Для получения в мировой газовой промышленности все в больших масштабах применяется техника низких температур.
Одной из главных причин постоянно возрастающего производства за рубежом является тот факт, что основные потребители газового топлива оказались оторванными от мест добычи газа. Исключением являются только США, имеющие значительные запасы газа, но и они не полностью удовлетворяют свои потребности за счет собственных месторождений, и газ в большом количестве закупается за границей.
Для транспортировки газа к потребителю по морю на сравнительно небольшие расстояния применяются газопроводы, проложенные по дну моря, например по дну Северного моря, Транссредиземноморский газопровод из Алжира в Италию и др. На большие расстояния газ перевозится на специальных судах (метановозах) в сжиженном состоянии при температуре — 162 °С и атмосферном давлении, что оказывается экономически более целесообразным.
Для такого способа добычи, сжижения и перевозки газа требуется целый комплекс последовательно связанных технических средств, образующих единую технологическую цепочку: газодобывающие скважины, газосборная сеть, газопроводы, соединяющие месторождения газа с берегом моря, заводы по сжижению газа, расположенные на берегу моря, криогенные суда-метановозы для перевозки сжиженного газа и станции для его приема в стране-импортере, заводы по газификации сжиженного газа.
Наиболее сложным и дорогостоящим звеном в этой цепочке является завод по сжижению газа. В промышленном масштабе сжижение природного газа впервые было осуществлено в США в районе г. Кливленда для покрытия «пиковых» нагрузок газопотребления в зимнее время производительностью 6 т/сут, а первый завод по сжижению газа был построен в 1964 г. в Алжире в промышленном районе г. Арзев при участии французского и английского капитала. К этому времени там было открыто второе в мире по величине газовое месторождение, которое соединялось с портом Арзев газопроводом длиной 500 км. Первоначальная производительность завода составляла 1 млрд м3 СПГ в год, а через год она была доведена до 1,5 млрд м3. с этого завода поставляется в Англию (станция приема в Канвей-Айсланде) и во Францию (станция приема в Гавре).
С этого момента началось строительство газосжижающих заводов в различных районах мира. Были построены заводы в Ливии (1969), на Аляске (1969), в Брунее (1972), Алжире (второй завод в 1973 г.), Абу-Даби (1976), Индонезии (1977) и в других странах. Существующие мощности этих заводов в 1998 г. позволяли сжижать более 133 млрд м3 газа в год.
Возникла новая отрасль промышленности — производство сжиженного природного газа, объем мировой торговли которого из года в год возрастает и в среднем составляет 6,6 % в год, в то время как добыча газа увеличивается только на 2,2 %.
Крупномасштабное производство СПГ в основном сосредоточено на севере Африки (Алжир, Ливия), в Индонезии, Малайзии, Персидском заливе, Австралии. Заводы по сжижению природного газа есть уже в 12 странах мира и, согласно прогнозам, к 2015 г. их мощности должны увеличиться в 2 раза. В Латинской Америке проекты заводов по получению СПГ для отправки его на экспорт разрабатываются в Перу и Венесуэле, в Африке — в Египте, Анголе, экваториальной Гвинее, на Ближнем Востоке — в Иране и Йемене. Норвегия увеличивает добычу газа и его сжижение с шельфа Баренцева моря. Главными потребителями СПГ являются Япония, Южная Корея, Франция, Испания, Бельгия. Поставки СПГ осуществляются на основе долгосрочных контрактов, заключаемых, как правило, на срок, не менее чем 20 лет. В настоящее время из общего количества экспортного газа 60 % в виде СПГ поставляется в Японию, Южную Корею и на Тайвань; в США в виде СПГ поставляется 8 % газа, в Европу — 25 % (в Испанию — 9 %, во Францию — 6, в Италию — 3 %).
По прогнозам Международного агентства по энергетике, экспорт СПГ в Европу к 2030 г. увеличится в 6 раз, а его потребление — на 80 %, доля СПГ в общем газопотреблении в Европе возрастет до 27 % (в настоящее время — 8 %).
Для перевозки СПГ используются специальные танкеры с криогенными резервуарами. На конец 1998 г. в мире эксплуатировалось 108 танкеров-метановозов общим геометрическим объемом (общий объем, умноженный на коэффициент заполнения) И 750 тыс. м3, в том числе 15 малого объема (20 ..50 тыс. м1), 15 среднего объема (до 100 тыс. м3) и 78 крупных танкеров (до 137 тыс. м3). В 2008 г. их количество возросло до 170, а к 2010 г. прогнозируется рост до 250…300 единиц.
На сегодняшний день в мире существует 38 терминалов приема СПГ, в стадии строительства и проектирования находятся еще 11 терминалов.
Как уже отмечалось, наиболее сложным и дорогостоящим звеном в цепочке обеспечения потребителя СПГ являются газосжижающие заводы. Построенные в разных странах в разное время, они существенно отличаются друг от друга по типу технологического процесса, количеству технологических линий, размеру производственной мощности, емкости резервуарного парка. Так, на заводе в Кенае (Аляска) всего одна технологическая линия, а в Арзеве (Алжир) — девять; производственная мощность соответственно колеблется от 1,6 до 15,5 млрд м3 в год. При сжижении природного газа пропан и бутан отделяют и в состав СПГ входит в основном жидкий метан.
На газосжижающих заводах находят применение три различных поколения технологических процессов. Первое, получившее название «классический каскад», применяется на заводах в Арзеве (Алжир) и Кенае (Аляска). Здесь каждая технологическая линия включает в себя три независимых цикла охлаждения газа, расположенных последовательно (каскадом). В качестве охлаждающего агента используются: в первом цикле — пропан, позволяющий достигнуть температуры —35 °С, во втором— этилен, обеспечивающий охлаждение до —100 °С, и в третьем — метан, что дает возможность снизить температуру газа до — 160 °С.
Второе поколение технологических процессов, получившее название «совмещенный каскад», применяется на заводах в Марса Эль Брега (Ливия). Здесь используется один холодильный агент и один компрессорный агрегат.
Третье поколение процессов сжижения газа, получившее название «совмещенный каскад с предварительным охлаждением», работает на втором заводе в Арзеве (Алжир) и на других заводах, построенных в последние годы в различных районах мира. Этот процесс обличается от предыдущего тем, что для повышения эффективности вначале добавляется цикл предварительного охлаждения (пропановый цикл) и вступление в СРО.
Следует отметить, что совмещенный каскад имеет существенное преимущество перед классическим. Технологический процесс с единой охлаждающей жидкостью дает возможность перейти от центробежных к высокопроизводительным аксиальным компрессорам, сократить их число, уменьшить количество теплообменников и холодильников, упростить линии трубопроводов и систему хранения охлаждающей жидкости, сократить территорию, занимаемую технологическими линиями, снизить капитальные затраты примерно на 20%.
Сжиженный газ направляется в крупные цилиндрические резервуары с двойными стенками, между которыми находится теплоизоляционный материал. В зависимости от мощности завода и условий отгрузки газа общая емкость резервуарного парка колеблется от 72 до 508 тыс. м3.
Перспективы развития промышленности СПГ, т. е. его получение, хранение и перевозка, достаточно благоприятны в связи с расширением существующих и появлением новых рынков сбыта, а также с тенденцией к существенному увеличению доли природного газа в производстве электроэнергии и использовании в качестве моторного топлива из-за ужесточения экологических требований, дефицита и дороговизны нефти.
По оценке французского центра CEDIGAZ, к 2015 г. мировое производство СПГ достигнет 186.. 260 млрд м3..
Один из наиболее перспективных рынков СПГ в мире — США, которые в настоящее время одновременно являются и импортером, и экспортером. Газ импортируется из Тринидада и Тобаго, Ближнего Востока, Австралии и Малайзии, а экспортируется из Аляски, где добывается и сжижается. В 2003 г. за один только год импорт СПГ в США увеличился более чем в 2 раза (до 26 млрд м3). К 2010 г. этот показатель должен выйти на уровень 100 млрд м3/г.
К 2004 I. в США существовало 4 терминала по приему СПГ, суммарная мощность которых составляла 40 млрд м3/г., планируется строительство еще 10 терминалов на западном и восточном побережье общей мощностью около 140 млрд м3/г..
Капитальные вложения в строительство заводов и эксплуатационные затраты в существенной мере зависят от их расположения, состава сырьевого газа, наличия местной рабочей силы, условий налогообложения, стоимости добычи и транспортировки газа до завода и т.д.