2020版液化天然气的低温特性

液化天然气 (LNG)的输送方式浅析摘要：伴随液化天然气贸易的不断增大，无论通过那种方式进行运输，安全高效率的运输是非常重要，要不断革新技术上的系列问题，高度重视对各种类型储存容器研发，加强对LNG用配套仪表的研发、LNG应用终端的开发研究，不断提高LNG的应用领域，更好为经济建设服务。

关键词：液化、天然气、输送方式1液化天然气的主要特性1.1易燃性液态天然气同样具有易燃的特性，其在约-160℃的低温环境下，燃烧体积比为6%～13%，燃烧速度大约在0.3m/s。

因此，在空间较大的环境下，液态天然气以及其BOG很少会发生燃烧而爆炸。

在遇到火源后，天然气会处于低速燃烧的状态，且燃烧会扩散到氧气所及的地方。

但若周围空间有限，天然气与周围空气混合达到爆炸极限时，也会发生爆炸事故。

1.2低温性液化天然气可以实现常压低温存储，常压下其沸点约为-162℃，正是液化天然气的这个低温特性，使得其在存储、运输、使用均是在低温下进行的。

另外，针对这一特性，要特别注意在对液化天然气进行低温处理时，首先要注意系统在这一环境下其设备和管道材料的低温性能，避免低温造成材料的硬脆断裂和收缩等问题；其次，要注意低温环境下产生的翻腾问题（同一个储气罐中，不同成分的超低温液体在吸热蒸发作用下，两个液层之间传质传热，从而发生上下剧烈对流混合，短时间内急剧产生大量蒸汽，造成罐内压力急剧增加，罐体受损）；最后要注意系统的冷温控制、BOG处理以及低温泄露（针对金属罐体出现的热胀冷缩，在超低温的环境下，罐体的一些金属部件由于出现冷缩问题。

1.3快相变性液化天然气由于其低温特性，在与周围介质如水接触时，难免会出现快速的相态转变。

当两种温度相差十分悬殊的液体接触时（通常情况下高温的液体是低温液体沸点温度的111倍以上），低温液体表面层温度急速上升，高温液体在极短的时间内产生大量蒸汽，就像水落在烧红的铁块上的状况。

当液化天然气发生泄漏与水发生接触时，就会出现这种现象。

液化天然气（LNG）特性LNG是英文Liquefied Natural Gas的简称，即液化天然气。

它是天然气（甲烷CH4）在经净化及超低温状态下（-162℃、一个大气压）冷却液化的产物。

液化后的天然气其体积大大减少，约为0℃、1个大气压时天然气体积的1/600，也就是说1立方米LNG气化后可得600立方米天然气。

无色无味，主要成份是甲烷，很少有其它杂质，是一种非常清洁的能源。

LNG基本参数LNG主要成分是甲烷（90%以上）、乙烷、氮气（0.5-1%）及少量C3～C5烷烃的低温液体。

LNG是由天然气转变的另一种能源形式。

1）LNG的主要成份为甲烷，化学名称为CH4，还有少量的乙烷C2H6、丙烷C3H8以及氮N2等其他成份组成。

2）临界温度为-82.3℃。

3）沸点为-161.25℃，着火点为650℃。

4）液态密度为0.420～0.46T/m3，气态密度为0.68-0.75kg/m3。

5）气态热值38MJ/m3，液态热值50MJ/kg。

6）爆炸范围：上限为15%，下限为5%。

7）辛烷值ASTM：130。

8)无色、无味、无毒、无腐蚀性。

9）体积约为同量气态天然气体积的1/600。

LNG用途车用：LNG是一种清洁、高效的能源，其作为优质的车用燃料，与汽油相比，具有抗爆性能好、发动机寿命长、燃料费用低、环保性能好、储存效率高、安全性好等优点。

城市燃气：LNG可以有效供应管网没有辐射到的地区，并且可以有效缓解城市燃气用气高峰情况下的调峰需求。

季节变化等因素导致用气不均匀性明显，调峰需求突出，各地区城市燃气纷纷建设LNG调峰储备设施，缓解用气不均匀情况。

工业燃料、发电：LNG运输灵活，在管道未辐射情况下，加装气化装置供应工业用户、电厂。

LNG发电在环保、调峰等方面相对于传统电厂具有决定优势，新兴的分布式能源是未来发展方向。

冷能利用：冷能是在自然条件下，利用一定温度差所得到的能量。

在LNG气化过程中，约能产生870Kj/Kg的低温能量。

液化天然气的低温特性1.引言液化天然气（LNG）是通过将天然气通过低温（-162°C）致密度，使其体积减小了600倍，便于运输和储存。

LNG的输送是一个复杂的过程，涉及液化和气化之间的转换。

其中，液化是非常重要的一步。

本文将从低温理论出发，探讨液化天然气的低温特性。

2.液态天然气的物理性质液化天然气（LNG）是液态天然气。

液态天然气是我们熟知的物质之一，质量大约为1/600的气体。

当天然气被液化时，它的密度可以增加约600倍。

因此，LNG的用途非常广泛，包括运输、发电、供暖、烹饪、制造化学品和石油产品等领域。

液态天然气的物理性质如下：•密度：在常压下，液态天然气的密度约为425 kg/m³，比重约为0.425 g/mL。

•沸点：液态天然气的沸点约为-162°C，对应的绝对零度温度为111 K。

•比热容：液态天然气的比热容为2.24 kJ/(kg·K)。

•热导率：液态天然气的热导率很低，约为0.025 W/(m·K)。

•粘度：液态天然气的粘度很低，约为0.14×10-3 Pa s。

3.液态天然气的低温特性液态天然气的低温特性是LNG工业中的一个重要问题。

一方面，液态天然气需要保持在极低的温度下（-162°C）以保持其液态状态；另一方面，低温条件会带来一系列问题，如蒸发损失和冷却效应。

3.1 温度控制液态天然气的温度必须控制在-162°C以下，否则它将蒸发为天然气。

在LNG储罐中，温度可以通过以下方式进行控制：•储罐的内部可以涂上特殊材料，以充当隔热层，从而防止液态天然气受到外部温度的影响。

•储罐中经常注入液态氮或液态天然气，以保持低温状态。

3.2 蒸发和损耗尽管液态天然气需要处于极低的温度下，但它还是会在一定程度上蒸发。

蒸发量取决于如下因素：•储罐的温度•储罐的压力•储罐的大小•储罐的材料•储罐中气体的组成等。

通常情况下，液态天然气的蒸发损耗占总量的1%~2%。

液化天然气的一般特性 GB/T 19204-2003前言本标准等同采用CEN BS EN 1160：1997“Installations and equipment for liquefied natural gas—General characteristics of liquefiednatural gas"(液化天然气装置和设备液化天然气的一般特性)。

为便于使用者查阅原文，本标准的排版基本与原文相同，末做变动。

为保证标准的实施，对易发生混淆的部分给予英文(原文)注解。

关于计量单位，本标准以法定计量单位为主，即法定计量单位值在前，非法定计量单位的相应值标在其后的括号内。

本标准的附录A、附录B为资料性附录。

本标准由中国海洋石油总公司提出。

本标准由全国天然气标准化技术委员会归口。

本标准起草单位：中海石油研究中心开发设计院、中国石油西南油气田分公司天然气研究院、中国石油天然气集团公司华东勘察设计研究院、中国石化股份有限公司中原油田分公司。

本标准主要起草人：付昱华、张邦楹、徐晓明、吴瑛、罗勤。

CEN前言本标准由从事液化天然气装置和设备的CEN／TC 282技术委员会编制，该委员会的秘书处由法国标准化组织协会管理。

本标准最迟于1996年12月，应以同样的原文发表，或是以签注认可的方式确定其具有国家标准的地位，与其相冲突的国家标准同时应予以撤消。

根据CEN／CENELEC的内部规章，下列国家的国家标准组织须执行本标准：奥地利，比利时，丹麦，芬兰，法国，德国，希腊，冰岛，爱尔兰，意大利，卢森堡，荷兰，挪威，葡萄牙，西班牙，瑞士，瑞典，英国。

1 范围本标准给出液化天然气(LNG)特性和LNG工业所用低温材料方面以及健康和安全方面的指导。

本标准也可作为执行CEN／TC 282技术委员会(液化天然气装置和设备)的其他标准时的参考文件。

本标准还可供设计和操作LNG设施的工作人员参考。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

液化天然气手册译著一、液化天然气的基础知识 (1)1.1液化天然气的定义与组成 (1)1.2液化天然气的物理性质 (1)二、液化天然气的生产工艺 (2)2.1原料气的预处理 (2)2.2液化工艺 (2)三、液化天然气的储存 (2)3.1储存设备类型 (2)3.2储存安全措施 (2)四、液化天然气的运输 (3)4.1海上运输 (3)4.2陆地运输 (3)五、液化天然气的接收终端 (3)5.1接收终端的功能与组成 (3)5.2接收终端的运营管理 (3)六、液化天然气的应用 (3)6.1发电领域的应用 (3)6.2工业和民用领域的应用 (4)七、液化天然气的环境影响与应对措施 (4)7.1环境影响 (4)7.2应对措施 (4)八、液化天然气行业的发展趋势 (4)8.1技术创新趋势 (4)8.2市场发展趋势 (4)一、液化天然气的基础知识1.1液化天然气的定义与组成液化天然气（LNG）是将天然气经过净化、低温液化而成的产物。

其主要成分为甲烷，还包含少量的乙烷、丙烷、丁烷等烃类物质以及微量的氮、二氧化碳等非烃类气体。

这些成分的比例不同会影响LNG的物理和化学性质，例如热值、密度等。

了解其组成对于LNG的生产、储存、运输和使用具有关键意义。

1.2液化天然气的物理性质LNG具有特殊的物理性质。

它在常温常压下为气态，但在低温高压下会液化。

其密度比气态天然气大得多，大约是水的45%左右。

LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性。

它的沸点极低，通常在162℃左右，这一特性决定了LNG在储存和运输过程中需要特殊的低温设备，以保证其保持液态状态。

二、液化天然气的生产工艺2.1原料气的预处理原料气预处理是LNG生产的重要环节。

首先要对天然气进行脱硫处理，因为硫的存在会腐蚀设备并且在低温下可能形成固体堵塞管道。

还需脱除二氧化碳、水等杂质。

脱除二氧化碳可采用化学吸收法或物理吸附法等多种方法，脱水通常采用分子筛吸附等方式，以保证原料气达到LNG生产所需的纯度要求。

液化天然气液化天然气（Liquefied Natural Gas）简称LNG，是通过脱水、脱硫、去除杂质及重烃类，在常压下冷却至约-162℃而成的液态天然气。

LNG组分纯净，无色、无味、无毒且无腐蚀性，能量密度大，便于携带和运输，是一种经济性清洁能源，广泛应用于交通运输、工商业、城市高峰调峰等领域。

一、LNG物理化学特性1、组成LNG是以甲烷为主要组分的烃类混合物，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、密度LNG的密度取决于其组分，通常在430kg／m3—470kg／m3之间，但是在某些情况下可高达520kg／m3。

密度还是液体温度的函数，其变化梯度约为1.35kg／m3〃℃。

3、温度LNG的沸腾温度取决于其组分，在大气压力下通常在-166℃到-157℃之间。

沸腾温度随蒸气压力的变化梯度约为1.25×10-4℃／Pa。

4、LNG的蒸发（1）蒸发气的物理性质LNG作为一种沸腾液体大量的储存于绝热储罐中。

任何传导至储罐中的热量都会导致一些液体蒸发为气体，这种气体称为蒸发气。

其组分与液体的组分有关。

一般情况下，蒸发气包括20％的氮，80％的甲烷和微量的乙烷。

其含氮量是液体LNG中含氮量的20倍。

当LNG蒸发时，氮和甲烷首先从液体中气化，剩余的液体中较高相对分子质量的烃类组分增大。

对于蒸发气体，不论是温度低于-113℃的纯甲烷，还是温度低于-85℃含20％氮的甲烷，它们都比周围的空气重。

在标准条件下，这些蒸发气体的密度大约是空气密度的0.6倍。

（2）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。

由于LNG为多组分的混合物，闪蒸气体的组分与剩余液体的组分不一样，其原因与闪蒸汽所述的原因类似。

作为指导性数据，在压力为1×105Pa～2×105Pa时的沸腾温度条件下，压力每下降l×l03Pa，1m3的液体产生大约0.4kg的气体。

一、低温温液体的特性及其危害性介绍低温液体主要指液氧、液氮、液氩和液化天然气等，在一个标准大气压下，它们的沸点分别为：液氧-183℃、液氮-196℃、-186℃、LNG-162℃，当其与人的皮肤、眼睛接触时会引起冻伤（冷烧伤）。

低温液体汽化为气体时，体积会迅速膨胀，在0℃，1个标准大气压下，液体汽化为气体的液气体积之比为：氧为1：800、氮为1：647、氩为1：780、LNG为1：625。

在密封容器内，因液体汽化使压力升高，易引起容器超压危险。

液氧和气氧是一种强助燃剂，与可燃物接触、混合时，有燃烧、爆震的危险；氮气、氩气是一种无色、无味、无毒、不可燃的惰性气体，有很强的窒息性，引起窒息危险。

LNG和天然气是无毒、无味的，它容易引起窒息，同时它还有易燃易爆的特点，它的燃烧点是650℃，爆炸极限为5%～15%。

二、低温液体贮运设备的绝热方式介绍鉴于低温液体的特性，其储运方式有其特殊性，为了维持低温系统正常工作，需要将通过对流、传导和辐射等途径传递给低温液体的热量减少到尽可能低的程度。

低温绝热一般分成非真空绝热和真空绝热两大类型。

真空绝热又分高真空绝热、真空多孔绝热、高真空多层绝热等。

下面分别详细介绍一下：⑴非真空绝热，也称普通堆绝热，即在需要绝热的表面上装填或包覆一定厚度的绝热材料，以达到绝热的目的。

这类绝热目前仍在制冷装置、天然气液化与贮存装置、空气液化与分离等各种设备及管道中广泛地应用，在一些特大的液氢贮槽及试验设备中也采用这种绝热方式。

⑵高真空绝热亦称单纯真空绝热，一般要求在绝热空间保持 1.33×103Pa 以下压强的真空度，这样可以消除气体的对流传热和绝大部分的残余气体导热，达到良好的绝热效果。

其广泛应用于液氧、液氮、液氩、液空的贮存，各种试验设备及管道中，空验次数频繁，要求降温与温快的实验装置中，但由于高真空绝热空间的高真空度的获得与保持比较困难，一般在大型装置中很少采用。

⑶真空多孔绝热是在绝热空间充填多孔性绝热材料（粉末或纤维），再将绝热空间抽至一定真空度的一种绝热形式，由于真空多孔绝热，所要求的真空度不高，约为1～10Pa左右，而绝热性能又比堆积绝热优两个数量级，比高真空绝热优一个数量级，因此广泛应用于大、中型低温液体容器中，其最大的缺点是要求夹层间距大，结构复杂机而笨重。

液化天然气（LNG）理化特性简介一、LNG的定义及组成液化天然气是指天然气原料经过预处理，脱除其中的杂质后，再通过低温冷冻工艺在-162℃下所形成的低温液体混合物。

天然气是一种混和物，通过制冷液化后，LNG就成为含甲烷（96%以上)和乙烷（4%）及少量C3-C5烷烃的低温液体。

LNG是由天然气转变的另一种能源形式。

二、LNG的基本性质LNG的性质随组分变化而略有不同，一般商业LNG的基本性质为：在-162℃与0.1MPa下，LNG为无色无味无腐蚀性的液体，其密度约为0.43t/m3，燃点为650℃，沸点为-162.5℃，熔点为-182℃，热值一般为37.62MJ/m3，在-162℃时的汽化潜热约为510kJ/kg，爆炸极限为5%-l5%，压缩系数为0.74-0.82。

三、LNG的特性1.LNG的蒸发LNG储存在绝热储罐中，任何热量渗漏到罐中，都会导致一定量的LNG汽化为气体，这种气体被称为蒸发气。

LNG蒸发气的组成主要取决于液体的组成，一般含氮气20%（约为LNG中N2含量的20倍），甲烷80%及微量乙烷，对于纯甲烷而言，-113℃以下的蒸发气比空气重；对于含有氮气20%的甲烷而言，低于-80℃的蒸发气比空气重。

2.LNG的溢出与扩散LNG倾倒至地面上时，最初会猛烈沸腾蒸发，其蒸发率将迅速衰减至一个固定值。

蒸发气沿地面形成一个层流，从环境中吸收热量逐渐上升和扩散，同时将周围的环境空气冷却至露点以下，形成一个可见的云团。

这可作为蒸发气移动方向的LNG指南，也可作为蒸发气-空气混合物可燃性的指示。

3.LNG的燃烧与爆炸LNG具有易燃易爆特性，在-162℃低温条件下其爆炸范围为5%-15%（体积百分比）；LNG着火温度即燃点随组分的变化而变化，其燃点随重烃含量的增加而降低，纯甲烷的着火温度为650℃。

四、LNG的优点1.安全可靠LNG的燃点比汽油高230℃，比柴油更高；LNG爆炸极限比汽油高2.5-4.7倍；LNG的相对密度为0.43左右，汽油为0.7左右，比空气轻，即使稍有泄露，也将迅速挥发扩散，不至于自燃爆炸或形成遇火爆炸的极限浓度。