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1、液化天然气的计量方法及其标准化液化天然气, 标准化, 计量-第36卷第2期- J; i0 : i7 i Wl- 石油与天然气化工CHEMlCAL ENGlNEERlNG OF OlL& GAS 1575 液化天然气的计量方法及其标准化; t# O: K& B$ i3 I, d张福元 王劲松 孙青峰。 罗 勤 许文晓+ e8 p; ?5 A6 A3 L(1中石油西南油气田公司天然气研究院2西气东输管道公司南京计量检测中心3中石油天然气与管送分公司LNG处).摘 要 介绍了国际贸易中通用的液化天然气计量方法和相关标准，结合我国实际情况提出8 ?! M8 I, j; |1 6 + 了液化天然气计量方
2、案的建议。; z. Y5 K; p6 h/ B6 B0 _& |* o关键词 储罐容积标定液位测量 密度计算/ 液化天然气(以下简称LNG)是一种新兴的一级能源，其形成产业的历史尚不足50年。与压缩天! p1 b# 7 Y# : c然气(CNG)一样，LNG也是商品天然气的一种特殊形式，生产此种形式天然气的目的是解决资源地域分布与市场需求之间的特殊矛盾。上世纪90年代以来，由于LNG生产和储运工9 V- ? w, f# F/ + j0 k# l) C艺技术开发都取得了长足进步，随着全球经济一体化进程的加速，LNG产业的发展极为迅速。近10多年来，LNG消费量的年平均增长率达到616 ， # c
3、, h) u0 s; e5 k( z 9 E5 l远高于其它一级能源(天然气：220 ，核能： $ H. f: a# L1 Y247 ，水力能：152 ，石油：106 ，煤炭： 085 )。3 w. s9 w( P8 h为缓解天然气供不应求且缺口严重的矛盾，在4 z# y( j3 g3 n( w4 t3 r充分进行了可行性研究的基础上，我国政府做出大 I- a7 J+ j% h, B. F规模引进LNG以解决沿海经济发达地区能源短缺问题的重大决策，并于2001年审批了中海油的广东, S2 a& & c7 R9 Q) ELNG试点项目和福建LNG项目。而后又审批了中石油、中石化和中海油其他8个L
4、NG项目。目前广东项目已经投产，福建项目将于2007年投产。我国的LNG产业步人了高速发展的轨道。* k1 d: D q4 G0 q; : Z由于LNG属新兴产业，目前在我国基本上是个空白的领域。为适应产业发展的需要，全国天然气标准化技术委员会(SACTC244)于2000年设立了/ , w2 p( d, E( ; F. d- ?液化天然气标准技术工作组，着手制定急需的技术0 j, c) c! w! j4 C& U& K- N+ U标准，并开展LNG专业的标准体系研究，目前已经1 - u4 Z5 n! l. Y, E发布了1项国家标准，报批了3项国家标准，发布了2项行业标准。这些标准都属于基本
5、建设类的标% L& A: d( E% g9 R/ 4 d5 r* L1 v准，没有涉及到计量方面。+ x, N) a$ O# g1 J! Z& _l 液化天然气计量方法从LNG产业链看，其计量可分为液化前、气化前和气化后的计量，液化前和气化后的计量属于管1 r( / z6 & J6 H4 F道天然气计量，国内的技术和标准化都处于国际水平上，在此只讨论LNG气化前的计量方法。# N) d: A$ M$ f8 7 n从原理上讲，LNG气化前的计量与油品类似， 4 B5 f8 k5 O: u8 T9 U! r) e. b& G, J可分为动态和静态计量两种方式。由于LNG气化; M # k! G6
6、o g3 _- 6 v j前是处于极低温度(约一165 oC)下储存和输送，虽然个别流量计(如质量式)能对其流量进行动态测* l% K/ m m. / Z/ B P7 B量，但流量计当时尚不可能进行检定或校准，故其量 ( Q/ 2 i$ h& e: u5 O的测量只能使用静态计量方式。LNG静态计量与油品的静态计量类似，都是通过测量储罐的液位等) * t( l5 N* R$ E参数后计算其体积，再使用密度计算质量，不同的是;所使用的设备和方法受到极低温度的限制，在能量 7 + V: i4 i. A; m8 L$ v计量方式中，还要计算发热量和能量。# D6 p# l* W% i) S3 |8
7、j当前国外LNG气化前的计量方法概要如下：(1) 储罐容积标定。储罐容积标定方法有物理;测量、立体照相测量和三角测量3种方法；(2) + Q) # tB4 L5 X5 Y9 n( q液位测量。液位测量有电容液位计、浮式液位计和微波液位计3种；(3) . Z8 K% m# T8 4 D: : # G& Y& x液相和气相温度测量。液相和气相温度测.量有电阻温度计和热电偶2种；(4) 样品采集。要求使用特殊设备采集液体样品，并使之均匀气化，压缩到气体样品容器中0 k; t. z3 ui供组成分析用； 158 液化天然气的计量方法及其标准化 (5) 组成分析。LNG的组成分析方法与管输8 Q1 m%
8、 l, |; os2 ?, ( K! E天然气的方法相同；(6) 密度计算。使用组成分析和测量的液体温. f* t V! C9 S% n4 v! i e) K度数据计算；(7) 体积计算。使用测量的液位、温度和压力， 1 n$ j; h4 P1 K: Z- g利用储罐容积标定(校正)表计算；(8) 质量计算。使用计算的密度和体积计算；(9) 3 M. F* J* j6 Z5 M& K8 j Q( Fh发热量计算。使用组成分析数据计算；(10) 能量计算。使用计算的发热量和质量计算。对大宗LNG贸易交接计量，国际惯例是采用离岸交接计量(FOB)，计量地点是在装载LNG的船.上；对使用汽车和火车运
9、输的计量，是使用地磅和轨% z. 7 |4 I- G. V8 p4 道衡直接称量质量，测量技术和标准与油品计量相:同。2 液化天然气计量标准; * S4 R5 A8 m与LNG计量相关的标准目前只有ISO和ASTM两个标准化组织在制定，共有l3份标准，全国天然.气标准化技术委员会已经把这些标准纳入LNG标!准体系。5 S& Z. | % W% H) i$ 21 交接程序标准; m9 r% b f* o) I: v+ XISO 13398 规定了LNG船上贸易交接程序，主要内容如下：8 ?) S3 q& a$ J! x5 x/ Y(1)规定了测量液位、温度、压力的测量仪器的0 - f* p3 _
10、# W数量(最少)和安装据要求；9 J, a7 m6 H T, b4 6 P(2)保证液位、温度和压力测量准确度预防措施；6 S1 v* K9 Y# 6 J1 p8 K; M4 X(3)LNG取样和分析方法； (4)储罐(棱柱形和球形)横倾和纵倾校正表,制作程序；0 R7 D _8 p/ I4 0 w- x(5)安全的防范要求。22 储罐容积标定标准- x$ L& T! m, H% I储罐容积标定方法有物理测量(ISO 831l l2 )、.立体照相测量(ISO 9091一l )和三角测量(ISO! H, t U2 P7 m! e90912 )3种方法，前者适用于船上薄膜储罐和独立菱形储罐，后
11、2个适用于船上球形储罐。3个标准对测量公差要求如下：! W- Rc! w1 R1 A(1)ISO 831 1和ISO 9091一l的要求为： 20)mm：2mm，20ram：3mm，扁移：05mm；4 K& N# Y4 y3 k(2)ISO 909l一2的要求为：l6s。T- X9 uy! 5 gK! b# X0 _) n23 液位测量标准) ISO 8309(电容液位计) 、ISO 10574(浮式液* s9 M/ J7 u& F$ c$ F, b位计) 和ISO 13689(微波液位计) 是以液位测; P5 x( k( - Z G, I4 量原理为基础制定的标准，适用于船上和岸上储罐. q
12、1 G 4 Y* S2 Y9 v! F液位的测量；ISO 18132一l 。 和ISO 181322 (工8 X8 j# b: u* P; s2 B6 u作组文件阶段)是以储罐所处位置(船上和岸上)为 z) V, |$ g x% o/ R8 R, F基础制定的标准；当ISO l81322发布时，后2个. o! n- G/ gm?9 o标准将代替前面3个标准。由于ISO 181322正2 - l _7 H5 r# e$ & C5 T处于工作组文件阶段，没有取得相应的文件，只能就% h1 h0 w4 * u+ J- q) m% ( n在船上储罐液位测量方面对前2个标准的技术指标;进行比较，结果列于
13、表l。 S9 F, M: R, F! W. k5 7 o项 目 ISO 8309 ISO 10574 ISO 13689 ISO 181321分辨率 1mm 1mm 1mm 1mm8 U$ C* w, N& E Y合成(综合)误差 5ram 75ram3 S0 x7 y3 X+ S p% A8 F最大允许误差(7510)mm 2mm (3374)mm 注： 误差与液位有关，液位取(050)m计算。24 温度测量标准: z1 S5 X9 dzISO 8310 规定了冷冻轻烃流体液相和气相温度测量的方法，有电阻温度计和热电偶两种。综 ( T8 F% E& Q# U1 + I合误差要求列于表2。用于
14、LNG LPG和其他3 A级 液相 03C 12 z8 d. E& v* 2 h9 2 B(适用于贸易计量) 气相 2C 2C8 q, W5 h: x( 8 CB级 液相 2C 2C3 d; (适用于一般计量) 气相 * v3 N: a- q) 注：特有的误差取决于LNG、LPG和其它流体的膨胀) W# p7 M) |- |/ J% x3 H Z, b系数的差异。7 r% z% & r0 t! 4 h25 样品采集标准% D5 B# _$ j2 C! |. . KLNG样品采集标准为ISO 8943 ，目前已经采标，正处于国标报批稿阶段。26 参数计算标准3 v3 L8 S- g$ Q* O,
15、 qISO 6578 规定了与冷冻轻烃流体计量相关的计算有密度、体积、质量、发热量和能量等的计算& T2 i/ g, m9 U方法；ASTM D4784 规定了LNG 密度计算方法， - ?1 A9 j2 f. b% q7 k并已经采标，正处于国标报批稿阶段。/ f. m6 r$ e. 2 Q4 N* c 目前国外只有ISO 6578规定了与冷冻轻烃流) A( Oi+ I6 n$ u第36卷 第2期( x; M, o- k* A+ q石油与天然气化工CHEMICAL ENGINEERING OF OIL& GAS l59- d) 体计量相关的计算有体积、质量、发热量和能量等的# l- O_9 / B4 P; m- m计算方法，并且ASTM D4784没有提供计算LNG密0 z6 L4 Y/ m; AM g( j- |& t度所需要的数据(需要购买)，实际使用时还需要使( j5 i5 1 Z- T8 ! c$ w用
