Souvent trouvée dans la littérature scientifique, l’abréviation LNG n’est pas toujours claire pour le lecteur ou toute autre personne intéressée, de sorte que des questions se posent périodiquement sur la façon dont LNG est traduit et ce que cela signifie.
Qu’est-ce que le gaz naturel liquéfié ?
Le composant principal du gaz est le méthane, dont la concentration n’est pas inférieure à 75% de la masse. En quoi le gaz naturel est-il différent du gaz liquéfié ? Ce dernier a les caractéristiques suivantes :
- il est incolore et inodore (le gaz naturel a une odeur d’œufs pourris, car il contient des composés soufrés – des mercaptans, et après extraction, des odorants y sont ajoutés, ce qui vous permet de remarquer une fuite à temps) ;
- La densité du GNL est presque la moitié de celle de l’eau (0,425-0,46 kg/l) ;
- l’ébullition se produit à -159 °C ;
- non combustible dans cet état global ;
- n’a aucun effet toxique ;
- le gaz n’est pas agressif ;
- la réaction de combustion des vapeurs s’accompagne d’un dégagement de dioxyde de carbone et de vapeur d’eau ;
- dans des conditions d’espace ouvert à 25°C et 760 mm. rt. le gaz comprimé de la colonne prend l’état gazeux d’origine, se dissolvant dans l’air ;
- pendant le processus d’évaporation, le gaz peut s’enflammer s’il entre en contact avec une source de flamme (la concentration dans l’air nécessaire à l’inflammation est de 5 à 15 % vol. – c’est-à-dire que l’inflammation ne se produira pas en dessous et au-dessus de ces valeurs ).
Ainsi, les différences entre le gaz naturel et le gaz liquéfié sont évidentes.
Comment le gaz naturel est liquéfié
Les principaux objectifs de la production d’un produit liquéfié sont les suivants :
- recevoir le produit final en tant qu’article commercial ;
- isolement de la fraction gazeuse butane, propane, éthane ;
- extraction d’hélium.
En production, la liquéfaction du gaz est réalisée à l’aide d’une technologie en plusieurs étapes. Le passage d’une étape à l’autre se caractérise par une compression de 12 fois du flux, jusqu’à ce que l’état global du flux change. L’inconvénient de cette méthode est des pertes d’énergie atteignant 25% en sortie.
A ce jour, deux technologies d’obtention de GNL ont été développées :
- compression ;
- technologie basée sur des processus d’échange de chaleur.
Dans le premier cas, le processus de condensation se déroule avec une pression constante, ce qui affecte négativement l’intensité énergétique dans son ensemble. Dans la deuxième variante, le flux est refroidi, suivi d’un étranglement brutal aux paramètres de température souhaités, cependant, après la première étape, le degré de liquéfaction du gaz n’est que de 4%. La solution consiste à utiliser des technologies en cascade qui augmentent l’efficacité du refroidissement jusqu’à 100 %.
Une attention particulière dans la production de GNL doit être accordée aux équipements d’échange de chaleur et d’isolation de haute qualité, car cela détermine la possibilité de coûts d’énergie supplémentaires. Ainsi, avec une baisse de température à l’intérieur du réacteur ou de l’échangeur de 1°C lorsque 100 000 m3 de mélange gazeux le traversent, le coût de la compression en termes de puissance augmente de 5 kW.
Il existe sept options d’exploitation pour les technologies de liquéfaction des mélanges gazeux :
- Pour la production de GNL à grande capacité, 82 % choisissent les procédés de fabrication d’Air Products : AP-SMR, AP-C3MR, AP-X.
- en deuxième position se trouve une technologie appelée Optimized Cascade, qui appartient entièrement à ConocoPhillips ;
- La troisième place est occupée par les installations GTL de petite taille destinées à être utilisées dans des locaux industriels fermés ;
- Les unités d’installation individuelles de production de GNL dans le monde sont largement utilisées dans les cycles de synthèse de carburants au gaz naturel.
Pour assurer la disponibilité des gisements de gaz (concernant la production offshore), des navires de mer spéciaux ont été mis en service, ainsi que des plates-formes flottantes (développées par Shell) équipées d’équipements de réfrigération – en fait, la liquéfaction se produit selon le mécanisme in siutu.
Il n’est pas possible de tirer une conclusion sans ambiguïté sur l’efficacité de chacun, car cela dépend et n’est déterminé que par les circonstances.
Cependant, si l’on prend en compte une seule usine de production de GNL en Russie, son équipement est le suivant :
- équipement pour la préparation des matières premières, en particulier, un système de purification de gaz ;
- équipement pour la boucle de processus principale ;
- eau recyclée, condensat, conduites de vapeur de procédé ;
- réservoirs hermétiques destinés au stockage de liquides, type cryocister (cuve Doire) ;
- Équipement pour charger le transport de GNL sans perte par évaporation ;
- transporter des citernes et autres moyens de transport ;
- alimentation électrique sans interruption et eau froide comme réfrigérant.
Récemment, la plus grande attention a été accordée à la technologie qui permet d’économiser jusqu’à 50% des coûts énergétiques pour obtenir le produit cible. Il est basé sur l’utilisation de l’énergie propre (potentiel) du gaz liquéfié et le refroidissement naturel du flux lorsque la pression dans la canalisation principale diminue jusqu’au niveau de la pression du consommateur (environ de 6 MPa à 1,2 MPa).
Historique de la production de gaz naturel liquéfié
Pour la première fois, des tentatives d’obtention de gaz naturel comprimé à l’échelle d’une production ont été menées au début du XXe siècle. Au cours de la dix-septième année du XXe siècle, les usines américaines ont réussi à obtenir du gaz liquéfié, ce qui présente une différence fondamentale avec le gaz naturel. Cependant, à cette époque, il n’existait aucune solution technologique pour la mise en œuvre du transport de liquide, ce qui a considérablement ralenti le développement du complexe industriel.
La construction de la première usine nationale de production de GNL, selon le projet développé, a été réalisée en 2006. Le projet Sakhalin-2 en a jeté les bases. Un rôle particulier dans l’amélioration du complexe a été joué par Gazprom, dont l’objectif était de se réaliser en tant que leader parmi les sociétés énergétiques existantes sur le marché mondial, de sorte que la construction d’une usine de GNL en Russie, sa production bien établie et ses perspectives sont devenues une étape importante dans l’expansion de l’influence de l’entreprise sur le marché mondial. Trois ans plus tard, en 2009, un lancement solennel de l’usine de GNL a eu lieu en Russie, qui fonctionne toujours en 2018.
Transport
Il existe plusieurs façons de transporter du gaz comprimé :
- par mer sur des pétroliers ;
- utiliser des véhicules conçus pour transporter du gaz en citerne ;
- par chemin de fer dans des réservoirs cryogéniques.
Au point d’arrivée, le produit est regazéifié – le liquide revient à l’état gazeux et est fourni aux consommateurs via le système de gazoduc.
Le Japon, la Corée du Sud, la Belgique, l’Espagne et la France sont considérés comme les principaux consommateurs de gaz russe.
Production mondiale
Pays producteurs (2009) : Qatar, Malaisie, Indonésie, Australie, Algérie, Trinidad et Tobago, dont le Qatar est le leader (production 49,5 Gm3).
Pays exportateurs (2009) : Japon, République de Corée, Espagne, France, USA, Inde, dont le Japon est le leader. Cependant, d’ici le début de 2020, les entreprises américaines prévoient de lancer de nouvelles installations de production d’une capacité totale de plus de 57,8 millions de tonnes par an.
En Fédération de Russie, selon les données de 2018, il y a 2 usines. Le premier d’entre eux appartient à Gazprom, Shell, Mitsui et Mitsubishi, avec une capacité totale de 10,8 millions de tonnes/an de GNL. La deuxième usine de production de gaz naturel liquéfié est située dans l’Okrug autonome de Yamal-Nenets, propriété de Novatek. La société prévoit de construire une usine supplémentaire dans le cadre du projet Arctic LNG sur le champ de gaz naturel de Nyakhartinskoye.
Faits intéressants sur le gaz naturel liquéfié
- À la fin du XXe siècle (1971), le plus grand accident s’est produit au Turkménistan lors du forage d’un puits d’exploration de gaz. Un groupe de géologues en train de travailler est tombé sur une cavité dans le sol, à la suite de quoi l’installation avec tout l’équipement a littéralement chuté de plusieurs centaines de mètres. Pour des raisons de sécurité, il a été décidé de mettre le feu au gaz dans l’espoir d’un épuisement rapide. Cependant, les réserves étaient si importantes que le gaz brûle encore aujourd’hui. Les voyageurs ont surnommé l’endroit « La Porte de l’Enfer ».
- La longueur totale des gazoducs en Russie dépasse de 2 fois la distance qui nous sépare du satellite terrestre. Si nous traduisons la valeur en taille de l’équateur, la longueur des gazoducs dépasse cette dernière de 20 fois.
- Le plus gros méthanier mesure 3,5 fois la longueur d’un terrain de football (345 m).
