LNG的基本知识

LNG的基本知识天然气在常压下，当冷却至约-162℃时，则由气态变成液态，称为液化天然气（英文Liquefied Natural Gas, 简称LNG）。

天然气是一种混和物，其组分随气田不同而异，主要成分有甲烷、氮及C2～C5的饱和烷烃，另外还含有微量的氦、二氧化碳及硫化氢等，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。

LNG的物化性质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℃，临界压力为45.8kg/cm3。

3）沸点为-162.5℃，熔点为-182℃，着火点为650℃。

4）液态密度为0.430T/m3，气态密度为0.688kg/Nm3。

5）气态热值9100Kcal/m3，液态热值12000Kcal/kg。

6）爆炸范围：上限为15%，下限为5%。

7）华白指数(W)44.94MJ/Nm3。

8）燃烧势(CP)45.18。

9）辛烷值ASTM：130（研究法）。

10）无色、无味、无毒且无腐蚀性。

11）体积约为同量气态天然气体积的1/625。

LNG的六大优点1）LNG体积比同质量的天然气小625倍，所以可用汽车轮船很方便地将LNG 运到没有天然气的地方使用。

2）LNG储存效率高，占地少。

投资省，10m3LNG储存量就可供1万户居民1天的生活用气。

3）LNG作为优质的车用燃料，与汽油相比，它具有辛烷值高、抗爆性能好、发动机寿命长。

燃料费用低。

环保性能好等优点。

它可将汽油汽车尾气中HC减少72%，NOx减少39%，CO减少90%，SOx、Pb降为零。

4）LNG汽化潜热高，液化过程中的冷量可回收利用。

5）由于LNG汽化后密度很低，只有空气的一半左右，稍有泄漏立即飞散开来，不致引起爆炸。

6）由于LNG组分较纯，燃烧完全，燃烧后生成二氧化碳和水，所以它是很好的清洁燃料，有利于保护环境，减少城市污染。

LNG的主要用途1）作为清洁燃料汽化后供城市居民使用，具有安全、方便、快捷、污染小的特点。

2）作代用汽车燃料使用。

采用LNG作为汽车发动机燃料，发动机仅需作适当变动，运行不仅安全可靠，而且噪声低污染小，特别是在排放法规日益严格的今天，以LNG作为燃料的汽车，排气明显改善。

据资料报道：与压缩天然气（CNG）比较，在相同的行程和运行时间条件下，对于中型和中重型车辆而言，LNG汽车燃料成本要低20%，重量要轻2/3，同时，供燃系统装置的成本也至少低2/3。

可以证明，将天然气液化并以液态储运是促使它在运输燃料中应用的最经济有效的方法。

3）作为冷源用于生产速冷食品，以及塑料，橡胶的低温粉碎等，也可用于海水淡化和电缆冷却等。

4）作为工业气体燃料，工艺玻璃厂等。

LNG的生产、运输、储存LNG的生产工艺一般分以下三种：一是阶式混和制冷工艺，二是混和阶式制冷工艺，三是压缩、膨胀制冷工艺。

LNG工厂主要设备有压缩机、膨胀机、换热器、分离器、低温储罐、低温泵、低温槽车等。

LNG的运输方式主要有轮船、火车。

汽车槽车等方式。

在500～800公里经济运输半径范围内，采用汽车槽车运输LNG是比较理想的方式。

槽车罐体采用双壁真空粉未绝热，配有操作阀安全系统及输液软管等。

国内低温液体槽车的制造技术比较成熟，槽车使用安全。

LNG产品采用深冷液体储罐储存，液体储罐为双壁真空粉未绝热，LNG的日蒸发率可控制在0.46%之内，储存周期为4天。

LNG工厂类型1）基荷型主要供应远离气源的用户，或出口。

其特点是液化能力大，储罐容量也大，并附有码头及装载设施。

2）调峰型主要用来调节用户高峰负荷，或为冬季补充燃料。

平时液化管输来相对富余的天然气。

这类装置液化能力较小，而储存容量、LNG再气化能力相对较大。

3）终站型用来大量接受由船从基荷型厂运来的LNG，加以储存并气化后再进入分配系统供应用户。

它的液化能力很小（主要是再液化储罐中LNG蒸发的天然气）而气化能力很大，储罐容量也很大。

4）卫星型这也是调峰型的一种，用船或特殊槽车从中心运来LNG加以储存，到高峰时气化补充使用，但无液化能力。

LNG工艺所有LNG 的生产工艺都是基于一个共同的概念--- 即将天然气冷却到一极低的温度(大约-162℃) ，在此温度下天然气在常压下变为液体。

天然气冷却有着不同的制冷工艺过程，但天然气冷凝的过程都是相同的。

湿天然气首先要经过预处理以除去二氧化碳，硫化氢，水银，硫醇和水份。

经过预处理的天然气需要首先预冷到一个中间温度(大约-35℃) 除去重组份，以免在低温下固化。

脱除重组份的天然气(主要为甲烷和乙烷组份) 再被进一步冷却到大约-162℃变为液化天然气，并送去储罐储存。

LNG生产工艺分类及能耗比较目前世界上LNG工艺的应用情况目前世界上已成熟的天然气液化工艺有：节流致冷循环、膨胀致冷循环、阶式致冷循环、混合冷剂致冷循环、带预冷的混合冷剂致冷循环等工艺。

到目前为止，世界上基荷型的LNG工厂主要采用后三种液化工艺；而调峰型LNG工厂则较多采用膨胀机致冷液化工艺，如边远小型LNG 液化工厂或城市调峰用LNG 工厂。

典型的天然气液化Q/T 图(工温图)天然气液化的三个阶段天然气的液化主要有三个阶段，即预冷段，液化段和过冷段。

不同的天然气组份，其预冷段，液化段和过冷段相应于不同的温度和冷量区。

所有LNG 工艺都是针对某一天然气组份而设计冷剂，使其冷却曲线尽可能接近三个冷却段，以达到提高制冷效率和降低能耗之目的。

KRYOPAK PCMR工艺介绍KRYOPAK PCMR 工艺，采用由氮气，甲烷，乙烷，丙烷，丁烷及戊烷之组成作为混合冷剂。

其精心设计的混合冷剂组成可以使其制冷曲线最大限度地接近天然气之冷凝曲线。

其混合冷剂首先用氨或丙烷预冷达到部分冷凝并分离成气液两相再分别进入冷箱。

气相冷剂在冷箱内全部冷凝，然后进行节流膨胀，这样就造成极低温降。

此冷流用来冷却其气液两股冷剂流和天然气主流以生产LNG。

此冷流给出一定冷量并升温后再与过冷并节流后的液相冷剂流混合，以提供中温区需要之冷量。

两股混合冷剂流最后在冷箱内给出全部冷量复热到接近冷箱入口冷剂温度再返回到冷剂压缩机入口。

KRYOPAK PCMR工艺特点1、设计冷箱最小接近温度可达1℃，其加权平均温差可达2-5℃。

2、极低的制冷能耗：0.19hp/lbLNG (13.0 kW/ton-day LNG) 。

3、冷箱由多个板翅式换热器组成，可以进行多股流换热并获得极小温差。

KRYOPAK PCMR工艺流程图KRYOPAK PCMR工艺Q/T 图KRYOPAK EXP工艺介绍KRYOPAK EXP 工艺则采用一个单一封闭等熵气体膨胀机进行制冷，该膨胀制冷循环所用的制冷气体成份就是最终的LNG 产品闪蒸出来的气体。

其他的流程基本跟PCMR 工艺过程相同。

在KRYOPAK EXP 工艺中因气体的循环，不同冷却阶段由这循环制冷气体而产生的每一输入的冷量，将使得其Q/T 的形状发生相应的变化，所获得的曲线靠近标准气体冷却曲线，并且由于气体组份的变化所导致的曲线偏离值也非常小。

循环气体的流量、进料气体和制冷气体的压力将改变其Q/T 图的形状，此工艺的控制系统将识别这些变化并自动调控以达到系统的最佳状态。

KRYOPAK EXP工艺特点没有MR工艺的机械制冷方式，其工艺非常简单。

工厂的效率随气体组份的变化而不改变。

循环制冷剂总是在气体状态，因此消除了象MR 工艺那样的储存和分离制冷剂之所需的储罐，也消除了由此带来的安全之问题。

单相气体也使冷箱的设计变得简化。

无须预先调配制冷剂。

所有的工艺设备都是选用常规设备，没有新设计或未经证明可用的新极术设备。

制冷能耗0.20 - 0.23 hp/lbLNG (13.5 – 15.5 kW/ton-day LNG) 。

PTL公司(PROJECT TECHNICAL LIAISON &ASSOCIATES) 对KRYOPAK EXP工艺的评价该工艺具有使用简单制冷系统和相对少的低温工艺设备并快速达到冷平衡之优点。

工艺的简单化和自平衡特性使其操作简单化。

此工艺对原料气组份的变化并不敏感。

该工艺所使用的设备都是常规设备，因此一般设备厂商就可以提供。

二、设计参数LNG工厂的主要组成1、原料气压缩机(当原料气压力小于800 psig (5.5MPa.G)时需要安装)2、胺(MDEA)脱碳脱硫装置，以脱除CO2至小于50PPM(V)，H2S至小于4PPM(V)。

3、分子筛脱水系统(双塔系统)，以将水含量脱至小于1PPM(V)并同时将水银脱至10 nanogram/Nm34、丙烷制冷压缩机(电机驱动离心式)（MR工艺）5、混合冷剂制冷压缩机(电机驱动离心式)（MR工艺）6、循环膨胀制冷机（EXP工艺）7、冷箱系统8、主换热器(铝制板翅式)9、脱已烷塔以回收LPG (此为可选项)10、发电机系统(此为可选项，当无电力供应时)。