天然氣的液化工藝和儲運安全性研究

牛寶

摘要：隨著科學技術和經濟的不斷發展，我國人民的生活水平逐年提高，對天然氣的需求也在不斷增加。盡管我國現階段天然氣的液化和儲存技術已經比較成熟，但從長期可持續發展的角度出發，要保證天然氣的液化和儲存具有較高的安全性，就必須對天然氣的液化工藝和儲存安全問題予以重視。由于天然氣易燃、易爆的特點，在儲存和運輸過程中容易發生安全事故。為此文章在分析天然氣液化技術工藝的基礎上，就LNG的儲存安全進行研究。

關鍵詞：天然氣;液化工藝;儲運;安全性

引言

近年來，天然氣在生產生活中得到廣大消費者的青睞及國家大力支持推廣，但在天然氣液化儲存運輸中，雖然技術比較成熟，但是依然存在安全問題。因此要保證天然氣液化儲存的安全，促進我國的天然氣得到合理應用。

1天然氣的液化工藝技術

天然氣液化工藝的核心是制冷部分，以下對膨脹機循環制冷、級聯式循環制冷和混合冷劑循環制冷進行簡單的介紹：

1.1膨脹機液化流程工藝技術

膨脹機制冷循環是指的核心原理指高壓制冷劑通過透平膨脹機絕熱膨脹產生冷量，為需要降溫的介質提供所需冷量。在熱力學中的原理基于克勞德諾循環制冷。氣體在膨脹機中膨脹降溫提供冷量的同時，可輸出功用于驅動工藝流程中的壓縮機運轉。在天然氣液化單元中，原料氣進入液化單元的流股和離開液化單元的液態天然氣經過液化單元產生了自由壓差，液化過程就可以依靠自由壓差通過透平膨脹機絕熱膨脹實現供冷液化。氮氣膨脹液化流程是指在膨脹機液化流程中增加獨立的氮氣提塔設備，利用氮氣膨脹產生冷量為天然氣進行深冷液化，氮氣膨脹液化流程較為簡化，其設備運行啟動快，熱態狀況下可在2h內就可以獲得滿負荷液化產品，其適應性強，制冷劑采用的單組分氮氣，易獲取且安全性高，唯一的缺點就是能耗較高，同工況下，比混合制冷劑制冷循環能耗高45%左右。

1.2級聯式液化工藝技術

在天然氣液化工藝中，級聯式液化工藝技術作為一項應用較早的工藝技術，尤其是級聯式制冷循環液化工藝的應用，其由三個制冷系統相互串聯形成，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時，級聯式制冷循環中的冷卻器裝置承擔諸多工藝流程的操作，具體包括冷卻、液化、過冷等，在此基礎上，對天然氣液化管進行降壓處理，最終獲得低溫常壓條件下安全儲運和使用的液化天然氣。在經歷較長一段時間的實踐，級聯式液化工藝技術應用穩定性不斷提升，為此項技術在天然氣液化生產中的應用創造了良好的外部條件。但是隨著天然氣在市場中需求量的劇增，級聯式液化工藝技術流程復雜，機組多，要有生產和儲存各種制冷劑的設備，各制冷循環系統間不能有任何滲漏，維修不便，使得此項技術應用存在成本的局限性，而難以進行推廣使用。

1.3混合制冷劑工藝技術

混合制冷劑循環是以碳氫化合物及N2等組成的多組分混合制冷劑為制冷劑，進行逐級冷凝、節流膨脹、蒸發得到不同溫度級冷量，以達到逐步冷卻和液化天然氣目的的循環。該LNG工廠液化工藝采用雙循環混合制冷工藝。液化冷劑系統分為預冷制冷（1#冷劑）回路和低溫（2#冷劑）制冷回路。來自門站的天然氣經過原料氣重力分離器和原料氣過濾分離器脫除原料氣中的大顆粒雜質。脫碳單元采用傳統的MDEA脫碳法，利用N-甲基二乙醇胺對酸性氣體的物理化學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入脫水脫汞單元進行干燥和脫汞。原料氣達到凈化氣指標后進入冷箱，液化采用混合冷劑雙循環制冷，利用節流膨脹制冷原理，通過高效的板翅式換熱器進行換熱，凈化后的原料氣在冷箱的換熱器中被冷卻至-60℃，在這個溫度點，脫除全部重烴，重烴分離罐底部出口的C5+重烴作為燃料使用，重烴分離罐頂部出口天然氣返回冷箱進行深冷至-157℃液化為液化天然氣（LNG）。然后LNG降壓輸送至LNG儲罐儲存。

2天然氣儲運安全性提升的有效方法

2.1加強科學化管理

為了能夠確保天然氣儲運設備可以安全運行，相關企業要對科學化管理予以足夠重視，在天然氣儲運設備的設計階段來進行安全管理工作，根據實際情況來進行系統分析，在此基礎上來對天然氣儲運設備進行科學的規劃，在一定程度上能夠提高管理水平。另外，石油化工企業要指派專業人員來對實際運行環境和作業情況進行分析，在這之后要對油氣儲運設備進行科學的選擇，工作人員要對油氣儲運設備的材料和型號進行了解，嚴格按照相關標準和規定來挑選，如果發現不符合要求的情況要及時進行更換或改進。部分企業當中存在一些較為老舊的設備，工作人員要根據實際情況來進行適當的擴建和改造，整體布局的科學性和合理性也會因此得到進一步提高。

2.2合理選擇液化天然氣的儲運材料

由于液化天然氣的物理特性，它的儲存要求非常嚴格，需要在低溫環境下進行儲存。此外，在運輸的過程中也是有一定的要求，所選擇的運輸方式以及在運輸過程中震動頻率和幅度，都會對液化天然氣的溫度帶來影響。溫度過高，會增加天然氣發生泄漏的概率，而被泄漏的天然氣也會因為與空氣中的火源接觸，使其在受限的空間中相遇，進而引發爆炸。由此可以看出，液化天然氣的儲運材料是非常重要的。所以在液化天然氣的安全技術上，還需要使用科學合理的儲運材料。此外，除了材料上的選擇以外，運輸設備也需要被重視起來，如在用槽車運輸時，還需要對槽車的內部進行設計，主要是隔熱設計，目前常用的隔熱設計是多層隔熱，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，通過正確地選擇運輸材料會降低安全事故的發生。

2.3做好對儲運設施管理維護

管道作為儲運工作的物質基礎，必須針對性地提升對儲運過程的管理力度，加強審查和嚴格管理，做好對管道的設計工作，提升儲運設備的性能，以及保證設備的安全性。在管道投入運營后，要注意做好對管線、設備的安全檢查，巡查周邊情況，處置建設違章建筑等行為。發現安全問題，也要針對性地采取應對措施，及時做好管道的維修和檢查。日常工作中，也要做好對管道的定期維修和保養，以便能延長管道的使用壽命，確保管道處于穩定的工作狀態。由于油氣管線一般比較長，還會穿過十分惡劣的自然環境，因此對于無人區、環境條件比較差的位置，需要加強巡查和檢查力度，提高維護強度，在自然災害出現后，及時檢查管道的受損情況，并且做好維護工作。維修人員也要不斷學習先進的管道維護技術，更新維修工具，保證能及時對管道展開有效的維修。

3結語

綜上所述，液化天然氣在現代生產生活中得以廣泛的應用，并在現代能源市場中占據較大份額。但是，天然氣液化工藝和儲運安全性是一項十分復雜的工作。又由于天然氣具有一定的特殊性在工藝和儲運過程中都有可能發生意外事故，為了避免事故的產生導致人身傷害和經濟損失，工作人員一定要強化安全管理工作，并且根據以往的事故來分析發生事故的原因，找出管道在應用過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輸的安全管理水平得到提升。

參考文獻：

[1]張媛.天然氣的液化工藝和儲運安全性研究[J].工藝管控2021（25）9：180-181.

[2]賈思琦.液化天然氣的儲運問題與安全技術管理[J].住宅與房地產2021（03）：208-209.

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