lng知识问与答

LNG知识问与答,主讲人：刘涛,天然气的组成有哪些？,天然气是由烃类和非烃类组成的复杂混合物。天然气中的烃类基本上是烷烃，通常以甲烷为主，还有乙烷、丙烷、丁烷、异戊烷以及少量的己烷以上烃类（C+6），在C+6中有时还含有少量环烷烃（如甲基环戊烷、环己烷）及芳香烃（如苯、甲苯）。天然气中的非烃类气体，一般为少量的氮气、氧气、氢气、二氧化碳、水蒸气、硫化氢，以及少量的惰性气体如氦、氩、氙等。,何谓LNG？,LNG是液化天然气英文名称（Liquefied natural gas）的缩写。它是将天然气净化后通过冷却而成的低温液体，主要成分是甲烷，另外还有少量的乙烷、丙烷、N2或其它天然气中通常含有的物质。LNG是由天然气转变的另一种能源形式。,LNG的主要组份有哪些？,LNG是主要由甲烷组成的一种烃类混合物，另外还含有少量的乙烷、丙烷、氮和其它天然气中常见的物质。不同工厂生产的LNG具有不同的组份，主要取决于生产工艺和气源组份，按照欧洲标准EN1160的规定，LNG的甲烷含量应高于75，氮含量应低于5%。,LNG的密度和温度是多少？,密度 LNG的密度取决于其组份，通常为430470Kg/m3，甲烷含量越高，密度越小。密度还是液体温度的函数，温度越高，密度越小，变化的梯度为1.35 Kg/m3。LNG的密度可直接测量，但一般都是通过气体色谱仪分析的组份结果计算出密度。,温度 LNG的沸腾温度也取决于它的组份，在大气压力下通常为166157，一般资料介绍的162.15是指纯甲烷的沸腾温度。沸腾温度随蒸气压力升高而升高，变化梯度为1.25×104/Pa，LNG的温度通常是用铜/铜镍热电偶或铂电阻温度计进行测量。,LNG的气液体积比是多少？,LNG的气液体积比是指LNG汽化为标准状态的天然气体积与LNG体积之比，通常所说的 LNG气液体积比为625是纯甲烷的气液体积比，且其标准状态为欧美标准（温度为15.5），按国内标准（温度为20）纯甲烷的气液体积比应为633。LNG的气液体积比也取决于它的组份，甲烷含量越高，气体体积比越大，气液体积比还是液体温度的函数，温度越高，气液体积比越小。,LNG的汽化潜热、热值是多少？,汽化潜热 LNG（纯甲烷）的汽化潜热为122Kcal/kg，LNG的汽化潜热也取决于它的组份，汽化潜热还是液体温度的函数，温度越高，汽化潜热越小。,热值 LNG的高热值为9068Kcal/Nm3，低热值为8213Kcal/Nm3,LNG有哪些优点？,1、LNG体积比同质量的天然气小625倍，所以可用汽车轮船很方便的将LNG运到没有天然气的地方使用。 2、LNG储存效率高，占地少，投资省。 3、LNG作为优质的车用燃料，与汽油相比，它具有辛烷值高、抗暴性能好、发动机寿命长、燃料费用低、环保性能好等优点。它可将汽车尾气中HC减少72，NOX减少39，CO减少90，Pb将为零。 4、LNG汽化潜热高，汽化过程中的冷量可回收利用。 5、由于LNG汽化后密度很低，只有空气的60左右，稍有泄漏立即飞散开来，不致引起爆炸。 6、由于LNG组份较纯，燃烧完全，燃烧后生成二氧化碳和水，所以它是很好的清洁燃料，有利于保护环境，减少城市污染。,LNG有哪些主要用途？,1、作为清洁燃料汽化后供城市居民使用，具有安全、方便、快捷、污染小的特点。 2、作代用汽车燃料使用。采用LNG作为汽车发动机燃料，发动机仅需作适当变动，运行又安全可靠，而且噪声污染小，特别是在排放法规日益严格的今天，以LNG作为燃料的汽车，排气明显改善，尤其是致癌的碳烟微粒。 3、作为冷源用于生产速冻食品，以及塑料、橡胶的低温粉碎等，也可用于海水淡化和电缆冷却等。 4、作为工业气体燃料，用于玻壳厂、工艺玻璃厂、电厂、陶瓷厂等。,LNG作为车用燃料有哪些优势？,1）、经济：LNG比汽、柴油便宜3040，作为车用 燃料具有良好的经济效益。 2）、安全：LNG低压储存压力容器按ASME和DOT标准生产、检验、比CNG汽车安全。 3）、环保：LNG组份纯，燃烧彻底，排放清洁，比燃油车辆减少有害排放90以上。 4）、适用：LNG能量密度大，一次充液行驶里程长，适合长途运输的需要。 5）、方便：LNG充装如同加油一样方便快捷，操作上与加油基本相同。 6）、机动：LNG易于运输，建设加气站不受天然气管网制约。 7）、兼容：LNG储存效率高，加气站占地少，投资小，无大型动力设备，运行成本低，无噪音，可与加油站合建。 8）、扩展：LNG可直接汽化为CNG（LCNG），直接对CNG汽车充气。,LNG是非常危险的燃料吗？,对LNG也许会有许多错误的观点，事实上是非常安全的燃料，这主要表现在以下几个方面：LNG的燃点为650，比汽油的燃点高，点火能也高于汽柴油，所以比汽柴油更难点燃；LNG的爆炸极限为4.715，106.7以上的LNG蒸气比空气轻，因而稍有泄漏，立即挥发飞散，很难形成遇火燃烧爆炸的浓度。无论是LNG还是它的蒸气都不会在一个不封闭的环境下爆炸。,天然气液化包括哪几部分？液化的实质及核心是什么？,天然气液化一般包括天然气净化（也称预处理）过程和天然气液化过程过程两部分组成。先将原料天然气经过预处理，脱除液化过程中的不利组份（酸性组份、水分、较重烃类及汞等），之后再进入制冷系统的高效换热器，并将丁烷、丙烷、乙烷等逐级冷却分离，最后在常压下使温度降到162左右，即可得到LNG产品。将LNG送入保冷良好的绝热容器，可以在常压下储存、运输、使用。,天然气液化的实质就是通过换热不断从天然气中取走热量最后达到液化的过程。因此天然气液化过程的核心则是制冷系统。,天然气液化前为何要进行预处理？液化工艺分哪几种？,因为天然气中含有CO2、H2O、H2S、COS、Hg芳香族化合物及其它重烃等杂质，这些杂质如果不在进液化单元前除去，就会在液化单元凝结成固体，或者腐蚀铝制设备，从而造成设备、管道堵塞或铝制设备泄漏，因而天然气液化前要进行预处理。一般来说，CO2的含量应低于0.01mmg/L，芳香族化合物应低于10PPm。,LNG液化工艺一般分以下三种： 1、阶式制冷循环工艺 2、混合制冷循环工艺 3、单一制冷循环工艺,什么是低温容器的蒸发率？其常用测量方法有几种？,低温容器的蒸发率是指在标准状态（101.3KPa，0）下，储存适量的低温液体，在达到热平衡后的蒸发速率。一般以24hr计，故又称日蒸发率，它指一天（24hr）内蒸发的数量与储液容器的公称容器之比。目前常用于测量低温容器蒸发率的有称重法和蒸气流量测量法两种。,LNG的运输有三种方式，即轮船运输、汽车运输、货车运输。轮船运输用于国际间大宗贸易，一次运量10×104m3以上；汽车运输用于陆地2001000Km的运输，一次运量一般为1050m3；火车运输一般采用集装箱，适于陆地长途运输。,何谓LNG的蒸发气？其组成有何特点？,LNG都是贮存在绝热储罐中，同易汽化的液体一样，任何热量渗透到罐中，都会导致一定量的液体气化为气体，这种气体就叫蒸发气，蒸发气的组成取决于液体的组成，一般地，LNG蒸发气含有20的N2、80的甲烷及微量的乙烷，蒸发气中N2的含量可达到LNG中N2含量的20倍。,LNG组份采样 对LNG的组份采样应注意方式，不能因为蒸发作用的影响，导致对样品分析分析的错误结论。最常用的方法是使用一种特别的装置对一小股连续气化的产品进行分析。另外一种方法是从产品汽化器的出口采样，通过气体色谱仪进行分析。,LNG蒸发气的物性特征是什么？,LNG蒸发时，氮和甲烷首先从液体中气化，剩下的液体中分子量大的烃类组份增加。对于纯甲烷而言，低于113的蒸发气密度比空气重，对于含有20氮的甲烷而言，低于85的蒸发气密度比空气重。在标准状况下，这些蒸发气的密度大约是空气的0.6倍。,LNG的闪蒸 如果带压的LNG压力降至饱和压力以下，如通过阀门，其中一部分液体就会汽化，液体的温度就会降至该压力下的沸点，这种气化（蒸发）就叫做闪蒸。由于LNG是一种多组份的混合物，闪蒸气的组成与剩余液化的组份就会同蒸发气的情况相似，但各不相同。作为参考值，在压力为1×105Pa2×105Pa之间的沸腾温度下，压力每下降103Pa，1m3的液体产生大约0.4Kg的闪蒸气。,LNG的泄漏有何特点？,由于LNG温度极低，一旦泄漏到地面上，最初会有一个剧烈汽化的阶段，然后，汽化率迅速降至一个稳定值，该值由地面的热力特性及从周围空气中所吸收的热量决定。当出现泄漏时，少量的液体能够转化成大量的气体，在大气压力下，1体积的液体可产生可大约600体积的气体。对于容易出现泄漏的地方，采用表面绝热的方法可大大的降低汽化率。通过实验得出LNG泄漏于骨料、湿砂、干砂、水、标准水泥、轻胶质水泥等不同材料上60秒后的汽化率分别为：480、240、195、190、130、65Kg/m2h。,LNG泄漏时气体云团如何形成？其扩散有何特点？,LNG一旦发生泄漏，最初气化的气体温度与LNG的温度相同，其密度大于空气的密度。这样，气体就会首先在地面上形成一个层流，并从环境中吸收热量。当温度上升到113（对纯甲烷而言）或-80（对LNG而言，由其组份决定）时，它就比周围空气扩散掉，而对于大量的泄漏，气体云团的泄漏膨胀及扩散是比较复杂的过程，通常得应用计算机模式进行分析预测。LNG发生泄漏之后，大气中的水蒸气被冷凝而形成云雾，当这团云雾能看见时，可以作为蒸发气体移动方向指南。同时，云雾也可以作为气体空气混合物可燃性的指示。,LNG泄漏至水中有何现象？ 如果LNG泄漏在大量水中，会发生剧烈气化现象，体积剧烈膨胀，常常伴随剧烈的爆炸，即所谓的冷爆炸，这是非常危险的；如果泄漏在小片的水中，LNG下面的水就会形成冰，然后汽化率下降直至一个常数。,LNG泄漏时气体云团遇火有何现象？何谓LNG的翻滚？,天然气/空气云团中天然气的体积浓度达到515时，就能被点燃。因为LNG装置一般都设置在一个围堰中，即使着火，其燃烧范围也可控制在围堰范围内。如果在封闭空间内着火，就会发生爆炸。,LNG储罐内可能出现两个稳定的分层，通常是由于注入的LNG与原罐中的LNG密度不同，两者混合不充分造成的。每一层内液体的密度是相同的，但低层液体密度却比上层液体密度大。由于热量泄漏入罐中各层之间进行热量和物质传递，液体表面产生汽化。各层之间液体相互混合，密度达到均衡，这种自发的混合现象叫做翻滚。,LNG翻滚的一些现象,LNG翻滚时罐内压力有何变化? LNG翻滚时罐内蒸汽空间压力会发生变化,底层的液体会产生过热.翻滚现象通常都伴有大量LNG的蒸发.有时,蒸发速度是相当迅速的,在很短的时间内,罐内的压力升高,导致泄压阀的开启.,LNG翻滚如何测试? 潜在的翻滚危险通常可以通过具有特征的一段时期来预测.这段时期的特点是:闪蒸气的产生速度比正常情况明显降低.因此,应对气化率进行密切监控,确保液体没有贮存热量.如果对出现的情况有所怀疑,则应对液体进行循环,从而是液体均匀地混合.,如何克服LNG的翻滚现象? 翻滚现象可通过优良的储存管理克服.来自不同工厂的LNG组份各不相同,应考虑分别贮存在不同的罐里,如果条件不允许,则需在罐充装时对他们进行充分的混合.LNG罐中N2的含量高,也可导致在罐充装间歇后产生翻滚,经验表明,这种类型的翻滚可通过将LNG中N2的含量保持在1%以下及密切监控汽化率来控制.,LNG相变？,何谓快速相变? 当不同温度的两种液体相互接触时,在一定条件下,就会产生一种爆炸力,这种现象就叫做快速相变,当LNG与水接触时,就会产生这种现象.尽管没有燃烧产生,但这种现象却具有爆炸的所有其它特性.,发生快速相变的原因时什么? 当两种温差较大的液体直接接触时,如果温度较高的那种液体的热力学温度值超过温度较低那种液体的沸点的1.1倍,则温度较低的那种液体就会快速升温，在很短时间内汽化，以爆炸的速度产生大量的蒸汽。例如：如果这两种液体是LNG与水或液氮与水，就会产生快速相变。,LNG的