گاز طبیعی مایع یا ال‌ان‌جی ( به انگلیسی : Liquefied natural gas ) به گاز طبیعی ای گفته می‌شود که موقتاً برای ذخیره‌سازی یا ترابری در حجم زیاد به حالت مایع تبدیل شده‌است. به طور کلی این گاز شفاف ، بیرنگ ، بی بو، غیرخورنده و غیرسمی است.
زمانیکه گاز طبیعی مایع با هوای گرم تماس پیدا کند بخار قابل رویتی از آن متصاعد می شود. درجه حرارت این بخار با گرم شدن از درجه حرارت هوا بیشتر خواهد شد و شروع به بالا رفتن خواهد کرد. این بخار پس از مخلوط شدن با هوا فقط زمانی قابل اشتعال خواهد شد که ۵ تا ۱۵درصد آن گاز طبیعی باشد. اگر گاز طبیعی موجود در آن کمتر از ۵ درصد باشد آتش نخواهد گرفت. اگر میزان گاز طبیعی موجود در آن بیش از ۱۵ درصد باشد اکسیژن هوا برای سوزاندن آن کافی نخواهد بود.
لازم است بدانید : گاز طبیعی مایع به عنوان یک مایع قابل انفجار نیست. فقط بخار گاز طبیعی مایع در یک فضای بسته به داشتن ۵ تا ۱۵ درصد گاز طبیعی قابل انفجار است. همچنین استفاده از این گاز مزایای خاص خود را دارد که شامل موارد زیر می شود:
گاز طبیعی مایع چه در سطح بین المللی و چه در سطح منطقه ای با هزینه نسبتاََ کمتری تولید می شود و نسبت به گازوئیل تمیزتر می سوزد. چون گاز طبیعی مایع قابلیت فشرده سازی بیشتری دارد به عنوان جایگزین گازوئیل برای استفاده در ماشین های سنگین از گاز طبیعی فشرده شده (CNG) مناسب تر است.
گاز طبیعی مایع هنگام استفاده در موتورها نسبت به گازوئیل آلودگی کمتری ایجاد می کند.
گاز طبیعی مایع
گاز طبیعی عمدتا از متان تشکیل شده است و چنانچه تا منهای ۱۶۱ درجه سانتیگراد در فشار اتمسفر سرد شود به مایع تبدیل می شود و حجم ان به یک ششصدم حجم گاز اولیه کاهش می یابد در نتیجه حمل آن در کشتی های ویژه به مراکز مصرف امکان پذیر می شود برای مایع کردن گاز متان می توان آن را تا ۲/۵ درجه سانتیگراد زیر صفر خنک نمود و تحت زیر صفر خنک نمود و تحت فشار ۴۵ اتمسفر به مایع تبدیل کرد این روش از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است ولی از طرف دیگر حمل ان تحت فشار زیاد احتیاج به مخازن بسیار سنگین با جدار ضخیم دارد که امکان پذیر نیست و از نظر ایمنی توصیه نمی شود در نتیجه در فرایند تولید گاز طبیعی مایع ، فشار آن رابه اندکی بیش از یک اتمسفر کاهش می دهند تا حمل آن آسان باشد.
اولین محموله گاز طبیعی مایع یا به اختصار ال ان جی به صورت تجاری در سال ۱۹۶۴ از الجزایر به بریتانیا حمل شد و از ان هنگام تجارت گاکردن امکانات بندری و ذخیره سازی در بنادر بارگیری و تخلیه و همچنین ساخت کشتی های ویژه حمل ال ان جی احتیاج به سرمایه گذاری هنگفتی دارد در حالی که قیمت فروش گاز طبیعی مایع در حال حاضر در سطح نازلی است لذا فروشنده و خریدار باید قبلاً نسبت به انعقاد یک قرارداد طولانی ۱۵ الی ۲۰ ساله نحوه قیمت گذاری و سایر شرایط توافق لازم را به عمل آورند.
در تولید گاز مایع چهار مرحله عمده وجود دارد :
جداسازی ناخالصی ها که عمدتا از کربن دی اکسید و در برخی از موارد ترکیبات گوگردی تشکیل شده است.
جداسازی آب که اگر در سیستم وجود داشته باشد به کریستالهای یخ تبدیل شده و موجب انسداد لوله ها می گردد.
تمام هیدروکربورهای سنگین جدا شده و تنها متان و اتان باقی می ماند.
ال‌ان‌جی، بیشتر شامل متان (بیش از ۹۰ درصد) و مقادیر کمی اتان، پروپان، بوتان و برخی از آلکان‌های سنگین دیگر میباشد. فرایند پالایش ال‌ان‌جی ، می‌تواند به نحوی طراحی شود، که محصول نهایی تولید شده شامل ۱۰۰ درصد متان باشد.
ال‌ان‌جی حجمی معادل ۱/۶۰۰ حجم گاز طبیعی در حالت گازی را داراست. گاز مایع، بی‌بو، بیرنگ، غیرسمی و غیرخورنده است. خطراتی که این گاز می‌تواند در پی داشته باشد شامل شعله‌ورشدن، انجماد و خفگی میباشد. چگالی انرژی ال‌ان‌جی ۶۰ درصد سوخت دیزل میباشد.
فرایند میعان شامل حذف ترکیبات خاصی همچون گردوغبار، گازهای اسیدی، هلیوم ، آب و هیدروکربنهای سنگین است که در جریان روبه‌پایین، (انتقال گاز در لوله‌ها) برای گاز دچار مشکل می‌نمایند. گاز طبیعی را بعد از حذف موارد فوق در فشاری معادل فشار اتمسفر و دمای ۱۶۲- درجه سانتیگراد سرد می‌کنند. (حداکثر فشار گاز برای کاربردهای انتقال در فشاری معادل ۲۵ کیلو پاسکال یا ۳٫۶ پی‌اس‌آی است).
کاهش حجم گاز در شرایطی که خطوط لوله در دسترس نمی‌باشد، باعث صرفه‌جویی اقتصادی در مسیرهای بلند می‌شود. در مواردی که انتقال گاز طبیعی از طریق خط لوله اقتصادی یا عملیاتی نیست، می‌توان آن را از طریق کشتی‌های دریایی حمل گاز مایع طبیعی ، که مخصوص این‌کار طراحی شده‌اند یا تانکرهای جاده‌ای، حمل نمود.
در بازارهای مصرف، ال‌ان‌جی دوباره به حالت گاز در می‌آید. چگالی ال‌ان‌جی ، تقریباً از ۰٫۴۱ تا ۰٫۵ کیلوگرم‌برلیتر، متغیر است، که تابعی از دما، فشار و ترکیبات آن میباشد. مقدار گرمایش ال‌ان‌جی در بالاترین سطح، در دمای ۱۶۴- درجه سلسیوس به ۲۴ مگاژول بر لیتر می‌رسد. کمترین میزان گرمایش ال‌ان‌جی ۲۱ مگاژول‌برلیتر است.
محل استخراج گاز طبیعی
گاز طبیعی از میادین مستقر در کشورهایی مانند الجزایر ، نروژ ، قطر ، روسیه ، نیجریه و ایالات متحده آمریکا استخراج می شود. فاصله بین این کشورها و بازارهای آنها به این معنی است که حمل گاز طبیعی تولید شده از طریق خطوط لوله گاز همیشه امکان پذیر نیست. در این مورد ، آسانترین و مقرون به صرفه ترین گزینه حمل و نقل آن از طریق دریا در تانکرهای LNG است.
برای فعال کردن حمل و نقل دریایی ، گاز طبیعی با استفاده از یک چرخه یخچال (فشرده سازی ، چگالش ، انبساط ، تبخیر) که گاز را به شکل مایع در ۱۶۰ درجه سانتیگراد تبدیل می کند ، سرد می شود: این گاز طبیعی (LNG) شناخته می شود . LNG که تا حد زیادی از متان تشکیل شده است (۸۵ تا ۹۹٪) ، بی بو ، بی رنگ ، غیر سمی و خورنده است.
پس از مایع شدن ، مقادیر بسیار زیادی از گاز طبیعی مایع را می توان در کشتی های نفت کش LNG ذخیره و حمل کرد. محموله در مخازن عایق حرارتی حمل می شود ، مخصوصاً برای حفظ گاز طبیعی به صورت مایع در ۱۶۰ درجه سانتیگراد.
تاریخچه گاز طبیعی مایع
آزمایشات مربوط به خصوصیات گازها از اوایل قرن هفدهم آغاز شد. در اواسط قرن هفدهم رابرت بویل رابطه معکوس بین فشار و حجم گازها را ایجاد کرده بود. تقریباً در همان زمان ، گیومن آمونتونس شروع به بررسی اثرات دما بر روی گاز کرد. آزمایش های مختلف گازی تا ۲۰۰ سال آینده ادامه داشت. در آن زمان تلاش هایی برای مایع شدن گازها صورت گرفت. بسیاری از حقایق جدید در مورد ماهیت گازها کشف شده است. به عنوان مثال ، در اوایل قرن نوزدهم Cagniard de la Tour نشان داده بود که دمایی وجود دارد که بالاتر از آن نمی توان گاز را مایع کرد. در اواسط تا اواخر قرن نوزدهم فشار عمده ای برای مایع سازی همه گازها وجود داشت. تعدادی از دانشمندان از جمله مایکل فارادی ، جیمز ژول و ویلیام تامسون (لرد کلوین) آزمایشاتی را در این زمینه انجام دادند. در سال ۱۸۸۶ کارول اولزفسکی متان را مایع کرد ، ماده اصلی تشکیل دهنده گاز طبیعی است. تا سال ۱۹۰۰ همه گازها مایع شده اند به جز هلیوم که در سال ۱۹۰۸ مایع شده است.
اولین مایع سازی گاز طبیعی در مقیاس بزرگ در ایالات متحده در سال ۱۹۱۸ بود که دولت ایالات متحده گاز طبیعی را مایع کرد به عنوان راهی برای استخراج هلیوم ، که یک جز کوچک از برخی گازهای طبیعی است. این هلیوم برای استفاده در سیم های بریتانیایی برای جنگ جهانی اول در نظر گرفته شده بود. گاز طبیعی مایع (LNG) ذخیره نشد ، بلکه دوباره احیا شد و بلافاصله وارد شبکه های گاز شد.
مخازن نگهداری ال ان جی (روی سطح زمین)
مخازن نوع یک یا single tank
در این نوع مخازن یک مخزن درون یک مخزن دیگر قرار دارد. مخزن داخلی وظیفه نگهداری مایع با دمای بسیار پایین را بر عهده دارد. مخزن خارجی که از جنس کربن استیل معمولا ساخته می شود وظیفه عایق کردن مخزن داخلی را به عهده دارد.
به علاوه جنس مخازن داخلی از فولادهای حاوی نیکل ساخته می شوند. برای اینکه در این سیستم نشتی بوجود نیاید ورود و تخلیه گاز از طریق سقف مخزن انجام می گیرد.
مخازن نوع دو یا double containment tank
تنها تفاوت این مخزن با نوع یک در این است که مخزن خارجی هم می تواند در مواقعی که در مخزن داخلی نشتی ایجاد می شود این گاز مایع شده را نگهداری کند.
مخازن نوع سه یا full containment tank
در این نوع مخازن تمامی راه های احتمالی نشت گاز به بیرون در نظر گرفته شده است. مخازن بیرون مانع خروج گازهای ایجاد شده توسط مخازن داخلی به بیرون می شوند.