液化天然气利用技术绪论储运工程系李玉星王武昌目录⏹组成与特性⏹液化天然气的发展史⏹LNG的工业链⏹LNG工业发展情况⏹我国液化天然气发展的形势课程的目标本课程为油气储运专业、建筑环境与设备专业限选课之一，它的任务是使学生掌握液化天然气的基本物性知识、液化厂的气体预处理、液化工艺与方法以及液化天然气储存等内容。

通过本课程的学习，使学生较全面的掌握液化天然气液化工艺计算、液化天然气储存安全以及设备选型等，培养学生运用基础知识解决液化天然气问题的能力。

天然气储运方式天然气储运方式气态压力储运（CNG ）液化储运（LNG ）吸附储运水合物储运（NGH ）常用天然气储运方法比较形成条件苛刻，实际储量不足储存密度高、费用低水合物储运吸附剂寿命短，吸附和脱附周期长压力较低吸附储运温度低，成本高储存密度高低温液化压力高，初投资大技术成熟气态压力储运缺点优点储运方法一、组成与特性⏹利用低温技术把天然气液化后储存、运输和使用，在国外是一项广泛应用的先进技术。

⏹液化天然气（LNG）的体积只有同量气态体积的1/625，所以将其液化后:⏹有利于储存和运输、降低储运成本；⏹可以作为发电和交通运输工具（汽车、船舶、飞机）的燃料。

⏹可用于燃气调峰，减轻城市高峰能源的紧张状态。

⏹储运机动性强，不受天然气气源和管网的限制，可弥补管道天然气使用上的局限。

⏹零散天然气回收⏹组成：⏹液化天然气的主要组分为甲烷，并可能含有少量乙烷、丙烷、氮和通常存在于天然气中的其它组分。

有人认为，液化天然气中甲烷含量不低于75%，氮气的含量应控制在5%之内。

法国对氮气含量的要求是<1.4%。

⏹密度是温度的函数，温度每提高1℃密度降低约1.35kg/m3。

⏹沸点与压力有关，压力每提高1kPa，液化温度点约升高0.125℃。

-170-165-160-155-150-145-140-135400410420430440450460470液相密度/(k g /m 3)温度/℃-170-165-160-155-150-145-140-135100200300400500600压力/k P a温度/℃国内某液化天然气厂LNG产品规格⏹蒸发气特性⏹若LNG压力为（1~2）105Pa，温度为其沸点，估算时可认为压力每下降1kPa，由于闪蒸，1m3液体能产生0.4kg的气体。

这些蒸发气体外泄时，由于温度很低常在-100℃左右，气体密度大于空气。

从环境吸热升温后，密度减小。

在标准条件下，蒸发气的密度约为空气密度的0.6倍。

⏹泄漏特性⏹发生泄漏时，LNG 将于环境迅速换热、发生快速相变而汽化，单位体积的LNG 能产生约600倍体积的气体。

LNG 泄漏至地面上时，最初会猛烈沸腾，然后蒸发速率将迅速衰减至某个固定值。

65轻胶体混凝土130标准混凝土190水195干沙240湿沙480骨料60s 后的蒸发速率/kgm -2h -1材料⏹储存特性⏹LNG在储罐内会出现分层现象，即密度不同的LNG占有不同的层位。

分层的原因可能是新装入储罐的LNG和残留在储罐罐内LNG的密度不同；或者LNG中的氮含量较高（如>3%），自然对流使含氮量高的LNG运移至液体表面形成组成不同于其余部位的薄层。

⏹分层是一种不稳定热力学体系，储罐受热产生的自然对流力求使罐内LNG密度均匀，这就产生了所谓的“翻滚”现象。

翻滚使LNG在短时间内产生大量蒸汽，导致储罐压力增高，有时造成泄压阀开启。

⏹经验说明，控制LNG中的含氮量使之不超过1%是防止罐内LNG翻滚的有效措施，此外还应该采取措施使罐内液体混合均匀。

⏹安全性⏹液化天然气是一种易燃物品，安全生产始终应放在首要地位。

在大气环境下，与空气混合时，天然气体积浓度在5~15%范围内是可燃的。

LNG失火时，火焰表面的辐射功率很高，应防止消防人员灼伤。

可以用高膨胀泡沫材料或泡沫玻璃块覆盖着火表面，降低火焰的辐射作用。

推荐用干粉（最好是碳酸钾）灭火器处理LNG火灾，不能用水灭火，水只能用于冷却火灾周围的建、构筑物并用于泡沫的产生。

⏹LNG是一种温度极低的流体，与皮肤接触可造成类似烧伤的起疱灼伤。

不得接触隔热层损坏的装有LNG的裸露容器和管道，否则极冷的金属会粘住皮肉。

二、液化天然气的发展史⏹1895年，德国人Linde申请了空气液化工业化的第一批专利，并成立了现在仍以他的名字命名的公司致力于气体液化工业的发展。

⏹在20世纪30年代末，为解决美国俄亥俄州东北部港口城市克利夫兰的季节性调峰问题，经方案论证后决定建液化天然气调峰厂并决定在Cornwell进行先导试验。

⏹1964年9月27日，阿尔及利亚的世界上第一座LNG工厂建成投产。

同年，第一艘载着12000吨LNG的船驶往英国，标志着世界LNG贸易的开始。

⏹1969年，位于美国阿拉斯加的肯奈LNG装置投产，开始向日本出口LNG。

⏹如今，LNG国际贸易已有30多年的历史，全球已有8个LNG出口国与9个LNG进口国或地区。

自二十世纪80年代起，LNG贸易年均增长率为8%，是世界发展最快的燃料之一。

2000年，世界LNG 贸易增长率为10.1%，达1369.6亿立方米，占国际天然气贸易总量的26%，占全球天然气消费总量的5.7%。

三、LNG的工业链LNG工业主要包括天然气预处理、液化、储存、运输、利用五个系统。

天然气经过净化处理（脱水、脱烃、脱酸性气体）后，采用节流、膨胀或外加冷源制冷工艺，使甲烷变成液体，成为优质的化工原料及工业、民用燃料。

HEATSOURCECourtesy of BP⏹LNG工业链投资比例：⏹ 气田建设：占总投资的10—20%⏹ 天然气液化：25—35%⏹ 运输：15—25%⏹ LNG接收终端建设：5—15%⏹ 天然气管网建设与发电应用：25—35%⏹1）、液化装置⏹基本负荷型单线液化能力：2.6~7.0Mt/a⏹调峰型：液化能力约0.1Mt/a⏹浮式液化天然气装置⏹2）、LNG船⏹2008年底共有300艘LNG船运营中。

⏹201 1年前全球还有89艘已经订购的液化天然气船要交付。

⏹3）、LNG接收站⏹接收海运LNG的终端设施称为LNG接收终端。

它接收用船从基本负荷型天然气液化工厂运来的液化天然气，将其储存和再汽化后分配给用户。

四、LNG工业发展情况⏹天然气液化：20世纪初⏹第一座工业规模的天然气液化装置：20世纪40年代⏹第一座LNG工厂：1964年，阿尔及利亚⏹LNG贸易：1964年，1.2万t LNG船，英国⏹2008年，全球LNG贸易量：1000亿t⏹LNG占全球天然气市场的40%，⏹世界LNG贸易迅速扩展⏹世界LNG贸易量：1970 200×104t1980 300×104t1990 5300×104t2001 1.03×108t2002 1.11×108t2003 约为1.26×108t2008年为2265.1亿立方米（951-1041×108t）⏹LNG占整个天然气贸易量的比例⏹1970年6% 1980年16% 1990年24% 2010年40%⏹全球现有3个主要的LNG市场：亚太地区、欧洲和北美⏹亚太市场中主要进口国家和地区有日本、韩国、中国、印度、中国台湾；其中，日本和韩国是世界上前两位LNG进口大国。

⏹亚太地区LNG主要供应国有澳大利亚、马来西亚和印度尼西亚。

⏹中原油田天然气液化厂⏹该液化装置由法国索菲燃气公司设计，使用阶式制冷循环，属于基本负荷型。

⏹上海浦东事故调峰型LNG液化装置⏹浦东调峰型LNG装置是东海天然气早期开采供应上海城市燃气工程下游部分的一个重要组成部分。

它主要用于东海天然气早期开采中上游工程因不可抗拒的因素（如台风等）停产、输气管线事故或冬季调峰时间向管网提供可靠的天然气供应，确保安全供气。

⏹新疆广汇LNG液化装置⏹该液化装置是由德国林德公司设计，新疆广汇实业股份有限公司投资建设的天然气液化项目。

采用的是混合制冷剂循环。

气源来自于吐哈油田，液化能力为150万Nm3/d天然气。

⏹深圳大鹏湾秤头角LNG接收终端⏹广东LNG500万吨／年，第一期370万吨／年，2005年建成；第二期700万吨／年，2007年建成。

⏹由中国海洋石油总公司与其合作伙伴在福建湄洲湾共同兴建的LNG接收终端项目⏹总投资为二百四十亿元人民币，一期工程规模为260万吨LNG／年，二期工程接收站设计规模将达到500万吨／年，计划于2012年投产。

数据来源：规划总院在建LNG 接收站地下储气库已建管线立项LNG 接收站待批LNG 接收站规划LNG 接收站因此，随着中原天然气液化工厂、新疆广汇LNG液化装置等基地型LNG生产工厂的建设投产，上海浦东LNG调峰站的建成，以及深圳大鹏湾秤头角LNG接收终端、福建湄洲湾LNG接收终端的建设，我国LNG工业已经形成了一定的规模。

现阶段我国大力进行的LNG接收终端建设，必将带动LNG生产及储运等相关技术的进步，我国LNG工业将迎来快速发展的阶段。

六、教学内容要求⏹掌握液化天然气的物理性质、预处理工艺；⏹掌握液化天然气的液化工艺与方法；⏹掌握液化天然气储存运输方法与设备；⏹熟悉液化天然气工业链以及安全问题。

本章完。