تحلیلی بر استفاده از تکنولوژی های CNG و هیدرات در انتقال گاز طبیعی

بدون شک گاز طبیعی منبع مهم تامین انرژی در قرن جدید است امروزه تکنولوژی های بسیاری برای استحصال, انتقال و به کارگیری از منابع گازی رشد یافته اند

انتقال گاز برای فواصل طولانی همواره با مشکلات خاصی روبرو می­باشد. امروزه تکنولوژی LNG به عنوان راهکاری کاملاً اقتصادی و قابل اطمینان در این زمینه مطرح است. اما پیشرفت‌های اخیر در زمینهٔ استفاده از سایر تکنولوژی‌ها نیز باعث گردیده است که روش‌هایی نظیر CNG و هیدرات هم به عنوان راه‌حلی برای انتقال گاز به فواصل طولانی مطرح گردند. این مطلب سعی نموده تا تحلیلی از وضعیت این تکنولوژی‌ها ارایه دهد:

بدون شک گاز طبیعی منبع مهم تامین انرژی در قرن جدید است. امروزه تکنولوژی‌های بسیاری برای استحصال، انتقال و به‌کارگیری از منابع گازی رشد یافته‌اند.

توسعهٔ سریع صنعت گاز نیز تاثیرپذیر از تکنولوژی‌های مهمی بوده است که از اواسط قرن بیستم مطرح شده‌اند. انتقال گاز طبیعی به واسطهٔ ماهیت گازی آن عموماً با دشواری مواجه است و حتی استفاده از ساده‌ترین روش انتقال یعنی خطوط لوله در فواصل طولانی با مشکلات زیادی روبرو می‌شود.

با توجه به توانایی­های موجود تکنولوژی برای انتقال گاز به فواصل دوردست، روش LNG گاز طبیعی مایع‌شده به عنوان یک روش اقتصادی توانسته دشواری حمل گاز را مقدار زیادی مرتفع سازد.

برخی از کارشناسان تبدیل گاز به فراورده­های مایع (GTL) را نیز راهکاری مناسب جهت انتقال گاز به بازارهای دوردست بیان می­نمایند؛ زیرا معتقدند با وجود این که هنوز تکنولوژی GTL به طور گسترده مورد استفاده کشورهای دارنده گاز قرار نگرفته است، حمل فرآورده­های مایع به بازارهای مصرف بسیار ساده­تر و کم هزینه‌تر از روش تبدیل به LNG می­باشد. علاوه بر آن فرآورده­های مایع گاز را به سهولت می­توان در بازار مصرف به فروش رساند ولی به دلیل نوع خاص تقاضای LNG که به تاسیسات دریافت خاصی نیازمند است, فروش LNG همواره دشواری بیشتری دربردارد.

به واسطه هزینه­های بالا برای انتقال گاز طبیعی در هر یک از تکنولوژی­های فوق­الذکر, تحقیق و پژوهش برای یافتن راهکارهای دیگر همواره ادامه دارد. در این راستا علاوه بر تکنولوژی LNG و GTL، تکنولوژی‌های CNG و هیدرات نیز ممکن است بتوانند به عنوان راهکاری مناسب و ارزان برای انتقال گاز مطرح شوند.

● تکنولوژی CNG

تکنولوژی CNG یا گاز طبیعی فشرده شده، برای انتقال گاز طبیعی در مسافت‌های طولانی، قابلیت مهمی به شمار می­رود. CNG را می‌توان در کشتی‌های مخصوصی ذخیره و سپس به مقاصد مورد نظر حمل نمود. اگرچه یک کشتی حامل CNG نمی‌تواند گاز را به مقادیر بارگیری شده در کشتی‌های LNG انتقال دهد، ولی روش مایع‌سازی و همچنین تبدیل مجدد به گاز در تکنولوژی CNG سهل‌تر و بسیار کم‌هزینه‌تر از LNG است.

ذخیره‌سازی گاز در کشتی‌های CNG به صورت نگهداری گاز در لوله‌هایی با تحمل فشار ۳۰۰۰-۱۵۰۰ psi و به قطر ۱۸ تا ۳۶ اینچ می‌باشد. این لوله‌ها که به‌صورت افقی و عمودی در کشتی تعبیه شده‌اند, توانایی ذخیره­سازی مقادیر زیادی گاز را در خود دارند. برای کاهش خطرات احتمالی, دمای این لوله‌ها در ۲۰- درجه سانتی‌گراد حفظ می‌شود.

به دلیل فشار بالای CNG در مخازن لوله‌ای شکل، بالابودن احتمال خطر انفجار از مشکلات اساسی عملی‌نشدن کاربرد وسیع تکنولوژی CNG در جهان می‌باشد.

امروزه استفاده از تکنیک‌های جدید در ساخت کشتی‌های CNG یعنی به‌کارگیری لوله‌هایی به قطر ۶ اینچ که به‌صورت قرقره‌های بزرگ در درون کشتی تعبیه می‌شوند، پیشنهاد شده است. این کشتی‌ها توانایی ذخیره‌سازی بیشتری از گاز را در خود دارند. تکنولوژی CNG برای انتقال گاز مخازن آب‌های عمیق که عملاً انتقال گاز آنها با خط لوله به ساحل با دشواری و هزینه بالا روبرو است, می‌تواند کاربرد یابد.

سادگی فرایند تولید CNG و تکنولوژی‌ ساده‌تر ساخت کشتی‌های حمل آن نسبت به LNG, طرح‌های CNG را به عنوان گزینهٔ بالقوه‌ای برای انتقال گاز مطرح نموده است.

با توجه به شرایط موجود تکنولوژی CNG, استفاده از آن تنها برای انتقال گاز تا فواصل ۲۵۰۰ مایل مطمئن به نظر می‌رسد. تحقیقات در زمینهٔ استفاده از تکنولوژی CNG برای انتقال گاز طبیعی در کشورهای آمریکا و استرالیا همچنان ادامه دارد.

● تکنولوژی هیدرات

هیدرات جامدی است بلوری که از مولکول‌های آب تشکیل شده است و در حقیقت مولکول‌های گاز در درون آن به دام افتاده‌اند. گازهای زیادی هستند که قابلیت تشکیل هیدرات را دارند. از آن جمله می‌توان به هیدروکربن‌هایی با تعداد اتم‌های پایین نظیر متان اشاره کرد.

شرایط تشکیل هیدرات عبارتند از:

۱) فشار و دمای مناسب

۲) وجود مولکول آب

۳) وجود مولکول گاز

از دههٔ ۱۹۶۰ که هیدرات گازی به عنوان عاملی مزاحم در خطوط لوله گاز به‌وجود آمد, ایده انتقال گاز طبیعی به‌وسیلهٔ هیدرات در ذهن بسیاری از دانشمندان شکل گرفت.

به دلیل آنکه دمای حمل هیدرات بالاتر از دمای حمل LNG می‌باشد، هیدرات گازی را به سهولت می‌توان انتقال داد. از این رو تکنولوژی ساخت کشتی‌های حمل هیدرات پیچیدگی بسیار کمتری نسبت به کشتی‌های حمل LNG خواهد داشت و تاسیسات تولید هیدرات بسیار ساده‌تر از تاسیسات LNG می‌توانند طراحی گردند.

اما مشکل اساسی, حجم کمتر گاز منتقل شده می‌باشد. براساس مطالعات انجام شده در این زمینه, هر یک متر مکعب هیدرات, ۱۷۵ متر مکعب گاز را در خود جای می‌دهد. در صورتیکه در تکنولوژی LNG کاهش حجم به یک ششصدم می‌رسد و این موضوع در اقتصادی‌بودن طرح‌های انتقال گاز به‌خصوص فواصل دوردست بسیار پراهمیت است.

با این وجود, هنوز امیدهای زیادی وجود دارد تا هیدرات به عنوان یک راه‌حل کاملاً اقتصادی جهت انتقال گاز به­کار رود. در این زمینه, شرکت BP با همکاری مراکز علمی دیگر مانند دانشگاه گودسن در حال ساخت پایلوتی است که توان تولید روزی ۱۰۰ کیلوگرم هیدرات را دارد.

● جمع‌بندی

آنچه مسلم است پیشرفت‌های تکنولوژی در زمینه هیدرات و CNG همچنان ادامه دارد ولی گمان می‌رود تا سال ۲۰۲۰, راه­حل مطمئن و اقتصادی برای انتقال گاز طبیعی به مناطق دوردست، استفاده از تکنولوژی‌ LNG و یا تبدیل به فرآورده‌های مایع GTL و حمل آن به مناطق موردنظر ‌باشد.

تکنولوژی CNG در صورت کاهش‌دادن خطر انفجار در هنگام انتقال آن، می‌تواند رقیبی برای تکنولوژی ‌LNG در فواصل کوتاه‌تر (۲۵۰۰مایل) باشد.

برای کشورهایی نظیر کشور ما که دارای ذخایر عظیم گازی است، تحقیق و توسعه در زمینه طرح‌های هیدرات و CNG به عنوان راهکارهای جدید انتقال گاز، حرکت مهمی در تحقیق و پژوهش صنعت گاز می­تواند به شمار رود.

ماخذ:

۱.ABC TECHNICAL BULLETIN, ۲۰۰۲