LNG基本知识及液化技术介绍培训资料
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LNG基本知识及液化 技术介绍
北帕斯天然气液化项目组 设计管理部
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目录
一、LNG的基本性质 二、LNG产业链 三、天然气液化技术介绍 四、北帕斯天然气液化工艺简介
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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 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：
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一. LNG的基本性质
3. LNG的性质特点
温度低 在大气压力下，LNG沸点都在-162°C左右。 ➢ 液态与气态密度比大 1体积液化天然气的密度大约是1体积气态天然气的600倍，即1体积 LNG大致转化为600体积的气体。 ➢ 可燃性 一般环境条件下，天然气和空气混合的云团中，天然气含量在 5%~15%（体积）范围内可以引起着火，其最低可燃下限（LEL）为4%。
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一. LNG的基本性质
4. 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。
组成1
0.5 97.5 1.8 0.2
16.41 -162.6 431.6
组成2
1.79 93.9 3.26 0.69 0.12 0.15 0.09 17.07 -165.3 448.8
表1-2
组成3
0.36 87.20 8.61 2.74 0.42 0.65 0.02 18.52 -161.3 468.7
➢ 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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一. LNG的基本性质
➢ 泄露特性：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。
表1-1
气体相对密度 0.60~0.70
沸点/°C （常压）
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. 典型的LNG组成
常压泡点下的性质
组成（摩尔分数）/% N2 CH4 C2H6 C3H8 I-C4H10 N-C4H10 C5H12 摩尔质量/（kg/mol） 泡点温度/oC 密度/（kg/m3）
✓ 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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主要作用是持续不断地把原料气液化成为LNG产品，其主要步骤有： ➢ 预处理：从原料气中脱除气田生产环节没有去掉的杂质，如水、二氧
化碳、硫、硫醇等。 ➢ 去除NGL：脱除天然气中的NGL以达到液化需要处理的LNG规格和技术
要求。 ➢ 液化：用深冷制冷剂将原料气冷却并冷凝到-162℃，使其成为液态产
品。
图2-1 产业链示意图
陆地/海上开采
天然气
预处理/液化
液化天然气
储存
液化天然气
气化
天然气
液化天然气
接收站储存
液化天然气
装船
运输
液化天然气
液化天然气
卸装
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二. LNG产业链
1）天然气的开发 ➢ 天然气生产环节包括对天然气的开采和一定程度的处理，按其性质和
要求将天然气管输到液化厂并达到LNG厂原料气规格。 2）液化
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二. LNG产业链
3）储存和装载
➢ 液化天然气（LNG）液体产品被储存在达到或接近大气压的保温储 罐中，最常见的储罐类型有单容储罐、双容储罐、全容储罐。
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. LNG产业链
LNG产业链是一条贯穿天然气产业全过程的资金庞大，技术密集 的完整链系。由陆地或海上油田开采的天然气在液化工厂经过预 处理后进行液化，生产的LNG按照贸易合同，通过船运到LNG接收 站储存，再气化，经由管网送到用户。 图2-1是LNG产业链的示意图。
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二. LNG产业链
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二. LNG产业链
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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。
北帕斯天然气液化项目组 设计管理部
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目录
一、LNG的基本性质 二、LNG产业链 三、天然气液化技术介绍 四、北帕斯天然气液化工艺简介
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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 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：
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一. LNG的基本性质
3. LNG的性质特点
温度低 在大气压力下，LNG沸点都在-162°C左右。 ➢ 液态与气态密度比大 1体积液化天然气的密度大约是1体积气态天然气的600倍，即1体积 LNG大致转化为600体积的气体。 ➢ 可燃性 一般环境条件下，天然气和空气混合的云团中，天然气含量在 5%~15%（体积）范围内可以引起着火，其最低可燃下限（LEL）为4%。
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一. LNG的基本性质
4. 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。
组成1
0.5 97.5 1.8 0.2
16.41 -162.6 431.6
组成2
1.79 93.9 3.26 0.69 0.12 0.15 0.09 17.07 -165.3 448.8
表1-2
组成3
0.36 87.20 8.61 2.74 0.42 0.65 0.02 18.52 -161.3 468.7
➢ 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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一. LNG的基本性质
➢ 泄露特性：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。
表1-1
气体相对密度 0.60~0.70
沸点/°C （常压）
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. 典型的LNG组成
常压泡点下的性质
组成（摩尔分数）/% N2 CH4 C2H6 C3H8 I-C4H10 N-C4H10 C5H12 摩尔质量/（kg/mol） 泡点温度/oC 密度/（kg/m3）
✓ 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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主要作用是持续不断地把原料气液化成为LNG产品，其主要步骤有： ➢ 预处理：从原料气中脱除气田生产环节没有去掉的杂质，如水、二氧
化碳、硫、硫醇等。 ➢ 去除NGL：脱除天然气中的NGL以达到液化需要处理的LNG规格和技术
要求。 ➢ 液化：用深冷制冷剂将原料气冷却并冷凝到-162℃，使其成为液态产
品。
图2-1 产业链示意图
陆地/海上开采
天然气
预处理/液化
液化天然气
储存
液化天然气
气化
天然气
液化天然气
接收站储存
液化天然气
装船
运输
液化天然气
液化天然气
卸装
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二. LNG产业链
1）天然气的开发 ➢ 天然气生产环节包括对天然气的开采和一定程度的处理，按其性质和
要求将天然气管输到液化厂并达到LNG厂原料气规格。 2）液化
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二. LNG产业链
3）储存和装载
➢ 液化天然气（LNG）液体产品被储存在达到或接近大气压的保温储 罐中，最常见的储罐类型有单容储罐、双容储罐、全容储罐。
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. LNG产业链
LNG产业链是一条贯穿天然气产业全过程的资金庞大，技术密集 的完整链系。由陆地或海上油田开采的天然气在液化工厂经过预 处理后进行液化，生产的LNG按照贸易合同，通过船运到LNG接收 站储存，再气化，经由管网送到用户。 图2-1是LNG产业链的示意图。
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二. LNG产业链
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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。