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RÉSUMÉ
La liquéfaction du gaz naturel, déjà employée pour le transport par bateau sur de grandes distances, pourrait se développer dans des proportions très importantes dans les décennies à venir. Cette opération a plus d’un intérêt, le plus grand étant la réduction du volume du gaz d’un facteur 600. Cet article décrit la chaîne de transport, avec tout d’abord les procédés de liquéfaction, basés sur des cycles à compression-détente, puis ceux de regazéification, effectués généralement en pression. Une comparaison des coûts de transport par canalisation terrestre et par chaîne GNL est ensuite exposée, avant de présenter un exemple de calcul d’une unité de liquéfaction de gaz naturel.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Béatrice FISCHER : Ingénieur de recherche IFP – Lyon
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Gilles FERSCHNEIDER : Ingénieur de recherche IFP – Lyon
INTRODUCTION
Pourquoi liquéfier le gaz naturel : pour pouvoir réduire son volume (d'un facteur 600) et ainsi pouvoir le transporter par bateau sur de très grandes distances, ou à travers des mers profondes (lorsque le transport par gazoduc n'est pas économique). Une fraction de plus en plus importante du gaz naturel est transportée ainsi, au fur et à mesure que les ressources locales et proches s'épuisent chez les gros consommateurs, aussi bien aux États-Unis qu'en Europe. Cette proportion, de l'ordre du quart aujourd'hui, pourrait passer à plus du tiers d'ici 15 ans, alors que la quantité totale échangée va aussi augmenter de 50 % ou plus. Le transport par bateau permet également de s'affranchir des contraintes géostratégiques et de ne pas dépendre d'un fournisseur unique. En 2008, environ 200 millions de tonnes de gaz naturel ont été liquéfiés, dont 40 % dans des unités démarrées dans les années 2000. Les unités actuellement en construction permettront de produire 100 millions de tonnes supplémentaires. La construction de terminaux de réception explose également – 280 millions de tonnes installés.
La liquéfaction est également employée – en plus petite capacité – pour faire face aux variations saisonnières de consommation, en stockant une partie du gaz sous forme liquide en période de plus faible consommation, pour le vaporiser lorsque la demande est forte.
Dans certains pays, le gaz naturel liquéfié GNL est livré par camion aux consommateurs éloignés des réseaux de distribution du gaz.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 1996 par Pierre PETIT
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Procédés de liquéfactionArticle inclus dans l'offre
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1. Chaîne de transport
La chaîne de transport est illustrée par la figure 1.
Le gaz naturel capté en sous-sol par des puits d'extraction est stabilisé sur le champ de production avant d'être transporté par canalisation jusqu'à l'unité de liquéfaction. Les condensats sont extraits physiquement dans un séparateur et les points de rosée eau et hydrocarbure sont ajustés pour éviter les condensations et la corrosion dans la canalisation.
Une fois acheminé sur le site de liquéfaction, le gaz naturel est de nouveau purifié, cette fois pour pouvoir respecter les spécifications de vente, et également les impératifs de la liquéfaction : tous les composés pouvant se solidifier au cours de la liquéfaction doivent être éliminés pour éviter le bouchage des échangeurs cryogéniques.
Le gaz purifié est ensuite liquéfié et stocké dans de vastes stockages cryogéniques avant d'être chargé dans un méthanier. À l'arrivée dans le pays consommateur, le méthanier est déchargé par un bras cryogénique vers un autre stockage cryogénique.
Le gaz naturel liquéfié GNL est revaporisé au fur et à mesure des besoins pour maintenir la pression dans le circuit distributeur.
La regazéification est généralement effectuée en pression, autour de 90 bar, en faisant ruisseler de l'eau de mer en grande quantité sur des faisceaux de tubes spéciaux dans lesquels passe le GNL. Pour récupérer le froid du GNL, de nombreux schémas ont été proposés, mais rarement utilisés.
1.1 Spécifications du gaz naturel à l'entrée de la liquéfaction
Le gaz naturel, suivant les sites de production, a une composition volumique très variable :
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de 60 à 98 % de méthane ;
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de 1 à 20 % d'éthane ;
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de 0 à 6 % d'azote ;
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de 0 à 5 % de CO2 ;
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de 0 à 5 % d'H2S, etc.
Les principales impuretés présentes dans le gaz naturel sont : le mercure, les mercaptans, le COS, le benzène, les paraffines…
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - L'AIR LIQUIDE, Division scientifique - Encyclopédie des gaz. - Amsterdam, Elsevier (1976) http://encyclopedia.airliquide.com/encyclopedia.asp?CountryID=3=2.
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(2) - ROJEY (A.) - Le gaz naturel production traitement transport. - Édition Technip (1994).
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(3) - MADDOX (R.), MORGAN (J.) - Gas conditioning and processing. - Campbell Petroleum Series (1998).
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(4) - Gas Processors. - Association Engineering Data Book (1988).
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(5) - TUSIANI (M.D.), SHEARER (G.) - LNG a non technical guide. - PennWell (2007).
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(6) - KIDNAY (A.J.), PARRISH (W.R.) - Fundamentals of natural gas processing. - Taylor and Francis (2006).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Hysys d'Aspentech https://www.aspentech.com/en/products/engineering/aspen-hysys
Mule d'Aspentech http://www.aspentech.com/htfs/software/compact/muse_soft.asp
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GNL11 – Birmingham Royaume-Uni, 1 volume, 3-6 juil. 1995
GNL12 – Perth Australia, 2 volumes, 4-7 mai 1998
GNL13 – Séoul Corée, 2 volumes, 14-17 mai 2001
GNL14 – Doha Qatar, 21-24 mars 2004 http://www.lng14.com.qa/lng14.nsf/index2.htm
GNL15 – Barcelone Espagne, 24-27 avr. 2007 http://www.lng15.com/
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