Sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) nedir?

Sıvılaştırılmış doğal gaz veya LNG (İngilizce: Liquefied natural gas) , depolama veya büyük hacimde taşıma için geçici olarak sıvı hale dönüştürülmüş doğal gaza denir. Genel olarak bu gaz şeffaf, renksiz, kokusuz, aşındırıcı olmayan ve toksik olmayan bir gazdır.

Sıvılaştırılmış doğal gaz sıcak hava ile temas ettiğinde ondan görünür bir buhar yükselir. Bu buharın sıcaklığı, havanın sıcaklığından daha fazla olacak şekilde ısındıkça artar ve yükselmeye başlar. Bu buhar, hava ile karıştıktan sonra yalnızca yüzde 5 ila 15’i doğal gaz olduğunda yanıcı olacaktır. İçindeki mevcut doğal gaz yüzde 5’ten az olursa ateş almayacaktır. İçindeki mevcut doğal gaz miktarı yüzde 15’ten fazla olursa, havadaki oksijen onu yakmak için yeterli olmayacaktır.

Bilmeniz gerekir: sıvılaştırılmış doğal gaz bir sıvı olarak patlayıcı değildir. Yalnızca sıvılaştırılmış doğal gaz buharı, kapalı bir alanda yüzde 5 ila 15 doğal gaz içermesi durumunda patlayıcıdır. Ayrıca bu gazın kullanımı kendine özgü avantajlara sahiptir ki bunlar aşağıdakileri içerir:

Sıvılaştırılmış doğal gaz, gerek uluslararası düzeyde gerek bölgesel düzeyde nispeten daha düşük maliyetle üretilir ve motorine göre daha temiz yanar. Sıvılaştırılmış doğal gaz daha fazla sıkıştırılabilme kabiliyetine sahip olduğundan, ağır araçlarda kullanım için motorin yerine sıkıştırılmış doğal gaza (CNG) göre daha uygundur.

Sıvılaştırılmış doğal gaz, motorlarda kullanıldığı zaman motorine göre daha az kirlilik oluşturur.

Sıvılaştırılmış doğal gaz

Doğal gaz esas olarak metandan oluşur ve atmosfer basıncında eksi 161 santigrat dereceye kadar soğutulursa sıvıya dönüşür ve hacmi ilk gaz hacminin altı yüzde birine düşer, sonuç olarak özel gemilerde tüketim merkezlerine taşınması mümkün olur. Metan gazını sıvılaştırmak için onu sıfırın altında 2/5 santigrat dereceye kadar soğutmak ve 45 atmosfer basınç altında sıvıya dönüştürmek mümkündür. Bu yöntem ekonomik açıdan uygun maliyetlidir fakat diğer taraftan yüksek basınç altında taşınması çok kalın cidarlı ve çok ağır tanklara ihtiyaç duyar ki bu mümkün değildir ve güvenlik açısından tavsiye edilmez. Sonuç olarak sıvılaştırılmış doğal gaz üretim sürecinde, taşınmasının kolay olması için basıncı bir atmosferden biraz daha fazlasına düşürülür.

İlk sıvılaştırılmış doğal gaz yükü ya da kısaca LNG, ticari olarak 1964 yılında Cezayir’den Britanya’ya taşındı ve o zamandan itibaren liman imkanlarının ve yükleme-boşaltma limanlarında depolamanın geliştirilmesi ile ayrıca özel LNG taşıma gemilerinin inşası çok büyük yatırım gerektirmektedir. Hâlbuki sıvılaştırılmış doğal gazın satış fiyatı şu anda düşük seviyededir, bu nedenle satıcı ve alıcı, daha önceden 15 ila 20 yıllık uzun vadeli bir sözleşmenin yapılması, fiyatlandırma yöntemi ve diğer şartlar konusunda gerekli anlaşmayı sağlamalıdır.

Sıvılaştırılmış gaz üretiminde dört ana aşama vardır:

Safsızlıkların ayrılması ki bunlar esas olarak karbondioksit ve bazı durumlarda kükürtlü bileşiklerden oluşur.

Suyun ayrılması ki eğer sistemde bulunursa buz kristallerine dönüşür ve boruların tıkanmasına neden olur.

Tüm ağır hidrokarbonlar ayrılır ve yalnızca metan ile etan kalır.

LNG, daha çok metan (yüzde 90’dan fazla) ile az miktarda etan, propan, bütan ve diğer bazı ağır alkanları içerir. LNG arıtma süreci, üretilen nihai ürünün yüzde 100 metan içermesi şekilde tasarlanabilir.

LNG, gaz halindeki doğal gaz hacminin 1/600’üne eşit bir hacme sahiptir. Sıvı gaz, kokusuz, renksiz, toksik olmayan ve aşındırıcı olmayan bir gazdır. Bu gazın yol açabileceği tehlikeler; alev alma, donma ve boğulmayı içerir. LNG’nin enerji yoğunluğu dizel yakıtın yüzde 60’ıdır.

Sıvılaştırma süreci; aşağı yönlü akışta (borularda gaz taşınması) gaz için sorun oluşturan toz, asidik gazlar, helyum, su ve ağır hidrokarbonlar gibi belirli bileşiklerin giderilmesini içerir. Doğal gaz, yukarıdaki maddeler giderildikten sonra atmosfer basıncına eşit bir basınçta ve eksi 162 santigrat derece sıcaklıkta soğutulur. (Taşıma uygulamaları için gazın azami basıncı ۲۵ kilopaskal veya 3.6 psi’ye eşit bir basınçtır).

Boru hatlarının mevcut olmadığı koşullarda gaz hacminin azaltılması, uzun güzergâhlarda ekonomik tasarruf sağlar. Doğal gazın boru hattı yoluyla taşınmasının ekonomik veya operasyonel olmadığı durumlarda, özel olarak bu iş için tasarlanmış sıvılaştırılmış doğal gaz taşıyan deniz gemileri veya karayolu tankerleri ile taşınabilir.

Tüketim pazarlarında LNG tekrar gaz haline gelir. LNG’nin yoğunluğu yaklaşık olarak litre başına 0.41 ila 0.5 kilogram arasında değişir ki bu sıcaklık, basınç ve bileşiminin bir fonksiyonudur. LNG’nin ısıl değeri en yüksek seviyede, eksi 164 santigrat derece sıcaklıkta litre başına 24 megajoule ulaşır. LNG’nin en düşük ısıl değeri litre başına 21 megajouledür.

Doğal gazın çıkarıldığı yer

Doğal gaz, Cezayir, Norveç, Katar, Rusya, Nijerya ve Amerika Birleşik Devletleri gibi ülkelerde bulunan sahalardan çıkarılır. Bu ülkeler ile pazarları arasındaki mesafe, üretilen doğal gazın gaz boru hatları yoluyla taşınmasının her zaman mümkün olmadığı anlamına gelir. Bu durumda, en kolay ve en uygun maliyetli taşıma seçeneği, onun deniz yoluyla LNG tankerlerinde taşınmasıdır.

Deniz taşımacılığını etkinleştirmek için doğal gaz, gazı ۱۶۰ santigrat derecede sıvı hale dönüştüren bir soğutma çevrimi (sıkıştırma, yoğuşma, genleşme, buharlaşma) kullanılarak soğutulur: bu, doğal gaz (LNG) olarak bilinir. Büyük ölçüde metandan oluşan LNG (yüzde 85 ila 99), kokusuz, renksiz, toksik olmayan ve aşındırıcı olmayan bir gazdır.

Sıvılaştırıldıktan sonra, çok büyük miktarlardaki sıvılaştırılmış doğal gaz LNG tanker gemilerinde depolanabilir ve taşınabilir. Yük, özellikle doğal gazı ۱۶۰ santigrat derecede sıvı halde tutmak için ısı yalıtımlı tanklarda taşınır.

Sıvılaştırılmış doğal gazın tarihi

Gazların özellikleriyle ilgili deneyler 17. yüzyılın başlarından itibaren başladı. ۱۷. yüzyılın ortalarında Robert Boyle, gazların basıncı ile hacmi arasındaki ters ilişkiyi ortaya koymuştu. Yaklaşık aynı dönemde Guillaume Amontons, sıcaklığın gaz üzerindeki etkilerini incelemeye başladı. Çeşitli gaz deneyleri sonraki 200 yıl boyunca devam etti. O dönemde gazların sıvılaştırılması için girişimlerde bulunuldu. Gazların doğası hakkında birçok yeni gerçek keşfedildi. Örneğin, 19. yüzyılın başlarında Cagniard de la Tour, üzerinde gazın sıvılaştırılamayacağı bir sıcaklığın var olduğunu göstermişti. 19. yüzyılın ortalarından sonlarına kadar tüm gazların sıvılaştırılması için büyük bir baskı vardı. Michael Faraday, James Joule ve William Thomson (Lord Kelvin) dahil olmak üzere bir dizi bilim insanı bu alanda deneyler yaptı. ۱۸۸۶ yılında Karol Olszewski, doğal gazın ana bileşeni olan metanı sıvılaştırdı. ۱۹۰۰ yılına kadar, 1908 yılında sıvılaştırılan helyum dışında tüm gazlar sıvılaştırılmıştı.

Doğal gazın ilk büyük ölçekli sıvılaştırılması ۱۹۱۸ yılında Amerika Birleşik Devletleri’nde oldu; ABD hükümeti, bazı doğal gazların küçük bir bileşeni olan helyumu çıkarmanın bir yolu olarak doğal gazı sıvılaştırdı. Bu helyum, Birinci Dünya Savaşı için İngiliz hatlarında kullanılmak üzere düşünülmüştü. Sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) depolanmadı, aksine yeniden gazlaştırıldı ve hemen gaz şebekelerine verildi.

LNG depolama tankları (yer üstünde)

Birinci tip tanklar veya single tank

Bu tip tanklarda bir tank, başka bir tankın içinde yer alır. İç tank, çok düşük sıcaklıktaki sıvıyı tutma görevini üstlenir. Genellikle karbon çelikten yapılan dış tank ise iç tankın yalıtılması görevini üstlenir.

Ayrıca iç tankların malzemesi nikel içeren çeliklerden yapılır. Bu sistemde sızıntı oluşmaması için gazın girişi ve boşaltılması tankın çatısı üzerinden yapılır.

İkinci tip tanklar veya double containment tank

Bu tankın birinci tipten tek farkı, dış tankın da iç tankta sızıntı oluştuğunda bu sıvılaştırılmış gazı tutabilmesidir.

Üçüncü tip tanklar veya full containment tank

Bu tip tanklarda gazın dışarı sızmasının tüm olası yolları dikkate alınmıştır. Dış tanklar, iç tankların oluşturduğu gazların dışarı çıkmasını engeller.