液化天然气的低温特性

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1、液化天然气的低温特性LNG 的低温常压储存是在液化天然气的饱和蒸气压接近常压时的 温度进行储存,也即是将LNG作为一种沸腾液体储存在绝热储罐中。 常压下LNG的沸点在-1621左右,因此LNG的储存、运输、利用都是 在低温状态下进行的。低温特性除了表现在对LNG系统的设备、管道 的材料要注意防止低温条件下的脆性断裂和冷收缩对设备和管路引起 的危害外,也要解决系统保冷、蒸发气处理、泄漏扩散以及低温灼伤 等方面的问题。一、隔热保冷LNG系统的保冷隔热材料应满足导热系数小、密度低、吸湿率和 吸水率小、抗冻性强的要求,并在低温下不开裂、耐火性好、无气 味、不易霉烂、对人体无害、机械强度高、经久耐用、价

2、格低廉、方 便施工等要求。二、蒸发特性LNG是作为沸腾液体储存在绝热储罐中。外界任何传入的热量都 会引起一定量液体蒸发成为气体,这就是蒸发气(BOG)。蒸发气的组成 与液体组成有关。标准状况下蒸发气密度是空气的 60%。当 LNG 压力降至沸点压力以下时,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,这就是LNG的 闪蒸。通过烃类气体的气液平衡计算,可得到闪蒸气的组成及气量。 当压力在100200kPa范围内时,lm3处于沸点下的LNG每降低lkPa 压力时,闪蒸出的气量约为0.4kg。当然,这与LNG的组成有关,以上 数据可作估算参考。由于压力、温度变化引起的L

3、NG蒸发产生的蒸发 气的处理是液化天然气储存运输中经常遇到的问题。三、泄漏特性LNG 倾倒在地面上时,起初迅速蒸发,然后当从地面和周围大气 中吸收的热量与LNG蒸发所需的热量平衡时便降至某一固定的蒸发速 度。该蒸发速度的大小取决于从周围环境吸收热量的多少。不同表面 由实验测得的 LNG 蒸发速度如表 2-42所示。表 2-4LNG 蒸发速度 kg/(m2h)LNG 泄漏到水中时产生强烈的对流传热,以致在一定的面积内蒸 发速度保持不变。随着 LNG 流动泄漏面积逐渐增大,直到气体蒸发量 等于漏出液体所能产生的气体量为止。泄漏的 LNG 开始蒸发时,所产生的气体温度接近液体温度,其密 度大于环境空

4、气。冷气体在未大量吸收环境空气中热量之前,沿地面 形成一个流动层。当从地面或环境空气中大量吸收热量以后,温度上 升时,气体密度小于环境空气。形成的蒸发气和空气的混合物在温度 继续上升过程中逐渐形成密度小于空气的云团。云团的膨胀和扩散与 风速和大气的稳定性有关。LNG泄漏时,由于液体温度很低,大气中的 水蒸气也被冷凝而形成雾团,这是可见的,可以作为可燃性云团的示 踪物,指示出云团的区域范围。泄漏的LNG以喷射形式进入大气,同 时进行膨胀和蒸发,还进行与空气的剧烈混合。大部分LNG包在初始 形成的类似溶胶的云团之中,在进一步与空气混合的过程中完全气 化。LNG 与外露的皮肤短暂地接触,不会产生什么

5、伤害,可是持续地 接触,会引起严重的低温灼伤和组织损坏。四、储存特性(一) 分层LNG 是多组分混合物,因温度和组分的变化会引起密度变化,液 体密度的差异使储罐内的LNG发生分层。一般,罐内液体垂直方向上 温差大于0.21、密度差大于0.5kg/m3时,认为罐内液体发生了分 层。LNG储罐内液体分层往往是因为充装的LNG密度不同或是因为LNG 氮含量太高引起的。(二)翻滚 若储罐内的液体已经分层,被上层液体吸收的热量一部分消耗于 液面液体蒸发所需的潜热,其余热量使上层液体温度升高。随着蒸发 的持续,一上层液体密度增大,下层液体密度减小,当上下两层液体 密度接近相等时,分层界面消失,液层快速混合并伴随有液体大量蒸 发,此时的蒸发率远高于正常蒸发率,出现翻滚。翻滚现象的出现,在短时间内有大量气体从LNG储罐内散发出 来,如不采取措施,将导致设备超压。(三)快速相态转变(RPT) 两种温差极大的液体接触时,若热液体温度比冷液体沸点温度高 1.1倍,则冷液体温度上升极快,表面层温度超过自发成核温度(当液 体中出现气泡时),此过程热液体能在极短时间内通过复杂的链式反应 机理以爆炸速度产生大量蒸气,这就是LNG或液氮接触时出现RPT现 象的原因。LNG溢入水中而产生RPT不太常见,且后果也不太严重。

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