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1、LNG装置技术介绍 二0一三年八月 安建平,目录:,第一部分 LNG技术介绍 第一章LNG基本知识 第二章原料气净化 第三章天然气液化 第二部分LNG储存、运输 第三部分工艺设备 第一章塔 第二章换热器,目录,第四部分 机泵 第一章 往复式压缩机 第二章 离心式压缩机 第三章 泵 第五部分 阀门 第九章 电气设备 第十章 仪表,第一章LNG基本知识,第一部分,第一章LNG基本知识,第一节 原料气的种类 1、天然气 2、油田伴生气 3、气田气 4、煤层气 5、页岩气 6、可燃冰,天然气，是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油
2、田、气田、煤层和页岩层。天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、石油等能源有使用安全、热值高、洁净等优势。天然气又可分为油田伴生气和非伴生气两种。,第一节 原料气的种类,油田伴生气 伴随石油从油井中出来的气体，主要成分是甲烷、乙烷，也含有相当数量的丙烷、丁烷、戊烷等。用作燃料和化工原料。也叫油田气、油气。,第一节 原料气的种类,气田气 气田天然气，从气田开采的天然气，这类天然气气纯，杂质少，品质优。 气田天然气又可以分为纯气田天然气和凝析气田天然气，后者含有较多的重烃，,第一节 原料气的种类,煤层气 煤层气，是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解
3、于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。,第一节 原料气的种类,页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段，天然气主体上以游离相态（大约50%）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间，以吸附状态（大约50%）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中。,第一节 原料气的种类,天然气水合物，因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯
4、”和“气冰”。它是在一定条件下（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等）由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99%的天然气水合物通常称为甲烷水合物,第一节 原料气的种类,LNG概念及特性,一种液态状况下的无色流体，主要由甲 烷组成，组分可能含有少量的乙烷、丙烷、 氮或通常存在于天然气中的其它组分。 GB/T 19204 2003,第二节LNG的特性和组成,第二节LNG的特性和组成,液化天然气（LNG
5、）的体积只有同量气态体积的1/625，所以将其液化后: 有利于储存和运输、降低储运成本； 可以作为发电和交通运输工具（汽车、船舶、飞机）的燃料。 可用于燃气调峰，减轻城市高峰能源的紧张状态。,第二节 LNG的组成 特性,组成： 液化天然气的主要组分为甲烷，并可能含有少量乙烷、丙烷、氮和通常存在于天然气中的其它组分。有人认为，液化天然气中甲烷含量不低于75%，氮气的含量应控制在5%之内。法国对氮气含量的要求是1.4%。 密度是温度的函数，温度每提高1密度降低约1.35kg/m3。 沸点与压力有关，压力每提高1kPa，液化温度点约升高0.125。,第二节 LNG的组成 特性,蒸发气特性 若LNG压
6、力为（12）105Pa，温度为其沸点，估算时可认为压力每下降1kPa，由于闪蒸，1m3液体能产生0.4kg的气体。这些蒸发气体外泄时，由于温度很低常100左右，气体密度大于空气。从环境吸热升温 后，密度减小。在标准条件下，蒸发气的密度约为空气密度的0.6倍。,第二节 LNG的组成 特性,泄漏特性 发生泄漏时，LNG将于环境迅速换热、发生快速相变而汽化，单位体积的LNG能产生约600倍体积的气体。LNG泄漏至地面上时，最初会猛烈沸腾，然后蒸发速率将迅速衰减至某个固定值。,第二节 LNG的组成 特性,储存特性 LNG在储罐内会出现分层现象，即密度不同的LNG占有不同的层位。分层的原因可能是新装入储
7、罐的LNG和残留在储罐罐内LNG的密度不同；或者LNG中的氮含量较高（如3%），自然对流使含氮量高的LNG运移至液体表面形成组成不同于其余部位的薄层。 ,分层是一种不稳定热力学体系，储罐受热产生的自然对流力求使罐内LNG密度均匀，这就产生了所谓的“翻滚”现象。翻滚使LNG在短时间内产生大量蒸汽，导致储罐压力增高，有时造成泄压阀开启。 经验说明，控制LNG中的含氮量使之不超过1%是防止罐内LNG翻滚的有效措施，此外还应该采取措施使罐内液体混合均匀。,第二节 LNG的组成 特性,第二节 LNG的组成 特性,安全性 液化天然气是一种易燃物品，安全生产始终应放在首要地 位。在大气环境下，与空气混合时，
8、天然气体积浓度在 515%范围内是可燃的。LNG失火时，火焰表面的辐射功率很高，应防止消防人员灼伤。,LNG失火可以用高膨胀泡沫材料或泡沫玻璃块覆盖着火表面，降低火焰的辐射作用。推荐用干粉（最好是碳酸钾）灭火器处理LNG火灾，不能用水灭火 水只能用于冷却火灾周围的建、构筑物并用于泡沫的产生。,第二节 LNG的组成 特性,第二节 LNG的组成 特性,LNG是一种温度极低的流体，与皮肤接触可造成类似烧伤的起疱灼伤。不得接触隔热层损坏的装有LNG的裸露容器和管，否则极冷的金属会粘住皮肉。,第三节LNG的发展史,1895年，德国人Linde申请了空气液化工业化的第一批专利，并成立了现在仍以他的名字命名
9、的公司致力于气体液化工业的发展。 在20世纪30年代末，为解决美国俄亥俄州东北部港口城市克利夫兰的季节性调峰问题，经方案论证后决定建液化天然气调峰厂并决定在Cornwell（康威尔）进行先导试验。,第三节LNG的发展史,1964年9月27日，阿尔及利亚的世界上第一座LNG工厂建成投产。同年，第一艘载着12000吨LNG的船驶往英国，标志着世界 LNG贸易的开始。 1969年，位于美国阿拉斯加的肯奈LNG装置投产，开始向日本出口LNG。如今，LNG国际贸易已有30多年的历史，全球已有8个LNG出口国与9个LNG进口国或地区。,第三节LNG的发展史,自二十世纪80年代起，LNG贸易年均 增长率为8
10、%，是世界发展最快的燃料之一。2000年，世界LNG 贸易增长率为10.1%，达1369.6亿立方米，占国际天然气贸易总 量的26%，占全球天然气消费总量的5.7%。,第三节LNG的发展史,天然气液化：20世纪初 第一座工业规模的天然气液化装置：20世纪40年代 第一座LNG工厂：1964年，阿尔及利亚 LNG贸易：1964年，1.2万t LNG船，英国 2008年，全球LNG贸易量：1000亿t LNG占全球天然气市场的40%，,第三节LNG的发展史,全球现有3个主要的LNG市场：亚太地区、欧洲和北美亚太市场中主要进口国家和地区有日本、韩国、中国、印度、中国台湾；其中，日本和韩国是世界上前两
11、位 LNG进口大国。 亚太地区LNG主要供应国有澳大利亚、马来西亚和印度尼西亚。,第三节LNG的发展史,河南中原绿能天然气液化厂 该液化装置由法国索菲燃气公司设计使用阶式制冷循环，属于基本负荷型。 上海浦东事故调峰型LNG液化装置 浦东调峰型LNG装置是东海天然气早期开采供应上海城市燃气工程下游部分的一个重要组成部分。它主要用于东海天然气停产、输气管线事故或冬季调峰时间向管网提供可靠的天然气供应，确保安全供气。,第三节LNG的发展史, 新疆广汇LNG液化装置 该液化装置是由德国林德公司设计，新疆广汇实业股份有限公司投资建设的天然气液化项目。采用的是混合制冷剂循环。气源来自于吐哈油田，液化能力为
12、150万Nm3/d天然气。 深圳大鹏湾秤头角LNG接收终端 广东LNG500万吨年，第一期370万吨年，2005年建成；第二期700万吨年，2007年建成。,第三节LNG的发展史,由中国海洋石油总公司与其合作伙伴在福建湄洲湾共同兴建的LNG接收终端项目 总投资为二百四十亿元人民币，一期工程规模为260万吨LNG年，二期工程接收站设计规模将达到500万吨年，于2012年投产。,原料气预处理主要是脱碳、脱硫、和脱水。天然气中含有一定数量的硫化氢与硫化物、二氧化碳和水等。硫化氢与硫化物主要是腐蚀设备和管道，二氧化碳和水主要是低温下结冰堵塞设备、管道和影响产品质量。因此天然气在液化前必须进行预处理。
13、液化天然气预处理标准如下：,第二章原料气的预处理,第二章原料气的预处理,第二章原料气的预处理,(一) 硫化氢与硫化物性质: 1、硫化氢（H2S） H2S是无色气体，有类似腐烂鸡蛋的恶臭味，剧毒。易溶于水，其水溶液呈酸性，能与碱生成盐，可用碱溶液来吸收除去气体中的H2S。 H2S具有极强的急性毒性，空气中浓度为140mg/m3时，会引起结膜炎和角膜炎，,第二章原料气的预处理,当浓度大约为280mg/m3时会造成昏迷，呼吸瘫痪甚至死亡。低浓度H2S引起的症状有头痛、呕吐、失眠、乏力，眼睛和粘膜发炎。 2、羰(tang)基硫（COS） 羰基硫为无色、无臭气体，微溶于水。COS在高温或催化剂作用下可转
14、化为硫化氢。,第二章原料气的预处理,羰基硫剧毒，因纯品无色无臭，更需注意，至死量2900mg/m3，毒性机理可能与分解物H2S有关，作用于中枢神经系统而引起窒息、死亡。 二硫化碳为无色液体，难溶于水。它可与碱的水溶液反应，还可被氢还原，视反应条件生成硫化氢、硫醇或其他有机硫化物。在高温下与水蒸气作用几乎完全转化为硫化氢。,第二章原料气的预处理,4、硫醇（RSH） 低分子量的硫醇具有令人厌恶的气味，浓度仅0.001g/L，就可被人感觉出来。有毒，不溶于水。呈酸性，能与金属盐类或碱作用。硫醇在加热条件下可分解成烯烃与硫化氢，分解温度为150250度。 E、硫醚（RSR） 硫醚为无色的中性物质，有较
15、好的化学稳定性，,与碱不发生作用。它们的热分解温度也高需要大于400度才能分解为烯烃和硫化氢 6、噻吩（C4H4S） 噻吩的物理性质与苯极为相似，有苯类芳香烃的气味，不溶于水，既不显酸性，也不显碱性。噻吩的各类衍生物最稳定，温度达到500度也难分解，它是最难脱除的硫化物，故称为非反应性碱。 以上H2S称为无机硫，羰基硫等硫化物称为有机硫。,(二) 二氧化碳的性质： 二氧化碳(CO2)，分子量44.010，在自然界中，CO2是最丰富的化学物质之一，是大气的一部分，大气里含CO2为0.03%0.04%，总量约2.75*1012吨，主要由含碳物质燃烧和动物的新陈代谢产生。CO2有着十分广泛的用途。工
16、业CO2主要从合成氨、氢气生产过程中原料气、发酵气、石灰窑气和烟道气中提取和回收。,第二章原料气的预处理,第二章原料气的预处理,CO2比空气重，约为空气重量的1.53倍，是无色而略带刺鼻气味和微酸性的气体。 CO2是非极性分子，可溶于水，也可以溶于极性极强的溶剂，CO2在水和深剂中溶解度与温度、压力和溶剂的性质有关 CO2的化学性质稳定，无毒性，不燃烧、不助燃。但在高温或有催化剂存在的情况下，CO2也可参加一些化学,第二章原料气的预处理,(三) 脱碳脱硫方法分类和选择： 1、脱碳脱硫方法 一可分为：化学吸收法、物理吸收法、联合吸收法、直接转化法、非再生性法、膜分离法和低温分离法等。其中采用溶液或溶剂作脱碳脱硫剂的化学吸收法、物理吸收法、联合吸收法及直接转化法，习惯上统称为湿法；采用固体床的海绵铁法、分子筛法统称为干法。,第二章原料气的预处理,第二章原料气的预处理,2、脱硫方法的选择 天然气脱硫法的选择，不仅对于脱硫过程本身，就是对
