LNG基本知識與技術(shù)

LNG基本知識

與技術(shù)認(rèn)識天然氣天然氣是蘊(yùn)藏在地層中的可燃?xì)怏w，它是埋藏在地下的生物有機(jī)體經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代和復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程生成的。主要成分是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和二氧化碳、硫化氫、氮等氣體。與其他化石燃料相比，天然氣燃燒時僅排放少量的二氧化碳粉塵和極微量的一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸?，是一種清潔的能源。天然氣的發(fā)現(xiàn)和早期應(yīng)用天然氣的發(fā)現(xiàn)在公元前6000年到公元前2000年間，伊朗首先發(fā)現(xiàn)了從地表滲出的天然氣。中國古人對天然氣的利用有十分悠久的歷史，特別是通過鉆鑿油井合并來開采石油和天然氣的技術(shù)，在世界上也是最早的。早在2000多年前，人們就用竹筒裝著天然氣，當(dāng)火把走夜路。而且用天然氣煮鹽，火力比普通火力大，出鹽也多得多。直到1659年在英國發(fā)現(xiàn)了天然氣，歐洲人才對它有所了解；然而它并沒有得到廣泛應(yīng)用。到了1790年，煤氣才成為歐洲街道和房屋照明的主要燃料。在北美，石油產(chǎn)品的第一次商業(yè)應(yīng)用是1821年紐約弗洛德尼亞地區(qū)對天然氣的應(yīng)用，他們通過一根小口徑導(dǎo)管將天然氣輸送至用戶，用于照明和烹調(diào)。世界天然氣的開發(fā)利用，則以1925年美國鋪設(shè)第一條天然氣長輸管道作為現(xiàn)代工業(yè)利用的標(biāo)志。天然氣的用途

天然氣主要可用于發(fā)電，以天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)電廠的廢物排放水平大大低于燃煤與燃油電廠，而且發(fā)電效率高，建設(shè)成本低，建設(shè)速度快；也可用作化工原料。另外，天然氣廣泛用于民用及商業(yè)燃?xì)庠罹?、熱水器、采暖及制冷，也用于造紙、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行業(yè)，還可用于廢料焚燒及干燥脫水處理。

不過需要注意的是，同其他所有燃料一樣，天然氣的燃燒需要大量氧氣(O2)；雖然天然氣的主要成分是甲烷(CH4)，它本身是一種無毒可燃的氣體。但是如果居民用戶在使用灶具或熱水器時不注意通風(fēng)，室內(nèi)的氧氣會大量減少，就會造成天然氣的不完全燃燒不完全燃燒的后果就是產(chǎn)生有毒的一氧化碳(CO)。當(dāng)空氣中一氧化碳含量達(dá)到20%至40%時，人就會產(chǎn)生頭暈、呼吸困難等現(xiàn)象，嚴(yán)重時甚至死亡。所以使用天然氣的房間應(yīng)保持通風(fēng)良好，嚴(yán)禁臥室、客廳、衛(wèi)生間、儲藏室等位置使用天然氣。LNG基本知識所謂LNG是英文LiquefiedNaturalGas的縮寫，中文譯為液化天然氣。

LNG是天然氣經(jīng)過凈化之后，通過壓縮升溫，在混合致冷劑的作用下，冷卻移走熱量，并除去其中的氮?dú)?、二氧化碳、固體雜質(zhì)、硫化物和水，再節(jié)流膨脹而得到一162℃的以液態(tài)形式存在的LNG。經(jīng)過這一過程，天然氣體積縮小了600倍。

天然氣液化后，為維持其低溫狀態(tài)，必須用特殊冷凍船運(yùn)送到買方接收站，并經(jīng)由卸料臂送到低溫儲存，經(jīng)由海水汽化裝置，將低溫液態(tài)天然氣復(fù)原為常溫氣態(tài)天然氣，然后經(jīng)由管線，將天然氣輸送到發(fā)電廠、工廠及家庭用戶使用。

LNG作為一種清潔燃料，必將成為新世紀(jì)的主要能源之一。

LNG無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600，LNG的重量僅為同體積水的45%左右。

LNG的廣泛用途？主要包括：(1)用作城市管網(wǎng)供氣的高峰負(fù)荷和事故調(diào)峰

1937年，英國工程師埃克湯提出用LNG作為城市供氣中的高峰負(fù)荷和事故調(diào)峰之后，在歐美等國家得到廣泛的應(yīng)用。1999年，由法國索非工程公司幫助建設(shè)的上海浦東LNG液化廠，便是我國首座采用LNG技術(shù)的天然氣備用調(diào)峰站。

(2)用作大中城市管道供氣的主要?dú)庠吹侥壳爸?，日本已建設(shè)了22座LNG接收站，每年進(jìn)口5000多萬噸LNG，85%通過氣化送進(jìn)城市管網(wǎng)，用于發(fā)電、民用和工商業(yè)用，15%用汽車或大車運(yùn)至離接收站較遠(yuǎn)的中小城鎮(zhèn)，用作LNG小區(qū)氣化的氣源。

(3)用作LNG小區(qū)氣化的氣源全世界有接近200座LNG衛(wèi)星站投入使用，日本就有70多座，在北美和歐洲有100多座。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國目前40多座有LNG衛(wèi)星站投入運(yùn)行，更多的正在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、籌建中。

(4)用作汽車加氣的燃料俄羅斯的LNG用于拖帶集裝箱的重型柴油車，每lkgLNG，可以代替1.25kg柴油。俄羅斯有5萬輛重型柴油車，將逐步使用LNG,俄羅斯還將LNG用于內(nèi)河航運(yùn)的船舶燃料。

(5)用作飛機(jī)燃料俄羅斯圖波列夫飛機(jī)設(shè)計(jì)局應(yīng)用

LNG作為飛機(jī)燃料，第一架試驗(yàn)飛機(jī)圖-155，發(fā)動機(jī)型號為HK一88后正式使用LNG為燃料的是圖一156客貨運(yùn)輸機(jī)，已成功安全飛行12年。在投入航線運(yùn)行的圖-204客機(jī)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)了使用LNG的圖-206客機(jī)，此機(jī)可載乘210人，飛行里程為5200km。

(6)LNG的冷能利用深冷可用于低溫研磨橡膠，中冷用于制冰、建滑冰場，淺冷用于冷凍庫建設(shè)。日本還將冷能用于發(fā)電，利用能源創(chuàng)造舒適的環(huán)境。

(7)分布式能源系統(tǒng)采用熱電冷三聯(lián)供，可以提高天然氣的利用率達(dá)到60-80%.。

LNG小區(qū)氣化發(fā)展具有寬廣的前途是基于：(1)其氣源LNG是將天然氣液化縮小600多倍的液體，可在公路、鐵路、海上通汽車槽車、火車槽車和輪船進(jìn)行靈活高效的運(yùn)輸；(2)建設(shè)投資省、見效快、方式靈活；

(3)氣化成本遠(yuǎn)比LPG氣化成本低，經(jīng)濟(jì)合算；(4)LNG本身價格比LPG價格至少便宜31%，價格波動比較平穩(wěn)。

(5)與LPG比較，安全可靠，其氣相密度0.74Kg/m'，比空氣輕，稍有泄漏，即可隨空氣亦散，其著火點(diǎn)為650~C，比LPG的460~C要高，其爆炸極限為5%-15%，比LPG的1%-15%要窄，使用起來會更安全。

(6)LNG的主要成份為甲烷，燃燒后排出的二氧化碳比LPG少3-4倍，減少了溫室效應(yīng)，是非常理想的民用燃料、工業(yè)燃料、發(fā)電燃料、車用燃料。

(7)工藝流程簡單，容易實(shí)現(xiàn)自動化操作，建設(shè)城市LNG衛(wèi)星站可作為城市供氣主要措施，又可以作為城市供氣調(diào)峰設(shè)施，可成為與管道天然氣對接之后的調(diào)峰和儲存設(shè)施。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展和人民生活的不斷提高，中國廣大中小城鎮(zhèn)，建設(shè)3至5萬戶、8至10萬戶規(guī)模的LNG小區(qū)氣化站來滿足人們生活用氣和商業(yè)用氣成為可能和現(xiàn)實(shí)。LPG、NG、SNG、CNG的具體含義

NG是英文“NaturalGas”的縮寫，中文含義是天然氣的代稱；

LNG是英文“LiquefiedNaturalGas”的縮寫，中文含義是液化天然氣的代稱；

SNG是英文“SubstituteNaturalGas”的縮寫，中文含義是代用天然氣的代稱；

CNG是英文“CrushNaturalGas”的縮寫，中文含義是壓縮天然氣的代稱。城鎮(zhèn)LNG\CNG供應(yīng)系統(tǒng)

天然氣加壓站（母站）； 城鎮(zhèn)CNG供應(yīng)站（或減壓站、卸氣站）（子站）

CNG汽車加氣站（子站）； 氣瓶轉(zhuǎn)運(yùn)車；

CNG汽車； 城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)。液化天然氣(lng)工業(yè)系統(tǒng)從天然氣井口到用戶的LNG工業(yè)系統(tǒng)包括天然氣的預(yù)處理、液化、運(yùn)輸、儲存、接收站、再氣化裝置等。LNG工業(yè)鏈LNG接收終端（站）

城鎮(zhèn)LNG氣化站城鎮(zhèn)LNG氣化站是一個接收、儲存和分配液化天然氣的基地，是城鎮(zhèn)或燃?xì)馄髽I(yè)把LNG從生產(chǎn)廠家轉(zhuǎn)往用戶的中間調(diào)節(jié)場所。城鎮(zhèn)LNG氣化站總儲存容積不大于2000m3。城鎮(zhèn)LNG氣化站的規(guī)模應(yīng)符合城鎮(zhèn)總體規(guī)劃的要求，根據(jù)供應(yīng)用戶類別、數(shù)量和用氣量指標(biāo)等因素確定。城鎮(zhèn)氣化站的儲罐設(shè)計(jì)總?cè)莘e應(yīng)根據(jù)其規(guī)模、氣源情況、運(yùn)輸方式和運(yùn)距等因素確定。LNG氣化站的平面布置圖1－LNG儲罐2－自增壓器3－卸車口4－空浴式氣化器5－水浴式氣化器6－BOG儲罐7－BOG加熱器8－消防水罐9－控制室氣化站工藝流程圖城鎮(zhèn)LNG氣化站工藝流程LNG氣化站內(nèi)的主要設(shè)施固定式LNG儲罐（金屬罐、混凝土罐）圍堰及排放系統(tǒng)LNG氣化器泵和壓縮機(jī)測量儀表（液位、壓力、真空、溫度）可燃?xì)怏w報(bào)警裝置緊急關(guān)閉系統(tǒng)（儲罐液相進(jìn)出口、氣化器進(jìn)口、出站主管道上）安全裝置消防系統(tǒng)第二部分LNG相關(guān)技術(shù)低溫技術(shù)基礎(chǔ)LNG的生產(chǎn)LNG的儲運(yùn)LNG安全1低溫技術(shù)基礎(chǔ)低溫?zé)崃W(xué)低溫絕熱1.1低溫?zé)崃W(xué)

--低溫的產(chǎn)生低溫的定義：按照國際制冷學(xué)會(IIR)定義，123K(-150℃)以下屬低溫范圍。天然氣的主要成分是甲烷(CH4)，其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為111K(-162℃)，臨界溫度為190K(-83℃)，必須采用低溫手段才能實(shí)現(xiàn)液化。標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)時液態(tài)甲烷密度426kg/m3，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時氣態(tài)甲烷密度0.717kg/m3，兩者相差約600倍。體積的巨大差異是采取液化方式儲運(yùn)天然氣的主要原因。低溫的產(chǎn)生(1)-焦耳-湯姆遜節(jié)流

1、定義當(dāng)壓縮氣體絕熱通過狹窄的通道后，壓力下降并產(chǎn)生溫度變化的現(xiàn)象稱為節(jié)流。用焦耳-湯姆遜系數(shù)μJT來表示等焓節(jié)流時溫度隨壓力的變化關(guān)系：2、物理實(shí)質(zhì)是個等焓過程。(焓:物理學(xué)上指單位質(zhì)量的物質(zhì)所含的全部熱能)只有在虛線包圍的范圍內(nèi)，制冷劑經(jīng)節(jié)流閥降壓后，溫度才會降低，即產(chǎn)生節(jié)流冷效應(yīng)。在虛線上，節(jié)流零效應(yīng)。在其它區(qū)域，節(jié)流降壓后，溫度升高，稱為節(jié)流熱效應(yīng)。低溫的產(chǎn)生(2)-絕熱膨脹

在液化流程中，氣體絕熱膨脹通常是由膨脹機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。在低溫制冷機(jī)中是通過活塞等運(yùn)動部件的位移來實(shí)現(xiàn)的。對于絕熱膨脹而言，降壓后必產(chǎn)生溫降，不存在升溫的現(xiàn)象。絕熱放氣：容器內(nèi)高壓氣體絕熱排放過程中，容器內(nèi)的氣體對排出容器的氣體做功，則容器內(nèi)的氣體溫度下降。低溫的產(chǎn)生(3)-絕熱放氣

對于絕熱放氣而言，降壓后必產(chǎn)生溫降，不存在升溫的現(xiàn)象。最大降溫幅度與絕熱膨脹相同。其輸出功一般不能利用。這種獲得低溫的方式常用于小型低溫制冷機(jī)和深低溫液化流程中。低溫的產(chǎn)生-三種方式比較方式換熱功焓變壓力溫度變化應(yīng)用場合降溫效果節(jié)流000降降/升/不變氣體液化流程差絕熱膨脹0>0降降降氣體液化流程和小型低溫制冷機(jī)好絕熱放氣0>0降降降氣體液化流程和小型低溫制冷機(jī)中1.2低溫絕熱低溫貯運(yùn)流體被液化并純化到一定水平后就必須設(shè)法貯存和運(yùn)輸。低溫液體的運(yùn)輸一般有兩種方法：(1)用低溫槽車或低溫容器運(yùn)送。(2)管道輸送低溫貯運(yùn)設(shè)備的關(guān)鍵在于其絕熱形式和特定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。低溫絕熱技術(shù)-緒論1“絕熱”：減少或抑制熱流(由導(dǎo)熱、對流和輻射引起)從高溫流向低溫2絕熱在低溫技術(shù)中有特殊的重要性得到低溫液體的功耗很大；低溫液體沸點(diǎn)低，與環(huán)境溫度的溫差大，周圍環(huán)境是個很大的熱源；低溫試驗(yàn)中，創(chuàng)造低溫環(huán)境時為了排除周圍環(huán)境的影響也要應(yīng)用絕熱技術(shù)3絕熱方式分類①堆積絕熱②高真空絕熱③真空粉末絕熱④高真空多層絕熱⑤高真空多屏絕熱其中方式②~⑤均要用到真空技術(shù)

1定義：選用導(dǎo)熱系數(shù)小的絕熱材料裝填在需要絕熱的部位上以達(dá)到絕熱的目的。2堆積絕熱材料的種類

3主要漏熱：導(dǎo)熱4適用場合：大型低溫裝置或?qū)^熱性能要求不高的場合。

低溫絕熱技術(shù)-①堆積絕熱(1)泡沫型種類聚氨脂、聚苯乙烯、橡膠、硅、玻璃優(yōu)點(diǎn)成本低，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，不需要真空罩缺點(diǎn)熱膨脹率大。熱導(dǎo)率會隨時間變化。泡沫低溫下會收縮措施為防止低溫下收縮開裂，在泡沫中放置防收縮裂開的連接(2)粉沫型種類珠光砂(膨脹珍珠巖)、氣凝膠、軟木(3)纖維型種類玻璃纖維、礦棉、石棉(2)與(3)共性優(yōu)點(diǎn)成本低、易用于不規(guī)則形狀，不會燃燒缺點(diǎn)水蒸氣和空氣易滲入到冷表面，需防潮層。粉末沉降措施在絕熱層中充入高于大氣壓的干氮?dú)庖苑乐顾值臐B入1定義：高真空絕熱是一種將絕熱空間抽至1mPa的真空度，以消除絕熱空間的氣體對流換熱和絕大部分氣體導(dǎo)熱的一種絕熱型式。2主要漏熱：輻射3影響其性能的因素及采取的措施真空度：（影響導(dǎo)熱和傳熱）防漏，夾層中安放低溫吸附劑、活性炭或分子篩以吸附水分等以保持真空度輻射傳熱量：表面鍍銀4適用場合實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的小型杜瓦容器中5優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：易于對形狀復(fù)雜的表面絕熱，預(yù)冷損失小，真空夾層可做得很小缺點(diǎn)：需持久的高真空，要求輻射率小低溫絕熱技術(shù)-②高真空絕熱1定義：在絕熱空間填充多孔性絕熱材料(粉末或纖維)，再將絕熱空間抽到一定真空度(1~0.1Pa)的絕熱型式

低溫絕熱技術(shù)-③真空粉末(或纖維)絕熱2主要漏熱從常溫→液氮溫區(qū)，輻射傳熱是主要的漏熱。此輻射漏熱<高真空絕熱中的輻射漏熱，所以此溫區(qū)絕熱性能優(yōu)于高真空絕熱。從液氮溫區(qū)→液氦溫區(qū)，固體熱導(dǎo)是主要漏熱。此漏熱大于高真空絕熱。所以此溫區(qū)絕熱性能不如高真空絕熱。3適用場合：大中型低溫貯槽及設(shè)備中。4優(yōu)點(diǎn)不需要太高的真空度，易于對形狀復(fù)雜的表面絕熱。5缺點(diǎn)振動負(fù)荷和反復(fù)熱循環(huán)后易沉降壓實(shí)，抽真空時必須設(shè)置濾網(wǎng)以防粉末進(jìn)入抽空系統(tǒng)

低溫絕熱技術(shù)-③真空粉末(或纖維)絕熱1定義：在高真空(真空度達(dá)10-2Pa以上)絕熱空間內(nèi)交替裝有許多具有高反射能力的輻射與具有低熱導(dǎo)率的間隔物的一種絕熱型式。這種絕熱型式絕熱性能非常好，常被稱為“超級絕熱”。2主要漏熱：導(dǎo)熱低溫絕熱技術(shù)-④高真空多層絕熱低溫絕熱技術(shù)-④高真空多層絕熱影響高真空多層絕熱性能的因素

(1)多層材料及其組合輻射屏種類：鋁箔、銅箔或噴鋁滌綸薄膜作用：降低輻射漏熱，在多層中設(shè)置n層輻射屏，則輻射漏熱僅為原先的1/(n+1)倍屏數(shù)量：單位厚度中屏的數(shù)量：數(shù)量增加，則輻射傳熱降低；但會使接觸熱阻降低，從而固體導(dǎo)熱增加。最佳層密度為20~40層/cm間隔物種類：玻璃纖維、纖維紙、尼龍布、滌綸膜、填炭紙等作用：起反射屏之間的間隔作用、及抑制固體熱導(dǎo)(這是由于間隔物的導(dǎo)熱系小且與輻射屏間以點(diǎn)接觸形式接觸)低溫絕熱技術(shù)-④高真空多層絕熱影響高真空多層絕熱性能的因素

(2)真空度(3)其它溫度、機(jī)械負(fù)荷、雜質(zhì)等真空度應(yīng)保持在0.01Pa以上層間壓強(qiáng)由于(1)多層材料層間抽氣阻力大(2)多層材料本身又要放氣。所以層間壓>>真空空間壓強(qiáng)，如不采取措施，就不能滿足真空度0.01Pa的要求措施(1)在多層材料上打許多小孔以利多層層間壓力平衡，保證里層的殘余氣體能被充分抽走。(2)采用填炭紙作為間隔物材料可有效地利用活性炭在低溫下的高吸附能力，吸附真空夾層中的放氣，因而能長時間地保證容器的高真空。低溫絕熱技術(shù)-④高真空多層絕熱幾種典型的多層絕熱表觀熱導(dǎo)率,對應(yīng)冷熱邊界分別為77K和300K，殘余氣體壓力小于1.3mPa絕熱層層密度kg/m3熱導(dǎo)率W/(m.K)6μ鋁箔+0.15mm玻璃纖維203.7×10-56μ鋁箔+2mm人造纖維布107.8×10-56μ鋁箔+2mm尼龍布113.4×10-58.7μ鋁箔+填炭玻璃纖維紙301.4×10-550μ單面噴鋁植物纖維紙401.4×10-420μ雙面噴鋁滌綸薄膜751.5×10-48μ單面噴鋁進(jìn)口滌綸薄膜1219.2×10-5低溫絕熱技術(shù)-④高真空多層絕熱4適用場合：液氧、液氫、液氦的貯存容器5優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：絕熱性能優(yōu)越，重量輕，與粉末絕熱比相對預(yù)冷損失小，穩(wěn)定性好；缺點(diǎn)：費(fèi)用較大，難以對形狀復(fù)雜絕熱，抽成高真空不容易，抽空工藝復(fù)雜

2機(jī)理：用不多的傳熱屏與容器內(nèi)冷蒸發(fā)氣體逸出管相連接，利用冷蒸汽吸收的顯熱來冷卻輻射，降低熱壁(傳熱屏和輻射屏)的溫度，抑制了輻射傳熱，從而提高絕熱效果。

T2降低，則q也降低。低溫絕熱技術(shù)-⑤高真空多屏絕熱1定義：是一種多層防輻射屏與傳熱屏相結(jié)合的絕熱結(jié)構(gòu)3傳熱屏：有限個屏就能得到高效絕熱效果。4適用場合：液氫和液氦容器5優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：絕熱性能最優(yōu)；缺點(diǎn)：僅對于液氦或液氫容器有較顯著的效果，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。液氫液氦罐若不用此種絕熱方式，則常用具有液氮保護(hù)屏的液氮容器，液氮起到冷屏的作用。見下頁圖。低溫絕熱技術(shù)-⑤高真空多屏絕熱低溫絕熱技術(shù)-⑤高真空多屏絕熱低溫絕熱技術(shù)-五種絕熱方法比較類型真空/Pa夾層材料主要漏熱應(yīng)用場合堆積絕熱常壓或微正壓泡沫/粉末/纖維導(dǎo)熱大型儲罐,要求不高的場合高真空絕熱10-3無輻射實(shí)驗(yàn)室規(guī)模小型杜瓦瓶真空粉末絕熱1~0.1粉末/纖維常溫-77K,輻射77~4.2K固導(dǎo)熱大中型儲槽/設(shè)備高真空多層絕熱10-2輻射屏+間隔物的多層材料導(dǎo)熱LO2,LH2,Lhe儲罐高真空多屏絕熱高真空10-3多層10-2輻射屏+間隔物的多層材料導(dǎo)熱LH2,Lhe儲罐2LNG的生產(chǎn)天然氣的凈化氣體低溫液化原理天然氣液化流程2.1天然氣的凈化凈化目的：脫除原料天然氣中的雜質(zhì)，以免雜質(zhì)腐蝕設(shè)備和因凍結(jié)堵塞設(shè)備管道。須脫除的主要雜質(zhì)：水、二氧化碳、硫化氫、重?zé)N和汞等。(1)脫水水的危害：形成管路和設(shè)備堵塞水凍結(jié)成冰或霜水與天然氣形成固態(tài)天然氣水合物脫水目標(biāo)：在高于水合物形成溫度時脫除原料氣中的游離水，使露點(diǎn)低于-100℃常用方法：冷卻法、吸收法、吸附法1.冷卻脫水原理：天然氣的含水量隨溫度降低而減少。適用：大量水分的粗分離。方法高壓氣體：截流降壓、降溫，水分析出。低壓氣體：壓縮、冷卻、節(jié)流。特點(diǎn)：可能需進(jìn)一步脫水；部分重?zé)N隨之脫除。2.吸收脫水原理：用吸濕性液體（或活性固體）吸收原料氣中的水蒸氣。常用醇類脫水吸收劑：甘醇胺溶液：可同時脫水、CO2、H2S二甘醇水溶液：不凝固、性能穩(wěn)定、吸濕性高三甘醇水溶液：不凝固、性能穩(wěn)定、吸濕性高、易再生適用：大型裝置中脫除原料氣大部分水分常壓甘醇脫水裝置流程濕原料氣→吸收塔2→霧沫分離器1→干燥氣體稀甘醇液從吸收塔2

→換熱器6吸熱→閃蒸罐7→過濾器8→再生塔9加熱脫水為濃甘醇液→甘醇泵4→吸收塔23.吸附脫水原理：氣體（吸附質(zhì)）在自由表面（吸附劑）的凝聚。適用：小流量氣體的脫水。特點(diǎn)：露點(diǎn)很低，含水量可達(dá)1ppm；對流量、溫度、壓力變化不敏感。常見吸附劑：活性氧化鋁、硅膠和分子篩。吸附法高壓天然氣脫水典型工藝流程為保證連續(xù)工作，采用雙塔或多塔交替運(yùn)行不工作的吸附塔通過加熱再生(2)脫酸性氣體H2S、CO2、COS對人身有害、對設(shè)備管道有腐蝕作用、易呈固體析出形成堵塞，必須脫除酸性氣體脫除方法化學(xué)吸收法：以弱堿性溶液為吸收劑物理吸收法：以有機(jī)化合物溶劑吸收氣體聯(lián)合吸收法：結(jié)合物理和化學(xué)吸收的特點(diǎn)直接轉(zhuǎn)化法：將溶液中的H2S氧化為硫非再生性法：用脫硫劑、再用分散劑使固體懸浮膜分離法：膜對氣體的選擇性透過低溫分離法：適用于含CO2高的伴生氣干法：固體床脫硫，吸附或化學(xué)反應(yīng)1.醇胺法利用胺水溶液與天然氣中的酸性氣體反應(yīng)，可同時脫除CO2和H2S。主要采用一乙醇胺(MEA)和二乙醇胺(DEA)。醇胺法是廣泛采用的方法。2.熱鉀堿法和砜胺法熱鉀堿(Benfied)溶劑是碳酸鉀、催化劑、防腐劑和水組成的混合物?？赏瑫r脫CO2和H2S。此法凈化程度好，對含大量CO2的原料氣尤為適用。砜胺法是一種聯(lián)合吸收法，吸收溶液由物理溶劑環(huán)丁砜、化學(xué)吸收劑二乙丙醇胺加少量水組成。此法對中至高酸氣分壓的天然氣有廣泛適應(yīng)性。三種脫酸氣方法的比較(3)其他雜質(zhì)的脫除汞：極微量的汞含量就會。嚴(yán)重腐蝕鋁制設(shè)備。脫除原理是汞與硫在催化反應(yīng)器中的反應(yīng)。重?zé)N：可形成堵塞，且對烴系統(tǒng)相特性有大的影響。吸附脫水可除去部分重?zé)N，其余部分在低溫區(qū)通過一個或多個分離器除去。COS：可水化形成H2S和CO2；易與回收丙烷相混。通常與H2S和CO2在脫酸時一起脫除。氦氣：天然氣是氦的最主要來源，應(yīng)加以分離利用。采用膜分離和深冷分離相結(jié)合的方式脫除。氮?dú)猓浩浜康脑黾訒固烊粴庖夯щy。一般采用最終閃蒸法從LNG中選擇性脫除。2.2氣體低溫液化原理氣體液化循環(huán)類型氧、氮、氬天然氣J-T效應(yīng)簡單的林德-漢普遜系統(tǒng)帶預(yù)冷的林德-漢普遜系統(tǒng)林德雙壓系統(tǒng)復(fù)迭式系統(tǒng)絕熱膨脹克勞特系統(tǒng)卡皮查系統(tǒng)海蘭特系統(tǒng)采用膨脹機(jī)的其他液化系統(tǒng)氖、氫、氦J-T效應(yīng)用于氖和氫的預(yù)冷林德-漢普遜系統(tǒng)絕熱膨脹用于氖或氫的克勞特系統(tǒng)氦制冷的氫液化系統(tǒng)考林斯液化系統(tǒng)絕熱放氣西蒙氦液化系統(tǒng)(1)簡單林德-漢普遜系統(tǒng)

(2)帶預(yù)冷的林德-漢普遜系統(tǒng)(3)林德雙壓系統(tǒng)1、工作過程氨制冷循環(huán)預(yù)冷乙烯；乙烯循環(huán)預(yù)冷甲烷；甲烷循環(huán)冷卻并液化液氮。2、缺點(diǎn)復(fù)雜；每一級循環(huán)都必須完全不漏3、優(yōu)點(diǎn) 節(jié)流閥壓降降減少，不可逆損失降低；所需的壓力低(4)復(fù)迭式系統(tǒng)(5)克勞特系統(tǒng)1膨脹機(jī)的作用可獲得更大的溫降；回收膨脹功，膨脹機(jī)輸出的功可用于驅(qū)動壓縮機(jī)；降低節(jié)流膨脹過程的不可逆損失，改善循環(huán)的熱力性能。

2帶膨脹機(jī)液化循環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：液化率升高；單位液化功降低；循環(huán)效率增加；缺點(diǎn)：膨脹機(jī)比節(jié)流閥昂貴，所以設(shè)備投資大。3在帶膨脹機(jī)的循環(huán)中仍需節(jié)流閥(6)卡皮查系統(tǒng)

流程：是克勞特循環(huán)的一種，與克勞特循環(huán)相比，少了一個換熱器，循環(huán)壓力低。優(yōu)點(diǎn)：膨脹機(jī)為高效率渦輪膨脹機(jī)；單位能耗小，金屬耗量及初投資低，操作簡便。應(yīng)用：大、中型空氣分離裝置。(7)海蘭特系統(tǒng)

流程：是克勞特循環(huán)的一種，與克勞特循環(huán)相比，少了一個換熱器，循環(huán)壓力高，提高壓力可降低單位質(zhì)量氣體的液化功。優(yōu)點(diǎn)：提高膨脹前溫度可增加絕熱焓降和絕熱效率。

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2.3天然氣液化流程

級聯(lián)式液化流程混合制冷劑液化流程（MRC）帶膨脹機(jī)的液化流程(1)級聯(lián)式液化流程

優(yōu)點(diǎn)：①能耗低；②制冷劑為純物質(zhì)，無配比問題；③技術(shù)成熟，操作穩(wěn)定。缺點(diǎn)：①機(jī)組多，流程復(fù)雜；②附屬設(shè)備多；③管道與控制系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)不便。

采用級聯(lián)式液化流程的基本負(fù)荷型液化裝置

阿爾及利亞建造的世界上第一座大型基本負(fù)荷型天然氣液化裝置(CAMEL)的流程圖

1－丙烷壓縮機(jī)2、6、10、13－水冷卻器3－丙烷儲罐4－丙烷-甲烷換熱器5－丙烷-乙烯換熱器7－乙烯壓縮機(jī)8、9－乙烯-甲烷換熱器11－甲烷壓縮機(jī)12－原料氣壓縮機(jī)14－二氧化碳吸收塔15、19－天然氣冷卻器16－脫水器17－干燥器18－過濾器20－汽提塔21－重?zé)N分離器22－乙烯冷卻器23、24、25－甲烷-天然氣換熱器26－天然氣閃蒸槽27－天然氣換熱器28－液化天然氣泵29－天然氣壓縮機(jī)

級聯(lián)式液化流程-阿爾及利亞中原LNG工廠-全景圖2001年，試運(yùn)行成功，生產(chǎn)的LNG通過槽車運(yùn)輸?shù)姆绞焦?yīng)給山東、江蘇等省的一些城市。該液化裝置生產(chǎn)LNG的能力為15.0×104Nm3/d

中原LNG工廠-流程示意圖1－分液罐2－過濾器3－脫CO2塔4－干燥器5－中壓丙烷換熱器6－低壓丙烷換熱器7、11、14－節(jié)流閥8－高壓天然氣分離器9－乙烯換熱器10－中壓LNG換熱器12－中壓天然氣分離器13－低壓LNG換熱器15－低壓天然氣分離器16－LNG儲槽

返回(2)MRC液化流程MRC流程：是以C1至C5的碳?xì)浠衔锛癗2等五種以上的多組分混合制冷劑為工質(zhì)，進(jìn)行逐級的冷凝、蒸發(fā)、節(jié)流膨脹得到不同溫度水平的制冷量，以達(dá)到逐步冷卻和液化天然氣的目的。應(yīng)用：在基本負(fù)荷型天然氣液化裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)：①機(jī)組設(shè)備少，流程簡單，投資省；②管理方便；③混合制冷劑組分可以部分或全部從天然氣本身提取與補(bǔ)充。缺點(diǎn)：①能耗較高，比級聯(lián)式液化流程高10~20%左右；②混合制冷劑的合理配比較為困難。在基本負(fù)荷型天然氣液化裝置中得到了廣泛的應(yīng)用

APCI丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程MRC液化流程-APCI采用閉式MRC流程的基本負(fù)荷型液化裝置1、4－緩部罐2、5－壓縮機(jī)3、6－水冷卻器7、10、11－氣液分離器8－LNG儲槽9－低溫?fù)Q熱器12－C5分離器13－C4分離器14－C3分離器15－C2分離器16－C1分離器

利比亞伊索工廠天然氣液化裝置流程圖

MRC液化流程-利比亞采用丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程的基本負(fù)荷型液化裝置1－再生塔2－吸收塔3、18－高壓丙烷換熱器4－水分離器5、6－干燥器7、17－中壓丙烷換熱器8－重?zé)N回收器9、16－低壓丙烷換熱器10－C1分離器11－C2分離器12－C3分離器13－C4分離器14－低溫?fù)Q熱器15－氣液分離器19、21－水冷卻器20、22－制冷劑壓縮機(jī)

文萊天然氣液化裝置流程圖

MRC液化流程-文萊基本負(fù)荷型液化裝置：生產(chǎn)供當(dāng)?shù)厥褂没蛲膺\(yùn)的大型液化裝置。

LNG工廠

MRC液化裝置上海LNG事故調(diào)峰站-全景圖上海LNG事故調(diào)峰站-CII流程1－分餾塔2－冷箱3－低壓壓縮機(jī)4－高壓壓縮機(jī)5,6,7,8－氣液分離器9,10,11－節(jié)流閥12，13－冷卻器CII液化流程：整體結(jié)合式級聯(lián)型液化流程(IntegralIncorporatedCascade)新疆液化天然氣工程

氣源來自吐哈油田。設(shè)計(jì)液化能力為150萬Nm3/d天然氣。LNG設(shè)計(jì)年周轉(zhuǎn)量45.6萬t。LNG儲罐容量為3萬m3。運(yùn)輸：生產(chǎn)液化天然氣的以70%通過鐵路運(yùn)輸、30%通過公路運(yùn)輸?shù)姆绞竭\(yùn)往目的地。市場目標(biāo)：①閩東南地區(qū)，即從福州至廈門沿鐵路的14個城市；②以江西景德鎮(zhèn)為中心輻射湖南、湖北等華東地區(qū)；③華北及新疆天山北坡經(jīng)濟(jì)帶一些地區(qū)。新疆液化天然氣工程-流程示意圖五返回帶膨脹機(jī)液化流程：指利用高壓制冷劑通過透平膨脹機(jī)絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷實(shí)現(xiàn)天然氣液化的流程。流程的關(guān)鍵設(shè)備是透平膨脹機(jī)。種類：①天然氣膨脹液化流程；②氮?dú)馀蛎浺夯鞒?；③?甲烷膨脹液化流程。應(yīng)用：調(diào)峰型天然氣液化裝置。優(yōu)點(diǎn)：①流程簡單，調(diào)節(jié)靈活，工作可靠，易起動，易操作，維護(hù)方便；②用天然氣本身為工質(zhì)時，省去專門生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯存冷凍劑的費(fèi)用。缺點(diǎn)：①送入裝置的氣流須全部深度干燥；②回流壓力低，換熱面積大，設(shè)備金屬投入量大；③受低壓用戶多少的限制；④液化率低，如再循環(huán)，則在增加循環(huán)壓縮機(jī)后，功耗大大增加。(3)帶膨脹機(jī)的液化流程

天然氣膨脹液化流程無需專門制冷劑、預(yù)處理天然氣量小(20~35%)溫度比氮膨脹高、循環(huán)氣量大、液化率低氮?dú)馀蛎浺夯鞒滩捎脝我恢评鋭?、能達(dá)到較低溫度、液化率比天然氣膨脹高能耗比MRC高約40%1－預(yù)處理裝置2、4、5－換熱器3－重?zé)N分離器6－透平膨脹機(jī)7－制動壓縮機(jī)8、9－水冷卻器10－循環(huán)壓縮機(jī)11－儲槽12－預(yù)熱器13－壓縮機(jī)氮-甲烷膨脹液化流程比氮膨脹液化流程能耗低10~20%。帶丙烷預(yù)冷的天然氣膨脹液化流程通過預(yù)冷降低傳熱溫差，減少不可逆損失。3LNG的儲運(yùn)固定式LNG儲罐LNG運(yùn)輸槽車LNG遠(yuǎn)洋運(yùn)輸(LNG船)3.1固定式LNG儲罐固定式LNG儲罐：液化站、接收站用大型儲罐、衛(wèi)星站(汽化站)用儲罐。分類罐材料放置方式內(nèi)部觀察裝置中國的固定式LNG儲罐固定式LNG儲罐-種類

種類

容量/m3

用途

絕熱型式

形狀

小型

5~40

民用燃?xì)鈿饣?，LNG汽車加注站等場合

真空粉末絕熱或高真空多層絕熱

球形圓柱形

中型

40~100

衛(wèi)星式液化裝置，工業(yè)燃?xì)鈿饣?/p>

正壓堆積絕熱

大型

100~1000

小型LNG生產(chǎn)裝置

圓柱形

超大型

10000~40000

基本負(fù)荷型和調(diào)峰型液化裝置

特大型

40000~200000

LNG接收站LNG球形儲罐(民用燃?xì)鈿饣?，LNG汽車加注站等)固定式LNG儲罐-球形圓柱形(基本負(fù)荷型、調(diào)峰型液化裝置、LNG接收站)

固定式LNG儲罐-圓柱形固定式LNG儲罐-圓柱形圓柱形(基本負(fù)荷型、調(diào)峰型液化裝置、LNG接收站)

固定式LNG儲罐-罐材料

雙金屬：內(nèi)罐采用耐低溫的不銹鋼或鋁合金。外殼采用黑色金屬，常用壓力容器用鋼。預(yù)應(yīng)力混凝土：指大型貯槽采用預(yù)應(yīng)力混凝土外殼，而內(nèi)筒采用低溫的金屬材料。薄膜型：指內(nèi)筒采用厚度為0.8~1.2mm36Ni鋼（又稱殷鋼）。薄膜表面起波紋的36Ni鋼作主屏，起到允許膨脹和收縮的作用。絕熱板起著支撐膜的作用。

固定式LNG儲罐-薄膜型固定式LNG儲罐-薄膜型膜型儲罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)

固定式LNG儲罐-按放置分類

①Undergroundin-pitLNG儲罐②UndergroundLNG儲罐③In-groundLNG儲罐④AbovegroundLNG儲罐(雙壁金屬型)）⑤AbovegroundLNG儲罐(預(yù)應(yīng)力混凝土型)以上幾種LNG儲罐常用于LNG接收終端的特大型貯槽。

固定式LNG儲罐-

Undergroundin-pitLNG儲罐

固定式LNG儲罐-

Undergroundin-pitLNG儲罐

固定式LNG儲罐-

UndergroundLNG儲罐

固定式LNG儲罐-

In-groundLNG儲罐

固定式LNG儲罐-

In-groundLNG儲罐

固定式LNG儲罐-

In-groundLNG儲罐

固定式LNG儲罐-

AbovegroundLNG儲罐（雙壁金屬型）

固定式LNG儲罐-

AbovegroundLNG儲罐（雙壁金屬型）

固定式LNG儲罐-

AbovegroundLNG儲罐(預(yù)應(yīng)力混凝土型)固定式LNG儲罐-

AbovegroundLNG儲罐(預(yù)應(yīng)力混凝土型)固定式LNG儲罐-內(nèi)部觀察裝置固定式LNG儲罐-內(nèi)部觀察裝置固定式LNG儲罐-內(nèi)部觀察裝置中原油田的LNG儲罐山東淄博LNG汽化站的儲罐江蘇LNG汽化站的儲罐中國的固定式LNG儲罐中國的固定式LNG儲罐建于中原油田的LNG儲罐，620m3

絕熱方式:粉末（珠光砂）堆積絕熱。

設(shè)計(jì)能力為12萬Nm3/d山東淄博

儲罐：圓柱形，106m3/臺，共12臺;

內(nèi)罐材質(zhì)為0Cr18Ni9，外罐材質(zhì)為16MnR， 夾層充填珠光砂250mm厚，抽真空

山東淄博LNG汽化站江蘇蘇州LNG汽化站兩臺體積均為100m3的低溫貯罐，貯罐夾層填充珠光砂并抽真空進(jìn)行絕熱；將LNG氣化、調(diào)壓后與水煤氣、焦?fàn)t氣摻混作城市煤氣氣源3.2LNG運(yùn)輸槽車（陸地運(yùn)輸）LNG運(yùn)輸槽車（陸地運(yùn)輸）LNG槽車的隔熱方式

有三種型式：真空粉末隔熱；真空纖維隔熱；高真空多層隔熱，絕熱層所占空間??；絕熱材料輕；隔熱材料一般不發(fā)生沉降。但施工難度大。

LNG槽車的安全設(shè)計(jì)

安全設(shè)計(jì)要求：

①防止超壓；

②消除燃燒的可能性。①防止超壓的措施：在槽車的氣相管路上設(shè)置一個降壓調(diào)節(jié)閥作為第一道安全保護(hù)；設(shè)置安全閥、爆破片等超壓泄放裝置；公路運(yùn)輸泄放閥。②消除燃燒的可能性：禁火、禁油、消除靜電LNG槽車的輸液方式兩種輸液方式：

①自增壓輸液：利用在增壓器中氣化LNG返回貯罐增壓。

②液泵輸送：配置在車上的離心式低溫泵來泵送液體。

中國27m3LNG槽車1-牽引車；2-外筒安全裝置；3-外筒；4-絕熱層真空纖維；5-內(nèi)筒；6-操作箱；7-儀表、閥門及管路系統(tǒng)；8-THT9360型分體式半掛車底架中國27m3LNG槽車絕熱：真空纖維絕熱材料：貯槽內(nèi)筒及管道－0Crl8Ni9；外筒－16MnR低合金鋼鋼板；支承－環(huán)氧玻璃鋼外形尺寸：長、寬、高分別為14.5m、2.5m和3.8m。槽車包括：①進(jìn)排液系統(tǒng)；②進(jìn)排汽系統(tǒng)；③自增壓系統(tǒng)；④吹掃置換系統(tǒng)；⑤儀控系統(tǒng)；⑥緊急截?cái)嚅y與氣控系統(tǒng)；⑦安全系統(tǒng)；⑧抽空系統(tǒng)；⑨測滿分析取樣系統(tǒng)。安全措施：緊急截?cái)嗫刂拼胧?、易熔塞、阻火器、吹掃置換系統(tǒng)、導(dǎo)靜電接地及滅火裝置。中國40m3LNG槽車3.3LNG遠(yuǎn)洋運(yùn)輸(LNG船)

LNG運(yùn)輸船：為大氣壓下沸點(diǎn)為-162℃的大宗LNG貨物的專用船舶。這類船目前的標(biāo)準(zhǔn)貨量在12~13萬立方米之間。一般它們在25~30年船齡期內(nèi)，從事專用的航行計(jì)劃。

類型：（1）獨(dú)立球型（MOSS）；（2）SPB型船，石川島播磨重工業(yè)IHI；（3）薄膜型（Membrane），法國GTT公司。液化天然氣運(yùn)輸船液化天然氣運(yùn)輸船-SPB型液化天然氣運(yùn)輸船-GTT型薄膜型LNG船的開發(fā)者GazTransport和Technigaz已合并為一家，故對該型船稱為GTT型。GTT型的圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括GTNO96和TGZMarkIII兩種。

液化天然氣運(yùn)輸船-GTT型GTTNO.96型LNG船液化天然氣運(yùn)輸船-MOSS型MOSS型(球型)LNG船液化天然氣運(yùn)輸船-MOSS型液化天然氣運(yùn)輸船-MOSS型液化天然氣運(yùn)輸船-三種船型比較

比較對象

SPB型

MOSS型

GTT型

尺寸

緊湊

大

緊湊

船重量

輕

最重

輕(當(dāng)船小時相對重)

儲罐數(shù)量

最少

多

多

汽化率

最低0.05%/d

低0.08%/d

GT高：≧0.1%/dTGZ：低

上甲板空間

完全不受限制

非常受限制

不受限制

任意裝載量水平

可能

可能

不可能

航行

容易

不容易

容易

壓力控制

簡單

復(fù)雜

最復(fù)雜

溫度控制

簡單

復(fù)雜

復(fù)雜

不可泵送的液體量

最少(3m3/儲罐)

少(6m3/儲罐)

多(200~400m3/儲罐)

維護(hù)

外部

容易

不容易

容易

內(nèi)殼/絕熱

最容易

容易

非常困難LNG船大型化趨勢

年份

艙容量/萬m3

1964

0.621

1970

4~5

1972~1973

7.5~8.7

1975~1976

12.5~13

1978

13.1264

1983

13.275

1987

13.64LNG船制造商LNG船主要建造國是法國、美國、日本和韓國。在所建造的87艘LNG船中，法國占31艘，美國16艘，日本14艘，這三國占世界總數(shù)的70%。目前LNG船的一些主要制造商。

⑴日本MES；⑵日本KHI；⑶日本MHI；⑷日本IHI；⑸日本NKK；⑹韓國現(xiàn)代；⑺韓國三星；⑻韓國大宇；⑼韓國Hanjin；⑽意大利Fincatineri；⑾芬蘭Masa；⑿法國Chantiersd’Atlantique；⒀西班牙Lzar；⒁美國NewportNews*；⒂德國HDW*；⒃Beolwerf*；⒄GeneralDynamics(美國)

注：*表示十五年來沒有交貨

LNG海上貿(mào)易量和LNG船

1990~1997年世界LNG海上貿(mào)易量年份19901991199219931994199519961997貿(mào)易量(萬噸)520857106021618365366877765083001999年初全世界的LNG船的液艙容量及船的數(shù)量船的液艙容量(萬m3)<0.51~22~66~10>10船舶艘數(shù)341115781999年初世界LNG船的船齡構(gòu)成船齡4年以下5~9年10~14年15~19年20年以上船舶艘數(shù)3212218471990~1997年世界LNG海上貿(mào)易量年份19901991199219931994199519961997貿(mào)易量(萬噸)520857106021618365366877765083001999年初全世界的LN