天然氣的液化工藝和儲(chǔ)運(yùn)安全性研究

牛寶

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)人民的生活水平逐年提高，對(duì)天然氣的需求也在不斷增加。盡管我國(guó)現(xiàn)階段天然氣的液化和儲(chǔ)存技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但從長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，要保證天然氣的液化和儲(chǔ)存具有較高的安全性，就必須對(duì)天然氣的液化工藝和儲(chǔ)存安全問(wèn)題予以重視。由于天然氣易燃、易爆的特點(diǎn)，在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中容易發(fā)生安全事故。為此文章在分析天然氣液化技術(shù)工藝的基礎(chǔ)上，就LNG的儲(chǔ)存安全進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：天然氣;液化工藝;儲(chǔ)運(yùn);安全性

引言

近年來(lái)，天然氣在生產(chǎn)生活中得到廣大消費(fèi)者的青睞及國(guó)家大力支持推廣，但在天然氣液化儲(chǔ)存運(yùn)輸中，雖然技術(shù)比較成熟，但是依然存在安全問(wèn)題。因此要保證天然氣液化儲(chǔ)存的安全，促進(jìn)我國(guó)的天然氣得到合理應(yīng)用。

1天然氣的液化工藝技術(shù)

天然氣液化工藝的核心是制冷部分，以下對(duì)膨脹機(jī)循環(huán)制冷、級(jí)聯(lián)式循環(huán)制冷和混合冷劑循環(huán)制冷進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹：

1.1膨脹機(jī)液化流程工藝技術(shù)

膨脹機(jī)制冷循環(huán)是指的核心原理指高壓制冷劑通過(guò)透平膨脹機(jī)絕熱膨脹產(chǎn)生冷量，為需要降溫的介質(zhì)提供所需冷量。在熱力學(xué)中的原理基于克勞德諾循環(huán)制冷。氣體在膨脹機(jī)中膨脹降溫提供冷量的同時(shí)，可輸出功用于驅(qū)動(dòng)工藝流程中的壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。在天然氣液化單元中，原料氣進(jìn)入液化單元的流股和離開(kāi)液化單元的液態(tài)天然氣經(jīng)過(guò)液化單元產(chǎn)生了自由壓差，液化過(guò)程就可以依靠自由壓差通過(guò)透平膨脹機(jī)絕熱膨脹實(shí)現(xiàn)供冷液化。氮?dú)馀蛎浺夯鞒淌侵冈谂蛎洐C(jī)液化流程中增加獨(dú)立的氮?dú)馓崴O(shè)備，利用氮?dú)馀蛎洰a(chǎn)生冷量為天然氣進(jìn)行深冷液化，氮?dú)馀蛎浺夯鞒梯^為簡(jiǎn)化，其設(shè)備運(yùn)行啟動(dòng)快，熱態(tài)狀況下可在2h內(nèi)就可以獲得滿負(fù)荷液化產(chǎn)品，其適應(yīng)性強(qiáng)，制冷劑采用的單組分氮?dú)?，易獲取且安全性高，唯一的缺點(diǎn)就是能耗較高，同工況下，比混合制冷劑制冷循環(huán)能耗高45%左右。

1.2級(jí)聯(lián)式液化工藝技術(shù)

在天然氣液化工藝中，級(jí)聯(lián)式液化工藝技術(shù)作為一項(xiàng)應(yīng)用較早的工藝技術(shù)，尤其是級(jí)聯(lián)式制冷循環(huán)液化工藝的應(yīng)用，其由三個(gè)制冷系統(tǒng)相互串聯(lián)形成，其中所用的制冷劑主要有三類，分別是甲烷、乙烷、丙烷。在天然氣液化工藝加工生產(chǎn)時(shí)，級(jí)聯(lián)式制冷循環(huán)中的冷卻器裝置承擔(dān)諸多工藝流程的操作，具體包括冷卻、液化、過(guò)冷等，在此基礎(chǔ)上，對(duì)天然氣液化管進(jìn)行降壓處理，最終獲得低溫常壓條件下安全儲(chǔ)運(yùn)和使用的液化天然氣。在經(jīng)歷較長(zhǎng)一段時(shí)間的實(shí)踐，級(jí)聯(lián)式液化工藝技術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定性不斷提升，為此項(xiàng)技術(shù)在天然氣液化生產(chǎn)中的應(yīng)用創(chuàng)造了良好的外部條件。但是隨著天然氣在市場(chǎng)中需求量的劇增，級(jí)聯(lián)式液化工藝技術(shù)流程復(fù)雜，機(jī)組多，要有生產(chǎn)和儲(chǔ)存各種制冷劑的設(shè)備，各制冷循環(huán)系統(tǒng)間不能有任何滲漏，維修不便，使得此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用存在成本的局限性，而難以進(jìn)行推廣使用。

1.3混合制冷劑工藝技術(shù)

混合制冷劑循環(huán)是以碳?xì)浠衔锛癗2等組成的多組分混合制冷劑為制冷劑，進(jìn)行逐級(jí)冷凝、節(jié)流膨脹、蒸發(fā)得到不同溫度級(jí)冷量，以達(dá)到逐步冷卻和液化天然氣目的的循環(huán)。該LNG工廠液化工藝采用雙循環(huán)混合制冷工藝。液化冷劑系統(tǒng)分為預(yù)冷制冷（1#冷劑）回路和低溫（2#冷劑）制冷回路。來(lái)自門站的天然氣經(jīng)過(guò)原料氣重力分離器和原料氣過(guò)濾分離器脫除原料氣中的大顆粒雜質(zhì)。脫碳單元采用傳統(tǒng)的MDEA脫碳法，利用N-甲基二乙醇胺對(duì)酸性氣體的物理化學(xué)吸收脫除原料氣中的二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，脫除酸性氣體的天然氣進(jìn)入脫水脫汞單元進(jìn)行干燥和脫汞。原料氣達(dá)到凈化氣指標(biāo)后進(jìn)入冷箱，液化采用混合冷劑雙循環(huán)制冷，利用節(jié)流膨脹制冷原理，通過(guò)高效的板翅式換熱器進(jìn)行換熱，凈化后的原料氣在冷箱的換熱器中被冷卻至-60℃，在這個(gè)溫度點(diǎn)，脫除全部重?zé)N，重?zé)N分離罐底部出口的C5+重?zé)N作為燃料使用，重?zé)N分離罐頂部出口天然氣返回冷箱進(jìn)行深冷至-157℃液化為液化天然氣（LNG）。然后LNG降壓輸送至LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。

2天然氣儲(chǔ)運(yùn)安全性提升的有效方法

2.1加強(qiáng)科學(xué)化管理

為了能夠確保天然氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備可以安全運(yùn)行，相關(guān)企業(yè)要對(duì)科學(xué)化管

理予以足夠重視，在天然氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的設(shè)計(jì)階段來(lái)進(jìn)行安全管理工作，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)分析，在此基礎(chǔ)上來(lái)對(duì)天然氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，在一定程度上能夠提高管理水平。另外，石油化工企業(yè)要指派專業(yè)人員來(lái)對(duì)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境和作業(yè)情況進(jìn)行分析，在這之后要對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的選擇，工作人員要對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的材料和型號(hào)進(jìn)行了解，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定來(lái)挑選，如果發(fā)現(xiàn)不符合要求的情況要及時(shí)進(jìn)行更換或改進(jìn)。部分企業(yè)當(dāng)中存在一些較為老舊的設(shè)備，工作人員要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)建和改造，整體布局的科學(xué)性和合理性也會(huì)因此得到進(jìn)一步提高。

2.2合理選擇液化天然氣的儲(chǔ)運(yùn)材料

由于液化天然氣的物理特性，它的儲(chǔ)存要求非常嚴(yán)格，需要在低溫環(huán)境下進(jìn)行儲(chǔ)存。此外，在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中也是有一定的要求，所選擇的運(yùn)輸方式以及在運(yùn)輸過(guò)程中震動(dòng)頻率和幅度，都會(huì)對(duì)液化天然氣的溫度帶來(lái)影響。溫度過(guò)高，會(huì)增加天然氣發(fā)生泄漏的概率，而被泄漏的天然氣也會(huì)因?yàn)榕c空氣中的火源接觸，使其在受限的空間中相遇，進(jìn)而引發(fā)爆炸。由此可以看出，液化天然氣的儲(chǔ)運(yùn)材料是非常重要的。所以在液化天然氣的安全技術(shù)上，還需要使用科學(xué)合理的儲(chǔ)運(yùn)材料。此外，除了材料上的選擇以外，運(yùn)輸設(shè)備也需要被重視起來(lái)，如在用槽車運(yùn)輸時(shí)，還需要對(duì)槽車的內(nèi)部進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要是隔熱設(shè)計(jì)，目前常用的隔熱設(shè)計(jì)是多層隔熱，在材料的選擇上可以選擇絕熱材料，不但效果非常好，而且成本比較低。由此可見(jiàn)，通過(guò)正確地選擇運(yùn)輸材料會(huì)降低安全事故的發(fā)生。

2.3做好對(duì)儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施管理維護(hù)

管道作為儲(chǔ)運(yùn)工作的物質(zhì)基礎(chǔ)，必須針對(duì)性地提升對(duì)儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的管理力度，加強(qiáng)審查和嚴(yán)格管理，做好對(duì)管道的設(shè)計(jì)工作，提升儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的性能，以及保證設(shè)備的安全性。在管道投入運(yùn)營(yíng)后，要注意做好對(duì)管線、設(shè)備的安全檢查，巡查周邊情況，處置建設(shè)違章建筑等行為。發(fā)現(xiàn)安全問(wèn)題，也要針對(duì)性地采取應(yīng)對(duì)措施，及時(shí)做好管道的維修和檢查。日常工作中，也要做好對(duì)管道的定期維修和保養(yǎng)，以便能延長(zhǎng)管道的使用壽命，確保管道處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。由于油氣管線一般比較長(zhǎng)，還會(huì)穿過(guò)十分惡劣的自然環(huán)境，因此對(duì)于無(wú)人區(qū)、環(huán)境條件比較差的位置，需要加強(qiáng)巡查和檢查力度，提高維護(hù)強(qiáng)度，在自然災(zāi)害出現(xiàn)后，及時(shí)檢查管道的受損情況，并且做好維護(hù)工作。維修人員也要不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的管道維護(hù)技術(shù)，更新維修工具，保證能及時(shí)對(duì)管道展開(kāi)有效的維修。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，液化天然氣在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中得以廣泛的應(yīng)用，并在現(xiàn)代能源市場(chǎng)中占據(jù)較大份額。但是，天然氣液化工藝和儲(chǔ)運(yùn)安全性是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作。又由于天然氣具有一定的特殊性在工藝和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中都有可能發(fā)生意外事故，為了避免事故的產(chǎn)生導(dǎo)致人身傷害和經(jīng)濟(jì)損失，工作人員一定要強(qiáng)化安全管理工作，并且根據(jù)以往的事故來(lái)分析發(fā)生事故的原因，找出管道在應(yīng)用過(guò)程中的安全隱患并制定一系列的解決措施，只有這樣才能夠使天然氣管道運(yùn)輸?shù)陌踩芾硭降玫教嵘?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]張媛.天然氣的液化工藝和儲(chǔ)運(yùn)安全性研究[J].工藝管控2021（25）9：

180-181.

[2]賈思琦.液化天然氣的儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題與安全技術(shù)管理[J].住宅與房地產(chǎn)2021（03）：208-209.

[3]蘇成果.混合冷劑液化工藝在LNG工廠的應(yīng)用[J].工藝管控2021（24）8：93-94.