LNG的研究和應用

第23卷第3期天然氣與石油Ⅴol.23No.32005年8月Natural Gas and oilLNG的研究和應用廖志敏杜曉春陳剛2鄧少偉3熊珊1.西南石油學(xué)院四川成都6105002.重慶氣礦開(kāi)江采輸氣作業(yè)區生產(chǎn)技術(shù)辦重慶636250西南油氣田公司輸氣管理處宜賓運銷(xiāo)部四川宜賓644600摘要簡(jiǎn)單介紹ING的應用情況、組成和性質(zhì)詳細闡述了關(guān)于LNG的儲存、運輸和氣化概括出ING的優(yōu)勢對市場(chǎng)發(fā)展前景提出一些設想關(guān)鍵詞NG應用組成性質(zhì)痛存運輸氕化前景文章編號1006553%2005)3-02804文獻標識碼600。一般商業(yè)LNG產(chǎn)品的組分為2:甲烷90%1ING的應用情況98%乙烷1%~6%丙烷1%~4%丁烷0~4%,其他烴類(lèi)化合物低于1%惰性組分0~3%(在0.1液化天然氣 liquefied Natural Gas簡(jiǎn)稱(chēng)ING以MPa下1m3的ING相當于625m3的天然氣即起于20世紀60年代。最初主要用作管輸供氣的補其主要組分為甲烷還有少量的乙烷、丙烷和丁烷及充氣源在用氣高峰時(shí)送入配氣管網(wǎng)以增加鄰近用N。在LNG,的液化過(guò)程中天然氣中的水、惰性氣戶(hù)供氣量。天然氣不僅能在陸地上用管道輸送到遠體、C5等烴類(lèi)基本均被脫去因而ING的組分比管處而且可以被液化成本低廉地遠赴重洋提供質(zhì)道天然氣的組分更穩定。量比一般管道天然氣更好的燃氣并且有利于環(huán)境般商業(yè)LNG的主要性質(zhì)為依組分不同略有保護是較清潔的燃料。變化)密度為426kg/m(0.1MPa,-162℃)燃點(diǎn)自20世紀80年代開(kāi)始JNG是世界發(fā)展最快為650℃爆炸極限為5%~15%壓縮系數為0.740的燃料之一年貿易增加率為8%1。202年世界0.820。由此可以看出LNG的燃點(diǎn)比汽油和柴油ING貿易增長(cháng)率為10.1%達到1369×10m3占國還高因而是一種比較安全的燃料。因為L(cháng)NG的蒸際天然氣總貿易量的25%,占全球天然氣消費總量氣比空氣輕所以稍有泄漏即會(huì )揮發(fā)擴散很難形成的5.7%遇火爆炸的濃度(但較大量的泄漏會(huì )在LNG周?chē)覈腎NG應用則剛剛開(kāi)始起步沿海缺乏清形成一個(gè)溫度極低的小環(huán)境易產(chǎn)生凍害)潔能源的地區正在規劃或建設大型LNG接收站如正在建設的廣東INV項目對于我國東部地區除了3LNG的儲存、運輸和氣化作為常規的燃料或原料外而且可以作為西氣東輸的季節調峰和應急氣源。3.1儲存ING的儲存是液化天然氣技術(shù)中非常重要的內2LNG的組成和性質(zhì)容之一。由于ING主要用作城市燃氣或發(fā)電廠(chǎng)的燃料因此要求儲罐有很大的儲存容量目前世界上ING是在常壓(或略高于常壓)下低溫(-162容中國煤化工1m。ING,的儲存方℃)液化了的天然氣體積約為其氣態(tài)體積的1/式主CNMHG兩大類(lèi)。收稿日期2004-06-22修回日期200408作者簡(jiǎn)介瘳志敏1979)男四川宜賓人西南石油學(xué)院在讀碩士主要從事石油天然氣儲運工藝方面的研究。電話(huà)(028毀搪第23卷第3期廖志敏等NG的研究和應用3.1.1地面儲存在天然氣運輸上管線(xiàn)輸送和液化后船運適用地上罐按其結構又可分為球罐、單容式、雙容于大規模、長(cháng)距離輸送天然氣陸上輸送天然氣主要式、全容式及膜式罐等類(lèi)型。盡管各種LNG儲罐都敷設輸氣管線(xiàn)當要跨越海洋時(shí)雖然可以敷設水下有比較好的安全運行記錄但現在通常采用更安全、管線(xiàn)但造價(jià)昂貴維修和管理困難,目前仍以液化更可靠的全容式儲罐即由9%鎳鋼內筒加9%鎳鋼后船運較為經(jīng)濟。對于在陸上數量不大的LNG輸或混凝土外筒和頂蓋構成?？稍试S內筒里的ING送冋以采用鐵路和公路槽車(chē)短距離運輸可以采用和氣體向外筒泄漏但不能向外界泄漏設計壓力可公路槽車(chē)超過(guò)一定距離采用鐵路槽車(chē)較為經(jīng)濟達0.029MPa沒(méi)計溫度為-170~60℃。因球罐的現在,世界運輸LNG有三個(gè)主要的方式最大容積只能達到5×10m3,容積偏小所以大型3.2.1公路和鐵路槽車(chē)ING工廠(chǎng)及接收站中很少采用。陸上運輸ING可以采用公路槽車(chē)或鐵路槽車(chē)3.1.2地下儲存用糟車(chē)運輸深冷液體已經(jīng)使用多年了因此技術(shù)上這種儲存方式可以建造幾十萬(wàn)立方米的大型是成熟的目前國產(chǎn)容積最大的LNG半掛車(chē)容積ING儲罐也是由金屬制成的雙層結構組成內層采為40m(有效容積36m3)其日蒸發(fā)率小于0.2%,用低溫高強度的金屬膜制成。內、外殼體之間充入已達到國外同類(lèi)產(chǎn)品水平。絕熱材料和氮氣。儲槽建筑在地下LNG儲存的最3.2.2運輸船高液面不超過(guò)地面具有防災害性事故的功能。當需要跨越海洋時(shí)用船運送LNG仍是目前比3.1.3注意防止ING在儲罐內分層較經(jīng)濟的方法。設計和制造LNG槽船最重要的是由于天然氣組分存在一定的差異特別是來(lái)自安全性和可靠性L(fǎng)NG槽船和LNG槽車(chē)一樣接觸不同氣田的天然氣,所以L(fǎng)NG的密度也會(huì )有所不ING的部件是在極低溫度下工作因此必須選擇合同。如果不同密度的LNG儲存在同一儲罐內容易適的材質(zhì)和制造工藝。儲罐必須有雙層罐壁第一引起液體分層。密度較大的液體積聚在儲罐底部,層罐壁防止IVG泄漏第二層罐壁的作用是一旦內而密度小的液體處于頂部底部液體還因受到上面壁泄漏不致?lián)p壞船殼。LNG槽船的設計和制造還在液體重力的作用壓力高于上部液體對應的蒸發(fā)溫不斷改進(jìn)主要是增加儲罐內壁的可靠性以便最終度相應提高相對于該壓力相應的蒸發(fā)溫度來(lái)說(shuō)底取消外壁。部ING成為具有一定的過(guò)冷度的液態(tài)蒸發(fā)速度較3.2.3管輸上部液體慢。而外界熱量總是不斷由外而內的傳在某些情況下可以考慮采用管線(xiàn)輸送LNG常遞底部液體獲得的熱量,有相當一部分是使ING用的管子材質(zhì)是含鎳3.5%的合金鋼。但是,目前的溫度升高。由于溫度的升高密度將減小當底部由于輸送LNG要用合金鋼管及一定厚度的絕熱層,液體密度小于上部液體密度時(shí)分層平衡將被破壞,管線(xiàn)施工復雜維修困難因而,當管線(xiàn)末站需要氣形成所謂的翻騰態(tài)天然氣時(shí)用管線(xiàn)輸送LNG是不經(jīng)濟的;如末站在對固定的LNG儲罐進(jìn)行大容量充注時(shí),為了需要IN例如為了裝船出口)則可考慮用管線(xiàn)輸防止儲罐內液體分層,首先要求被充注的液體的熱送ING。但是必須采用價(jià)格較貴的鎳鋼需要采用物性與儲罐中原有的液體接巡組分、溫度和密度)性能良好的低溫隔熱材料沅距離時(shí)需增建中間冷另外通常要求儲罐的進(jìn)液系統既有頂部進(jìn)液管又卻站。因此JNG輸送管道的初期投資費用較高。有底部進(jìn)液管當充注液體與儲罐中原有液體熱物但是輸量的增加將有助于降低低溫管道的投資費性有差異時(shí)通過(guò)不同部位的輸送使液體均勻減用和少液體分層的可能性。具體方法是將密度較大的液離管H中國煤化工從而使ING的長(cháng)距CNMHG體輸送至液面密度較小的液體輸送至底部利用液我國LNVG運輸均采用汽車(chē)槽車(chē)。單輛槽車(chē)最體自身的重力實(shí)現均勻混合。另外也可以采用機大水容積36m3LNG運輸能力相當于22000m3氣械攪動(dòng)或進(jìn)口噴射來(lái)達到均勺混合的目的。態(tài)天然氣31槽車(chē)設計壓力0.8MPa運行壓力0.33.2運輔方數據MPa。運行中LNG槽車(chē)內的壓力基本穩定短時(shí)停天然氣與石油2005年車(chē)上升約0.02Ma,途中安全閥無(wú)放散現象,NG加熱一種中間流體蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體再加熱LNC幾乎無(wú)損失。LNG公路運輸費用大約0.4~0.6元/ING受熱蒸發(fā)中間流體的蒸氣被ING冷凝,重新103km。變成液態(tài)實(shí)際上是個(gè)蒸發(fā)冷凝器。ING氣化后再除了汽車(chē)槽車(chē)運輸外囯內正在研究火車(chē)低溫進(jìn)入另一熱交換器與海水直接進(jìn)行熱交換。這種氣集裝箱運輸方式及運輸標準以便更長(cháng)距離、更大量化器結構緊湊適應基本負荷型的裝置。地運送ING。以國際標準集裝箱形式每個(gè)集裝箱可裝30m3液態(tài)ING相當于氣態(tài)20000m3。一列4優(yōu)勢LNG專(zhuān)列運輸量為100×104~120×104m3氣態(tài)天然4.1清潔3.3再氣化ING是低污染的清潔燃料。有助于減緩由CO2通過(guò)高壓泵將ING加壓到約90MP后送到氣濃度增加引起的全球變暖問(wèn)題。天然氣含有極少量化器中再氣化為天然氣此時(shí)天然氣壓力為9MPa,燃料氮因此比煤和油的燃料型NO排放量要低很溫度最低為0℃)然后通過(guò)管道輸送到用戶(hù)。多接收站一般采用兩種氣化器(也稱(chēng)蒸發(fā)器)海水開(kāi)架式氣化器和漫沒(méi)燃燒式氣化器小型的ING42生產(chǎn)使用比較安全氣化器也用空氣氣化器)海水開(kāi)架式氣化器是由LNG的燃點(diǎn)650℃比汽油高230多度匯NG爆組內部呈星形斷面、外部有翅片的鋁合金管組成,炸極限4.7%~15%汽油為1%~5%高出管內流動(dòng)ING管外為噴淋的海水為防海水腐蝕,4.7倍NG密度為047左右汽油為07左右;它鋁合金管已作過(guò)防腐處理)由于氣化器運行消耗與空氣相比更輕所以稍有泄漏立即飛散不致引起的主要是海水泵的電耗故運行費用較低。浸沒(méi)式自燃爆炸。燃燒氣化器是燃料氣天然氣在氣化器的燃燒室內4.3經(jīng)濟5燃燒燃燒后的熱氣體通過(guò)噴嘴進(jìn)入水中將水加熱,比現在使用的其它清潔燃料核能、太陽(yáng)能和氫而通過(guò)ING的盤(pán)管則浸沒(méi)在水中由熱水加熱而氣氣舶價(jià)格都便宜。而且全世界對核能的使用仍存在抵制性太陽(yáng)能的使用又受到氣候條件的影響氫ING氣化器有多種形式4氣的價(jià)格受制取氬氣原料與費用的影響汶些都是3.3.1開(kāi)架式氣化器ORV型氣化器)不利因素。OR型氣化器用海水作為L(cháng)NG氣化的熱源海水噴淋在蒸發(fā)器外表面,JNG在管內吸收海水的熱方便量。設計簡(jiǎn)單操作和維護都很方便。適合于基本天然氣有長(cháng)輸管線(xiàn)的輸配系統而對于離氣源負荷型的IN終端站的運行。也是當今世界上最較遠管線(xiàn)不能到達的地區LNG運載船及運載槽車(chē)常用的一種氣化器。是大量運輸天然氣最經(jīng)濟的方式。對于自身氣源不3.3.2沉浸式氣化器SMv型氣化器)足的國家進(jìn)口ING是解決燃氣供應最方便、最經(jīng)swⅴ型氣化器是利用燃氣燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量濟的方式。加熱水JNG氣化器放置在水中被加熱。燃燒器浸沒(méi)在水中燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱氣直接加熱水槽中的水。4.5作這種形式的氣化器具有熱量輸送量大、占地面積適中等特點(diǎn)氣化器容量通常在100C/h以上適應碎等VVi中國煤化工塑料、橡膠等的低溫粉CNMHG于調峰型裝置和緊急使用的情況。3.3.3三熱交換器型氣化器T-Kx型氣化器)4.6作管道天然氣的調峰氣源Ti-kx型氣化器是一種殼一管式氣化器也是可對民用燃料系統進(jìn)行調峰。利用海水作游但海水不是直接加熱LNG而是先儲存成本低第23卷第3期廖志敏等NG的研究和應用31ING的儲存成本僅為氣態(tài)天然氣的1/6~氣源確保安全穩定供氣1/70投資小占地少儲量大。d)由于天然氣使用的不均衡性天然氣供應商不得不設法解決供氣調峰問(wèn)題尤其是用氣量季節5LNG的市場(chǎng)發(fā)展前景性波動(dòng)給天然氣的生產(chǎn)和輸送帶來(lái)了很多問(wèn)題迫使天然氣供應商不得不在城市附近建設大型地下儲隨著(zhù)我國西氣東輸工程在2004年上半年向上氣庫。如果在城市周邊建設LNG儲罐在沿海LNG海供氣天然氣在國民經(jīng)濟發(fā)展中的作用將越來(lái)越接收站用火車(chē)或汽車(chē)運送LNG進(jìn)行季節調峰投資大這是因為天然氣是清潔能源對改善環(huán)境狀態(tài)具應該比集中建大型地下儲氣庫低得多而且靈活。有重要作用。因此無(wú)論是工業(yè)還是居民生活都將對天然氣產(chǎn)生越來(lái)越大的依賴(lài)性。為此對作為天參考文獻然氣另一種形式的ING的發(fā)展提出以下設想[ 1] Kesten D A clean fuel -LNG J ] Messer-SAIC Septembera在東南沿海缺乏清潔能源的地區建立LNG20008)27-28接收站進(jìn)口LNG供工業(yè)和民用正如現正在建設[2]任繼善液化天然氣在我國的應用前1油氣儲運的廣東LNG項目。20032x(5)7-10b連新確立LNG工業(yè)在我國能源發(fā)展戰略中[3]徐烈李兆慈張潔等我國液化天然氣(ING)的的地位形成設計、設備制造、安裝運行、儲存運輸陸地儲存和運轍J]天然氣工業(yè)20022x3)88-91應用等各環(huán)節的統一體系6[4]杜光能.LNG終端接收站工藝及設備J].天然氣工業(yè))于我國天然氣的產(chǎn)地主要分布在西北地區199995)82-86新疆、陜北鄂爾多斯等)而東部地區天然氣的產(chǎn)[5]徐穎莊永茂談?wù)勔夯烊粴釰]城市公用事業(yè)量不多這就要依靠西氣東輸管道所輸送的西部天1997,K6)36-38然氣。這樣從供氣保障性來(lái)考慮應該在我國東部61維濱梁玉章趙樹(shù)至加速發(fā)展我國的新興工業(yè)[J]油氣綜合利用工程994x2)10-14地區適當建立LNG接收站來(lái)進(jìn)囗天然氣作為輔助6#溶劑油加氫脫芳技術(shù)獲成功由南化研究院和中原油氣高新股份有限公司天然氣處理廠(chǎng)聯(lián)合承擔的降低6艸溶劑油中芳烴含量的硏究項目通過(guò)驗收。與國內同類(lèi)技術(shù)相比該技術(shù)反應溫度和氫分壓低可在溫和的操作條件下飽和溶劑油中的不飽和烴。近年來(lái)石油烴類(lèi)熔劑的應用領(lǐng)域不斷擴大6#溶劑油可以用于合成橡膠、塑料、油脂的溶劑化學(xué)試劑、醫藥溶劑等領(lǐng)域而不同用途的6#溶劑油對雜質(zhì)的要求不同。中原油氣高新股份有限公司天然氣處理廠(chǎng)生產(chǎn)的6#溶劑油產(chǎn)品主要用于植物油萃取工藝中作抽提溶劑。隨著(zhù)健康、環(huán)保要求的提高降低6#溶劑油產(chǎn)品中的芳烴等有毒、有害雜質(zhì)勢在必行。南化研究院受中原油氣公司委托開(kāi)發(fā)岀可以降低6#浛劑油中芳烴含量的技術(shù)該技術(shù)篩選岀一種高活性旳苯加氫催化劑可以在低溫、低壓、低氫油比、高空速條件下,次性將6#溶劑油中的苯含量脫除至10×10-6以下溴指數降低到2.0mg′I00g以下。利用該技術(shù)建成的裝置精制出的高標6#溶劑油質(zhì)量穩定芳烴等有毒、有害雜質(zhì)含量低產(chǎn)品質(zhì)量達到國外同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平。H中國煤化工CNMHG傳播工作室錢(qián)伯章