液化天然气技术与应用(75页).pptVIP

大气压下，冷却至约-162℃时，天然气由气态转变成液态； 无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积 的1/600； LNG的重量仅为同体积水的45%左右； 当温度升至-107℃以上时比空气轻； 热值为5.48 × 104 MJ /t； 蒸发（boil-off ) 闪蒸(flash) 翻滚现象(rollover) 液化天然气的安全性 组成1 组成2 组成3 摩尔组成（%） N2 0.5 1.79 0.36 CH4 97.5 93.9 87.20 C2H6 1.8 3.26 8.61 C3H8 0.2 0.69 2.74 iC4H10 0.12 0.42 nC4H10 0.15 0.65 C5H12 0.09 0.02 摩尔质量（kg/kmol） 16.41 17.07 18.52 沸点（℃） -162.6 -165.3 -161.3 密度（kg/m3） 431.6 448.8 468.7 在0℃和101325Pa下每立方LNG转化为NG的体积（m3） 590 590 568 在0℃和101325Pa下每吨LNG转化为NG的体积（m3） 1367 1314 1211 闪蒸(flash)： 加压的 LNG当其压力降至沸点温度以下时，将有一定量的液体蒸发而成为气体，同时液体温度也随之降到其在该压力下的沸点，此过程称为闪蒸。 蒸发(boil-off)： 大批量的LNG储存在绝热的储罐中，当任何传入储罐的热量都将导致一定量的液体蒸发而成为气体，这部分气体称为蒸发气。 LNG在储存过程中，由于外界热量的传入会产生蒸发，低沸点组分先于高沸点组分蒸发。因此，储罐中LNG的组分会随时间而略有变化，较重的碳氢化合物百分含量有所增加。一般由外界传入热量导致储罐内LNG蒸发的速度很小，所蒸发的天然气可以再次进行液化或送入城市天然气管网。 当储罐内的LNG用得差不多时，就需要及时补充。补充的方式有：LNG运输船；LNG运输车和制冷设备。由于LNG的密度、蒸汽压等参数与温度有关。当新注入储罐LNG的密度与储罐内剩余LNG的密度不同时，就会暂时形成分层现象。由于层与层之间的传热和传质，层与层逐渐混合，在这过程中LNG蒸发速度也在变化。蒸发速度的变化在许多运行模式下是很小的。但是，在一些特定条件下，蒸发速度会剧增，出现所谓的“翻滚”现象，导致LNG储罐内的压力超过设计要求 。 LNG的翻滚实际上是一种剧烈蒸发的过程。当储罐内的LNG出现明显的分层现象时，由于上层LNG静压的抑制作用，使得外界传入的热量，无法使下层的LNG及时蒸发，造成下层LNG处于过饱和状态。当储罐内上层的LNG密度大于下层时，下层LNG突然上升，导致迅速蒸发。如果实际操作中没有预防措施，将会导致严重的事故。 LNG翻滚现象： 当温度略高些的船运LNG从LNG储罐底部侧面灌入时，由于温差很小，新的LNG与原来LNG几乎没有什么混合，储罐内的压力取决于罐内原来的蒸汽压。当灌装完后， LNG储灌内会出现分层现象，即原来处于饱和状态、密度较小、温度较低的剩余LNG处于上层，新灌入处于过饱和状态、密度较大、温度较高的船运LNG处于下层。 由于罐内对流传热和传质以及外界导入的热量，原来剩余LNG的温度逐渐上升，经过一段时间后，与新灌入LNG的温度趋于一致。在这过程中，上层LNG中的甲烷也在不断蒸发，由于甲烷的蒸发使得上层LNG的密度增加。当其密度大于下层LNG密度时，便沉入下层，导致原处于下层的过饱和状态的LNG上升，使得其中的甲烷大量蒸发。如果新灌入原处于下层的LNG量很大的话，迅速蒸发的甲烷气无法及时从排气管排除出，导致压力上升。如果安全阀自动打开都无法及时释放压力，LNG储罐就将承受过大的压力。 从上面列出的方程式可以看出，由于外界的传热和层与层之间的热量与质量的交换，除顶层外，各层的温度、密度、组分随时间而变化，同时，甲烷的蒸发又使顶层的温度和组分百分含量发生变化。 下图为密度较大的LNG灌入有剩余LNG的储罐内，而且，两种LNG的温差也较大，在罐装过程中形成分层现象，并在灌装完成后，最终导致翻滚现象的计算结果，理论计算的翻滚出现时间为罐装后的135小时，实际为120小时。图中在100小时处出现的蒸发小高峰是由于在计算中采用三层分层，当中间层与上下层混合时发生的现象。因此，利用上述模型可以大致预测翻滚出现的时间。 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 0 25 50 75 100 125 150 时间（小时） 蒸发速度（ kg/h) 灌装结束 通常 蒸发 速率 实际出现