液化天然氣的加工和儲存問題研究

林娜

摘 要：近年來，隨著世界天然氣產業的迅猛發展，液化天然氣（LNG）已成為國際天然氣貿易的重要部分。我國天然氣儲量較豐富，天然氣在采集、加工、儲運方面都存在著一些技術關鍵點，文章從天然氣的特性出發，對于天然氣的加工和儲運方面存在的問題提出了一些處理措施和建議。

關鍵詞：天然氣；低溫；儲運

天然氣在國家經濟發展中的地位越來越重要，在很多領域內都得到了廣泛的應用。液化天然氣是天然氣經壓縮、冷卻至其沸點（-161.5攝氏度）溫度后變成液體，通常液化天然氣儲存在-161.5攝氏度、0.1MPa左右的低溫儲存罐內。其主要成分為甲烷，用專用船或油罐車運輸，使用時重新氣化。

1 液化天然氣的特性

液化天然氣的優勢：氣態天然氣比空氣輕，比重約0.65（空氣為1），所以萬一有泄漏時擴散快，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，不會產生有害氣體，在泄露處不容易聚集而引起火災或爆炸，是目前全世界公認最干凈的商用燃料；燃燒后CO2排放量為煤之半，油之75%，可減輕地球溫室效應；燃燒后無SOX空氣污染問題；作為車用燃料時，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的1/600。液化天然氣熱效高，在同樣壓力下，天然氣在燃燒時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、儲存與產品送出幾個步驟。

（1）清除CO2等雜質。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）分子篩雜質清除。經過第一步胺基處理后，還需要去除內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度同時進行，如果CO2含量低于1%，則可以考慮不經過胺基處理，直接用分子篩裝置將CO2與H2O一同去除。

（3）液化裝置。現代小型天然氣液化裝置采用單級混合制冷系統。處理后的天然氣進入液化裝置的主換熱器，冷卻至-50～-100°F分出重烴后，再進入主換熱器進一步冷卻、液化與過冷并從裝置引出送至儲罐。主換熱器內部安裝了由板翅組成的冷箱，使天然氣進行冷卻。閉合環路制冷循環用壓縮機壓縮制冷劑，升壓后的氣體與液體制冷劑混合后進入主換熱器，自上而下流動并進行冷卻。冷卻后的制冷劑通過控制閥進行減壓，再送回換熱器。

（4）選擇壓縮機的驅動機。螺桿式或者復式壓縮機裝置適用于較小裝置，而采用離心式壓縮機驅動的燃氣輪機是液化裝置的選擇的關鍵點。電機的低成本和修復簡單是選擇馬達的原則，因此可以優先電動機燃料價格低，燃氣透平將是更好的選擇方案。天然氣液化系統主要包括天然氣的預處理、液化、儲存、運輸、利用這五個子系統。

3 液化天然氣的存儲和運輸

LNG是天然氣的一種儲存和運輸形式，其廣泛使用有利于邊遠天然氣的回收和儲存，有利于天然氣遠距離運輸，有利于天然氣使用中的調峰和開拓市場，以及擴展天然氣的利用形式。由于天然氣的低溫特性，給其儲藏以及運輸帶來了極大的便利。液化天然氣的儲罐共分為四類：地上罐、半地下罐、地下罐和地下洞穴儲罐。液化天然氣的運輸主要有三種方式：車運、船運和管道運送。LNG低壓泵作用將LNG壓入通過冷凝器，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量保持一致，這樣做的目的是為了保證有效的調節和自動控制。主設備應該考慮增加備用設備，防止意外，保證正常工作。備用設備應注意采用相同型號類型設備，保證其兼容性。首期工程應注意控制工程造價盡可能降低造價。處理后的天然氣存儲后即可進行運輸。

LNG槽車近年才開始在國內研制發展。目前有30方，40方和45方和其他規格，由于汽車的監管限制，該真空粉末一般是有限的30到35方，多層絕緣可能高達40～45，并從新的底盤，改善制動，走路，照明等方面都有所改善。目前，中國的LNG油輪運輸能力已達到2000萬方規模，700多輛汽車總數，有效容積從原來的29發展至今天的51方?，F在已經有多家專業從事液化天然氣油輪業務和專業運輸生產公司。同時，近年來罐式集裝箱有了很大發展。罐式集裝箱的加載可以達到17.5方，40或43.9方LNG產品，使用高真空多層絕熱，保溫性能好，無損存儲重量輕，運輸靈活。可以實現公路，水路，鐵路運輸的聯運。

4 天然氣液化技術應用前景

我國液化天然氣產業起步比較晚，但發展迅速，十多年在液化、儲存、運輸、終端設備已經形成整個產業鏈，獲得了一些技術成果。目前，中國正在規劃建設液化天然氣接收站22個，2015年液化天然氣接收能力將達到6500萬噸，總生產能力將達到750萬噸。目前，液化天然氣的設計取得的積極進展，在絕緣材料、技術構建等方面已經取得了較好的應用。施工企業廣泛參與工程設計，參與低溫儲罐建設和天然氣存儲設計，在我國低溫液化天然氣儲罐已經具備了一些技術優勢。天然氣資源分布不均勻，存在資源的合理開發與利用之間的矛盾，必須解決運輸需求的增加，城市燃氣調節供求矛盾，降低生產成本，開始建設液化天然氣調峰在一些城市的工廠可以起到很好的調峰作用。據統計，在歐美已經完成100多座液化天然氣調峰裝置，相比而言比地下儲氣庫更加節約土地、資金、縮短工期，而且方便靈活，不受地質條件。

在施工過程中，低溫液化天然氣儲罐在建或者已建成的，無論在工藝技術和設備方面都是國內完成。因此，在天然氣低溫儲罐施工企業積累了豐富的經驗，在罐基礎混凝土施工，內外墻保溫箱組件焊接方面，引入國外技術并加以改進。目前，液化天然氣的中國設計規范性、絕緣材料、施工工藝等方面取得的積極進展，低溫儲罐建設天然氣存儲設計的廣泛參與，以及工程設計施工企業實踐開發，在我國低溫液化天然氣儲罐方面打下基礎。

當前世界經濟的形勢發生了很大的變化，加快天然氣液化裝置研究，找出適合我國特點的技術應用和相關的存儲技術，增加研究的技術投入，已成為投資的天然氣開發和應用的重要課題和關鍵問題，市場前景廣闊。

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