LNG的制備以及儲存運輸探究

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摘要：天然氣是一種可以儲存在地下并可以燃燒的氣體。液化天然氣既沒有毒性，也沒有腐蝕性，具有很高的安全性，是一種高質(zhì)量的能源。它是一種被全世界認(rèn)可的清潔能源。隨著人們對生活水平和健康生活的追求，LNG在綠色環(huán)保的追求中得到越來越多的認(rèn)可。本文分析了LNG的制備、儲存和運輸?shù)母鱾€環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：LNG;制備;存儲運輸;探究

LNG是液化天然氣（LNG）的英文術(shù)語。在常壓情況下天然氣通常以氣態(tài)出現(xiàn)，經(jīng)過冷卻（置于-162℃）后轉(zhuǎn)化為液態(tài)。作為液化天然氣的主要成分，甲烷沒有任何顏色和氣味。目前，人們對綠色環(huán)保的追求越來越高，LNG也受到了人們的青睞。

一、天然氣液化工藝

由于天然氣的主要成分是甲烷，因此可作為燃燒材料。對于一般情況來說，天然氣是一種從地下進(jìn)行開采出來的氣態(tài)化石燃料。天然氣提取成功后，在相應(yīng)設(shè)備的幫助下進(jìn)行加工處理，然后由天然氣轉(zhuǎn)化為天然氣。氣態(tài)經(jīng)過加壓、制冷等一系列過程，轉(zhuǎn)變成液態(tài)，液化天然氣就是這樣形成的。天然氣的液化通?？梢酝瑫r通過三種研究工作方法進(jìn)行系統(tǒng)實現(xiàn)：階式混合制冷工藝、混合階式制冷工藝、膨脹制冷工藝三種不同方式來實現(xiàn)[1]。

（一）階式制冷工藝

1960 年代，天然氣貿(mào)易開始使用階式制冷工藝，該工藝通過串聯(lián)方法將多個沸點不同的獨立制冷系統(tǒng)聯(lián)系起來，再冷卻、冷凝甚至液化天然氣。經(jīng)過逐漸預(yù)處理的天然氣，最終得到低溫的LNG產(chǎn)品。常規(guī)制冷系統(tǒng)包括甲烷、丙烷和乙烯制冷循環(huán)，每個制冷系統(tǒng)都是獨立的，并配有壓縮機和熱交換系統(tǒng)。該工藝技術(shù)最成熟可靠，系統(tǒng)各部分獨立相對干擾小，制冷劑易得，系統(tǒng)穩(wěn)定，使用方便，耗能不多。但該系統(tǒng)更加復(fù)雜、昂貴且難以維護(hù)[2]。

（二）混合冷劑工藝

天然氣液化工藝技術(shù)利用混合制冷劑制冷循環(huán)系統(tǒng)，將氮氣和C1-C5烴類化合物進(jìn)行適當(dāng)混合，制成液化制冷劑。采用冷凝、蒸發(fā)、膨脹一系列的處理方法，就可以得到不同溫度水平的制冷量。受制冷過程中混入的制冷劑的成分和配比的影響，將導(dǎo)致系統(tǒng)的能耗影響較大。發(fā)熱量會更大，所以匹配的冷劑系統(tǒng)也比較復(fù)雜，所以要選擇合適的冷劑。為了降低制冷循環(huán)系統(tǒng)的能耗，目前大多數(shù)企業(yè)采用混合制冷循環(huán)系統(tǒng)。混合制冷循環(huán)的液化過程需要混合C1-C5烴化物和氮氣等五種以上成分作為制冷劑[3]。

（三）膨脹循環(huán)工藝

膨脹機制冷循環(huán)也是天然氣企業(yè)經(jīng)常會用到的加工技術(shù)。該過程通過膨脹機將天然氣冷卻，進(jìn)一步完成制冷和液化的目標(biāo)。利用膨脹機對高壓制冷劑進(jìn)行等熵膨脹，可以很好地實現(xiàn)頻繁、快速的開關(guān)調(diào)節(jié)的過程。在不同條件下的天然氣液化，有不同的組合方法，使用天然氣本身、氮氣以及氮氣與甲烷的組合作為制冷劑的工藝各有特點，具有相對靈活的操作。我國的這項技術(shù)目前來說發(fā)展較好，在氮膨脹制冷工藝基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，衍生出氮-甲烷混合膨脹制冷，該工藝不僅啟動時間短，而且能耗也相對較低，但受復(fù)雜程序的影響，尚未大規(guī)模應(yīng)用。

二、液化天然氣的存儲

作為儲存LNG的主要方式，液體儲罐的低溫儲存的條件是雙壁真空粉末絕熱。正常情況下，LNG儲存期為4天。目前，對于LNG儲罐來說，我國的低溫儲罐技術(shù)目前發(fā)展較為不錯，除了掌握生產(chǎn)大型低溫儲罐的技術(shù)，也具有極好的效益[4]。

目前，最常見的存儲技術(shù)是：低溫存儲。這是最常見的存儲方法，也是最先使用的。在許多大型天然氣儲存中。這個過程的主要特點是比較節(jié)省能源，但是這個過程對存儲能力的要求比較高。由于儲存LNG時，通常選取常壓低溫拱形儲罐，而儲罐設(shè)計為平底拱形垂直雙壁結(jié)構(gòu)，受提升力的影響，需要用多條錨帶固定內(nèi)罐周圍，并充入干燥氮氣保護(hù)。這種被稱為 “帶壓子母罐存儲”。是一種相對來說并不復(fù)雜的工藝技術(shù)，但由于存儲容量有限，這種工藝只適用于較小規(guī)模的存儲。如今，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的到來，許多國家的精湛工藝將被置于世界舞臺上進(jìn)行競爭。從中國目前的情況來看，液化天然氣儲存技術(shù)還有很大研究和進(jìn)步的空間。另一方面，政府和企業(yè)需要進(jìn)一步加大對研究的投入，以更好地推動此類技術(shù)的發(fā)展，最終能夠站上全球舞臺。

三、液化天然氣的運輸

（一）罐車運輸

在運輸液化氣的過程需要嚴(yán)格遵守規(guī)定，謹(jǐn)慎選擇運輸車輛，牽引車或半掛車是兩個較為不錯的選擇。除此之外，在車輛上準(zhǔn)備干粉滅火器等其他滅火設(shè)備也是必不可少的，足夠多的滅火材料才能確保在緊急情況下，快速地將火勢控制住，防止火勢進(jìn)一步擴(kuò)大。在運輸過程中，罐體內(nèi)會不斷出現(xiàn)電荷，如果在運輸過程中沒有將靜電及時地解決處理，那么就會導(dǎo)致出現(xiàn)事故[5]。

（二）管道輸送

目前，LNG管道只在兩類情境下得到廣泛使用，分別是天然氣液化廠以及LNG裝卸設(shè)施，LNG長距離運輸?shù)睦舆€不存在。通過長時間的探究，證明管道遠(yuǎn)距離運輸液化天然氣在技術(shù)上是可以實現(xiàn)的。在長輸管道建設(shè)中，如何在低溫條件下，將性能發(fā)揮到最好是最大的問題。完成管道運輸?shù)倪^程，就需要在中心安裝一個LNG冷泵站，防止BOG（閃蒸汽）氣體的產(chǎn)品。由于海底低溫管道的技術(shù)如今發(fā)展迅速，已經(jīng)實現(xiàn)了有效輸送32km的距離，這充分證明了LNG長距離輸送在技術(shù)上是可以實現(xiàn)的。近年來隨著社會現(xiàn)代化發(fā)展，天然氣需求量越來越大，管道輸送的發(fā)展已經(jīng)稱為必然。

（三）LNG運輸船

液化天然氣國際貿(mào)易的主要形式就是跨海船運。亞洲是LNG生產(chǎn)國的主要集中地。韓國大宇（daewoo）、三星（samsung）和日本三菱（mitsubishi）已成為全球領(lǐng)先的液化天然氣運輸船生產(chǎn)商，但它們的核心技術(shù)由法國 GTT 等北歐公司主導(dǎo)。對于運載LNG的船舶各方面都具有很高的標(biāo)準(zhǔn)，一般為大型船舶，需要防爆安全處理才能保證運輸順利。

結(jié)語

天然氣可以說是目前市場上發(fā)現(xiàn)的最清潔環(huán)保的能源之一，雖然和儲存普通燃料的費用相比，天然氣的成本較高，但利用這種能源很好地符合國家保護(hù)環(huán)境和能源的要求以及減少排放。LNG的制備、儲存和運輸過程中的安全問題也越來越受到關(guān)注，并且現(xiàn)代社會人們對新能源的認(rèn)識不斷提高，在未來市場中，天然氣的應(yīng)用將會有更廣闊的市場空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]張盈盈，李兆慈，丁楊，等.液化天然氣的儲存與運輸技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].現(xiàn)代化工，2016，36（04）：4-7.

[2]鄧志安，周慶哲.液化天然氣（LNG）的制備與儲存運輸[J].山西化工，2021，41（02）：90-91+94.

[3]黃俊之.試析天然氣液化工藝的對比及應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2017，36（12）：46-47.

[4]陳棟，王亞倩.大型液化天然氣儲罐的發(fā)展研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（02）：51-52.

[5]包臣.液化天然氣儲存及應(yīng)用技術(shù)研究[J].科技展望，2016，26（25）：131+133.