淺談液化天然氣在油氣工業(yè)中的應(yīng)用

淺談液化天然氣在油氣工業(yè)中的應(yīng)用

0天然氣工業(yè)的小康社會液化天然氣是天然氣的縮寫。天然氣在壓下通過轉(zhuǎn)化為162c形成。LNG(液化天然氣)是當(dāng)前最安全、最清潔的能源,并適合長距離運(yùn)輸,到用戶后可直接利用。中國天然氣工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入大發(fā)展時期,目前天然氣的生產(chǎn)無法滿足用戶的需求,下游的速度明顯超出了上游的速度,使得特別是在氣源、地理?xiàng)l件限制,輸氣網(wǎng)不能到達(dá)的地方,目前天然氣的生產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了用氣需求。因此,發(fā)展LNG工業(yè)是最為有效和經(jīng)濟(jì)的方式。液化天然氣接收站是LNG產(chǎn)貿(mào)易流通的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),隨著LNG產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,LNG遠(yuǎn)洋船舶運(yùn)輸已經(jīng)成為LNG運(yùn)輸?shù)闹饕绞?LNG接收站既是LNG海運(yùn)的末端,也是陸上天然氣外供的始端,LNG接收站從LNG船舶接收運(yùn)來的液化天然氣,并將其儲存再氣化后外輸供給用戶。1大鼠的主要物理性質(zhì)1.1朗的三個重要特征(1)溫度極低:-160℃左右。(2)氣液膨脹比大:620倍左右。(3)可燃范圍較窄:5%～15%(V)。1.2高含氮lng的形成機(jī)理(1)翻滾:翻滾是一種由密度變化引起的熱不穩(wěn)定性現(xiàn)象,其產(chǎn)生的必要條件是分層界面受到攪動,如注入的LNG密度不同,形成兩層以上的分層,產(chǎn)生傳熱,形成翻滾。高含氮LNG注入儲罐后也容易產(chǎn)生翻滾。翻滾會導(dǎo)致容器超壓,存在很大的安全隱患,因此在操作過程中需要密切關(guān)注,采取積極有效的方法加以防范。(2)快速相變:LNG與水接觸有非常高的熱傳遞速率,這種接觸可以使LNG蒸發(fā)速度劇增,產(chǎn)生快速相變現(xiàn)象從而產(chǎn)生爆炸力形成危害。(3)沸騰液體膨脹蒸汽爆炸。處于沸騰溫度的液體,由于所承受的壓力系統(tǒng)突然失效得到釋放,就會以極高的速率蒸發(fā)而產(chǎn)生爆炸。2接收站l的流程LNG的工藝流程一般是接卸、儲存、再氣化到轉(zhuǎn)運(yùn)。LNG接收站根據(jù)用戶的壓力需求對天然氣的再處理可以分為直接輸出和再冷凝兩種。2.1直接輸出公式LNG蒸發(fā)氣(BOG)—低壓壓縮機(jī)增壓—高壓壓縮機(jī)增壓—輸出LNG—增壓—?dú)饣敵?.2再冷設(shè)備LNG蒸發(fā)氣(BOG)—低壓壓縮機(jī)增壓—再冷凝—LNG—高壓壓縮機(jī)增壓—再氣化—輸出3氣化外輸和火炬放空系統(tǒng)LNG接收站系統(tǒng)主要包括LNG卸船、LNG儲存系統(tǒng)、BOG處理、LNG氣化外輸系統(tǒng)和火炬放空系統(tǒng)。從工藝角度來看,LNG工藝并不復(fù)雜,但其中包含很多技術(shù)難題,因?yàn)長NG站在氣化之前的所有設(shè)備,都是在-160℃下長期低溫運(yùn)行,這對設(shè)備的保冷、材料和防止泄漏等方面有極高的要求。3.1氣體排放量的下降LNG運(yùn)輸船到達(dá)接收站碼頭停靠,經(jīng)過LNG卸船臂及卸船總管輸送到LNG儲罐。隨著卸船艙內(nèi)液位下降,會導(dǎo)致艙內(nèi)負(fù)壓,為了保持LNG船艙的壓力,所需的氣體通過回氣臂從岸上的BOG總管返回。因此在卸載過程中,BOG總管的工作壓力必須高于LNG運(yùn)輸船的工作壓力,以便氣體可以自然地從BOG總管流到船艙中,從而填補(bǔ)艙罐內(nèi)因?yàn)樾兜鬖NG后產(chǎn)生的真空,以保持船艙內(nèi)壓力平衡。3.2lng截面監(jiān)控LNG儲存系統(tǒng)一般由低溫儲罐、罐內(nèi)泵、進(jìn)出口管線、安全閥及控制儀器等設(shè)備組成。從船艙內(nèi)卸下的LNG輸送到LNG儲罐內(nèi)儲存,正常的儲罐工藝操作壓力在8～24kPa,操作溫度-159～162℃左右,一般儲罐的容積為16*10LNG接收站內(nèi)每個儲罐都裝有對LNG液面高度、壓力、溫度和密度進(jìn)行參數(shù)監(jiān)控的裝置,密切有效的監(jiān)控生產(chǎn)過程。在正常情況下,LNG儲罐的壓力是通過BOG壓縮機(jī)壓縮回收罐內(nèi)BOG來控制的,由于BOG蒸發(fā)量并非定量,波動較大,會使后續(xù)的工作操作難度和失控幾率增大。有效地調(diào)節(jié)儲罐的操作壓力,提高BOG蒸發(fā)量穩(wěn)定性,可以降低能耗,減少不必要的資源浪費(fèi)。3.3bog氣體回輸BOG工藝是LNG接收站工藝的關(guān)鍵部分,對于BOG氣體的處理一般從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保兩個方面來綜合考量,目前對于BOG氣體的處理工藝處理方法有如下四種,可根據(jù)實(shí)際工藝情況進(jìn)行選擇:(1)卸船過程中,船艙內(nèi)因?yàn)長NG減少而產(chǎn)生真空,可以將儲罐中產(chǎn)生的BOG氣體通過管線回輸?shù)絃NG船艙,保持船艙內(nèi)壓力。(2)再冷凝工藝:BOG氣體壓縮后與罐內(nèi)輸出的LNG直接換熱再液化后,經(jīng)高壓泵外輸。(3)直接加壓外輸工藝:通過BOG壓縮機(jī)、BOG增壓機(jī)增壓,使得壓力與外輸管網(wǎng)壓力相同,直接將BOG氣體壓縮到外輸管道內(nèi)輸出。(4)送火炬燃燒或者排放入大氣。當(dāng)外輸量≤BOG的量,因外輸量限制,此時需要選擇直接加壓外輸工藝;當(dāng)外輸量大于BOG量并且小于最小外輸量,這種情況選擇再冷凝工藝與直接增壓外輸工藝相結(jié)合的方式;當(dāng)外輸量≥最小外輸量,為了節(jié)能全部選擇再冷凝工藝。3.4lng氣化流程LNG氣化/外輸工藝系統(tǒng)主要包括罐內(nèi)泵、再冷凝器、LNG高壓外輸泵、汽化器、計量撬等設(shè)備,主要功能是實(shí)現(xiàn)LNG再氣化,外輸供氣。LNG通過低壓輸送泵排出儲罐,一部分進(jìn)入再冷凝器,另一部分直接流入高壓泵入口,經(jīng)高壓輸出總管進(jìn)入氣化器的高壓輸出泵出口,然后進(jìn)入天然氣外輸總管。LNG氣化有開架式氣化器、浸沒式氣化器、中間介質(zhì)氣化器和空氣氣化器四種,通常用的是開架式氣化器和浸沒式氣化器。開架式氣化器有流程簡單,運(yùn)行費(fèi)用較低等特點(diǎn),通常選作常年運(yùn)行的氣化設(shè)備。而浸沒燃燒式氣化器有啟動快,運(yùn)行費(fèi)用高等特點(diǎn),一般作為調(diào)峰或者開架式氣化器維修時使用。3.5火炬/放空系統(tǒng)LNG接收站運(yùn)行會產(chǎn)生BOG,當(dāng)遇到特殊情況時會額外產(chǎn)生大量BOG,火炬/放空系統(tǒng)是為了處理產(chǎn)生的BOG。一般情況下,超壓排放的低壓BOG由低壓火炬系統(tǒng)燃燒掉,高壓BOG通常在事故發(fā)生時,出現(xiàn)率低,泄出量比較大,應(yīng)根據(jù)環(huán)境和安全環(huán)保的要求,可用高壓火炬或者大氣放空來處理BOG。4流程再造的技術(shù)難點(diǎn)近年來,LNG生產(chǎn)與貿(mào)易日漸活躍,國內(nèi)對LNG技術(shù)的掌握也有了很大進(jìn)步,但與國外相比仍有一定的差距。LNG技術(shù)本身并不復(fù)雜,國內(nèi)也可以通過流程模擬軟件進(jìn)行比較準(zhǔn)確的計算設(shè)計,但進(jìn)行工業(yè)規(guī)模化、全流程的設(shè)計仍存在技術(shù)難點(diǎn),設(shè)計又安全又經(jīng)濟(jì)的LNG接收站仍