LNG基本知识及安全技术

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二. 天然气液化技术
2）化学吸收法 化学吸收法是以碱性溶液为吸收溶剂，与天然气中的酸性气体（主要H2S、
CO2）反应生成化合物。当吸收了酸性气体的溶液温度升高，压力降低时， 该化合物又分解释放出酸性气体。 化学吸收法具有代表性的是醇胺（烷醇胺）法和碱性盐溶液法。 醇胺法 胺类溶剂：一乙醇胺（MEA），二乙醇胺（DEA），二异丙醇胺（DIPA），
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二. 天然气液化技术
醇胺的腐蚀性较高，对设备会造成腐蚀；
需要能耗高，溶剂损耗大。
MEA常用于酸性组分分压低的场合，属于伯醇胺，其反应能力， 挥发度和腐蚀性最强，可很容易将H2S含量降低到5mg/m3以下，但 MEA既可脱除H2S，也可脱除CO2，一般无选择性。
DEA与MEA相比，与H2S和CO2的反应热较小，碱性和腐蚀性较弱， 蒸发损失较小，投资和操作费用相对较低，但DEA对H2S也没有选 择性。
很多塑料、橡胶、有机材料浸入LNG后将变得粉碎； 低碳钢遇到低温度并受到应力时，将发生脆裂；一些为低温设计 的材料会随着温度的降低变得更加坚硬。 低温下的不锈钢、铝、黄铜、聚四氟乙烯的拉伸力和曲变力比在 室温下更高。
一. LNG的基本性质
物理性能对照
正常沸点 常压下液态密度 在沸点温度下蒸 气的比重 液体：蒸气膨胀
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一. LNG的基本性质
2）低温特性 隔热保冷：LNG系统的保冷隔热材料应满足导热系数低，密度低，
吸湿率和吸水率小，抗冻性强，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，价格 低廉，方便施工等。 蒸发特性：LNG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气体，这就是蒸发气（BOG）。标 准状况下蒸发气密度是空气60%。当LNG压力降到沸点压力以下时， 将有一定量的液体蒸发成为气体，同时液体温度也随之降低到其 在该压力下的沸点，这就是LNG闪蒸。由于压力/温度变化引起的 LNG蒸发产生的蒸发气处理是液化天然气储存运输中经常遇到的问 题。
东莞九丰（ 哈纳斯（国
不详）
内气田气
92.99 3.4 2.34 0.53 0.02 0.02 0.01 0.01 0.68
95.791 2.966 0.544 0.106 0.119 0.030 0.020 0.007 0.417
0.714 40.44
0 0.6994 0.4382 38.35
一. LNG的基本性质
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一. LNG的基本性质
3. LNG的安全特性 1）燃烧特性 燃烧范围：5%~15%，即体积分数低于5%和高于15%都不会燃烧； 自燃温度：可燃气体与空气混合物，在没有火源的情况下，达
到某一温度后，能够自动点燃着火的最低温度称为自燃温度。 甲烷性质比较稳定，在大气压力条件下，纯甲烷的平均自燃温 度为650°C。以甲烷为主要成分的天然气自燃温度较高，LNG的 自燃温度随着组份的变化而变化。 燃烧速度：是火焰在空气-燃气的混合物中的传递速度。天然气 的燃烧速度较低，其最高燃烧速度只有0.3m/s。
一. LNG的基本性质
3）生理影响 LNG蒸气是无毒的，但如果吸进纯LNG蒸气，会迅速失去知觉，几
分钟后死亡；人员暴露在体积分数为9%的甲烷含量的环境中没有 什么不良反应，如果吸入过量天然气会引起缺氧窒息，当天然气 的体积分数达到50%以上，会对人体产生永久性伤害。
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二. 天然气液化技术
1.概述 天然气液化，一般包括天然气净化和天然气液化两个过程。 常压下，甲烷液化需要降低温度到-162oC，为此必须脱除天然气中的 硫化氢、二氧化碳、重烃、水和汞等腐蚀介质和在低温过程中会使设备 和管道冻堵的杂质，然后进入循环制冷系统，逐级冷凝分离丁烷、丙烷 和乙烷，得到液化天然气产品。
一. LNG的基本性质
天然气的密度
常压和16℃的环境温度中： 甲烷的密度为0.67kg/m3； 甲烷蒸气在-107 ℃，和空气的密度相同。
甲烷蒸气在温度低于-107 ℃时比空气重，所以不能说天然 气比空气轻。
一. LNG的基本性质
低温性能
一般冷冻液体的相对沸点
液体 乙 烷 乙 烯 L N G 氧 气 氩 气 氮 气 氢 气 氦 气 沸点℃ － 8 8 － 1 0 4 － 1 6 2 －183 － 1 8 6 －196 － 2 5 3 － 2 6 9
快速相态转变（RPT）：两种温差极大的液体接触，若热液体温度比冷 液体温度沸点温度高1.1倍，则冷液体温度上升极快，表层温度超过自 发成核温度（当液体中出现气泡），此过程冷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或液氮与 水接触时出现的RPT现象的原因。
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储存特性： 分层：LNG是多组分混合物，因温度和组分的变化引起密度变化，液体
密度的差异使储罐内的LNG发生分层。
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一. LNG的基本性质
翻滚：若LNG已经分层，上层液体吸收的热量一部分消耗于液体表面蒸 发所需的潜能，其余热量使上层液体温度升高。随着蒸发的持续，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，分界面消失，液层迅速混合并伴有大量液体蒸发，此时蒸发率远 高于正常蒸发率，出现翻滚。
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目录
一、LNG基本性质 二、天然气液化技术 三、LNG运输 四、LNG产业链 五、LNG安全技术
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一. LNG的基本性质
1. LNG的物理性质
主要成分：甲烷
临界温度：190.58K （℃：—82.25）
临界压力： 4.59 Mpa
在常温下，不能通过加压将其液化，而是经过预处理，脱除重烃、 硫化物、二氧化碳和水等杂质后，深冷到-162OC，实现液化。
主要物理性质如表1-1所示：
表1-1
气体相对密 沸点/°C
度
（常压）
0.60~0.75 约-162°C
液体密度（g/l ）
（沸点下）
430~460
高热值 （MJ/m3）
41.5~45.3
颜色 无色透明
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一. LNG的基本性质
燃烧爆炸性能
LNG无色无味 常压下纯甲烷的平均自燃温度650℃ LNG爆炸范围5%-15%（体积比） 爆炸性混合物最小点火能量为0.28mJ （1cal=4.186J） LNG泄漏到水面会快速发生相变 在非受限空间，不会产生爆炸危险
杂质组分
允许含量
杂质组分
表3-1
允许含量
H2O
<0.1x10-6
总硫
10~50mg/m3
CO2
(50~100)x10-6 汞
<0.01mg/m3
H2S
3.5mg/m3
芳烃类
(1~10)x10-6
COS
<0.1x10-6
C5+
<70mmg/m3
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二. 天然气液化技术
1）酸性气体脱除 天然气中常见的酸性气体：H2S、CO2、COS 危害： H2S微量会对人的眼睛鼻喉有刺激性，若体积百分数达到0.6%的空气
中停留2分钟，危及生命； 酸性气体对管道设备腐蚀； 酸性气体的临界温度较高，在降温下容易析出固体，堵塞设备管道； CO2不会燃烧，无热值，若参与气体处理和运输不经济. 方法：化学吸收法，物理吸收法，化学-物理吸收法，直接转化法，
膜分离法。其中以醇胺法为主的化学吸收法和以砜胺法为代表的化学 -物理吸收法是采用最多的方法。
江苏东营 珠海液化 （卡塔尔 厂
93.32 92.765
6.4
3.312
0.02
0.124
0.00
0.005
0.00
0.004
0.00
0.002
0.00
0.001
0.00
0.0
0
0.00
0.003
0.764
0.43954 0.4385
39.34 36.72
31.4 MJ/m3
MDEA是叔醇胺，再生能耗低，腐蚀性小，可选择性吸收H2S。
活性热钾法
无机溶剂：加有活化剂的碳酸钾溶液
具有代表性的是BENFIELD法和CATACARD法
适合脱除CO2的场合
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二. 天然气液化技术
3）物理吸收法 利用H2S和CO2等酸性组分与甲烷等烃类在溶剂中的溶解度不同而完
气化热
LNG 约-162℃ 约456kg/m3
1.5
1：625 511kJ/kg
丙烷 -42℃ 500kg/m3
约1.9
1：275 356kJ/kg
一. LNG的基本性质
组分
甲烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷 己烷及以上 氮 氧 GB18047≤0.5 二氧化碳 气相密度 液相密度 体积高热值MJ/m3 GB18047-2000
组分及影响
LNG组分范围
组分 含量
甲烷 85％～99％
乙烷 0.1％～5%
丙烷 0％～3％
异丁烷 0%～<1%
氮气 <0.5%～3%
LNG组分对贸易、使用、操作影响
贸易影响 热值随组分变化，计量的同时要计质（值） 使用效率随热值变化，价格影响用户的效益；
使用影响 对发动机有较大影响。 密度和组分相关，是确定从灌顶或底充装的依
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一. LNG的基本性质
泄漏特性：LNG泄漏到地面，起初迅速蒸发，当热量平衡后便降到某一 固定的蒸发速度。当LNG泄漏到水中会产生强烈的对流传热，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以喷射形式进 入大气，同时进行膨胀和蒸发，与空气进行剧烈的混合。
操作影响 据之一
一. LNG的基本性质