液化天然气(LiquefiedNaturalGas,简称LNG)被公认是地球上最干净的能源,其制造过程是先将气田生产之天然气净化化处理,经一连串超低温液化后,重量仅为同体积水的45%左右。燃烧后对空气污染非常小,而且放出热量大,所以液化天然气好。
液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点(-161.5摄氏度)温度后变成液体,通常液化天然气储存在-161.5摄氏度、0.1MPa左右的低温储存罐内。其主要成分为甲烷,用专用船或油罐车运输,使用时重新气化。20世纪70年代以来,世界液化天然气产量和贸易量迅速增加,2005年LNG国际贸易量达1888.1亿立方米,最大出口国是印度尼西亚,出口314.6亿立方米;最大进口国是日本763.2亿立方米。
安全:
由于LNG之主要成份是甲烷,气化后比空气轻,万一洩漏时,很容易扩散至大气中,不致有爆炸的危险,是一种安全的能源。
干净:
LNG在液化过程中,已将硫、二氧化碳、水份等除去,因此,燃烧时,不会因硫份而造成空气污染,是一种干净清洁的能源。
高效率:
天然气具有很高的热值(约10000Kcal/M3)。液化后的体积缩小为1/600,便于储存与运输,又可利用海水很简单地将之气化,是极为方便,高效率的能源。
甲烷(CH4)90%以上,其它成份为乙、丙烷。
甲烷
分子量:16.04
分子容:22.36
溶点℃(1atm):-182.6
沸点℃(1atm):-161.4
液体比重(60/60℉):0.300
气体比重(空气=1):0.555
蒸发潜热kcal/kg:121.9
空气混合上限%:5.3
爆发限界下限%:13.9
总发热量kcal/Nm3:9,520
乙烷
分子量:30.07
分子容:22.16
溶点℃(1atm):-172.0
沸点℃(1atm):-88.6
液体比重(60/60℉):0.378
气体比重(空气=1):1.049
蒸发潜热kcal/kg:116.9
空气混合上限%:3.12
爆发限界下限%:15.0
总发热量kcal/Nm3:16,820
蒸气压kg/cm2(37.7℃):54.8
分子量:44.09
丙烷
分子容:21.82
溶点℃(1atm):-187.1
沸点℃(1atm):-42.2
液体比重(60/60℉):0.512
气体比重(空气=1):1.522
蒸发潜热kcal/kg:101.8
空气混合上限%:2.37
爆发限界下限%:9.50
总发热量kcal/Nm3:24,320
蒸气压kg/cm2(37.7℃):13.4
一般以冷冻储槽储存之,通常低压储存(约0.2kg/cm2)。
世界上最大储槽容量为200,000M3,储存约可分为三种:
地下:外层为RC,内层为不锈钢。
地上:外层为RC或低温钢材,内层为不锈钢。
半地下:外层为RC或低温钢材,内层为不锈钢。
①基本物性
LNG气相相对密度为0.6~0.7;液相密度为430~460kg/m3;气态体积是液态体积的600多倍;临界温度为190K左右,常温下不能靠加压液化而只能采用低温工艺将其液化。
②燃烧
着火温度:LNG的着火温度约为538℃,高于丙烷(493℃)、柴油(252℃)、汽油(257℃)、甲醇(464℃)。
最小点火能量与燃烧速度:LNG的最小点火能量约为0.285mJ,低于汽油与柴油;燃烧速度也较慢,只有0.3m/s。
爆炸极限:LNG在空气中的爆炸极限约为5%~15%,范围较窄,危险性相对小一些。
扩散性:气相LNG常温条件下密度小,扩散系数较大,具有很强的扩散性。这表明,一方面,LNG泄漏后容易扩散,难以形成爆炸气体;但另一方面,一旦发生燃烧爆炸,火势蔓延速度则很快,燃烧面积和破坏程度也较大。因此,LNG泄漏后,力求避免燃烧爆炸是首要任务。
③低温
LNG的最典型特征是低温,储存及运输环节中的LNG均呈低温特性。除了表现在对设备、管道材料的抗低温要求外,还要解决系统保冷、蒸发气处理等技术问题。防低温灼伤是运行人员必须具备的基本常识。
④泄漏
防泄漏扩散及低温冻伤是安全利用LNG的两个关键问题。
泄漏扩散包含液相泄漏与气相泄漏两种形式,涵盖LNG产业链的全部过程。无论哪个环节的任何形式的泄漏,都具有极大的危险性。LNG连续供应的特征,在一定程度上更易造成持续和大量的危险气体泄漏,造成更大范围的爆炸性气体空间,使事故的波及范围扩大。
⑤储存
储存过程中应防止LNG分层与翻滚等现象的产生。此外,有效抑制储罐内LNG由液相向气相转换也是储存过程主要工作目标。
⑥压力输配
气相LNG的输送一般都采用压力输送方式,输配管道运行压力大多在4.0MPa以上,具有典型的高压特征。防止泄漏是该环节最重要的任务。