第六章液化氣與運(yùn)輸

1、第六章第六章 液化氣與運(yùn)輸液化氣與運(yùn)輸 6.1液化氣體的定義液化氣體的定義 一、液化氣體的定義一、液化氣體的定義 定義 國(guó)際海事組織（IMO）制定的液化氣體船國(guó)際氣體規(guī)則（IGC規(guī)則）明確規(guī)定了液化氣船適載的液化氣貨品的定義：“溫度在37.8時(shí)，飽和蒸汽壓力超過(guò)0.28MPa（絕對(duì)壓力）的液態(tài)物質(zhì)及理化性質(zhì)和這些液化氣體相近的其他貨品?！?IGC規(guī)則中的液化氣貨品有32種，但在液化氣海上運(yùn)輸中，最常見、運(yùn)輸量最大的是作為能源用的液化天然氣LNG和液化石油氣LPG兩種。 液化氣體運(yùn)輸：經(jīng)濟(jì)性 石油氣（主要成分是丙烷）經(jīng)液化變成液化石油氣(LPG)后，容積僅為氣體時(shí)的1/250； 天然氣(主要成分

2、是甲烷)經(jīng)液化變成液化天然氣(LNG)后，容積僅為氣體時(shí)的1/625。 二、液化天然氣二、液化天然氣(LNG) (一)液化天然氣鏈 天然氣從氣田開采出來(lái)，要經(jīng)過(guò)處理、液化、船運(yùn)、接收和再汽化等幾個(gè)環(huán)節(jié)，最終送至終端用戶，這樣便形成了所謂的“液化天然氣鏈”，如圖所示。液化過(guò)程能凈化天然氣，除去其中的氧氣、二氧化碳、硫化物和水。這個(gè)處理過(guò)程能夠使天然氣中甲烷的純度接近100%。(二) 天然氣的成分 天然氣主要成分為 甲烷 乙烷 丙烷 重質(zhì)碳?xì)浠衔?氮?dú)?氧氣 二氧化碳 硫化物 水分。 天然氣在大氣壓下，冷卻至約162時(shí)，由氣態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)，稱為液化天然氣(Liquefied Natural Gas

3、，縮寫為L(zhǎng)NG)。(三)LNG（液化天然氣）的生產(chǎn) 1清除重質(zhì)烴和非烴物質(zhì)。 CO2、H2S、重質(zhì)烴、水分、灰塵等。 2分離丙烷和丁烷。利用降溫或加壓方法 3降溫液化 臨界溫度為82.5，此時(shí)液化所需的壓力(臨界壓力)為4.47MPa。 LNG都是在常壓低溫狀態(tài)下貯存運(yùn)輸，在大氣壓力條件下將天然氣降溫到162左右即可將天然氣液化得到LNG 多級(jí)的制冷過(guò)程(四)LNG的用途 居民商業(yè)方面：清潔、安全 工業(yè)方面： 發(fā)電 動(dòng)力站 玻璃陶瓷 面包 石油化工方面：使用氨、甲醇、乙炔作為基本化學(xué)原料的石油化學(xué)工業(yè)是天然氣的個(gè)重要市場(chǎng)。天然氣被用作生產(chǎn)化肥、塑料、膠粘劑的原料。以天然氣為原料的化工生產(chǎn)裝置投

4、資省、能耗低、占地少、人員少、環(huán)保性好、運(yùn)營(yíng)成本低 汽車燃料：不積炭，不磨損，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，環(huán)保(五)LNG性質(zhì)和特點(diǎn) 1純凈的LNG是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒和透明的液體，LNG比水輕，不溶于水。LNG蒸氣在溫度高于110時(shí)，比空氣輕，貨物泄漏時(shí)蒸汽往上升，易于擴(kuò)散，因此發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)性相對(duì)LPG（液化石油氣）較小 2LNG化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，與空氣、水及其他液化氣貨品在化學(xué)上相容，不會(huì)起危險(xiǎn)反應(yīng)(與氯可能有危險(xiǎn)反應(yīng))。 3、在容器的材料方面，由于LNG是非腐蝕性貨品，所以只要求能耐低溫的金屬材料，如不銹鋼、鋁、銅、含9%或36%鎳的合金鋼等。 4、LNG液體會(huì)使眼睛和皮膚嚴(yán)重凍傷，高濃度的蒸汽會(huì)使人暈眩、

5、困倦，但沒(méi)有持久的影響。另外，高濃度的蒸汽也可能會(huì)造成空間缺氧而使人窒息。 5LNG的臨界溫度遠(yuǎn)低于環(huán)境溫度，只能采用全冷凍的條件運(yùn)輸與貯存，即在常壓沸點(diǎn)溫度下運(yùn)輸。 6.典型的商業(yè)LNG的一些數(shù)據(jù) (1)LNG沸點(diǎn)在大氣壓條件下約 157 163，而純甲烷的沸點(diǎn)為1615。 (2)LNG在大氣壓條件下，沸點(diǎn)溫度的密度為0.470.53t/ m3，而甲烷在大氣壓條件下，沸點(diǎn)溫度的密度為0427tm3。 (3)LNG熱值為26536kJm3，而純甲烷的熱值為3074kJm3。 (4)在常溫、常壓下LNG蒸汽相對(duì)密度為0.580.67，而純甲烷蒸汽相對(duì)密度為0.55。當(dāng)溫度降低時(shí)，蒸汽的相對(duì)密度是

6、增大的。當(dāng)溫度低于113時(shí)，甲烷蒸汽比空氣重；當(dāng)溫度高于110時(shí)，甲烷蒸汽比空氣輕。 (5)爆炸極限：純甲烷是5.3%14%。 (6)自燃溫度：純甲烷為595。 (7)閃點(diǎn)：純甲烷為175。 (8)容積膨脹系數(shù)；純甲烷為0.002 6/(-165時(shí))。二、液化石油氣（二、液化石油氣（LPG） (一)液化石油氣的成分 LPG是液化石油氣（Liquefied Petroleum Gas)的英文縮寫。液化石油氣是碳?xì)浠衔锏幕旌衔?為了便于運(yùn)輸和貯存，通常采取加壓或冷卻兩者兼施的方法，將其液化成液體。 主要成分8種成分（碳三、碳四） 丁烷 正丁烷 異丁烷 丙烯 丁烯-1 順丁烯-2 反丁烯-2 異丁

7、烯 其他 碳一(C1)、碳二(C2)和碳五(C5) ：甲烷、乙烷、戊烷、乙烯和戊烯等成分 微量的硫化物、水蒸氣/水 其他非烴類雜質(zhì)。 1來(lái)源于煉油廠石油氣 蒸餾氣： 熱裂化氣： 催化裂化氣：是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)供應(yīng)民用LPG的主要來(lái)源 催化重整氣 焦化氣(二)LPG的來(lái)源 2來(lái)源于石油化工廠的副產(chǎn)品 甲烷、乙烷、石腦油、輕柴油等做原料，以生產(chǎn)合成氨、甲醇、塑料、合成橡膠以及各種化工產(chǎn)品。與此同時(shí)，也副產(chǎn)部分LPG。 目前國(guó)內(nèi)只有少數(shù)石油化工廠將副產(chǎn)的LPG用作民用燃料。 3來(lái)源于油田伴生氣 油田伴生氣含60%90%的甲烷和乙烷，10%40%的丙烷和丁烷、戊烷和其他重質(zhì)烴。 利用裝在油井上面的油氣分離裝置

8、可使石油和伴生氣分離，然后再利用吸收法將油田伴生氣的各種碳?xì)浠衔锓蛛x，從而提取得到LPG。 4來(lái)源于天然氣 氣田 原始?xì)怏w 甲烷85% 95% C3和C4約含2%5% 可采用壓縮、吸收、吸附或低溫分離的方法，將其中的C3和C4分離出來(lái)，以獲得LPG。(三)LPG的用途 1家庭和工業(yè)的優(yōu)質(zhì)燃料。 LPG熱值高，燃燒清潔，與LNG一樣，是城市燃?xì)獾闹饕獨(dú)庠础?2石油化學(xué)工業(yè)的重要原料。 LPG用作合成橡膠、合成纖維、合成樹脂和塑料等產(chǎn)品的原料。 3理想的汽車燃料。 LPG氣體燃料燃燒平穩(wěn)均勻，并且有良好的啟動(dòng)性能。 比汽油等污染少。從環(huán)保需求出發(fā)，許多國(guó)家城市正在推廣LPG作為汽車燃料。對(duì)于汽油

9、機(jī)可較容易改用LPG。柴油機(jī)較難，但LPG可作為柴油機(jī)的輔助燃料。 4其他用途 用作溶劑 LPG的丙烷也可用作制冷系統(tǒng)的制冷劑等。 1氣態(tài)時(shí)重度大，比空氣重1.52.1倍。 丙烷、丁烷在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣態(tài)密度分別為2.01 kg/m3和2.7kg/m3。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的密度1.293 kg/m3 2液態(tài)時(shí)比水輕，比水輕約1/2。 LPG密度隨溫度變化差異很大，在常溫時(shí)約為0.50.58。0時(shí)丙烷和丁烷的液體密度分別為528kg/m3和601kg/m3。 3石油氣能在常溫下加壓液化和常壓下降溫液化，又能在常溫下汽化。 從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，容積縮小250300倍。 丙烷和正丁烷在大氣壓下的沸點(diǎn)分別為

10、-42.3和-0.5。 4LPG液體溶劑膨脹系數(shù)大，是水的16倍。溫度上升，液相容積膨脹大。 (四)LPG的性質(zhì)和特點(diǎn) 5爆炸極限范圍較窄，約為1.5%9.5%。爆炸下限比較低 6LPG液體汽化潛熱大-凍傷 7LPG熱值高，約為22 0009 000kJm3，燃燒需要的空氣量很大，完全燃燒約需2030倍的空氣量。 8LPG是石油產(chǎn)品，與同簇溶解性好，在酒精、乙醚和高于乙醇的高醇中能完全溶解，在油脂(除蓖麻油外)中能完全溶解。對(duì)橡膠軟化性強(qiáng)，在LPG貨物系統(tǒng)中必須使用耐油和耐酸堿材料(如合成橡膠、聚四氟乙烯、丁腈制品等)。LPG基本不溶于水。 9LPG飽和蒸汽壓力較大，隨溫度升高而加大。 10.

11、自燃溫度為400500，閃點(diǎn)在-104-80之間。 11純凈的LPG無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒。但如貨品不純，含有較多硫化氫等硫化物時(shí)，可能會(huì)有微毒，對(duì)人體中樞神經(jīng)有麻醉作用。當(dāng)空氣中含有10%(容積)的LPG時(shí)，只要呼吸2min就會(huì)引起頭昏。LPG殘液中的C5，也能麻醉神經(jīng)，使人惡心、嘔吐、暈倒甚至休克等。 12LPG化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，與空氣、水和其他液化氣貨品無(wú)危險(xiǎn)反應(yīng)(但與氯可能有危險(xiǎn)反應(yīng))。常用的金屬無(wú)反應(yīng)6.2氣體液化的主要方法氣體液化的主要方法 一、制冷原理一、制冷原理 制冷：從物質(zhì)中抽走熱量的過(guò)程。 基本原理簡(jiǎn)單的制冷工作循環(huán)原理圖。二、氣體液化的主要方法二、氣體液化的主要方法 (一)串聯(lián)（級(jí)

12、聯(lián)）蒸發(fā)冷凝循環(huán) (二)混合制冷劑循環(huán) (三)膨脹機(jī)循環(huán)級(jí)聯(lián)式天然氣液化流程示意圖 每個(gè)制冷循環(huán)中均含有三個(gè)換熱器。級(jí)聯(lián)式液化流程中較低溫度級(jí)的循環(huán)，將熱量轉(zhuǎn)移給相鄰的較高溫度級(jí)的循環(huán)。 該液化流程由三級(jí)獨(dú)立的制冷循環(huán)組成，制冷劑分別為丙烷、乙烯和甲烷。 第一級(jí)丙烷制冷循環(huán)為天然氣、乙烯和甲烷提供冷量； 第二級(jí)乙烯制冷循環(huán)為天然氣和甲烷提供冷量； 第三級(jí)甲烷制冷循環(huán)為天然氣提供冷量，通過(guò)九個(gè)換熱器的冷卻，天然氣的溫度逐漸降低至液化。 串聯(lián)蒸發(fā)冷凝循環(huán) 天然氣經(jīng)過(guò)三個(gè)換熱器的出口溫度一般為： 第一個(gè)丙烷換熱器的出口273K， 第二個(gè)丙烷換熱器出口為253K； 第二個(gè)丙烷換熱器出口為233K； 第

13、一個(gè)乙烯換熱器出口溫度213K； 第二個(gè)乙烯換熱器出口為193K； 第三個(gè)乙烯換熱器為173K； 第一個(gè)甲烷換熱器的溫度出口為153K； 第二個(gè)甲烷換熱器出口為133K； 第三個(gè)甲烷換熱器為113K。 級(jí)聯(lián)式液化流程的優(yōu)點(diǎn)是： （1）能耗低； （2）制冷劑為純物質(zhì)，無(wú)配比問(wèn)題； （3）技術(shù)成熟，操作穩(wěn)定。 缺點(diǎn)是 （1）機(jī)組多，流程復(fù)雜； （2）附屬設(shè)備多，要有專門生產(chǎn)和儲(chǔ)存多種制冷劑的設(shè)備 （3）管道與控制系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)不便。 這種流程目前用得較少(二)混合制冷劑循環(huán) 混合制冷劑液化流程,是以 的碳?xì)浠衔锛暗任宸N以上的多組分混合制冷劑為工質(zhì)，進(jìn)行逐級(jí)的冷凝、蒸發(fā)、節(jié)流膨脹得到不同溫度水平的

14、制冷量，以達(dá)到逐步冷卻和液化天然氣的目的。 既達(dá)到了類似級(jí)聯(lián)式液化流程的目的，又克服了其系統(tǒng)復(fù)雜的缺點(diǎn)，因此，這種流程自20世紀(jì)70年代以來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用。 閉式混合制冷劑液化流程 開式混合制冷劑液化流程 丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程 51CC 至閉式混合制冷劑液化流程示意圖 開式混合制冷劑液化流程示意圖 在開式液化流程中，天然氣既是制冷劑又是需要液化的對(duì)象。原料天然氣凈化后，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后達(dá)到高溫高壓，首先用水冷卻，然后進(jìn)入氣液分離器，分離掉重?zé)N，得到的液體經(jīng)第一個(gè)換熱器冷卻后，進(jìn)入第二個(gè)氣液分離器。產(chǎn)生的液體經(jīng)第二個(gè)換熱器冷卻并節(jié)流后，與返流氣混合后為第二個(gè)換熱器提供冷量。第二個(gè)氣液分離器

15、產(chǎn)生的氣體經(jīng)第二個(gè)換熱器冷卻后，進(jìn)入第三個(gè)氣液分離器。產(chǎn)生的液體經(jīng)第三個(gè)換熱器冷卻并節(jié)流，為第三個(gè)換熱器提供冷量。第三個(gè)氣液分離器產(chǎn)生經(jīng)第三個(gè)換熱器冷卻后并節(jié)流后，進(jìn)入氣液分離器，產(chǎn)生的液體進(jìn)入液化天然氣儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。 （三）丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程 流程由三部分組成： (1)混合制冷劑液化流程; (2)丙烷預(yù)冷循環(huán)； (3)天然氣液化回路。 在此液化流程中，丙烷預(yù)冷循環(huán)用于預(yù)冷混合制冷劑和天然氣，而混合制冷劑用于深冷和液化天然氣。 (三)膨脹機(jī)循環(huán) 帶膨脹機(jī)的液化流程（Expander-Cycle）,是指利用高壓制冷劑通過(guò)透平膨脹及絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷實(shí)現(xiàn)天然氣液化的流程。 氣體在膨脹集中

16、膨脹降溫的同時(shí)，能輸出功，可用于驅(qū)動(dòng)流程中的壓縮機(jī)。當(dāng)管路輸來(lái)得進(jìn)入裝置的原料氣和離開液化裝置的商品氣有自由壓差時(shí)，液化流程就可能不要從“外界”加入能量，而是靠“自由”壓差通過(guò)膨脹機(jī)制冷，使進(jìn)入裝置的天然氣液化。 流程的優(yōu)點(diǎn)是 （1）流程簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)靈活、工作可靠、易啟動(dòng)、易操作、維護(hù)方便； （2）用天然氣本身為工質(zhì)時(shí)，省去專門生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存冷凍劑的費(fèi)用。 缺點(diǎn)是： （1）送入裝置的氣流須全部深度干燥； （2）回流壓力低，換熱面積大，設(shè)備金屬投入量大； （3）受低壓用戶多少的限制； （4）液化率低，如再循環(huán)，則在增加循環(huán)壓縮機(jī)后，功耗大大增加。 由于帶膨脹機(jī)的液化流程操作比較簡(jiǎn)單，投資適中，特

17、別適用于液化能力較小的天然氣液化裝置。 根據(jù)制冷劑的不同，可分為氮?dú)馀蛎浺夯鞒烫烊粴馀蛎浺夯鞒?天然氣膨脹液化流程 天然氣膨脹液化流程，是指直接利用高壓天然氣時(shí)天然氣液化的流程。 特點(diǎn) 功耗?。鹤钔怀龅奶攸c(diǎn) 只對(duì)需液化的那部分天然氣脫除雜質(zhì)，因而預(yù)處理的天然氣量可大為減少（約占?xì)饬康?0%35%）。 液化流程不能獲取象氮?dú)馀蛎浺夯鞒棠菢拥偷臏囟?、循環(huán)氣量大，液化率低。 膨脹機(jī)的工作性能受原料氣壓力和組成變化的影響較大，對(duì)系統(tǒng)的安全性要求較高 1-脫水器 2-脫 塔 3-水冷卻器 4-返回氣壓縮機(jī) 5、6、7-水冷卻器 8-過(guò)冷器 9-儲(chǔ)槽 10-膨脹機(jī) 11-壓縮機(jī) 2CO 天然氣膨脹液

18、化流程及其設(shè)備 6.3、液化氣運(yùn)輸及液化氣船種類、液化氣運(yùn)輸及液化氣船種類一、 LPG海上運(yùn)輸概述1. 早期的LPG運(yùn)輸（ 1920年代）2. 全壓式LPG運(yùn)輸（ 30年代）3. 半壓式LPG運(yùn)輸（50年代后期）4. 全冷式LPG運(yùn)輸（60年代）1.早期的LPG運(yùn)輸（ 1920年代） 1920年代以來(lái)液化的丙烷和丁烷已由公路和鐵路運(yùn)輸 20 世紀(jì) 20年代改裝過(guò)舊船，在甲板上安放壓力容柜來(lái)儲(chǔ)運(yùn)丙烷和丁烷2.全壓式LPG運(yùn)輸 世界上第一艘專用的 LPG 全船是英制“阿克尼塔” Agnita號(hào) 該船設(shè)計(jì)建造于 1934 年，能裝載少量的丁烷和硫酸 貨物裝在無(wú)絕熱層的壓力容器艙中，在環(huán)境溫度下，工作

19、壓力為 0 .50MPa ，這個(gè)工作壓力等于最大可能的環(huán)境溫度下的貨物蒸發(fā)壓力（勞氏船級(jí)社認(rèn)為 45 ） “阿克尼塔”的營(yíng)運(yùn)狀態(tài)良好 1941 年被魚雷擊中沉沒(méi)。 一艘同型的姐妹船隨后在英國(guó)建造了，但技術(shù)上沒(méi)有什么新的進(jìn)展 第二次世界大戰(zhàn)后，美國(guó)于內(nèi)陸和沿海水域在駁船上裝載丁烷， 1946 年在密西西比河的駁船上裝運(yùn)壓力丙烷。 環(huán)境溫度下 1.75MPa 丙烷駁船貨重與艙重之比為 2:1 4 0年代末到 50年代初，由歐洲沿海地區(qū)國(guó)家之間的LPG 運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益不斷上升，丁烷和丙烷在民用和工業(yè)用途的增長(zhǎng)而促進(jìn)了小型液化氣船的專用船設(shè)計(jì)。 整個(gè)50年代期間， LPG和類似的化工產(chǎn)品都是采用常溫條件

20、下全壓式運(yùn)輸。 全壓式船特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)輸容易 這種運(yùn)輸方式的液化氣船液艙柜的重量大 液艙柜的容積的利用率也差些。 液貨柜很少有超過(guò) 600m3 ，加工工藝和焊接技術(shù)存在困難 液貨柜數(shù)多 連接管系變得更加復(fù)雜 LPG的冷卻。液貨通過(guò)冷卻后降低飽和壓力，其比重也就增加。 液貨壓力降低后，導(dǎo)致液貨柜鋼材厚度和重量相應(yīng)的減輕，對(duì)一艘船來(lái)說(shuō)無(wú)疑的就增加了有效載重量 二個(gè)技術(shù)問(wèn)題： 使用的鋼材在低溫要有良好的延展性 液艙柜需有良好的絕熱性能，同時(shí)在船上必須設(shè)置維持低溫的裝置，防止液艙內(nèi)壓力超過(guò)它的設(shè)計(jì)定值。 開拓這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的先驅(qū)是英國(guó)殼牌公司的技術(shù)經(jīng)理盧伯格，他在全壓式的液化船用其中一個(gè)液艙柜做絕熱

21、和制冷的試驗(yàn)，取得了用制冷技術(shù)運(yùn)輸LPG的經(jīng)驗(yàn)3.半壓式LPG運(yùn)輸 采用半壓式首制船“ Descartes ” ,于 1959年英國(guó)的一家船廠建成 容量 921m3 ，。 有 8 個(gè)液貨艙柜 能承受0.9MPa 壓力 最高溫度 15 這與全壓式按 1.75M Pa建造的船舶相比較，明顯地顯示出制冷運(yùn)輸液化氣技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。 60年代初期，許多液化石油氣船是設(shè)計(jì)成半壓式的 早期半壓式的 LPG船 其總?cè)莘e大都在 5000m3 以下 液貨艙柜結(jié)構(gòu)都是用碳鋼制造 它能適應(yīng)-5- 10 , 0.5 -0.9 MPa壓力下裝運(yùn)液貨的要求。 共同特點(diǎn)是裝有再液化裝置，使液貨維持在規(guī)定的溫度和壓力限度內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)運(yùn)

22、 目前大多數(shù)半壓式的 LPG 船，都能載運(yùn)半制冷-10 液貨，或全制冷-48的液貨。 1962 年，第一艘全制冷式LPG船“ Bridgoston Maru ”號(hào)它有四個(gè)鎳鋼棱柱式 A 型獨(dú)立液貨柜，總艙容為 28 , 875m3，這艘船是紐約亨利 公司利用肯契（conch）國(guó)際甲烷技術(shù)設(shè)計(jì)，由日本三菱重工業(yè)株式會(huì)社在長(zhǎng)畸（Yokohama ）船廠于 1962 年建成的。 全制冷運(yùn)輸方式的一個(gè)重要的新課題是：在非常低溫下裝運(yùn)液化氣，存在液化氣一旦從液艙中漏泄而蔓延到周圍的船體結(jié)構(gòu)，會(huì)引起鋼材脆效應(yīng)的可能性-全制冷式的液化船設(shè)計(jì)時(shí)，增加了第二道屏壁的措施。 1964年歐洲也制成第一艘個(gè)制冷式LP

23、G船投入營(yíng)運(yùn)，容量 25000m34.全冷式LPG運(yùn)輸二、LNG海上運(yùn)輸概述 1845年英國(guó)法拉第成功將甲烷液化，一個(gè)世紀(jì)后，液化技術(shù)才應(yīng)用于開采的天然氣。 1941年美國(guó)克利夫蘭建成第一座液化天然氣的工廠。 早在20世紀(jì)四十年代末五十年代初，人們便開始尋求有效利用天然氣的方法，但均沒(méi)有成功，主要是因?yàn)楫?dāng)時(shí)在技術(shù)上并不具備條件 在 1915 年 5 月高德夫瑞 艾路 凱波特就公布了一項(xiàng)內(nèi)河駁船液化氣體裝卸和運(yùn)輸”的專利，事實(shí)上凱波特早巳預(yù)先考慮到了現(xiàn)代氣體船的許多基本特性，遺憾的是，沒(méi)有人建造過(guò)這種船舶。 第一個(gè)提出天然氣液化和運(yùn)輸?shù)膶?shí)踐家是芝加哥聯(lián)合畜場(chǎng)主席威廉 伍德先生，他相信氣體能使用當(dāng)

24、時(shí)掌握的技術(shù)液化、儲(chǔ)存在陸地上的罐中，然后用駁船將其從路易斯安那州運(yùn)往芝加哥，在芝加哥再將液體氣化。 1952 年，伍德先生對(duì)上述構(gòu)想進(jìn)行了投資，他委托了一位公認(rèn)的在冷藏領(lǐng)域中顧問(wèn)工程師威拉德 茂瑞松先生組成一個(gè)小組對(duì)這一計(jì)劃進(jìn)行可行性研究。 在歐洲，一直到茂瑞松的活動(dòng)報(bào)告發(fā)展之后的三四個(gè)月才開始有所行動(dòng)，在挪威，歐文勞倫茲博士發(fā)展了 17 000 噸貨容量的球形設(shè)計(jì)，并取得了挪威 DNV 船級(jí)社的承認(rèn)。 在聯(lián)合王國(guó)， 1954 年和 1955 年，造船工程師博耐斯 考萊特開始設(shè)計(jì)一種 14 000 噸筒柱型艙的甲烷運(yùn)輸船，設(shè)計(jì)最后由登尼斯通 波尼先生完成，他是當(dāng)時(shí)英國(guó)有名的發(fā)明家。 1955

25、 年，貝殼組織在倫敦、海牙、阿姆斯特丹發(fā)起了一項(xiàng) LNG 船的研究計(jì)劃，在倫敦航運(yùn)部負(fù)責(zé)全船的設(shè)計(jì)，阿姆斯特丹的試驗(yàn)室負(fù)責(zé)尋找合適的材料。但是，當(dāng)他們的努力開始取得進(jìn)展不久便又在 1956年停止了。 整個(gè)這一時(shí)期，大英氣體委員會(huì)由北泰晤士氣體管理局的高級(jí)工程技術(shù)人員協(xié)助，與所有甲烷船的設(shè)計(jì)者保持著密切的聯(lián)系，對(duì)歐洲各種設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的分析研究，并在 1954 年 8 月訪問(wèn)了美國(guó)的茂瑞松，進(jìn)行實(shí)地考查。 在阿爾及利亞發(fā)現(xiàn)了大量的資源之后， 1954 年，法國(guó)油氣公司開始進(jìn)行進(jìn)口氣體的可行性研究。 1956 年向政府提出了一份完整而詳細(xì)的報(bào)告。政府反復(fù)研究之后，贊成使用船舶運(yùn)輸?shù)姆椒?，并授?quán)軟蟲組

26、織進(jìn)行詳盡的工程研究。 五十年代，在大西洋兩岸分別進(jìn)行廣泛的研究和發(fā)展工作，美國(guó)遙遙領(lǐng)先，但是在這一期間，有關(guān) LNG 技術(shù)的可靠資料幾乎沒(méi)有。威拉德 茂瑞松的主要工作內(nèi)容 檢驗(yàn)密西西比一些油井中的氣體，以及用駁船運(yùn)輸這些氣體到芝加哥的可行性。 駁船運(yùn)輸是一個(gè)新的問(wèn)題。因?yàn)榇喜蝗菀资褂贸Ｒ?guī)的陸用儲(chǔ)存設(shè)備，所以船用儲(chǔ)存設(shè)備材料便成為主要的問(wèn)題。茂瑞松成員開始對(duì)所有能在-165 安全工作的材料進(jìn)行調(diào)查，這些材料可簡(jiǎn)單地分為二類。 ( l ）建造材料液貨艙、管系和設(shè)備。 ( 2 ）絕熱材料 承荷和非承荷兩種。 建造材料：不銹鋼 絕熱材料木材、玻璃纖維等。 絕熱艙的布置，可采用以下兩種辦法： ( 1

27、 ）用可在 LNG 溫度下工作的材料建造液艙，外面敷以足夠的絕熱層來(lái)保護(hù)船舶構(gòu)件并減少貨物的蒸發(fā)。 ( 2 ）用無(wú)特別的低溫特性的材料建造液艙。內(nèi)部敷設(shè)絕熱層，用來(lái)隔離艙材料和貨物， 在設(shè)計(jì)上兩種辦法都應(yīng)解決一些特殊問(wèn)題： 辦法（ 1 ）要求液艙能自由伸縮，同時(shí)能安全地坐落在駁船之上，如果艙外設(shè)絕熱層，則它必須能承受一定的載荷 辦法（ 2 ）則應(yīng)使絕熱層在船舶全部使用壽命期間保持液密。 茂瑞松決定采用（ 2 ）種解決辦法，用木材做內(nèi)絕熱材料。因?yàn)椴皇褂玫蜏夭牧峡晒?jié)省建造費(fèi)用，又考慮到低溫材料的焊接技術(shù)不過(guò)關(guān)， 冷杉、云杉、巴爾沙三種木材進(jìn)行系列試驗(yàn)，以獲得這三種用途廣泛的木材的低溫特性。 19

28、52 年 2 月報(bào)告得出結(jié)論：巴爾沙木生長(zhǎng)快，資源豐富，生產(chǎn)地區(qū)在厄瓜多爾。 一年之內(nèi)在密西西比的英格拉斯船廠建造了第一條試驗(yàn)船。設(shè)有五個(gè)豎向柱形艙，內(nèi)部用巴爾沙木作絕熱層，并設(shè)有雙重船殼。 1953 年 3 月，茂瑞松組織給 ABS （American Bureau of Shipping 美國(guó)船級(jí)社）寫信要求取得第一條 LNG 船的船級(jí) 盡管這個(gè)設(shè)計(jì)在內(nèi)河運(yùn)輸中獲得成功，但對(duì)遠(yuǎn)詳運(yùn)輸來(lái)說(shuō)，它是不可行的遠(yuǎn)詳船必須考慮艙的支撐問(wèn)題，船舶結(jié)構(gòu)的撓曲可能會(huì)給艙施加有害的應(yīng)力。然而該設(shè)計(jì)卻反映出了 LNG 運(yùn)輸?shù)目尚行?第一條試驗(yàn)船“甲烷先鋒號(hào)” 1957 年英國(guó)氣體委員會(huì)同意加入 LNG 船建造計(jì)

29、劃，于是作出建造試驗(yàn)船的決定 改建一艘干貨船 能裝運(yùn) 5000m3的 LNG 在總共七次的橫渡大西洋航行期間，進(jìn)行了認(rèn)真地觀察記錄，積累了大量的資料，如貨艙每日氣化量、溫度梯度、貨物情況、冷卻、加熱步驟、方法和時(shí)間，這些都為以后大規(guī)模商業(yè)投資的船舶設(shè)計(jì)提供了可靠的數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)洋LNG試驗(yàn)船“甲烷先鋒號(hào)” 第二條試驗(yàn)船“布尤維斯”號(hào) 1959 年 5 月拉貝先生從美國(guó)回到法國(guó)之后，決定成立甲烷運(yùn)輸公司來(lái)協(xié)調(diào)在法國(guó)進(jìn)行的所有 LNG 船的研究和發(fā)展工作。該公司由銀行、法國(guó)油氣公司、氣體液化公司、軟蟲組織、遠(yuǎn)洋氣體運(yùn)輸公司等組成。此外他們還緊密地與四家主要船廠合作。 為了在盡早的時(shí)期內(nèi)完成優(yōu)良的設(shè)計(jì)，就

30、必須建造一條試驗(yàn)船。這種船應(yīng)設(shè)有不同類型的液艙，并應(yīng)進(jìn)行海上的各項(xiàng)試驗(yàn)，然后進(jìn)行整體評(píng)估。 為了幫助這項(xiàng)計(jì)劃盡早成功，法國(guó)政府以極小的代價(jià)為他們提供了一條戰(zhàn)時(shí)的自由輪“布尤維斯”號(hào)，以便他們將其改建為一條試驗(yàn)船。 該船在 1961 年 3 月開始改建， 1962 年 2 月完工。 該試驗(yàn)的成功證明 LNG 貨艙可用多種方法設(shè)計(jì)，還證明甲烷船舶的建造比設(shè)計(jì)需要更多的技術(shù)知識(shí)。法國(guó)試驗(yàn)船的建造和試驗(yàn)使他們獲取了大量的資料，更加豐富了他們?cè)械闹R(shí)，這對(duì)法國(guó)船廠在后來(lái)一段時(shí)間內(nèi)取得統(tǒng)治地位大有幫助。 三、液化氣船種類三、液化氣船種類 按照載運(yùn)的貨物以及裝載條件的不同，液化氣船可分成6個(gè)不同類型，即：

31、全壓式運(yùn)輸船；半冷半壓式運(yùn)輸船；半壓全冷式運(yùn)輸船；全冷式液化石油氣運(yùn)輸船；乙烯運(yùn)輸船；液化天然氣運(yùn)輸船 (一)全壓式運(yùn)輸船 貨物圍護(hù)系統(tǒng)和裝卸貨設(shè)備最簡(jiǎn)單 在環(huán)境溫度下運(yùn)載貨物相應(yīng)于45時(shí)丙烷的蒸汽壓力 碳鋼結(jié)構(gòu)的C型液艙壓力容器必須采用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)壓力1.75MPa(表壓)。實(shí)際使用中還有采用較高設(shè)計(jì)壓力的，1.8MPa(表壓)是很普遍的，少數(shù)船也有高達(dá)2.0MPa（表壓）的 無(wú)需絕熱層或再液化裝置，貨物可用液貨泵或壓縮機(jī)進(jìn)行卸貨。 由于設(shè)計(jì)壓力的緣故，貨艙極其笨重。這就決定了全壓式運(yùn)輸船趨向小型化，其最大的貨艙容積為4000m3，主要用來(lái)運(yùn)載液化石油氣和氨。 在雙層底艙和頂邊水艙裝載壓載水。不需要次屏壁，貨艙處所可用空氣通風(fēng)。 (一)全壓式運(yùn)輸船壓 力 式 液 化 氣 船（二）半冷半壓式運(yùn)輸船 （二）半冷半壓式運(yùn)輸船 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)