LNG產(chǎn)業(yè)鏈基礎知識培訓

1、LNG產(chǎn)業(yè)鏈基礎知識培訓一LNG的基本性質(zhì)1LNG的物理性質(zhì)主要成分：甲烷臨界溫度：190.58K在常溫下，不能通過加壓將其液化，而是經(jīng)過預處理，脫除重烴、硫化物、二氧化碳和水等雜質(zhì)后，深冷到-162OC，實現(xiàn)液化。2.典型的LNG組成常壓泡點下的性質(zhì)組成1組成2組成3組成（摩爾分數(shù)）/%N20.51.790.36CH497.593.987.20C2H61.83.268.61C3H80.20.692.74I-C4H100.120.42N-C4H100.150.65C5H120.090.02摩爾質(zhì)量/（kg/mol）16.4117.0718.52泡點溫度/oC-162.6-165.3-161.3

2、密度/(kg/m3)431.6448.8468.73.LNG的性質(zhì)特點溫度低在大氣壓力下，LNG沸點都在-162C左右。液態(tài)與氣態(tài)密度比大1體積液化天然氣的密度大約是1體積氣態(tài)天然氣的600倍，即1體積LNG大致轉化為600體積的氣體?？扇夹砸话悱h(huán)境條件下，天然氣和空氣混合的云團中，天然氣含量在5%15%（體積）范圍內(nèi)可以引起著火，其最低可燃下限（LEL）為4%4LNG的安全特性1）燃燒特性燃燒范圍：5%15%，即體積分數(shù)低于5%和高于15%都不會燃燒；自燃溫度：可燃氣體與空氣混合物，在沒有火源的情況下，達到某一溫度后，能夠自動點燃著火的最低溫度稱為自燃溫度。甲烷性質(zhì)比較穩(wěn)定，在大氣壓力條件下

3、，純甲烷的平均自燃溫度為650Co以甲烷為主要成分的天然氣自燃溫度較高，LNG的自燃溫度隨著組份的變化而變化。燃燒速度：是火焰在空氣-燃氣的混合物中的傳遞速度。天然氣的燃燒速度較低，其最高燃燒速度只有0.3m/s2）低溫特性隔熱保冷：LNG系統(tǒng)的保冷隔熱材料應滿足導熱系數(shù)低，密度低，吸濕率和吸水率小，抗凍性強，并在低溫下不開裂，耐火性好，無氣味，不易霉爛，對人體無害，機械強度高，經(jīng)久耐用，價格低廉，方便施工等。蒸發(fā)特性：LNG作為沸騰液體儲存在絕熱儲罐中，外界任何傳入的熱量都會引起一定量液體蒸發(fā)成氣體，這就是蒸發(fā)氣（BOG）。標準狀況下蒸發(fā)氣密度是空氣60%。當LNG壓力降到沸點壓力以下時，將

4、有一定量的液體蒸發(fā)成為氣體，同時液體溫度也隨之降低到其在該壓力下的沸點，這就是LNG閃蒸。由于壓力/溫度變化引起的LNG蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸發(fā)氣處理是液化天然氣儲存運輸中經(jīng)常遇到的問題。泄露特性：LNG泄漏到地面，起初迅速蒸發(fā)，當熱量平衡后便降到某一固定的蒸發(fā)速度。當LNG泄漏到水中會產(chǎn)生強烈的對流傳熱，在一定的面積內(nèi)蒸發(fā)速度保持不變，隨著LNG流動泄漏面積逐漸增大，直到氣體蒸發(fā)量等于漏出液體所能產(chǎn)生的氣體量為止。泄漏的LNG以噴射形式進入大氣，同時進行膨脹和蒸發(fā)，與空氣進行劇烈的混合。儲存特性：/分層：LNG是多組分混合物，因溫度和組分的變化引起密度變化，液體密度的差異使儲罐內(nèi)的LNG發(fā)生分層。/翻

5、滾：若LNG已經(jīng)分層，上層液體吸收的熱量一部分消耗于液體表面蒸發(fā)所需的潛能，其余熱量使上層液體溫度升高。隨著蒸發(fā)的持續(xù)，上層液體密度增大，下層液體密度減小，當上下兩層液體密度接近相等時，分界面消失，液層迅速混合并伴有大量液體蒸發(fā)，此時蒸發(fā)率遠高于正常蒸發(fā)率，出現(xiàn)翻滾。/快速相態(tài)轉變（RPT）：兩種溫差極大的液體接觸，若熱液體溫度比冷液體溫度沸點溫度高1.1倍，則冷液體溫度上升極快，表層溫度超過自發(fā)成核溫度（當液體中出現(xiàn)氣泡），此過程冷液體能在極短時間內(nèi)通過復雜的鏈式反應機理以爆炸速度產(chǎn)生大量蒸氣，這就是LNG或液氮與水接觸時出現(xiàn)的RPT現(xiàn)象的原因。3）生理影響LNG蒸氣是無毒的，但如果吸進純L

6、NG蒸氣，會迅速失去知覺，幾分鐘后死亡；人員暴露在體積分數(shù)為9%的甲烷含量的環(huán)境中沒有什么不良反應，如果吸入過量天然氣會引起缺氧窒息，當天然氣的體積分數(shù)達到50%以上，會對人體產(chǎn)生永久性傷害二.LNG產(chǎn)業(yè)鏈LNG產(chǎn)業(yè)鏈是一條貫穿天然氣產(chǎn)業(yè)全過程的資金龐大，技術密集的完整鏈系。由陸地或海上油田開采的天然氣在液化工廠經(jīng)過預處理后進行液化，生產(chǎn)的LNG按照貿(mào)易合同，通過船運到LNG接收站儲存，再氣化，經(jīng)由管網(wǎng)送到用戶。1）天然氣的開發(fā)天然氣生產(chǎn)環(huán)節(jié)包括對天然氣的開采和一定程度的處理，按其性質(zhì)和要求將天然氣管輸?shù)揭夯瘡S并達到LNG廠原料氣規(guī)格。2）液化主要作用是持續(xù)不斷地把原料氣液化成為LNG產(chǎn)品，其

7、主要步驟有：預處理：從原料氣中脫除氣田生產(chǎn)環(huán)節(jié)沒有去掉的雜質(zhì)，如水、二氧化碳、硫、硫醇等。去除NGL:脫除天然氣中的NGL以達到液化需要處理的LNG規(guī)格和技術要求。液化：用深冷制冷劑將原料氣冷卻并冷凝到-162C，使其成為液態(tài)產(chǎn)品。3）儲存和裝載液化天然氣（LNG）液體產(chǎn)品被儲存在達到或接近大氣壓的保溫儲罐中，最常見的儲罐類型有單容儲罐、雙容儲罐、全容儲罐。4）運輸海上LNG運輸需專門的運輸船，將液態(tài)產(chǎn)品在常壓或接近大氣壓條件下儲存在LNG船保溫艙內(nèi)。在運輸途中有一部分LNG蒸發(fā)，這些蒸發(fā)氣可作為運輸船的燃料。5）接收站LNG產(chǎn)品通過碼頭從運輸船上卸下、儲存，而后再氣化后變成普通管道氣輸送給發(fā)

8、電廠或通過當?shù)胤咒N網(wǎng)絡作為燃料氣輸送到最終用戶。6）輸配氣管網(wǎng)和用戶三.天然氣液化技術介紹1.概述天然氣液化，一般包括天然氣凈化和天然氣液化兩個過程。常壓下，甲烷液化需要降低溫度到-162oC，為此必須脫除天然氣中的硫化氫、二氧化碳、重烴、水和汞等腐蝕介質(zhì)和在低溫過程中會使設備和管道凍堵的雜質(zhì)，然后進入循環(huán)制冷系統(tǒng)，逐級冷凝分離丁烷、丙烷和乙烷，得到液化天然氣產(chǎn)品。2.天然氣的凈化/液化天然氣工程的原料氣來自油氣田生產(chǎn)的天然氣，凝析氣或油田伴生氣，其不同程度的含有硫化氫、二氧化碳、重烴、水和汞等雜質(zhì)，在液化前必須進行預處理，以避免在液化過程中由于二氧化碳、重烴、水等的存在而產(chǎn)生凍結堵塞設備及管

9、道。/表3-1列出了LNG生產(chǎn)要求原料氣中最大允許雜質(zhì)的含量雜質(zhì)組分允許含量雜質(zhì)組分允許含量H2O0.1x10-6總硫1050mg/m3CO2(50100)x10-6汞0.01mg/m3H2S3.5mg/m3芳烴類(110)x10-6COS0.1x10-6C5+70mmg/m31）酸性氣體脫除天然氣中常見的酸性氣體：H2S、C02、COS危害：/H2S微量會對人的眼睛鼻喉有刺激性，若體積百分數(shù)達到0.6%的空氣中停留2分鐘，危及生命；/酸性氣體對管道設備腐蝕；/酸性氣體的臨界溫度較高，在降溫下容易析出固體，堵塞設備管道；/CO2不會燃燒，無熱值，若參與氣體處理和運輸不經(jīng)濟.方法：化學吸收法，物

10、理吸收法，化學物理吸收法，直接轉化法，膜分離法。其中以醇胺法為主的化學吸收法和以砜胺法為代表的化學-物理吸收法是采用最多的方法。2）化學吸收法化學吸收法是以堿性溶液為吸收溶劑，與天然氣中的酸性氣體（主要H2S、CO2）反應生成化合物。當吸收了酸性氣體的溶液溫度升高，壓力降低時，該化合物又分解釋放出酸性氣體?；瘜W吸收法具有代表性的是醇胺（烷醇胺）法和堿性鹽溶液法。醇胺法丁胺類溶劑：一乙醇胺（MEA）,二乙醇胺（DEA）,二異丙醇胺（DIPA）,二甘醇胺（DGA），甲基二乙醇胺（MDEA）/醇胺類化合物分子結構特點是其中至少有一個羥基和一個胺基。羥基可降低化合物的蒸氣壓，并能增加化合物在水中的溶解

11、度，可以配成水溶液；而胺基則使化合物水溶液呈堿性，以促進其對酸性組分的吸收。/醇胺與H2S、CO2的反應均為可逆反應。/醇胺法特別適用于酸性組分分壓低、重烴含量高的天然氣脫硫/醇胺的腐蝕性較高，對設備會造成腐蝕；/需要能耗高，溶劑損耗大。/MEA常用于酸性組分分壓低的場合，屬于伯醇胺，其反應能力，揮發(fā)度和腐蝕性最強，可很容易將H2S含量降低到5mg/m3以下，但MEA既可脫除H2S，也可脫除CO2，一般無選擇性。/DEA與MEA相比，與H2S和CO2的反應熱較小，堿性和腐蝕性較弱，蒸發(fā)損失較小，投資和操作費用相對較低，但DEA對H2S也沒有選擇性。/MDEA是叔醇胺，再生能耗低，腐蝕性小，可選

12、擇性吸收H2S?；钚詿徕浄?無機溶劑：加有活化劑的碳酸鉀溶液/具有代表性的是BENFIELD法和CATACARD法/適合脫除CO2的場合3）物理吸收法利用H2S和C02等酸性組分與甲烷等烴類在溶劑中的溶解度不同而完成脫硫任務。工業(yè)應用的物理溶劑有：甲醇，多乙二醇二甲醚，碳酸丙烯醋等。物理吸收法一般在高壓，低溫下進行，溶劑不易變質(zhì)，腐蝕性小，能脫除有機硫；適合酸性氣體分壓高的天然氣。常用的方法有SELEXOL法（聚乙二醇二甲醚）和RECTISO法（冷甲醇）。4）化學-物理吸收法（聯(lián)合吸收法）使用的溶劑是醇胺、物理溶劑和水的混合液；A砜胺法:烷醇胺和環(huán)丁砜；凈化程度高，能耗低，腐蝕小，可脫除有機硫

13、化合物。5）凈化方法的選擇常用的方法：醇胺法，砜胺法，熱鉀法對于酸性氣體含量低，酸氣分壓小于350KPa的原料氣，適宜采用醇胺法；砜胺法對中高酸性氣體分壓的天然氣有廣泛的應用，而且有良好的脫除有機硫的能力；熱鉀堿法的BENFIELD溶劑，可同時脫除H2S和CO2，該法吸收溫度高，凈化程度好，特別適合含有大量CO2的原料氣的處理。3.脫水按照現(xiàn)行標準，進入液化天然氣工廠的管輸天然氣的水露點，在交接點的壓力和溫度條件下，應比最低環(huán)境溫度低5oC，此時不滿足深冷液化的要求，為防止低溫液化過程中產(chǎn)生水合物，堵塞設備和管道，在液化前，必須將原料氣中的水份含量降低到小于0.1X10-6（體積分數(shù)）。常用的

14、天然氣脫水方法有冷卻法、吸附法、和吸收法等。1）冷卻法天然氣中的飽和含水量取決于天然氣的溫度，壓力和組成。一般來說，天然氣中的飽和含水量隨壓力升高，溫度降低而減少。冷卻脫水就是利用一定的壓力下，天然氣含水量隨溫度降低而減少的原理來實現(xiàn)天然氣脫水。2）吸收法吸收法脫水是采用一種親水液體（脫水吸收劑）與天然氣逆流接觸，吸收天然氣中的水蒸氣，從而脫除水分。常用的脫水吸收劑有甘醇和CaCL2水溶液。由于三甘醇的露點降可達-40oC以上，熱穩(wěn)定性好，成本低，運行可靠，在甘醇類脫水吸收劑中應用效果最好。3）吸附法吸附法脫水是利用吸附原理，選擇某些多孔性固體吸附劑吸附天然氣中的水蒸氣。由于吸附脫水可以達到很低的水露點，因此適用于深冷分離工藝要求氣體含水量很低的場合。天然氣脫水常用的固體吸附劑有活性氧化鋁、硅膠和分子篩等。4）脫水方法的選擇冷卻脫水受溫度壓力限制，脫水深度受限，常作為初級脫水，由于天然氣液化原料氣處理要求露點在-100oC以下，很少使用。甘醇法適用于大型天然氣液化裝置中脫除原料氣所含的大部分水分。甘醇法投資較低,連續(xù)操作，壓降較小。再生能耗小。采用汽提再生時，干氣露點可降到約-60oC。但氣體含有重烴時，易起泡，影