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1、1,LNG基本知識及安全技術(shù)培訓(xùn),目 錄,2,一、LNG基本性質(zhì),二、天然氣液化技術(shù),三、LNG運(yùn)輸,四、LNG產(chǎn)業(yè)鏈,五、LNG安全技術(shù),一.LNG的基本性質(zhì),1.LNG的物理性質(zhì)主要成分：甲烷臨界溫度：190.58K（：82.25）臨界壓力：4.59 Mpa在常溫下，不能通過加壓將其液化，而是經(jīng)過預(yù)處理，脫除重?zé)N、硫化物、二氧化碳和水等雜質(zhì)后，深冷到-162OC，實現(xiàn)液化。主要物理性質(zhì)如表1-1所示：,3,表1-1,一.LNG的基本性質(zhì),燃燒爆炸性能,5,建筑設(shè)計防火規(guī)范 GB500162006,低溫、氣液膨脹比大、能效高易于運(yùn)輸和儲存，通過氣化后，可為用戶提供優(yōu)質(zhì)高效的清潔能源。,一.L2、NG的基本性質(zhì),一.LNG的基本性質(zhì),GB17820-2012天然氣,常壓和16的環(huán)境溫度中：甲烷的密度為0.67kg/m3；甲烷蒸氣在-107，和空氣的密度相同。,甲烷蒸氣在溫度低于-107 時比空氣重，所以不能說天然氣比空氣輕。,一.LNG的基本性質(zhì),天然氣的密度,一般冷凍液體的相對沸點,一.LNG的基本性質(zhì),低溫性能,一.LNG的基本性質(zhì),物理性能對照,一.LNG的基本性質(zhì),LNG組分范圍 LNG組分對貿(mào)易、使用、操作影響,一.LNG的基本性質(zhì),組分及影響,一.LNG的基本性質(zhì),2.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3、的密度大約是1體積氣態(tài)天然氣的625倍，即1體積LNG大致轉(zhuǎn)化為625體積的氣體?？扇夹?一般環(huán)境條件下，天然氣和空氣混合的云團(tuán)中，天然氣含量在5%15%（體積）范圍內(nèi)可以引起著火。,13,一.LNG的基本性質(zhì),3.LNG的安全特性 1）燃燒特性燃燒范圍：5%15%，即體積分?jǐn)?shù)低于5%和高于15%都不會燃燒；自燃溫度：可燃?xì)怏w與空氣混合物，在沒有火源的情況下，達(dá)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，純甲烷的平均自燃溫度為650C。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?xì)獾幕旌衔镏?、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/s。,14,一.LNG的基本性質(zhì),2）低溫特性隔熱保冷：LNG系統(tǒng)的保冷隔熱材料應(yīng)滿足導(dǎo)熱系數(shù)低，密度低，吸濕率和吸水率小，抗凍性強(qiáng)，并在低溫下不開裂，耐火性好，無氣味，不易霉?fàn)€，對人體無害，機(jī)械強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)狀況下蒸發(fā)氣密度是空氣60%。當(dāng)LNG壓力降到沸點壓力以下時，將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L5、NG蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸發(fā)氣處理是液化天然氣儲存運(yùn)輸中經(jīng)常遇到的問題。,15,一.LNG的基本性質(zhì),泄漏特性：LNG泄漏到地面，起初迅速蒸發(fā)，當(dāng)熱量平衡后便降到某一固定的蒸發(fā)速度。當(dāng)LNG泄漏到水中會產(chǎn)生強(qiáng)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(jìn)入大氣，同時進(jìn)行膨脹和蒸發(fā)，與空氣進(jìn)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。,16,一.LNG的基本性質(zhì),翻滾：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6、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(dāng)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(yuǎn)高于正常蒸發(fā)率，出現(xiàn)翻滾。快速相態(tài)轉(zhuǎn)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(dāng)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(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)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。,17,一.LNG的基本性質(zhì),3）生理影響LNG蒸氣是無毒的，但如果吸進(jìn)純LNG蒸氣，會迅速失去知覺，幾分鐘7、后死亡；人員暴露在體積分?jǐn)?shù)為9%的甲烷含量的環(huán)境中沒有什么不良反應(yīng)，如果吸入過量天然氣會引起缺氧窒息，當(dāng)天然氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到50%以上，會對人體產(chǎn)生永久性傷害。,18,二.天然氣液化技術(shù),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?zé)N、水和汞等腐蝕介質(zhì)和在低溫過程中會使設(shè)備和管道凍堵的雜質(zhì)，然后進(jìn)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。,19,二.天然氣液化技術(shù),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、8、二氧化碳、重?zé)N、水和汞等雜質(zhì)，在液化前必須進(jìn)行預(yù)處理，以避免在液化過程中由于二氧化碳、重?zé)N、水等的存在而產(chǎn)生凍結(jié)堵塞設(shè)備及管道。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。,20,表3-1,二.天然氣液化技術(shù),1）酸性氣體脫除天然氣中常見的酸性氣體：H2S、CO2、COS危害：H2S微量會對人的眼睛鼻喉有刺激性，若體積百分?jǐn)?shù)達(dá)到0.6%的空氣中停留2分鐘，危及生命；酸性氣體對管道設(shè)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(shè)備管道；CO2不會燃燒，無熱值，若參與氣體處理和運(yùn)輸不經(jīng)濟(jì).方法：化學(xué)吸收法，物理吸收法，化學(xué)-物理吸收法，直接轉(zhuǎn)化法，膜分離法。其中以醇胺法為9、主的化學(xué)吸收法和以砜胺法為代表的化學(xué)-物理吸收法是采用最多的方法。,21,二.天然氣液化技術(shù),2）化學(xué)吸收法化學(xué)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(yīng)生成化合物。當(dāng)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(xué)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(jié)構(gòu)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度，可以配成水溶液；而胺基則使化合物水10、溶液呈堿性，以促進(jìn)其對酸性組分的吸收。醇胺與H2S、CO2的反應(yīng)均為可逆反應(yīng)。醇胺法特別適用于酸性組分分壓低、重?zé)N含量高的天然氣脫硫,22,二.天然氣液化技術(shù),醇胺的腐蝕性較高，對設(shè)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(yīng)能力，揮發(fā)度和腐蝕性最強(qiáng)，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(yīng)熱較小，堿性和腐蝕性較弱，蒸發(fā)損失較小，投資和操作費(fèi)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，可選擇性吸收H2S?；钚詿徕?1、法無機(jī)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,23,二.天然氣液化技術(shù),3）物理吸收法利用H2S和CO2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(wù)。工業(yè)應(yīng)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(jìn)行，溶劑不易變質(zhì)，腐蝕性小，能脫除有機(jī)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(xué)-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；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(jī)硫化合12、物。,24,二.天然氣液化技術(shù),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(yīng)用，而且有良好的脫除有機(jī)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。,25,二.天然氣液化技術(shù),3.脫水按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)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(yīng)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(shè)備和管道，在液化前，必須將原料氣中的水13、份含量降低到小于0.1X10-6（體積分?jǐn)?shù)）。常用的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。,26,二.天然氣液化技術(shù),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(dá)-40oC以上，熱穩(wěn)定性好，成本低，運(yùn)行可靠，在甘醇類脫水吸收劑中應(yīng)用效果最好。3)吸附法吸附法脫水是利14、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(dá)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。,27,二.天然氣液化技術(shù),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?zé)N時，易起泡，影響操作，增加能耗。分子篩法適用于要求干氣露點低的場合，可以使氣15、體中的體積分?jǐn)?shù)降低到1x10-6以下。該法對溫度流速壓力等變化不敏感，腐蝕起泡問題不存在，對于處理量小，脫水深度大的裝置特別適合。實際使用中，對于露點要求大的裝置，可以采用分段脫水，先用甘醇法除去大部分水，再用分子篩法深度脫水到所要求的低露點。,28,二.天然氣液化技術(shù),4.天然氣的液化工藝 工業(yè)中，常使用機(jī)械制冷使天然氣獲得液化所必須的低溫。典型的液化制冷工藝可以分為三種：階式（CASCADE）制冷、混合冷劑制冷、膨脹機(jī)液化。1）階式（CASCADE）制冷工藝 也稱級聯(lián)式液化工藝。利用常壓沸點不同的冷劑逐級降低制冷溫度實現(xiàn)天然氣的液化。是20世紀(jì)六七十年代用于生產(chǎn)液化天然氣的主要工藝方法。常16、用的冷劑是丙烷、乙烯、甲烷。圖3-1是階式制冷原理圖。第一級丙烷制冷循環(huán)為天然氣/乙烯/甲烷提供冷量；第二級乙烯制冷循環(huán)為天然氣/甲烷提供冷量；第三級甲烷制冷循環(huán)為天然氣提供冷量；階式（CASCADE）制冷的特點是蒸發(fā)溫度較高的冷劑除將冷量傳給工藝氣外，還使冷量傳給蒸發(fā)溫度較低的冷劑，使其液化并過冷；分級制冷可減小壓縮功耗和冷凝負(fù)荷，在不同的溫度下為天然氣提供冷量，能耗低，氣體液化率高（可達(dá)90%以上），但所需設(shè)備多，投資大，制冷劑用量多，流程復(fù)雜。,29,二.天然氣液化技術(shù),圖3-1 階式制冷原理圖,30,1,2,3,9,8,7,6,5,4,冷卻水,LNG,殘余氣,天然氣,1、2、3丙烷、乙17、烯、甲烷壓縮機(jī)；4、5、6丙烷、乙烯、甲烷蒸發(fā)器；7、8、9丙烷、乙烯、甲烷冷凝器,二.天然氣液化技術(shù),2）混合冷劑制冷工藝 混合冷劑制冷循環(huán)（MRC）是美國空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司于20世紀(jì)60年代末開發(fā)的一項專利技術(shù)。混合冷劑由氮、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷組成。利用混合物不同沸點，部分冷凝的特點，進(jìn)行逐級的冷凝，蒸發(fā)，節(jié)流膨脹得到不同溫度水平的制冷量，以達(dá)到逐級冷卻天然氣的目的。主要由兩部分構(gòu)成：密閉的制冷系統(tǒng)和主冷箱。優(yōu)點:1）機(jī)組設(shè)備少，流程簡單，投資省，投資費(fèi)用比經(jīng)典階式（CASCADE）液化流程約低15%20%；2）管理方便；3）混合制冷劑可以部分或全部從天然氣本身提取與補(bǔ)充。缺點18、:1）混合冷劑的合理配備困難；2）流程計算必須提供各組分可靠的平衡數(shù)據(jù)與物性參數(shù)，計算困難。,31,二.天然氣液化技術(shù),圖3-2 混合冷劑制冷液化流程,32,1-冷劑壓縮機(jī)；2-冷卻器或冷凝器；3-分離器；4-冷劑泵；5-冷箱；6-J-T閥；7-閃蒸分離器；8-LNG泵,二.天然氣液化技術(shù),3）膨脹機(jī)液化工藝 利用高壓制冷劑通過透平膨脹機(jī)絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷。能耗高，液化率低。,33,1-脫水器2-脫CO2塔3-水冷卻器4-返回器壓縮機(jī)5、6、7-換熱器8-過冷器9-儲槽10-膨脹機(jī)11-壓縮機(jī),圖3-3 天然氣膨脹液化流程圖,二.天然氣液化技術(shù),5.天然氣的液化裝置天然氣液化裝置可以分為19、基本負(fù)荷型和調(diào)峰型兩種，隨著海上油氣田的開發(fā)，近年又出現(xiàn)了浮式液化天然氣生產(chǎn)儲卸裝置。天然氣液化裝置一般由預(yù)處理、液化、儲存、控制及消防等系統(tǒng)組成。1)基本負(fù)荷型天然氣液化裝置基本負(fù)荷型天然氣液化裝置主要用于天然氣生產(chǎn)地液化后遠(yuǎn)洋運(yùn)輸，進(jìn)行國際間的LNG貿(mào)易。其液化和儲存連續(xù)運(yùn)行，裝置的能力一般在106m3/d以上。全部設(shè)施由天然氣預(yù)處理流程、液化流程、儲存系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、裝卸系統(tǒng)和消防系統(tǒng)等組成，是一個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程。,34,二.天然氣液化技術(shù),階式制冷的基本負(fù)荷天然氣液化裝置優(yōu)點是能耗低，各制冷循環(huán)及天然氣液化系統(tǒng)獨立分開，相互牽制少，操作穩(wěn)定。缺點是流程復(fù)雜，機(jī)組多，要有生產(chǎn)和儲存各20、種制冷劑的設(shè)備，維修不方便?；旌侠鋭┲评涞幕矩?fù)荷天然氣液化裝置與級聯(lián)式液化流程相比，該流程具有機(jī)組設(shè)備少，流程簡單，投資少，操作管理方便等優(yōu)點，缺點是混合冷劑各組分配比要求嚴(yán)格，流程計算困難。丙烷預(yù)冷混合冷劑制冷的基本負(fù)荷天然氣液化裝置丙烷預(yù)冷混合制冷液化流程（C3/MRC）,結(jié)合了階式液化流程和混合制冷液化流程的優(yōu)點，流程高效簡單。自20世紀(jì)70年代來，這類流程在基本負(fù)荷型天然氣液化裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。目前世紀(jì)上80%以上的基本負(fù)荷型天然氣液化裝置采用了丙烷預(yù)冷混合制冷液化流程。,35,二.天然氣液化技術(shù),2）調(diào)峰型天然氣液化裝置調(diào)峰型天然氣液化裝置中主要采用以下三種類型的液化流程：121、）階式液化流程；2）混合制冷劑液化流程；3）膨脹機(jī)液化流程 6.天然氣的液化設(shè)備壓縮機(jī) 往復(fù)式壓縮機(jī)：處理量比較?。?00m3/min以下）軸流式壓縮機(jī)：主要用于混合冷劑制冷循環(huán) 離心式壓縮機(jī)：大型液化裝置換熱器:繞管式換熱器、板翅式換熱器LNG泵儲罐 地下儲罐 地上儲罐：單容罐，雙容罐，全容罐,36,中國的LNG產(chǎn)業(yè)，經(jīng)過了一個從無到有，從小到大，走過了一個曲折的過程。上世紀(jì)80年代末，中科院在綿陽實驗建了一套LNG裝置，沒有成功。進(jìn)入90年代，開封空分與北京焦化廠合作，建成一套裝置，生產(chǎn)出50升LNG。在吉林油田，中科院做了一套液化裝置，但沒有成功。在長慶油田，中科院建成了一套2噸的液化裝22、置，也以失敗告終。以上幾套裝置，前三種是采用小型膨脹制冷工藝，長慶油田采用的是氣波制冷工藝。90年代末，上海為了城市燃?xì)庹{(diào)峰，引進(jìn)了法國索菲公司技術(shù)，建成了10萬的LNG工廠。它的氣源來自海上氣田，產(chǎn)品也不外輸，只作為城市調(diào)峰。投資為62億元。,37,二.天然氣液化技術(shù),我國天然氣液化產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程,河南中原液化天然氣工廠是國內(nèi)首座商業(yè)化運(yùn)行的LNG工廠，始建于2000年，2001年9月正式投產(chǎn)運(yùn)行。該裝置針對中原油田的實際情況和采氣特點，利用文23塊氣田高壓天然氣，采用了比較先進(jìn)的丙烷、乙烯復(fù)迭制冷工藝，設(shè)計日處理量30萬方，液化15萬方。2004年9月，新疆廣匯LNG工廠投產(chǎn)，它利用西北豐富23、的天然氣，日產(chǎn)量設(shè)計150萬，采用混合制冷工藝，是目前國內(nèi)投產(chǎn)的最大的LNG工廠。2005年4月，海南福山LNG工廠建成投產(chǎn)，它是由我們河南中原綠能高科承擔(dān)海南LNG工廠的技術(shù)總承包，該工廠為單一制冷劑氮氣膨脹制冷，利用福山氣田的天然氣，設(shè)計日產(chǎn)30萬方。,38,二.天然氣液化技術(shù),我國天然氣液化產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程,2005年9月，北海潿洲島LNG工廠建成投產(chǎn)，該工廠為單一制冷劑甲烷膨脹制冷，利用海上氣田的天然氣，設(shè)計日產(chǎn)15萬方。2007年，江陰、蘇州、成都等工廠相繼投產(chǎn)，它們都是利用長輸管道的高壓能量，進(jìn)行膨脹制冷。因為工藝的限制，它們的產(chǎn)量一般不是很大，一般在lO萬方以下，再高經(jīng)濟(jì)效益就不再明24、顯。2008年，泰安深燃和西寧LNG工廠投產(chǎn)，它們也是建在大管線附近，采用單一制冷劑氮氣膨脹制冷，日產(chǎn)15萬方。,39,二.天然氣液化技術(shù),我國天然氣液化產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程,目前在建的LNG項目主要有四川達(dá)州和內(nèi)蒙鄂爾多斯項目，以及山西的幾個煤層氣液化項目，其中達(dá)州和鄂爾多斯都是日產(chǎn)100萬方，采用的混合制冷技術(shù)?，F(xiàn)在計劃要建的主要有靖邊液化天然氣項目、寧夏液化天然氣項目、晉城液化天然氣項目、陽城煤層氣液化工程項目等等。,40,二.天然氣液化技術(shù),我國天然氣液化產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程,LNG液化廠爆炸現(xiàn)場,二.天然氣液化技術(shù),LNG液化廠爆炸現(xiàn)場,二.天然氣液化技術(shù),LNG是一種在液態(tài)狀況下的無色流體，主要由25、甲烷組成，組份可能含有少量的乙烷、丙烷、氮氣或通常存在于天然氣中的其他組份，它的密度在042045之間(因為其組分稍有差別)，其密度為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的甲烷的600多倍。在LNG中，甲烷的含量應(yīng)高于75，氮的含量應(yīng)低于5。在一個大氣壓下LNG溫度為一162C。它的性質(zhì)決定了它的運(yùn)輸方式，它解決了天然氣無管線的運(yùn)輸問題，完全可以脫離開管道。由于國內(nèi)的LNG廠，基本上都處于內(nèi)陸地區(qū)，而且在建的LNG工廠集中在中部地區(qū)，東部很少，但是市場卻又集中在東部，所以這就需要LNG從產(chǎn)地到市場的運(yùn)輸。,43,三.LNG運(yùn)輸,低溫槽車運(yùn)輸還將是未來國內(nèi)LNG運(yùn)輸?shù)闹饕緩街弧榱私档瓦\(yùn)輸成本，低溫槽車在制造過程中的26、儲存容積也在不斷增加，由最初的35m3，到現(xiàn)在通用的45-50m3。此外，由于LNG罐式集裝箱可以在鐵路、公路、水路上進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)輸，在我國也已進(jìn)入批量生產(chǎn)階段；它分12m和13m兩種規(guī)格，有效容積為36m340m3臺；國內(nèi)鐵路運(yùn)輸現(xiàn)仍未對LNG開放，如果能夠開放將大大降低LNG的運(yùn)輸成本。,44,三.LNG運(yùn)輸,LNG的價格比例中有很大一部分都是運(yùn)輸成本，國外LNG的價格低，不光是國外低廉的原料氣價格，還有很大一部分是船舶運(yùn)輸?shù)牡土杀?。中國LNG船舶制造還比較落后，主要是由于LNG船舶的儲運(yùn)方式一般是船體儲存和球形罐儲存，而國內(nèi)這兩項技術(shù)還非常落后。隨著中國海上氣田的開發(fā)和中國LNG進(jìn)口量的27、加大，中國的LNG船舶儲運(yùn)技術(shù)必有一個大的提高。儲運(yùn)技術(shù)的發(fā)展為實現(xiàn)LNG供氣的可靠性和多樣性提供了可能。,45,三.LNG運(yùn)輸,三.LNG運(yùn)輸,薄膜運(yùn)輸船,大鵬昊,大鵬月,三.LNG運(yùn)輸,球罐運(yùn)輸船,48,三.LNG運(yùn)輸,LNG接收碼頭,三.LNG運(yùn)輸,LNG接收站,50,三.LNG運(yùn)輸,LNG運(yùn)輸槽車,四.LNG產(chǎn)業(yè)鏈,LNG產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且粭l貫穿天然氣產(chǎn)業(yè)全過程的資金龐大，技術(shù)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(yù)處理后進(jìn)行液化，生產(chǎn)的LNG按照貿(mào)易合同，通過船運(yùn)到LNG接收站儲存，再氣化，經(jīng)由管網(wǎng)送到用戶。下圖是LNG產(chǎn)業(yè)鏈的示意圖。,51,四.LNG產(chǎn)業(yè)鏈,52,四.28、LNG產(chǎn)業(yè)鏈,圖2-1 產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D,53,陸地/海上開采,預(yù)處理/液化,儲存,裝船,運(yùn)輸,卸裝,接收站儲存,氣化,天然氣,LNG,天然氣,LNG,LNG,LNG,LNG,LNG,LNG加氣,四.LNG產(chǎn)業(yè)鏈,1910年，美國開始了工業(yè)規(guī)模的天然氣液化研究和開發(fā)工作。1917年，美國的西費(fèi)吉利亞地區(qū)建起了世界上第一家液化甲烷工廠。1955年，美國康斯托克國際甲烷公司，跨海運(yùn)輸液化天然氣的規(guī)劃和設(shè)計。1957年，英國在坎威爾島上建起世界上第一個液化天然氣接收基地。1959年，康斯托克公司建造了世界第一艘液化天然氣運(yùn)輸船“甲烷先鋒”號。1960年，1月28日至2月20日運(yùn)載了2200噸的液化天然氣29、從美國路易斯安那州的查理斯湖出發(fā)，航行至英國的坎威爾島接收基地，標(biāo)志著世界液化天然氣工業(yè)的誕生。1964年9月27日，世界上第一座LNG工廠在阿爾及利亞建成投產(chǎn)。日本東京煤氣公司1969年起引入LNG，至1998年全國實現(xiàn)了天然氣轉(zhuǎn)換。目前日本已建LNG接收站22座，使用5600多萬噸LNG。我國的臺灣也于1990年開始進(jìn)口LNG,廣東LNG于2006年6月28日投產(chǎn)。,LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程,四.LNG產(chǎn)業(yè)鏈,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(dá)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，其主30、要步驟有：預(yù)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(dá)到液化需要處理的LNG規(guī)格和技術(shù)要求。（去除天然氣中的凝液）液化：用深冷制冷劑將原料氣冷卻并冷凝到-162，使其成為液態(tài)產(chǎn)品。,55,四.LNG產(chǎn)業(yè)鏈,3.儲存和裝載 液化天然氣（LNG）液體產(chǎn)品被儲存在達(dá)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(yùn)輸 海上LNG運(yùn)輸需專門的運(yùn)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(yùn)輸途中有一部分LNG蒸發(fā)，這些蒸發(fā)氣可作為運(yùn)輸船的燃料。5.接收站 LNG產(chǎn)品通過碼頭從運(yùn)輸31、船上卸下、儲存，而后再氣化后變成普通管道氣輸送給發(fā)電廠或通過當(dāng)?shù)胤咒N網(wǎng)絡(luò)作為燃料氣輸送到最終用戶。6.輸配氣管網(wǎng)和用戶,56,57,四.LNG產(chǎn)業(yè)鏈,LNG加氣城鎮(zhèn)燃?xì)獾?1.LNG的蒸發(fā)（BOG)BOG中80%為甲烷及微量乙烷，20%為氮氣BOG比周圍空氣重（溫度低于85OC)BOG也可由閃蒸而產(chǎn)生LNG的溢出,LNG溢出,85OC,BOG,猛烈沸騰重于空氣,85OC,風(fēng)向,與水蒸氣作用產(chǎn)生霧云,霧云給出蒸發(fā)可燃?xì)怏w的運(yùn)動軌跡,2.包容LNG的臨界溫度約為83OC，也即當(dāng)LNG在密閉容器中，溫度高于83OC時全部汽化，壓力迅速上升產(chǎn)生爆炸。,五.LNG安全技術(shù),2.4 翻滾大量氣體短時間內(nèi)迅32、速從LNG中釋放出來的過程。容器超壓！由于新注入的LNG密度不同，產(chǎn)生傳熱、傳質(zhì)產(chǎn)生翻滾。高含氮LNG注入儲罐后易產(chǎn)生翻滾?？刂芁NG含氮1%。不同來源及組份的LNG分罐儲存，或做到注入儲罐時充分混合。翻滾是操作過程中應(yīng)密切注視的危險之一：潛在翻滾事故發(fā)生前通常有一個時期其氣化速率原低于正常值！2.5 快速相變（RPT)LNG與水接觸產(chǎn)生快速相變而產(chǎn)生爆炸力。2.6 沸騰液體膨脹蒸汽爆炸（BLEVE)處于沸騰溫度的液體，由于所承受的壓力系統(tǒng)突然失效而獲得釋放，將以極高的速率蒸發(fā)而產(chǎn)生爆炸。,五.LNG安全技術(shù),LNG在密閉的管道中由于溫度的升高，極易產(chǎn)生超壓：在每一段由隔斷閥隔離的LNG或冷蒸33、汽管線上必須設(shè)置熱膨脹釋放閥同樣閘閥及球閥閥腔由于在關(guān)閉時積存LNG必須采取熱膨脹釋放裝置（特殊的LNG閥門結(jié)構(gòu)）將閥腔與高壓端連通。TSV安裝規(guī)定：兩個自動關(guān)斷閥（包括單向閥）之間一個自動關(guān)斷閥（包括單向閥）和一個手動關(guān)斷閥之間兩個手動閥之間視情況而定如果一個手動閥為瑣開的則不需要安裝TSV.,五.LNG安全技術(shù),間歇性噴發(fā)是飽和液體突然噴出的現(xiàn)象,水平管中積存不流動的LNG；立管中LNG不斷氣化，同時水平管中氣泡（斷塞流）移動到立管上升吸出，而使水平管中的LNG因立管液注壓力突然減小而迅速氣化，從而導(dǎo)致大量氣液沖向儲罐；每幾個小時循環(huán)一次，反復(fù)進(jìn)行;一般不會對卸料管造成損害，但重復(fù)性的沖擊34、將可能帶來破壞！,五.LNG安全技術(shù),Top Filling Line,Bottom Filling Line,LNG Unloading Line,儲罐中產(chǎn)生分層的原因：較重LNG進(jìn)入罐底；較輕LNG從罐頂引入。,五.LNG安全技術(shù),翻滾產(chǎn)生的時間及量的關(guān)系：取決于上下兩層LNG間的密度差，密度差大，產(chǎn)生翻滾的時間長，因而積蓄的能量也多，BOG產(chǎn)生的量大！在這種情況下，必須在翻滾產(chǎn)生前控制熱量和物質(zhì)在兩層間的傳遞、消除分層；如果密度差很小，很短時間就會產(chǎn)生翻滾，但BOG產(chǎn)生量小，翻滾不會嚴(yán)重。,消除分層及翻滾的對策：盡可能采購相近組份的LNG；輕組份LNG從底部進(jìn)入儲罐，重組份LNG從頂部進(jìn)35、入儲罐；產(chǎn)生分層后，可采用罐內(nèi)泵打循環(huán)，LNG從頂部進(jìn)入。,五.LNG安全技術(shù),五.LNG安全技術(shù),LNG一般泄漏點為：法蘭、絲堵、排污口或排放口、密封填料、儀表根部連接處。LNG也可能從焊口或設(shè)備管道本體處泄漏，主要是施工或制造質(zhì)量以及材質(zhì)問題。當(dāng)發(fā)生LNG泄漏時，立即站到泄漏點的上風(fēng)方向，叫停周圍的熱工作業(yè)或其他檢修作業(yè)，及時將泄漏情況報告當(dāng)班班長或主控人員。如果可能，在確保安全的情況下，現(xiàn)場隔離泄漏點，設(shè)置警戒區(qū)域。,五.LNG安全技術(shù),LNG泄漏及防護(hù)處理措施,泄漏到地面或較溫暖表面的氣化描述：剛剛泄漏時，會迅速沸騰并且蒸發(fā)。如果泄漏持續(xù)進(jìn)行，就會在地面上累積成一小池，而沸騰速度會下降36、，最后會保持一個相對穩(wěn)定的沸騰速度。在最初的階段，沸騰速度由地面與LNG液體之間的一層氣體的熱傳遞對流速度決定。當(dāng)LNG溫度和地面溫度之間的差別逐漸減小時，這一層氣體就消失了。這樣影響沸騰速度的主要因素是地面向LNG的熱傳遞速度，其它影響LNG沸騰的因素還有太陽輻射、LNG小池上方的通風(fēng)對流情況。后來地面被冷凍，并持續(xù)保持低溫，那么太陽輻射和通風(fēng)就成了影響LNG蒸發(fā)的主要原因。,五.LNG安全技術(shù),LNG氣化,如果泄漏到開闊的水面，LNG會以高速度擴(kuò)散開并快速蒸發(fā)，如果是受限的水面，那么水面會很快結(jié)冰，冰層越厚，沸騰速度就越低，受限水面和受限地面上LNG泄漏的原理一樣，LNG沸騰的速度會隨著時37、間的變化而降低?？焖傧嘧儯ň哂斜ǖ钠渌麑傩裕瑳]有燃燒）。,五.LNG安全技術(shù),LNG氣化,五.LNG安全技術(shù),LNG低溫傷害,LNG本身是無毒性的，但因高濃度的BOG或甲烷使空氣中的氧含量不足而導(dǎo)致人體窒息。吸入純的BOG，很快會失去知覺，如果不及時撤離，幾分鐘就會導(dǎo)致死亡。當(dāng)大氣中的氧含量逐漸減少而慢慢導(dǎo)致窒息，受害人沒有感覺到危險警告和根本沒有意識到存在危險，直到后來發(fā)現(xiàn)危險時為時已晚。因此，特別警告，沒有佩帶空氣呼吸器的人員不得進(jìn)入LNG蒸氣區(qū)域。,五.LNG安全技術(shù),LNG窒息傷害,一、凍傷癥狀 凍傷組織呈蒼白、淺黃色，無痛感。解凍后，傷者會感覺疼痛，傷口腫脹、容易發(fā)炎。二、急救措施38、脫掉衣物，脫掉可能阻礙凍傷部位血液循環(huán)的衣物。用溫水循環(huán)清洗受傷的部位，或浸入41-46的溫水中。不可用干加熱處理。送傷員至醫(yī)院。解凍的時間應(yīng)持續(xù)進(jìn)行15到60分鐘，直到顏色由蒼白色、淺黃色、青紫色轉(zhuǎn)變?yōu)榉奂t色或紅色。如果在救助人員還沒有到達(dá)之前傷處就已解凍，最好用干燥的無菌敷料包扎，并用大塊的遮蓋物保護(hù)。飲酒和吸煙會導(dǎo)致凍傷部位的血液循環(huán)降低，應(yīng)避免飲酒和吸煙。,五.LNG安全技術(shù),LNG凍傷癥狀及急救措施,五.LNG安全技術(shù),滅火器材的正確使用,1、對水生物（生態(tài)）（無）；2、對水源（地下水體）（無）；3、對土地（資源）（無）4、對大氣（環(huán)境）（減排）,五.LNG安全技術(shù),LNG對生態(tài)及環(huán)境的影響,LNG項目建設(shè)期主要風(fēng)險物體打擊！高處墜落！火災(zāi)爆炸！淹弱！觸電！輻射！試車及運(yùn)營期主要風(fēng)險凍傷！火災(zāi)！爆炸！高處墜落！窒息！淹弱！,五.LNG安全技術(shù),風(fēng)險分析,五.LNG安全技術(shù),進(jìn)入施工區(qū)和生產(chǎn)區(qū)注意事項,謝謝!,