LNG液化天然气储罐

•措施： •l)控制气源组分变化。尽量使用同一气源,控制其组成的变化范 围。 •2)LNG储罐设液位计及液位一密度一温度连续测量设施以监控储 罐的液位及工作状态。储罐设置设足够的报警和自动高低液位保 护装置来控制进料或控制罐内的LNG输送泵,以最大限度的保证LNG 贮罐安全,确保正常生产。 •3)LNG从储罐的顶部管口进入,可以上部进料,也可通过内部插入 管下部进料。不同密度的LNG以不同方式进入储罐。通常,较重的 LNG从上部进入,较轻的LNG从下部进入。同时,也可通过LNG输送泵 将罐内LNG循环到上部或底部,从而有效防止分层、翻滚现象的产 生。 •4)在LNG储罐内罐的底部和罐体上设若干测温点,可监测预冷操作 和正常操作时罐内的温度。在外罐也设多个测温点,可监测LNG的 泄漏。 •5)LNG储罐在长期储存中因轻组分优先蒸发而自发形成翻滚事故。 用于调峰的LNG中,高含氮量在储罐注入停止后不久也可能引起翻 滚。经验表明,预防此类型翻滚的最好方法是保持LNG的含氮量低
• 主要有：外罐、内罐、内胆支撑、绝热层、上下进液 管、上下液位管、气相管、溢流管、出液管，及安全附件与 仪表等。
•各部分的作用： • 外罐：保护内罐及内、外罐之间的保冷材料，并在 内、外罐之间形成真空提高保冷材料的保冷性能。外罐可 对泄漏液体与蒸发气实现完全封拦,确保储存安全。 • 内罐：主要储存LNG，但因ＬＮＧ的超低温特性，所 以对罐体材料及制作要求极为严格。 • 上、下进液管：应注意的上进液管长度现内罐相差 不多，储罐中的进液管使用混合喷嘴和多孔管,可使新充 注的LNG与原LNG充分混合。
•差压式液位计：LNG储罐一般使用的差压式液位计。
3、储罐的增减压原理
•增压：
•
随着LNG使用，罐内液位不断下降，气相空间增
大使罐内压力不断降低，LNG流出速度逐渐变慢直至停止。 因此，正常运营操作中须不断向储罐补充气体，将罐内压
力维持在一定范围内。这个过程叫做增压。它的原理如Fra Baidu bibliotek 中所示：储罐的增压是由自力式增压调压器和小型空温式
三、常见的事故及相应的预防
措施 •1、储存容器内的翻滚事故
• 液化天然气(LNG)储运过程中,因不同组分和温度造 成LNG的密度差异,新充注的LNG与原有的LNG自动分层。若 密度较小的LNG位于上层,密度较大的LNG位于下层,则上下 层会形成独立的对流运动。在底部漏热的影响下,底部吸 热并通过与上层之间的液-液界面传给上部,上部液体温度 升高较慢,而下层液体的温度升高较快,导致上下层密度差 减小。下层液体由于上层液体的重力抑制作用,罐底漏热 无法使得下层的LNG蒸发而处于过饱和状态。
• （5）特大型（40000～200000m3）：用于LNG 接收站。
按形状分类：球形罐、圆柱形罐 LNG储罐 –球形
LNG储罐 –圆柱 形
大型LNG储罐-圆柱形
按LNG储罐设置方式：地上储罐、半地下储罐、地下储罐
按结构型式分：单包容罐、双包容罐、全包容罐及膜式罐
安全性
中
中
高
占地
多
中
少
结构完整性
• 8）LNG溢出物的特征
•
当LNG倾倒至地面上时(例如事故溢出)，最初会猛
烈沸腾，然后蒸发速率将迅速衰减至一个固定值，该值取
决于地面的热性质和周围空气供热情况。
•安全要点：
•1.操作中的冷灼伤：
• LNG接触到皮肤时，可造成与烧伤类似的起疱灼伤。 从LNG中漏出的气体也非常冷，并且能导致低温灼伤。
• 全容LNG储罐特点： • （1）大大减小外部撞击、飞行物对罐的威胁。 • （2）消防的喷淋不需要覆盖整个罐顶。 • （3）混凝土顶储罐的内压可以设计得更高，减少了BOG的量，
减少了操作费用，而且由于此压力高于LNG船舱压，BOG返回 船舱不需要增压机，减少了设备投资和操作费 • （4）工期长
• 按容量分类：
• （1）小型（5～50m3）：常用于民用LNG 汽车加注点,及民用燃 气液化站等。
• （2）中型（50～100m3）：多用于工业燃气液化站。
• （3）大型（100～1000m3）：适用于小型LNG 生产装置。
• （4）超大型（10000～40000m3）：用于基本负荷型和调峰型液 化装置。
气化器组成的自动增压系统来完成的。当罐内压力低于自
动增压器的设定值时，调压器打开，罐内液体靠液位差缓 缓流入增压气化器，液体气化产生的气体流经调压器和气
相管补充到储罐内。气体的不断补充使得罐内压力回升， 当压力回升到调压器设定值以上时，调压器关闭。这时，
增压气化器内的压力会阻止液体的继续流入，增压过程结
590
1314
LNG例3 -
0.36 87.20 8.61 2.74 0.42 0.65 0.02 18.52 -161.3 468.7
568
1211
• 7）闪蒸
•
如同任何一种液体，当LNG已有的压力降至其沸点
压力以下时，例如经过阀门后，部分液体蒸发，而液体温
度也将降到此时压力下的新沸点，此即为闪蒸。
•安全阀：当储罐内压力超过安全阀整定压力（也叫工作 压力）时，安全阀会自动开启，泄放多余的气体，稳定压 力。安全阀的整定压力一般为压力容器使用压力的1.041.1倍，回座压力是容器使用压力的0.8倍。
•外罐爆破片：是为了防止内罐与管道连接根部泄漏，夹 层间压力增大引起外罐的爆炸，安装爆破片及时泄压，从 而保护储罐。
0.5 97.5 1.8 0.2
16.41
沸点温度/℃
-162.6
密度/（kg/m3）
431.6
0℃和101 325Pa条件下单位体积液体生成的气体体积 （m3.m3）
590
0℃和101 325Pa条件下单位体积液体生成的气体体积 （m3/103）
1367
LNG例2 -
1.79 93.9 3.26 0.69 0.12 0.15 0.09 17.07 -165.3 448.8
来越大型化并且对储存安全性要求越来越高的今天，全容
罐得到更多的采用也是必然的。
全容罐结构
外罐-预应 力钢筋混 凝土
内罐-9%Ni 钢
保冷层-膨 胀珍珠岩、 弹性玻璃 纤维或泡
1-混凝土罐顶盖； 2-金属顶； 3-悬挂式平台 4-玻璃丝保温层； 5-聚氨酯泡沫保温 层； 6-18Cr-8Ni不锈钢 薄膜; 7-混凝土侧墙; 8-混凝土隔离墙； 9-侧面加热系统; 10-混凝土底板; 11-底部加热器; 12-砂砾层
低
中
高
操作费用
中
中
低
• 按储罐结构形式：单包容罐、双包容罐、全包容罐及膜式罐。
• 单容罐只有一层耐低温内壁，需要外加围堰防止LNG泄露；
• 双容罐具有两层耐低温罐壁，液化天然气为两重储罐所包容。 正常工作时，只有内罐接触LNG，内罐如果发生破损，LNG将由外 罐包容，不会发生泄漏事故。
• 全容罐除具有双容罐的双层耐低温罐壁之外，还具有双层罐 顶，因此对于液化天然气及其蒸发气都具有双层包容能力，能完 全防止LNG液体和蒸发气泄漏；
束。
•减压：（超压保护）
•
LNG在储存过程中会由于储罐的环境漏热而缓慢
蒸发,导致储罐的压力逐步升高,最终危及储罐安全。
• 因此，必须采用释放罐内气体的方法控制压力上限。
方法是在储罐的气相管道上设置调压器，当储罐内压力升 高到设定值时，减压阀便缓慢打开，将罐内气体放出，当
压力降回到设定值以下时，自动调压器自动关闭。需要指 出的是，这里所说的调压器并不是我们常用的气体调压器。
•3）沸点：沸点取决于其组分，在大气压力下通常在 ﹣166℃到﹣157℃之间
•4）爆炸范围：上限为14%，下限为5%。
•5）无色、无味、无毒且无腐蚀性。
•6）体积约为同量气态天然气体积的1/625
常压下泡点时3的种性L质NG典型实例 LNG例1
摩尔分数
-
N2 CH4 C2H6 C3H8 iC4H10 nC4H10 C5H12 相对分子质量（kg/mol）
2 储罐的结构与建造
• 低温储罐为双层结构，内胆储存低温液体，承受介质 的压力和低温，内胆的材料采用耐低温合金钢(0Crl8Ni9)； 外壳为内胆的保护层，与内胆之间保持一定间距，形成绝热 空间，承受内胆和介质的重力荷载以及绝热层的真空负压。 外壳不接触低温，采用容器钢制作。绝热层大多填充珠光 砂，抽高真空。低温储罐蒸发率一般低于0.2%。
LNG液化天然气储罐
主讲人： 同组同学：
主要内容
• 一、LNG简介 • 二、LNG储罐分类及常见的结构 • 三、常见的事故及预防措施
一、LNG简介
• 1.LNG（liquefied natural gas）的定义：
• 《液化天然气的一般特性》（GB/T19204-2003）：
•
LNG（液化天然气）是以甲烷为主要组分的烃类混
•2.毒性：
•
天然气是无毒的。
•3.窒息：
•
天然气是一种窒息剂。大气中氧含量约为21%，当
空气中的氧气含量低于19.8％时，会引起人的窒息。
•4.火灾：
•
LNG发生火灾时推荐使用干粉灭火器。
二、LNG储罐分类及常见的结构
•
液化天然气储罐是储存液化石油气的专业产品，特种设备，二类
压力容器。
• 1、分类
• 薄膜罐内壁是低温不锈钢薄膜，外壁为预应力钢筋混凝土， 内应力由绝热层传递到外壁来承受。薄膜罐能够完全防止LNG泄露。 双容罐、全容罐、薄膜罐不需要围堰。与自支承式储罐和地下罐 比较，薄膜罐占地面积较小，建设周期短，安全性能满足要求， 价格较低，是理想的选择罐型。
地上
地下
•
由于全容罐具有更高的安全性，在LNG储存越
• 一定条件下,下层强烈的热对流循环促使分层界面被 打破,上下层发生掺混,密度趋于相等。原处于过饱和状态 的下层LNG及时大量蒸发,储罐内将出现翻滚现象,引发超 压事故。
•原因分析：
• （1）液化天然气存在不同组分。由于罐内LNG为混 合物,主要为Cl,少量的C2,极少量的C3一C6。不同物质 在液化后密度不同,因而储存时可能在储罐内出现分层, 重组份在储罐下部,轻组份在储罐上部。
合物，其中含有通常存在于天然气中少量的乙烷、丙烷、
氮等其他组分。
•2、LNG的一些特性
•1）组分：主要成份为CH4，还有少量的乙烷C2H6、丙烷 C3H8以及氮N2等其他成份组成。 •2）密度：LNG的密度取决于其组分，通常在430kg／m3— 470 kg／m3之间，当LNG转变为气体时，其密度为1.5kg/m3， 比空气重，当温度上升到﹣107℃时，气体密度和空气密 度相近。
一般调压器靠出口端压力控制阀的动作，而这种调压器靠
进口端压力控制阀的动作，像我们常用的放散阀，另外它 要耐受低温。释放出的气体一般不放入大气，后续的工艺
会将其回收利用。这部分气体简称BOG。
4、LNG储罐特性要求
•(1)耐低温 • 常压下液化天然气的沸点为-162℃。因此LNG要求储 罐具有良好的耐低温性能和优异的保冷性能。 •(2)安全要求高 • 由于罐内储存的是低温液体,储罐一旦出现意外,冷 藏的液体会大量挥发,气化量大约是原来冷藏状态下的625 倍,在大气中形成爆炸混合物。因此要求储罐采用双层壁 结构,运用封拦理念,在第一层罐体泄漏时,第二层罐体可 对泄漏液体与蒸发气实现完全封拦,确保储存安全。 •(3)材料特殊。 • 内罐要求耐低温,采用0Gr18Ni9(奥氏体不锈钢)制成, 外筒为16MnR（普通低碳合金钢）钢板制成.
•(4)保温措施严格。 • 由于罐内外温差最高可达200℃,要使罐内温度保持 在-160℃,罐体就要具有良好的保冷性能,在内罐和外罐之 间填充高性能的保冷材料。罐底保冷材料还要有足够的承 压性能。 •(5)抗震性能好 • 一般建筑物的抗震要求是在规定地震荷载下裂而不 倒。为确保储罐在意外荷载作用下的安全,储罐必须具有 良好的抗震性能。确保在给定地震烈度下罐体不损坏。 •(6)施工要求严格 • 储罐焊缝必须进行100%磁粉检测(MT)及100%真空气 密检测(VBT)。要严格选择保冷材料,施工中应遵循规定的 程序。
• （2）二是液化天然气温度不同造成。由于物质一 般存在热胀冷缩的特性,不同温度的LNG密度也不同。 LNG储罐内的物料和液化工段生产的新LNG的温度往往 存在差异。
• （3）另外LNG长期静置分层也可导致LNG温度不同。 长期储存时,由于储罐壁和储罐顶的传热,导致边界部 分的液化天然气与储罐中间的液化天然气的温度出现 差异。温度较高LNG的密度较小,将流动到上层,温度低 的LNG流动到下层,导致储罐内LNG出现分层现象。