LNG的研究和应用

第23卷第3期天然气与石油Ⅴol.23No.32005年8月Natural Gas and oilLNG的研究和应用廖志敏杜晓春陈刚2邓少伟3熊珊1.西南石油学院四川成都6105002.重庆气矿开江采输气作业区生产技术办重庆636250西南油气田公司输气管理处宜宾运销部四川宜宾644600摘要简单介绍ING的应用情况、组成和性质详细阐述了关于LNG的储存、运输和气化概括出ING的优势对市场发展前景提出一些设想关键词NG应用組成性质痛存运输氕化前景文章编号1006553%2005)3-02804文献标识码600。一般商业LNG产品的组分为2:甲烷90%1ING的应用情况98%乙烷1%~6%丙烷1%~4%丁烷0~4%,其他烃类化合物低于1%惰性组分0~3%(在0.1液化天然气 liquefied Natural Gas简称ING以MPa下1m3的ING相当于625m3的天然气即起于20世纪60年代。最初主要用作管输供气的补其主要组分为甲烷还有少量的乙烷、丙烷和丁烷及充气源在用气高峰时送入配气管网以增加邻近用N。在LNG,的液化过程中天然气中的水、惰性气户供气量。天然气不仅能在陆地上用管道输送到远体、C5等烃类基本均被脱去因而ING的组分比管处而且可以被液化成本低廉地远赴重洋提供质道天然气的组分更稳定。量比一般管道天然气更好的燃气并且有利于环境般商业LNG的主要性质为依组分不同略有保护是较清洁的燃料。变化)密度为426kg/m(0.1MPa,-162℃)燃点自20世纪80年代开始JNG是世界发展最快为650℃爆炸极限为5%~15%压缩系数为0.740的燃料之一年贸易增加率为8%1。202年世界0.820。由此可以看出LNG的燃点比汽油和柴油ING贸易增长率为10.1%达到1369×10m3占国还高因而是一种比较安全的燃料。因为LNG的蒸际天然气总贸易量的25%,占全球天然气消费总量气比空气轻所以稍有泄漏即会挥发扩散很难形成的5.7%遇火爆炸的浓度(但较大量的泄漏会在LNG周围我国的ING应用则刚刚开始起步沿海缺乏清形成一个温度极低的小环境易产生冻害)洁能源的地区正在规划或建设大型LNG接收站如正在建设的广东INV项目对于我国东部地区除了3LNG的储存、运输和气化作为常规的燃料或原料外而且可以作为西气东输的季节调峰和应急气源。3.1储存ING的储存是液化天然气技术中非常重要的内2LNG的组成和性质容之一。由于ING主要用作城市燃气或发电厂的燃料因此要求储罐有很大的储存容量目前世界上ING是在常压(或略高于常压)下低温(-162容中国煤化工1m。ING,的储存方℃)液化了的天然气体积约为其气态体积的1/式主CNMHG两大类。收稿日期2004-06-22修回日期200408作者简介瘳志敏1979)男四川宜宾人西南石油学院在读硕士主要从事石油天然气储运工艺方面的研究。电话(028毁搪第23卷第3期廖志敏等NG的研究和应用3.1.1地面储存在天然气运输上管线输送和液化后船运适用地上罐按其结构又可分为球罐、单容式、双容于大规模、长距离输送天然气陆上输送天然气主要式、全容式及膜式罐等类型。尽管各种LNG储罐都敷设输气管线当要跨越海洋时虽然可以敷设水下有比较好的安全运行记录但现在通常采用更安全、管线但造价昂贵维修和管理困难,目前仍以液化更可靠的全容式储罐即由9%镍钢內筒加9%镍钢后船运较为经济。对于在陆上数量不大的LNG输或混凝土外筒和顶盖构成。可允许内筒里的ING送冋以采用铁路和公路槽车短距离运输可以采用和气体向外筒泄漏但不能向外界泄漏设计压力可公路槽车超过一定距离采用铁路槽车较为经济达0.029MPa没计温度为-170~60℃。因球罐的现在,世界运输LNG有三个主要的方式最大容积只能达到5×10m3,容积偏小所以大型3.2.1公路和铁路槽车ING工厂及接收站中很少采用。陆上运输ING可以采用公路槽车或铁路槽车3.1.2地下储存用糟车运输深冷液体已经使用多年了因此技术上这种储存方式可以建造几十万立方米的大型是成熟的目前国产容积最大的LNG半挂车容积ING储罐也是由金属制成的双层结构组成内层采为40m(有效容积36m3)其日蒸发率小于0.2%,用低温高强度的金属膜制成。內、外壳体之间充入已达到国外同类产品水平。绝热材料和氮气。储槽建筑在地下LNG储存的最3.2.2运输船高液面不超过地面具有防灾害性事故的功能。当需要跨越海洋时用船运送LNG仍是目前比3.1.3注意防止ING在储罐内分层较经济的方法。设计和制造LNG槽船最重要的是由于天然气组分存在一定的差异特别是来自安全性和可靠性LNG槽船和LNG槽车一样接触不同气田的天然气,所以LNG的密度也会有所不ING的部件是在极低温度下工作因此必须选择合同。如果不同密度的LNG储存在同一储罐内容易适的材质和制造工艺。储罐必须有双层罐壁第一引起液体分层。密度较大的液体积聚在储罐底部,层罐壁防止IVG泄漏第二层罐壁的作用是一旦內而密度小的液体处于顶部底部液体还因受到上面壁泄漏不致损坏船壳。LNG槽船的设计和制造还在液体重力的作用压力高于上部液体对应的蒸发温不断改进主要是增加储罐内壁的可靠性以便最终度相应提高相对于该压力相应的蒸发温度来说底取消外壁。部ING成为具有一定的过冷度的液态蒸发速度较3.2.3管输上部液体慢。而外界热量总是不断由外而内的传在某些情况下可以考虑采用管线输送LNG常递底部液体获得的热量,有相当一部分是使ING用的管子材质是含镍3.5%的合金钢。但是,目前的温度升高。由于温度的升高密度将减小当底部由于输送LNG要用合金钢管及一定厚度的绝热层,液体密度小于上部液体密度时分层平衡将被破坏,管线施工复杂维修困难因而,当管线末站需要气形成所谓的翻腾态天然气时用管线输送LNG是不经济的;如末站在对固定的LNG储罐进行大容量充注时,为了需要IN例如为了装船出口)则可考虑用管线输防止储罐內液体分层,首先要求被充注的液体的热送ING。但是必须采用价格较贵的镍钢需要采用物性与储罐中原有的液体接巡组分、温度和密度)性能良好的低温隔热材料沅距离时需增建中间冷另外通常要求储罐的进液系统既有顶部进液管又却站。因此JNG输送管道的初期投资费用较高。有底部进液管当充注液体与储罐中原有液体热物但是输量的增加将有助于降低低温管道的投资费性有差异时通过不同部位的输送使液体均匀减用和少液体分层的可能性。具体方法是将密度较大的液离管H中国煤化工从而使ING的长距CNMHG体输送至液面密度较小的液体输送至底部利用液我国LNVG运输均采用汽车槽车。单辆槽车最体自身的重力实现均匀混合。另外也可以采用机大水容积36m3LNG运输能力相当于22000m3气械搅动或进口喷射来达到均勺混合的目的。态天然气31槽车设计压力0.8MPa运行压力0.33.2运辅方数据MPa。运行中LNG槽车内的压力基本稳定短时停天然气与石油2005年车上升约0.02Ma,途中安全阀无放散现象,NG加热一种中间流体蒸发产生的气体再加热LNC几乎无损失。LNG公路运输费用大约0.4~0.6元/ING受热蒸发中间流体的蒸气被ING冷凝,重新103km。变成液态实际上是个蒸发冷凝器。ING气化后再除了汽车槽车运输外囯内正在研究火车低温进入另一热交换器与海水直接进行热交换。这种气集装箱运输方式及运输标准以便更长距离、更大量化器结构紧凑适应基本负荷型的裝置。地运送ING。以国际标准集装箱形式每个集装箱可装30m3液态ING相当于气态20000m3。一列4优势LNG专列运输量为100×104~120×104m3气态天然4.1清洁3.3再气化ING是低污染的清洁燃料。有助于减缓由CO2通过高压泵将ING加压到约90MP后送到气浓度增加引起的全球变暖问题。天然气含有极少量化器中再气化为天然气此时天然气压力为9MPa,燃料氮因此比煤和油的燃料型NO排放量要低很温度最低为0℃)然后通过管道输送到用户。多接收站一般采用两种气化器(也称蒸发器)海水开架式气化器和漫没燃烧式气化器小型的ING42生产使用比较安全气化器也用空气气化器)海水开架式气化器是由LNG的燃点650℃比汽油高230多度汇NG爆组内部呈星形断面、外部有翅片的铝合金管组成,炸极限4.7%~15%汽油为1%~5%高出管内流动ING管外为喷淋的海水为防海水腐蚀,4.7倍NG密度为047左右汽油为07左右;它铝合金管已作过防腐处理)由于气化器运行消耗与空气相比更轻所以稍有泄漏立即飞散不致引起的主要是海水泵的电耗故运行费用较低。浸没式自燃爆炸。燃烧气化器是燃料气天然气在气化器的燃烧室内4.3经济5燃烧燃烧后的热气体通过喷嘴进入水中将水加热,比现在使用的其它清洁燃料核能、太阳能和氢而通过ING的盘管则浸没在水中由热水加热而气气舶价格都便宜。而且全世界对核能的使用仍存在抵制性太阳能的使用又受到气候条件的影响氢ING气化器有多种形式4气的价格受制取氬气原料与费用的影响汶些都是3.3.1开架式气化器ORV型气化器)不利因素。OR型气化器用海水作为LNG气化的热源海水喷淋在蒸发器外表面,JNG在管內吸收海水的热方便量。设计简单操作和维护都很方便。适合于基本天然气有长输管线的输配系统而对于离气源负荷型的IN终端站的运行。也是当今世界上最较远管线不能到达的地区LNG运载船及运载槽车常用的一种气化器。是大量运输天然气最经济的方式。对于自身气源不3.3.2沉浸式气化器SMv型气化器)足的国家进口ING是解决燃气供应最方便、最经swⅴ型气化器是利用燃气燃烧时产生的热量济的方式。加热水JNG气化器放置在水中被加热。燃烧器浸没在水中燃烧时产生的热气直接加热水槽中的水。4.5作这种形式的气化器具有热量输送量大、占地面积适中等特点气化器容量通常在100C/h以上适应碎等VVi中国煤化工塑料、橡胶等的低温粉CNMHG于调峰型装置和紧急使用的情况。3.3.3三热交换器型气化器T-Kx型气化器)4.6作管道天然气的调峰气源Ti-kx型气化器是一种壳一管式气化器也是可对民用燃料系统进行调峰。利用海水作游但海水不是直接加热LNG而是先储存成本低第23卷第3期廖志敏等NG的研究和应用31ING的储存成本仅为气态天然气的1/6~气源确保安全稳定供气1/70投资小占地少储量大。d)由于天然气使用的不均衡性天然气供应商不得不设法解决供气调峰问题尤其是用气量季节5LNG的市场发展前景性波动给天然气的生产和输送带来了很多问题迫使天然气供应商不得不在城市附近建设大型地下储随着我国西气东输工程在2004年上半年向上气库。如果在城市周边建设LNG储罐在沿海LNG海供气天然气在国民经济发展中的作用将越来越接收站用火车或汽车运送LNG进行季节调峰投资大这是因为天然气是清洁能源对改善环境状态具应该比集中建大型地下储气库低得多而且灵活。有重要作用。因此无论是工业还是居民生活都将对天然气产生越来越大的依赖性。为此对作为天参考文献然气另一种形式的ING的发展提出以下设想[ 1] Kesten D A clean fuel -LNG J ] Messer-SAIC Septembera在东南沿海缺乏清洁能源的地区建立LNG20008)27-28接收站进口LNG供工业和民用正如现正在建设[2]任继善液化天然气在我国的应用前1油气储运的广东LNG项目。20032x(5)7-10b連新确立LNG工业在我国能源发展战略中[3]徐烈李兆慈张洁等我国液化天然气(ING)的的地位形成设计、设备制造、安装运行、储存运输陆地储存和运辙J]天然气工业20022x3)88-91应用等各环节的统一体系6[4]杜光能.LNG终端接收站工艺及设备J].天然气工业)于我国天然气的产地主要分布在西北地区199995)82-86新疆、陕北鄂尔多斯等)而东部地区天然气的产[5]徐颖庄永茂谈谈液化天然气J]城市公用事业量不多这就要依靠西气东输管道所输送的西部天1997,K6)36-38然气。这样从供气保障性来考虑应该在我国东部61维滨梁玉章赵树至加速发展我国的新兴工业[J]油气综合利用工程994x2)10-14地区适当建立LNG接收站来进囗天然气作为辅助6#溶剂油加氢脱芳技术获成功由南化研究院和中原油气高新股份有限公司天然气处理厂联合承担的降低6艹溶剂油中芳烃含量的硏究项目通过验收。与国内同类技术相比该技术反应温度和氢分压低可在温和的操作条件下饱和溶剂油中的不饱和烃。近年来石油烃类熔剂的应用领域不断扩大6#溶剂油可以用于合成橡胶、塑料、油脂的溶剂化学试剂、医药溶剂等领域而不同用途的6#溶剂油对杂质的要求不同。中原油气高新股份有限公司天然气处理厂生产的6#溶剂油产品主要用于植物油萃取工艺中作抽提溶剂。随着健康、环保要求的提高降低6#溶剂油产品中的芳烃等有毒、有害杂质势在必行。南化研究院受中原油气公司委托开发岀可以降低6#浛剂油中芳烃含量的技术该技术筛选岀一种高活性旳苯加氢催化剂可以在低温、低压、低氢油比、高空速条件下,次性将6#溶剂油中的苯含量脱除至10×10-6以下溴指数降低到2.0mg′I00g以下。利用该技术建成的装置精制出的高标6#溶剂油质量稳定芳烃等有毒、有害杂质含量低产品质量达到国外同类产品的先进水平。H中国煤化工CNMHG传播工作室钱伯章