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液化天然气基础知识

2017-6-23 20:34| 发布者: 忻忻| 查看: 550| 评论: 0

摘要: 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)。LNG的主要成份为甲烷,还有少量的乙烷、丙烷以及氮等。天然气在液化过程中进一步得到净化,甲烷纯度 ...

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)。LNG 的主要成份为甲烷,还有少量的乙烷、丙烷以及氮等。

天然气在液化过程中进一步得到净化,甲烷纯度更高,几乎不含二氧化碳和硫化物,且无色、无味、无毒。


LNG的性质


(一)密度

LNG的密度取决于其组分和温度,通常在430 kgm3~470 kg/m3之间,但是在某些情况下可高达520kg/m3。密度随温度的变化梯度约为1.35 kg/(m3·℃)。LNG的体积约为同量气态天然气体积的1/600


(二)沸点

沸腾是在一定温度和压力下液体内部和表面同时发生汽化的现象。液体沸腾时候的温度被称为沸点。LNG的沸点取决于其组分和压力,在常压下通常在-166℃到~-157℃之间。


(三)LNG的蒸发


LNG是在沸腾状态下储存于绝热储罐中的。任何传导至储罐中的热量都会导致部分LNG蒸发为气体,这种气体称为蒸发气,其组分与LNG的组分有关。当LNG蒸发时,由于氮和甲烷的沸点较低,因此氮和甲烷首先从液体中气化。一般情况下,蒸发气中包括约20%的氮、80%的甲烷和微量的乙烷,蒸发气含氮量是LNG中含氮量的20倍。


(四)闪蒸


在一密闭容器中把液体加热,由于液相的蒸发,气相的压力不断升高,当液体和气体达到平衡状态时,若突然把容器的气相与一低压的外界连通,气相压力立刻降低,液体迅速沸腾,大量液体蒸发到气相中去的现象称为闪蒸。

 

当容器或管道中的LNG压力突然降至其饱和蒸汽压以下时,也会发生闪蒸现象。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。作为指导性数据,在压力为100kPa200kPa时,压力每下降lkPa1m3的液体产生大约0.4 kg的气体。

 

(五)LNG的溢出、膨胀和扩散

 

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。当溢出发生在水上时,水中的对流非常强烈,足以使所涉及范围内的蒸发速率保持不变,LNG的溢出范围将不断扩展,直到气体的蒸发总量等于泄漏的LNG总量。

 

最初,蒸发气体的温度几乎与LNG的温度一样,其密度比周围空气的密度大。这种气体首先沿地面上的一个层面流动,直到气体从大气中吸热升温后为止。当LNG的温度在-107℃时,其密度接近空气的密度,当温度继续升高时,其密度将比周围空气的密度小。

 

随着溢出,由于大气中的水蒸气的冷凝作用将产生“雾”云。当这种“雾”云可见时(在白天且没有自然界的雾),此种可见“雾”云可用来显示蒸发气体的运动,并且给出气体与空气混合物可燃性范围的保守指示。在压力容器或管道发生溢出时,LNG将以喷射流的方式进入大气中,且同时发生膨胀和蒸发。这一过程与空气强烈混合同时发生。大部分LNG最初作为空气溶胶(由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系)的形式被包容在气云之中。这种溶胶最终将与空气进一步混合而蒸发。

 

(六)LNG池火

直径大于10m的着火LNG池,火焰的表面辐射功率非常高(即温度非常高)。表面辐射功率取决于火池的尺寸、烟的发散情况以及测量方法。表面辐射功率随着烟尘炭黑的增加而降低。

 

(七)翻滚

翻滚是指大量气体在短时间内从LNG容器中释放的过程,除非采取预防措施或对容器进行特殊设计,否则翻滚将使容器超压或破坏。

由于热量输入到容器中而产生单元间的传热、传质及液体表面的蒸发,单元之间的密度将达到均衡并且最终混为一体,这种自发的混合称之为翻滚。

 

(八)相变

当温度不同的两种液体在一定条件下接触时,有时会发生相变,可产生爆炸力。当LNG与水接触时,这种称为快速相变的现象就会发生。尽管不发生燃烧,但是这种现象具有爆炸的所有其他特征。

 

(九)沸腾液体膨胀蒸气爆炸

任何液体处于或接近其沸腾温度,并且承受高于某一确定值的压力时,如果由于压力系统失效而突然获得释放,将以极高的速率蒸发,这种现象叫做沸腾液体膨胀蒸气爆炸。

 


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