Направо към съдържанието

Втечнен природен газ

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Танкер за втечнен природен газ
Танкер в терминала за LNG в Швиноуйшче, Полша
Финландският пътнически кораб Viking Grace е първият в света голям пътнически кораб, задвижван с втечнен природен газ

Втечнен природен газ (на английски: Liquefied natural gas, LNG) е природен газ (предимно метан, CH4, с малко етан, C2H6), който е охладен до течно състояние за по-лесно и безопасно съхранение или транспорт без налягане. Той заема около 1/600 част от обема на природния газ в газообразно състояние при стандартни температура и налягане.

Втечненият природен газ (LNG) е без мирис, безцветен, нетоксичен и некорозивен. Опасностите включват възпламенимост след изпаряване в газообразно състояние, замръзване и асфиксия. Процесът на втечняване включва отстраняване на определени компоненти, като прах, киселинни газове (сероводород, въглероден диоксид и др.), хелий, вода и тежки въглеводороди, които биха могли да причинят затруднения по-нататък по веригата. След това природният газ се кондензира в течност при налягане, близко до атмосферното, чрез охлаждане до приблизително -162 °C; максималното транспортно налягане се определя на около 127 kPa (манометрично налягане), което е около 1,25 пъти атмосферното налягане на морското равнище. Потокът от газ обикновено се разделя на фракции от втечнени нефтени продукти (бутан и пропан), които могат да се съхраняват в течна форма при относително ниско налягане, и по-леките фракции от етан и метан. Тези по-леки фракции от метан и етан след това се втечняват, за да съставляват по-голямата част от транспортирания втечнен природен газ.

Преди края на XX век природният газ се счита предимно за страничен продукт от производството на нефт. Развитието на производствените процеси, криогенното съхранение и транспортирането прави възможно комерсиализирането на природния газ, създавайки световен пазар, който да се конкурира с други горива. Развитието на съхранението на втечнен природен газ (LNG) прави транспортирането на природния газ много по-надеждно. За разлика от обикновените резервоари, използвани за други горива, природният газ не може да се съхранява за дълги периоди поради трудността да се предотврати изтичането му в атмосферата. С мащабното криогенно съхранение става възможно да се изградят надеждни резерви за дългосрочно съхранение и на природня газ. Тези резерви от втечнен газ могат да бъдат използвани незабавно чрез процеси на регазификация и са основното средство, с което мрежите се справят с местните изисквания за изглаждане на пиковете в потреблението.[1]

Производството на втечнен природен газ (LNG) е съсредоточено в няколко държави, където този енергоемък процес обикновено изисква наличието на специализирани пристанища за обработка на износа на LNG за употреба в други държави. Към 2023 г. САЩ, Австралия и Катар разполагат с най-голям капацитет за износ на LNG, а Китай, Япония и Южна Корея са най-големите вносители.[2] В доклад на Международната агенция по енергетика от 2025 г. се посочва, че през следващото десетилетие ще бъдат пуснати в експлоатация нови енергийни мощности.[3] Тази свръхконцентрация на производството води до възникването на „тесни места“ в глобалните вериги на доставки, както става при войната в Иран през 2026 г., която се отразява на износа на втечнен природен газ от Катар, предизвиквайки верижна реакция по отношение на достъпа до втечнен природен газ и цената му.[4]

Потребителски свойства

[редактиране | редактиране на кода]

Чистият втечнен природен газ (LNG) не гори, сам по себе си не се възпламенява и не експлодира. На открито при нормална температура LNG се връща в газообразно състояние и бързо се смесва с въздуха. При изпаряване природният газ може да се възпламени, ако влезе в контакт с източник на пламък. При концентрация във въздуха около 5% и над 16% природният газ гори, а при концентрации от 5 до 16% неговата смес с въздуха експлодира.[5] Ако концентрацията е по-малка от 4,4%, количеството на газа не е достатъчно за възпламеняване, а ако е повече от 17%, кислородът в сместа е твърде малко за горене. За използване втечненият природен газ се подлага на регазификация – изпаряване без присъствие на въздух.

Специфично енергийно съдържание и енергийна плътност

[редактиране | редактиране на кода]

Топлотворната способност (топлината на изгаряне) зависи от източника на използвания газ и от процеса, чрез който газът се втечнява. Диапазонът на топлотворната способност може да варира в рамките на ±10 до 15%. Типичната стойност на горната топлина на изгаряне на втечнения природен газ е приблизително 50 MJ/kg.[6] Типичната стойност на долната топлина на изгаряне на втечнения природен газ е 45 MJ/kg.

За целите на сравнението между различните горива топлотворната способност може да се изрази като енергия на единица обем, което се нарича енергийна плътност и се измерва в MJ/l. Плътността на LNG е приблизително от 0,41 до 0,5 kg/l, в зависимост от температурата, налягането и състава,[7] в сравнение с водата, чиято плътност е 1,0 kg/l. При използване на средната стойност от 0,45 kg/l типичните стойности на енергийната плътност са 22,5 MJ/l (въз основа на горната топлина на изгаряне) или 20,3 MJ/l (въз основа на долната топлина на изгаряне).

Обемната енергийна плътност на втечнения природен газ е приблизително 2,4 пъти по-висока от тази на компресирания (сгъстен) природен газ (CNG), което прави транспортирането на природен газ с кораб под формата на LNG икономически изгодно. Енергийната плътност на LNG е сравнима с тази на пропана и етанола, но е само 60% от тази на дизела и 70% от тази на бензина.[8]

История

[редактиране | редактиране на кода]

Към средата на XVII век Робърт Бойл установява обратната зависимост между налягането и обема на газовете. По същото време Гийом Амонтон изследва влиянието на температурата върху газовете. В началото на XIX век Каниар дьо ла Тур показва, че има температура, над която газът не може да бъде втечнен. През 1886 г. Карол Олшевски втечнява метан, основния съставен елемент на природния газ.[9]

Първото мащабно втечняване на природен газ в САЩ се извършва през 1918 г., когато американското правителство възлага втечняване на природен газ с цел извличане на хелий, който представлява малка част от състава на някои видове природен газ. Този хелий бил предназначен за използване в британските дирижабли по време на Първата световна война. Втечненият природен газ (LNG) не е съхраняван, а е регазифициран и незабавно подаден в газопреносната мрежа.[10]

Поради големия си обем съхранението на природния газ в газообразно състояние при налягане, близко до атмосферното, не е практично. Когато обаче бъде втечнен, той може да се съхранява в обем, който е 1/600 част от първоначалния. Това е практичен начин за съхранение, но газът трябва да се поддържа при температура от −162 °C.

Основните патенти, свързани с втечняването на природен газ, датират от 1915 г. и средата на 30-те години на XX век. През 1915 г. Годфри Кейбот патентова метод за съхранение на течни газове при много ниски температури. Той се състои от конструкция от типа на термос, която включва вътрешен резервоар за охлаждане, разположен във външен резервоар, като двата резервоара са разделени с изолация.[11][12]

През 1937 г. Ли Туми получава патенти за процес за втечняване на природен газ в големи мащаби. Целта е да се съхранява природен газ в течно състояние, за да може да се използва за покриване на пиковите енергийни натоварвания по време на студени периоди. При този процес газът се охлажда регенеративно чрез непрекъснато преминаване и разширяване през отвор, докато се охлади до температури, при които се втечнява. Този процес е известен като ефект на Джаул – Томсън.[13][14][15]

Източници

[редактиране | редактиране на кода]
  1. ↑ Ulvestad, Marte и др. Natural gas and CO2 price variation: Impact on the relative cost-efficiency of LNG and pipelines // International Journal of Environmental Studies 69 (3). 2012. DOI:10.1080/00207233.2012.677581. с. 407 – 426.
  2. ↑ Global trade in liquefied natural gas continued to grow in 2023 - U.S. Energy Information Administration (EIA) // Посетен на 11 март 2026.
  3. ↑ Gas 2025 – Analysis // 27 октомври 2025. Посетен на 11 март 2026.
  4. ↑ Global LNG Hunt Intensifies as Middle East War Cuts Supply // Bloomburg. 11 март 2026 г.
  5. ↑ В. Комащенко, Ю. Малышев, Б. Федунец. Технология проведения горно-разведочных выработок. 2-ро изд. 2022. с. 276
  6. ↑ Fuel Gases – Heating Values // Архивиран от оригинала на 9 април 2015. Посетен на 17 април 2015.
  7. ↑ Liquefied Natural Gas – LNG // Архивиран от оригинала на 4 май 2015. Посетен на 17 април 2015.
  8. ↑ Fuels of the Future for Cars and Trucks, Dr. James J. Eberhardt, U.S. Department of Energy, 2002 Diesel Engine Emissions Reduction (DEER) Workshop, август 25–29, 2002
  9. ↑ Emsley, John. Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford University Press, 2001. ISBN 9780198503415. с. 255.
  10. ↑ Hrastar, John. Liquid Natural Gas in the United States: A History. First. Jefferson, North Carolina, McFarland & Company, Inc., Publishers, 2014. ISBN 978-0-7864-7859-0.
  11. ↑ Yergin, Daniel. The Prize: The Epic Quest for Oil, Money & Power. Simon & Schuster, 1991. ISBN 9780671502485.
  12. ↑ US expired 1140250, Godfrey L. Cabot, "Means for Handling and Transporting Liquid Gas"
  13. ↑ Atkins, Peter. Atkins' Physical Chemistry. 11th. Oxford University Press, 2018. ISBN 9780198769866. с. 686–691.
  14. ↑ US expired 2090163, Lee S. Twomey, "Method of Liquefying and Storing Fuel Gases"
  15. ↑ Mokhatab, Amir. Handbook of Liquefied Natural Gas. Gulf Professional Publishing (Elsevier), 2013. ISBN 9780124045859.
Взето от „https://bg.wikipedia.org/w/index.php?title=Втечнен_природен_газ&oldid=12883747“.