液化天然氣的加工和儲(chǔ)存問(wèn)題研究

林娜

摘 要：近年來(lái)，隨著世界天然氣產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，液化天然氣（LNG）已成為國(guó)際天然氣貿(mào)易的重要部分。我國(guó)天然氣儲(chǔ)量較豐富，天然氣在采集、加工、儲(chǔ)運(yùn)方面都存在著一些技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，文章從天然氣的特性出發(fā)，對(duì)于天然氣的加工和儲(chǔ)運(yùn)方面存在的問(wèn)題提出了一些處理措施和建議。

關(guān)鍵詞：天然氣；低溫；儲(chǔ)運(yùn)

天然氣在國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位越來(lái)越重要，在很多領(lǐng)域內(nèi)都得到了廣泛的應(yīng)用。液化天然氣是天然氣經(jīng)壓縮、冷卻至其沸點(diǎn)（-161.5攝氏度）溫度后變成液體，通常液化天然氣儲(chǔ)存在-161.5攝氏度、0.1MPa左右的低溫儲(chǔ)存罐內(nèi)。其主要成分為甲烷，用專用船或油罐車運(yùn)輸，使用時(shí)重新氣化。

1 液化天然氣的特性

液化天然氣的優(yōu)勢(shì)：氣態(tài)天然氣比空氣輕，比重約0.65（空氣為1），所以萬(wàn)一有泄漏時(shí)擴(kuò)散快，較為安全；天然氣燃燒濃度（與空氣之混合比）為4.5～15%，燃燒性良好；天然氣完全燃燒后，不會(huì)產(chǎn)生有害氣體，在泄露處不容易聚集而引起火災(zāi)或爆炸，是目前全世界公認(rèn)最干凈的商用燃料；燃燒后CO2排放量為煤之半，油之75%，可減輕地球溫室效應(yīng)；燃燒后無(wú)SOX空氣污染問(wèn)題；作為車用燃料時(shí)，一氧化碳（CO）排放量約為汽油車之1/3，氮氧化物（NOX）排放量約為汽油車之1/2；液態(tài)的天然氣比水輕，比重約0.45（水為1）；液化天然氣溫度在一大氣壓下為零下162℃；液化后體積也縮減為氣態(tài)的1/600。液化天然氣熱效高，在同樣壓力下，天然氣在燃燒時(shí)較相同體積的大部分其他礦物燃料釋放出更高的熱值。

2 液化天然氣的加工

液化天然氣裝置包括氣體加工、液化、儲(chǔ)存與產(chǎn)品送出幾個(gè)步驟。

（1）清除CO2等雜質(zhì)。一般是用胺基作為溶劑，加入其他的添加劑，比如甲基二乙醇胺等，加入此溶劑可以降低能耗、減小腐蝕，最終降低CO2的濃度，降至低于100ppm。

（2）分子篩雜質(zhì)清除。經(jīng)過(guò)第一步胺基處理后，還需要去除內(nèi)部的水喝少些二氧化碳。通常采用分子篩床層讓分子篩和脫水工作進(jìn)度同時(shí)進(jìn)行，如果CO2含量低于1%，則可以考慮不經(jīng)過(guò)胺基處理，直接用分子篩裝置將CO2與H2O一同去除。

（3）液化裝置?，F(xiàn)代小型天然氣液化裝置采用單級(jí)混合制冷系統(tǒng)。處理后的天然氣進(jìn)入液化裝置的主換熱器，冷卻至-50～-100°F分出重?zé)N后，再進(jìn)入主換熱器進(jìn)一步冷卻、液化與過(guò)冷并從裝置引出送至儲(chǔ)罐。主換熱器內(nèi)部安裝了由板翅組成的冷箱，使天然氣進(jìn)行冷卻。閉合環(huán)路制冷循環(huán)用壓縮機(jī)壓縮制冷劑，升壓后的氣體與液體制冷劑混合后進(jìn)入主換熱器，自上而下流動(dòng)并進(jìn)行冷卻。冷卻后的制冷劑通過(guò)控制閥進(jìn)行減壓，再送回?fù)Q熱器。

（4）選擇壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)。螺桿式或者復(fù)式壓縮機(jī)裝置適用于較小裝置，而采用離心式壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的燃?xì)廨啓C(jī)是液化裝置的選擇的關(guān)鍵點(diǎn)。電機(jī)的低成本和修復(fù)簡(jiǎn)單是選擇馬達(dá)的原則，因此可以優(yōu)先電動(dòng)機(jī)燃料價(jià)格低，燃?xì)馔钙綄⑹歉玫倪x擇方案。天然氣液化系統(tǒng)主要包括天然氣的預(yù)處理、液化、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、利用這五個(gè)子系統(tǒng)。

3 液化天然氣的存儲(chǔ)和運(yùn)輸

LNG是天然氣的一種儲(chǔ)存和運(yùn)輸形式，其廣泛使用有利于邊遠(yuǎn)天然氣的回收和儲(chǔ)存，有利于天然氣遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，有利于天然氣使用中的調(diào)峰和開(kāi)拓市場(chǎng)，以及擴(kuò)展天然氣的利用形式。由于天然氣的低溫特性，給其儲(chǔ)藏以及運(yùn)輸帶來(lái)了極大的便利。液化天然氣的儲(chǔ)罐共分為四類：地上罐、半地下罐、地下罐和地下洞穴儲(chǔ)罐。液化天然氣的運(yùn)輸主要有三種方式：車運(yùn)、船運(yùn)和管道運(yùn)送。LNG低壓泵作用將LNG壓入通過(guò)冷凝器，之后再用高壓泵加壓送至氣化器氣化，氣化后的的天然氣進(jìn)入輸氣管道。氣化器由海水泵提供海水作為熱源，加熱LNG，使之氣化。將高、低壓泵和氣化器啟停數(shù)量保持一致，這樣做的目的是為了保證有效的調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制。主設(shè)備應(yīng)該考慮增加備用設(shè)備，防止意外，保證正常工作。備用設(shè)備應(yīng)注意采用相同型號(hào)類型設(shè)備，保證其兼容性。首期工程應(yīng)注意控制工程造價(jià)盡可能降低造價(jià)。處理后的天然氣存儲(chǔ)后即可進(jìn)行運(yùn)輸。

LNG槽車近年才開(kāi)始在國(guó)內(nèi)研制發(fā)展。目前有30方，40方和45方和其他規(guī)格，由于汽車的監(jiān)管限制，該真空粉末一般是有限的30到35方，多層絕緣可能高達(dá)40～45，并從新的底盤(pán)，改善制動(dòng)，走路，照明等方面都有所改善。目前，中國(guó)的LNG油輪運(yùn)輸能力已達(dá)到2000萬(wàn)方規(guī)模，700多輛汽車總數(shù)，有效容積從原來(lái)的29發(fā)展至今天的51方?，F(xiàn)在已經(jīng)有多家專業(yè)從事液化天然氣油輪業(yè)務(wù)和專業(yè)運(yùn)輸生產(chǎn)公司。同時(shí)，近年來(lái)罐式集裝箱有了很大發(fā)展。罐式集裝箱的加載可以達(dá)到17.5方，40或43.9方LNG產(chǎn)品，使用高真空多層絕熱，保溫性能好，無(wú)損存儲(chǔ)重量輕，運(yùn)輸靈活。可以實(shí)現(xiàn)公路，水路，鐵路運(yùn)輸?shù)穆?lián)運(yùn)。

4 天然氣液化技術(shù)應(yīng)用前景

我國(guó)液化天然氣產(chǎn)業(yè)起步比較晚，但發(fā)展迅速，十多年在液化、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、終端設(shè)備已經(jīng)形成整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，獲得了一些技術(shù)成果。目前，中國(guó)正在規(guī)劃建設(shè)液化天然氣接收站22個(gè)，2015年液化天然氣接收能力將達(dá)到6500萬(wàn)噸，總生產(chǎn)能力將達(dá)到750萬(wàn)噸。目前，液化天然氣的設(shè)計(jì)取得的積極進(jìn)展，在絕緣材料、技術(shù)構(gòu)建等方面已經(jīng)取得了較好的應(yīng)用。施工企業(yè)廣泛參與工程設(shè)計(jì)，參與低溫儲(chǔ)罐建設(shè)和天然氣存儲(chǔ)設(shè)計(jì)，在我國(guó)低溫液化天然氣儲(chǔ)罐已經(jīng)具備了一些技術(shù)優(yōu)勢(shì)。天然氣資源分布不均勻，存在資源的合理開(kāi)發(fā)與利用之間的矛盾，必須解決運(yùn)輸需求的增加，城市燃?xì)庹{(diào)節(jié)供求矛盾，降低生產(chǎn)成本，開(kāi)始建設(shè)液化天然氣調(diào)峰在一些城市的工廠可以起到很好的調(diào)峰作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在歐美已經(jīng)完成100多座液化天然氣調(diào)峰裝置，相比而言比地下儲(chǔ)氣庫(kù)更加節(jié)約土地、資金、縮短工期，而且方便靈活，不受地質(zhì)條件。

在施工過(guò)程中，低溫液化天然氣儲(chǔ)罐在建或者已建成的，無(wú)論在工藝技術(shù)和設(shè)備方面都是國(guó)內(nèi)完成。因此，在天然氣低溫儲(chǔ)罐施工企業(yè)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，在罐基礎(chǔ)混凝土施工，內(nèi)外墻保溫箱組件焊接方面，引入國(guó)外技術(shù)并加以改進(jìn)。目前，液化天然氣的中國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范性、絕緣材料、施工工藝等方面取得的積極進(jìn)展，低溫儲(chǔ)罐建設(shè)天然氣存儲(chǔ)設(shè)計(jì)的廣泛參與，以及工程設(shè)計(jì)施工企業(yè)實(shí)踐開(kāi)發(fā)，在我國(guó)低溫液化天然氣儲(chǔ)罐方面打下基礎(chǔ)。

當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)的形勢(shì)發(fā)生了很大的變化，加快天然氣液化裝置研究，找出適合我國(guó)特點(diǎn)的技術(shù)應(yīng)用和相關(guān)的存儲(chǔ)技術(shù)，增加研究的技術(shù)投入，已成為投資的天然氣開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的重要課題和關(guān)鍵問(wèn)題，市場(chǎng)前景廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]馬曉茜.LNG儲(chǔ)運(yùn)安全性問(wèn)題的非線性機(jī)理及其智能評(píng)價(jià)[J].天然氣工業(yè)，2003.

[2]馬曉茜，廖艷芬.液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)與利用中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題[J].石油與天然氣化工，2005.

[3]蘭春橋.論我國(guó)天然氣液化技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011.

[4]徐烈，李兆慈，張潔，等.我國(guó)液化天然氣（LNG）的陸地儲(chǔ)存與運(yùn)輸[J].天然氣工業(yè)，2002.

[5]張維江，石玉美，汪榮順.小型天然氣液化裝置在我國(guó)天然氣工業(yè)中的應(yīng)用前景分析[J].低溫與超導(dǎo)，2008.