주요 화학: 액화천연가스

에너지라는 주제는 우리 조상이 자신을 먹지 않는 먹을 것을 찾아 나무에서 내려온 이래로 우리의 최우선 관심사였습니다. 그러나 에너지를 위한 끊임없는 투쟁이 전등 스위치나 온도 조절 장치에 손가락을 대는 것으로 추상화되는 세상에서 지정학적 힘 덕분에 우리 중 많은 사람들은 이제 겨울의 분노에 직면하고 있으며 겨울의 분노에 직면하고 있습니다. 따뜻하게 지내기 위해.

문제는 우리에게 에너지가 충분하지 않다는 것이 아니라, 우리가 가지고 있는 것이 균등하게 분배되지도 않고 쉽게 획득되지도 않는다는 것입니다. 에너지가 생산된 곳에서 필요한 곳으로 에너지를 이동시키는 것은 결코 간단한 문제가 아니며 종종 중요하고 흥미로운 엔지니어링 과제를 제기합니다. 이는 천연가스처럼 작은 공간에 많은 효과를 발휘하지 못하는 에너지원의 경우 특히 그렇습니다. 대륙을 횡단하는 것은 충분히 어려운 일입니다. 바다를 건너는 것은 전혀 다른 일이며 액화천연가스(LNG)가 중요한 부분입니다.

LNG가 어떻게 만들어지는지 알아보기 전에, 애초에 LNG가 왜 필요한지 묻는 것부터 시작하는 것이 가장 좋습니다. 결국, 우리는 천연가스의 장거리 대량 운송에 최적화된 놀라울 정도로 복잡하고 대륙을 가로지르는 파이프라인 인프라를 보유하고 있습니다. 왜 굳이 천연가스를 액화하는 데 모든 노력과 비용을 들일까요?

한마디로: 바다. 이러한 광대한 파이프라인 네트워크는 거의 물가에 멈춰 있습니다. 물론 해저 천연가스 파이프라인이 일부 존재하기는 하지만 최근 사건을 통해 이러한 파이프라인이 얼마나 취약할 수 있는지를 알 수 있습니다. 따라서 천연가스를 바다로 운송하는 것은 에너지를 A 지점에서 B 지점으로 이동하는 데 필수적인 수단이 되었습니다. 그리고 이를 효율적으로 수행하려면 그 양을 획기적으로 줄여야 합니다. 천연가스를 액체로 바꾸는 것은 바로 그 일입니다. 즉, 밀도를 600배 증가시켜 대량 운송이 가능해집니다.

액화천연가스의 공급원료는 물론 천연가스이다. 우리는 이미 천연가스를 수확하고 분배하는 과정에 대해 상당 부분 다루었지만 간단히 말해서 천연가스는 지질 구조에서 고대 바이오매스가 붕괴되어 생성된 메탄과 에탄과 같은 탄화수소의 혼합물입니다. 질소, 이산화탄소, 황 함유 화합물, 수증기와 같은 액체 탄화수소 및 오염물질과 함께 가스는 시추를 통해 채굴된 지하 저장소에 축적됩니다.

가공되지 않은 천연가스는 자연 압력을 받거나 거대한 압축기의 도움을 받아 파이프라인을 통해 가스를 정화하는 공장으로 운송됩니다. 귀중한 화학 원소인 황과 헬륨을 원료 가스에서 회수하는 것이 특히 중요하지만 천연 가스에서 물과 CO2와 같은 가치가 낮은 오염 물질을 제거하는 것도 중요합니다. 둘 다 라인에서 동결 문제를 일으킬 수 있기 때문입니다. 물은 흡습성이 매우 높은 트리에틸렌 글리콜(TEG) 용액을 통해 원료 천연 가스에 버블링을 가해 제거되는 반면, CO2는 산성 원료 가스를 흡착하는 디에틸아민(DEA)과 같은 질소 함유 아민 용액에 노출되는 아민 스크러버를 사용하여 제거됩니다. CO2. 알루미늄과 스테인레스 스틸에 노출되었을 때 반응하지 않는 남아 있는 더 무거운 탄화수소와 수은과 같은 오염 물질을 제거하는 추가 정제 후 천연 가스 공급원료는 약 85% ~ 90%의 메탄(CH4)이며 나머지는 다음과 같은 혼합물입니다. 에탄(C2H6), 프로판(C3H8), 부탄(C4H10).

그러면 깨끗하고 건조한 천연가스가 액화될 준비가 됩니다. 대부분의 가스와 마찬가지로 천연가스는 온도가 끓는점(메탄의 경우 -161.5°C) 아래로 떨어지면 액체로 응축됩니다. 따라서 LNG를 제조하려면 산업 규모의 극저온 공정이 필요합니다. 오늘날 대부분의 LNG는 이중 루프 점진적 냉각 시스템인 C3MR이라는 공정으로 만들어집니다. "C3"은 예냉 루프에서 냉매로 사용되는 탄소 3개 화합물인 프로판을 의미합니다. 주기의 각 절반은 규모가 크게 다르지만 본질적으로 모든 냉장고에서 볼 수 있는 것과 동일합니다. 예냉 단계에서는 액체 프로판이 팽창 밸브를 통과하게 되는데, 이로 인해 상 변화가 발생하고 온도가 급격하게 떨어집니다. 냉각된 프로판은 열 교환기를 통해 천연가스에서 열을 제거하고, 프로판은 3단 압축기로 압축된 후 응축기를 통해 열이 제거되어 사이클이 다시 시작될 수 있습니다.