LNG基本知识与技术

LNG基本知识

与技术认识天然气天然气是蕴藏在地层中的可燃气体，它是埋藏在地下的生物有机体经过漫长的地质年代和复杂的转化过程生成的。主要成分是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和二氧化碳、硫化氢、氮等气体。与其他化石燃料相比，天然气燃烧时仅排放少量的二氧化碳粉尘和极微量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物，是一种清洁的能源。天然气的发现和早期应用天然气的发现在公元前6000年到公元前2000年间，伊朗首先发现了从地表渗出的天然气。中国古人对天然气的利用有十分悠久的历史，特别是通过钻凿油井合并来开采石油和天然气的技术，在世界上也是最早的。早在2000多年前，人们就用竹筒装着天然气，当火把走夜路。而且用天然气煮盐，火力比普通火力大，出盐也多得多。直到1659年在英国发现了天然气，欧洲人才对它有所了解；然而它并没有得到广泛应用。到了1790年，煤气才成为欧洲街道和房屋照明的主要燃料。在北美，石油产品的第一次商业应用是1821年纽约弗洛德尼亚地区对天然气的应用，他们通过一根小口径导管将天然气输送至用户，用于照明和烹调。世界天然气的开发利用，则以1925年美国铺设第一条天然气长输管道作为现代工业利用的标志。天然气的用途

天然气主要可用于发电，以天然气为燃料的燃气轮机电厂的废物排放水平大大低于燃煤与燃油电厂，而且发电效率高，建设成本低，建设速度快；也可用作化工原料。另外，天然气广泛用于民用及商业燃气灶具、热水器、采暖及制冷，也用于造纸、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行业，还可用于废料焚烧及干燥脱水处理。

不过需要注意的是，同其他所有燃料一样，天然气的燃烧需要大量氧气(O2)；虽然天然气的主要成分是甲烷(CH4)，它本身是一种无毒可燃的气体。但是如果居民用户在使用灶具或热水器时不注意通风，室内的氧气会大量减少，就会造成天然气的不完全燃烧不完全燃烧的后果就是产生有毒的一氧化碳(CO)。当空气中一氧化碳含量达到20%至40%时，人就会产生头晕、呼吸困难等现象，严重时甚至死亡。所以使用天然气的房间应保持通风良好，严禁卧室、客厅、卫生间、储藏室等位置使用天然气。LNG基本知识所谓LNG是英文LiquefiedNaturalGas的缩写，中文译为液化天然气。

LNG是天然气经过净化之后，通过压缩升温，在混合致冷剂的作用下，冷却移走热量，并除去其中的氮气、二氧化碳、固体杂质、硫化物和水，再节流膨胀而得到一162℃的以液态形式存在的LNG。经过这一过程，天然气体积缩小了600倍。

天然气液化后，为维持其低温状态，必须用特殊冷冻船运送到买方接收站，并经由卸料臂送到低温储存，经由海水汽化装置，将低温液态天然气复原为常温气态天然气，然后经由管线，将天然气输送到发电厂、工厂及家庭用户使用。

LNG作为一种清洁燃料，必将成为新世纪的主要能源之一。

LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，LNG的重量仅为同体积水的45%左右。

LNG的广泛用途？主要包括：(1)用作城市管网供气的高峰负荷和事故调峰

1937年，英国工程师埃克汤提出用LNG作为城市供气中的高峰负荷和事故调峰之后，在欧美等国家得到广泛的应用。1999年，由法国索非工程公司帮助建设的上海浦东LNG液化厂，便是我国首座采用LNG技术的天然气备用调峰站。

(2)用作大中城市管道供气的主要气源到目前止，日本已建设了22座LNG接收站，每年进口5000多万吨LNG，85%通过气化送进城市管网，用于发电、民用和工商业用，15%用汽车或大车运至离接收站较远的中小城镇，用作LNG小区气化的气源。

(3)用作LNG小区气化的气源全世界有接近200座LNG卫星站投入使用，日本就有70多座，在北美和欧洲有100多座。据不完全统计，中国目前40多座有LNG卫星站投入运行，更多的正在规划、设计、筹建中。

(4)用作汽车加气的燃料俄罗斯的LNG用于拖带集装箱的重型柴油车，每lkgLNG，可以代替1.25kg柴油。俄罗斯有5万辆重型柴油车，将逐步使用LNG,俄罗斯还将LNG用于内河航运的船舶燃料。

(5)用作飞机燃料俄罗斯图波列夫飞机设计局应用

LNG作为飞机燃料，第一架试验飞机图-155，发动机型号为HK一88后正式使用LNG为燃料的是图一156客货运输机，已成功安全飞行12年。在投入航线运行的图-204客机基础上，设计局设计了使用LNG的图-206客机，此机可载乘210人，飞行里程为5200km。

(6)LNG的冷能利用深冷可用于低温研磨橡胶，中冷用于制冰、建滑冰场，浅冷用于冷冻库建设。日本还将冷能用于发电，利用能源创造舒适的环境。

(7)分布式能源系统采用热电冷三联供，可以提高天然气的利用率达到60-80%.。

LNG小区气化发展具有宽广的前途是基于：(1)其气源LNG是将天然气液化缩小600多倍的液体，可在公路、铁路、海上通汽车槽车、火车槽车和轮船进行灵活高效的运输；(2)建设投资省、见效快、方式灵活；

(3)气化成本远比LPG气化成本低，经济合算；(4)LNG本身价格比LPG价格至少便宜31%，价格波动比较平稳。

(5)与LPG比较，安全可靠，其气相密度0.74Kg/m'，比空气轻，稍有泄漏，即可随空气亦散，其着火点为650~C，比LPG的460~C要高，其爆炸极限为5%-15%，比LPG的1%-15%要窄，使用起来会更安全。

(6)LNG的主要成份为甲烷，燃烧后排出的二氧化碳比LPG少3-4倍，减少了温室效应，是非常理想的民用燃料、工业燃料、发电燃料、车用燃料。

(7)工艺流程简单，容易实现自动化操作，建设城市LNG卫星站可作为城市供气主要措施，又可以作为城市供气调峰设施，可成为与管道天然气对接之后的调峰和储存设施。随着我国经济建设的迅速发展和人民生活的不断提高，中国广大中小城镇，建设3至5万户、8至10万户规模的LNG小区气化站来满足人们生活用气和商业用气成为可能和现实。LPG、NG、SNG、CNG的具体含义

NG是英文“NaturalGas”的缩写，中文含义是天然气的代称；

LNG是英文“LiquefiedNaturalGas”的缩写，中文含义是液化天然气的代称；

SNG是英文“SubstituteNaturalGas”的缩写，中文含义是代用天然气的代称；

CNG是英文“CrushNaturalGas”的缩写，中文含义是压缩天然气的代称。城镇LNG\CNG供应系统

天然气加压站（母站）； 城镇CNG供应站（或减压站、卸气站）（子站）

CNG汽车加气站（子站）； 气瓶转运车；

CNG汽车； 城镇燃气管网。液化天然气(lng)工业系统从天然气井口到用户的LNG工业系统包括天然气的预处理、液化、运输、储存、接收站、再气化装置等。LNG工业链LNG接收终端（站）

城镇LNG气化站城镇LNG气化站是一个接收、储存和分配液化天然气的基地，是城镇或燃气企业把LNG从生产厂家转往用户的中间调节场所。城镇LNG气化站总储存容积不大于2000m3。城镇LNG气化站的规模应符合城镇总体规划的要求，根据供应用户类别、数量和用气量指标等因素确定。城镇气化站的储罐设计总容积应根据其规模、气源情况、运输方式和运距等因素确定。LNG气化站的平面布置图1－LNG储罐2－自增压器3－卸车口4－空浴式气化器5－水浴式气化器6－BOG储罐7－BOG加热器8－消防水罐9－控制室气化站工艺流程图城镇LNG气化站工艺流程LNG气化站内的主要设施固定式LNG储罐（金属罐、混凝土罐）围堰及排放系统LNG气化器泵和压缩机测量仪表（液位、压力、真空、温度）可燃气体报警装置紧急关闭系统（储罐液相进出口、气化器进口、出站主管道上）安全装置消防系统第二部分LNG相关技术低温技术基础LNG的生产LNG的储运LNG安全1低温技术基础低温热力学低温绝热1.1低温热力学

--低温的产生低温的定义：按照国际制冷学会(IIR)定义，123K(-150℃)以下属低温范围。天然气的主要成分是甲烷(CH4)，其标准沸点为111K(-162℃)，临界温度为190K(-83℃)，必须采用低温手段才能实现液化。标准沸点时液态甲烷密度426kg/m3，标准状态时气态甲烷密度0.717kg/m3，两者相差约600倍。体积的巨大差异是采取液化方式储运天然气的主要原因。低温的产生(1)-焦耳-汤姆逊节流

1、定义当压缩气体绝热通过狭窄的通道后，压力下降并产生温度变化的现象称为节流。用焦耳-汤姆逊系数μJT来表示等焓节流时温度随压力的变化关系：2、物理实质是个等焓过程。(焓:物理学上指单位质量的物质所含的全部热能)只有在虚线包围的范围内，制冷剂经节流阀降压后，温度才会降低，即产生节流冷效应。在虚线上，节流零效应。在其它区域，节流降压后，温度升高，称为节流热效应。低温的产生(2)-绝热膨胀

在液化流程中，气体绝热膨胀通常是由膨胀机来实现的。在低温制冷机中是通过活塞等运动部件的位移来实现的。对于绝热膨胀而言，降压后必产生温降，不存在升温的现象。绝热放气：容器内高压气体绝热排放过程中，容器内的气体对排出容器的气体做功，则容器内的气体温度下降。低温的产生(3)-绝热放气

对于绝热放气而言，降压后必产生温降，不存在升温的现象。最大降温幅度与绝热膨胀相同。其输出功一般不能利用。这种获得低温的方式常用于小型低温制冷机和深低温液化流程中。低温的产生-三种方式比较方式换热功焓变压力温度变化应用场合降温效果节流000降降/升/不变气体液化流程差绝热膨胀0>0降降降气体液化流程和小型低温制冷机好绝热放气0>0降降降气体液化流程和小型低温制冷机中1.2低温绝热低温贮运流体被液化并纯化到一定水平后就必须设法贮存和运输。低温液体的运输一般有两种方法：(1)用低温槽车或低温容器运送。(2)管道输送低温贮运设备的关键在于其绝热形式和特定的结构设计。低温绝热技术-绪论1“绝热”：减少或抑制热流(由导热、对流和辐射引起)从高温流向低温2绝热在低温技术中有特殊的重要性得到低温液体的功耗很大；低温液体沸点低，与环境温度的温差大，周围环境是个很大的热源；低温试验中，创造低温环境时为了排除周围环境的影响也要应用绝热技术3绝热方式分类①堆积绝热②高真空绝热③真空粉末绝热④高真空多层绝热⑤高真空多屏绝热其中方式②~⑤均要用到真空技术

1定义：选用导热系数小的绝热材料装填在需要绝热的部位上以达到绝热的目的。2堆积绝热材料的种类

3主要漏热：导热4适用场合：大型低温装置或对绝热性能要求不高的场合。

低温绝热技术-①堆积绝热(1)泡沫型种类聚氨脂、聚苯乙烯、橡胶、硅、玻璃优点成本低，有一定的机械强度，不需要真空罩缺点热膨胀率大。热导率会随时间变化。泡沫低温下会收缩措施为防止低温下收缩开裂，在泡沫中放置防收缩裂开的连接(2)粉沫型种类珠光砂(膨胀珍珠岩)、气凝胶、软木(3)纤维型种类玻璃纤维、矿棉、石棉(2)与(3)共性优点成本低、易用于不规则形状，不会燃烧缺点水蒸气和空气易渗入到冷表面，需防潮层。粉末沉降措施在绝热层中充入高于大气压的干氮气以防止水分的渗入1定义：高真空绝热是一种将绝热空间抽至1mPa的真空度，以消除绝热空间的气体对流换热和绝大部分气体导热的一种绝热型式。2主要漏热：辐射3影响其性能的因素及采取的措施真空度：（影响导热和传热）防漏，夹层中安放低温吸附剂、活性炭或分子筛以吸附水分等以保持真空度辐射传热量：表面镀银4适用场合实验室规模的小型杜瓦容器中5优缺点优点：易于对形状复杂的表面绝热，预冷损失小，真空夹层可做得很小缺点：需持久的高真空，要求辐射率小低温绝热技术-②高真空绝热1定义：在绝热空间填充多孔性绝热材料(粉末或纤维)，再将绝热空间抽到一定真空度(1~0.1Pa)的绝热型式

低温绝热技术-③真空粉末(或纤维)绝热2主要漏热从常温→液氮温区，辐射传热是主要的漏热。此辐射漏热<高真空绝热中的辐射漏热，所以此温区绝热性能优于高真空绝热。从液氮温区→液氦温区，固体热导是主要漏热。此漏热大于高真空绝热。所以此温区绝热性能不如高真空绝热。3适用场合：大中型低温贮槽及设备中。4优点不需要太高的真空度，易于对形状复杂的表面绝热。5缺点振动负荷和反复热循环后易沉降压实，抽真空时必须设置滤网以防粉末进入抽空系统

低温绝热技术-③真空粉末(或纤维)绝热1定义：在高真空(真空度达10-2Pa以上)绝热空间内交替装有许多具有高反射能力的辐射与具有低热导率的间隔物的一种绝热型式。这种绝热型式绝热性能非常好，常被称为“超级绝热”。2主要漏热：导热低温绝热技术-④高真空多层绝热低温绝热技术-④高真空多层绝热影响高真空多层绝热性能的因素

(1)多层材料及其组合辐射屏种类：铝箔、铜箔或喷铝涤纶薄膜作用：降低辐射漏热，在多层中设置n层辐射屏，则辐射漏热仅为原先的1/(n+1)倍屏数量：单位厚度中屏的数量：数量增加，则辐射传热降低；但会使接触热阻降低，从而固体导热增加。最佳层密度为20~40层/cm间隔物种类：玻璃纤维、纤维纸、尼龙布、涤纶膜、填炭纸等作用：起反射屏之间的间隔作用、及抑制固体热导(这是由于间隔物的导热系小且与辐射屏间以点接触形式接触)低温绝热技术-④高真空多层绝热影响高真空多层绝热性能的因素

(2)真空度(3)其它温度、机械负荷、杂质等真空度应保持在0.01Pa以上层间压强由于(1)多层材料层间抽气阻力大(2)多层材料本身又要放气。所以层间压>>真空空间压强，如不采取措施，就不能满足真空度0.01Pa的要求措施(1)在多层材料上打许多小孔以利多层层间压力平衡，保证里层的残余气体能被充分抽走。(2)采用填炭纸作为间隔物材料可有效地利用活性炭在低温下的高吸附能力，吸附真空夹层中的放气，因而能长时间地保证容器的高真空。低温绝热技术-④高真空多层绝热几种典型的多层绝热表观热导率,对应冷热边界分别为77K和300K，残余气体压力小于1.3mPa绝热层层密度kg/m3热导率W/(m.K)6μ铝箔+0.15mm玻璃纤维203.7×10-56μ铝箔+2mm人造纤维布107.8×10-56μ铝箔+2mm尼龙布113.4×10-58.7μ铝箔+填炭玻璃纤维纸301.4×10-550μ单面喷铝植物纤维纸401.4×10-420μ双面喷铝涤纶薄膜751.5×10-48μ单面喷铝进口涤纶薄膜1219.2×10-5低温绝热技术-④高真空多层绝热4适用场合：液氧、液氢、液氦的贮存容器5优缺点优点：绝热性能优越，重量轻，与粉末绝热比相对预冷损失小，稳定性好；缺点：费用较大，难以对形状复杂绝热，抽成高真空不容易，抽空工艺复杂

2机理：用不多的传热屏与容器内冷蒸发气体逸出管相连接，利用冷蒸汽吸收的显热来冷却辐射，降低热壁(传热屏和辐射屏)的温度，抑制了辐射传热，从而提高绝热效果。

T2降低，则q也降低。低温绝热技术-⑤高真空多屏绝热1定义：是一种多层防辐射屏与传热屏相结合的绝热结构3传热屏：有限个屏就能得到高效绝热效果。4适用场合：液氢和液氦容器5优缺点优点：绝热性能最优；缺点：仅对于液氦或液氢容器有较显著的效果，结构复杂，成本较高。液氢液氦罐若不用此种绝热方式，则常用具有液氮保护屏的液氮容器，液氮起到冷屏的作用。见下页图。低温绝热技术-⑤高真空多屏绝热低温绝热技术-⑤高真空多屏绝热低温绝热技术-五种绝热方法比较类型真空/Pa夹层材料主要漏热应用场合堆积绝热常压或微正压泡沫/粉末/纤维导热大型储罐,要求不高的场合高真空绝热10-3无辐射实验室规模小型杜瓦瓶真空粉末绝热1~0.1粉末/纤维常温-77K,辐射77~4.2K固导热大中型储槽/设备高真空多层绝热10-2辐射屏+间隔物的多层材料导热LO2,LH2,Lhe储罐高真空多屏绝热高真空10-3多层10-2辐射屏+间隔物的多层材料导热LH2,Lhe储罐2LNG的生产天然气的净化气体低温液化原理天然气液化流程2.1天然气的净化净化目的：脱除原料天然气中的杂质，以免杂质腐蚀设备和因冻结堵塞设备管道。须脱除的主要杂质：水、二氧化碳、硫化氢、重烃和汞等。(1)脱水水的危害：形成管路和设备堵塞水冻结成冰或霜水与天然气形成固态天然气水合物脱水目标：在高于水合物形成温度时脱除原料气中的游离水，使露点低于-100℃常用方法：冷却法、吸收法、吸附法1.冷却脱水原理：天然气的含水量随温度降低而减少。适用：大量水分的粗分离。方法高压气体：截流降压、降温，水分析出。低压气体：压缩、冷却、节流。特点：可能需进一步脱水；部分重烃随之脱除。2.吸收脱水原理：用吸湿性液体（或活性固体）吸收原料气中的水蒸气。常用醇类脱水吸收剂：甘醇胺溶液：可同时脱水、CO2、H2S二甘醇水溶液：不凝固、性能稳定、吸湿性高三甘醇水溶液：不凝固、性能稳定、吸湿性高、易再生适用：大型装置中脱除原料气大部分水分常压甘醇脱水装置流程湿原料气→吸收塔2→雾沫分离器1→干燥气体稀甘醇液从吸收塔2

→换热器6吸热→闪蒸罐7→过滤器8→再生塔9加热脱水为浓甘醇液→甘醇泵4→吸收塔23.吸附脱水原理：气体（吸附质）在自由表面（吸附剂）的凝聚。适用：小流量气体的脱水。特点：露点很低，含水量可达1ppm；对流量、温度、压力变化不敏感。常见吸附剂：活性氧化铝、硅胶和分子筛。吸附法高压天然气脱水典型工艺流程为保证连续工作，采用双塔或多塔交替运行不工作的吸附塔通过加热再生(2)脱酸性气体H2S、CO2、COS对人身有害、对设备管道有腐蚀作用、易呈固体析出形成堵塞，必须脱除酸性气体脱除方法化学吸收法：以弱碱性溶液为吸收剂物理吸收法：以有机化合物溶剂吸收气体联合吸收法：结合物理和化学吸收的特点直接转化法：将溶液中的H2S氧化为硫非再生性法：用脱硫剂、再用分散剂使固体悬浮膜分离法：膜对气体的选择性透过低温分离法：适用于含CO2高的伴生气干法：固体床脱硫，吸附或化学反应1.醇胺法利用胺水溶液与天然气中的酸性气体反应，可同时脱除CO2和H2S。主要采用一乙醇胺(MEA)和二乙醇胺(DEA)。醇胺法是广泛采用的方法。2.热钾碱法和砜胺法热钾碱(Benfied)溶剂是碳酸钾、催化剂、防腐剂和水组成的混合物。可同时脱CO2和H2S。此法净化程度好，对含大量CO2的原料气尤为适用。砜胺法是一种联合吸收法，吸收溶液由物理溶剂环丁砜、化学吸收剂二乙丙醇胺加少量水组成。此法对中至高酸气分压的天然气有广泛适应性。三种脱酸气方法的比较(3)其他杂质的脱除汞：极微量的汞含量就会。严重腐蚀铝制设备。脱除原理是汞与硫在催化反应器中的反应。重烃：可形成堵塞，且对烃系统相特性有大的影响。吸附脱水可除去部分重烃，其余部分在低温区通过一个或多个分离器除去。COS：可水化形成H2S和CO2；易与回收丙烷相混。通常与H2S和CO2在脱酸时一起脱除。氦气：天然气是氦的最主要来源，应加以分离利用。采用膜分离和深冷分离相结合的方式脱除。氮气：其含量的增加会使天然气液化更困难。一般采用最终闪蒸法从LNG中选择性脱除。2.2气体低温液化原理气体液化循环类型氧、氮、氩天然气J-T效应简单的林德-汉普逊系统带预冷的林德-汉普逊系统林德双压系统复迭式系统绝热膨胀克劳特系统卡皮查系统海兰特系统采用膨胀机的其他液化系统氖、氢、氦J-T效应用于氖和氢的预冷林德-汉普逊系统绝热膨胀用于氖或氢的克劳特系统氦制冷的氢液化系统考林斯液化系统绝热放气西蒙氦液化系统(1)简单林德-汉普逊系统

(2)带预冷的林德-汉普逊系统(3)林德双压系统1、工作过程氨制冷循环预冷乙烯；乙烯循环预冷甲烷；甲烷循环冷却并液化液氮。2、缺点复杂；每一级循环都必须完全不漏3、优点 节流阀压降降减少，不可逆损失降低；所需的压力低(4)复迭式系统(5)克劳特系统1膨胀机的作用可获得更大的温降；回收膨胀功，膨胀机输出的功可用于驱动压缩机；降低节流膨胀过程的不可逆损失，改善循环的热力性能。

2带膨胀机液化循环的优缺点优点：液化率升高；单位液化功降低；循环效率增加；缺点：膨胀机比节流阀昂贵，所以设备投资大。3在带膨胀机的循环中仍需节流阀(6)卡皮查系统

流程：是克劳特循环的一种，与克劳特循环相比，少了一个换热器，循环压力低。优点：膨胀机为高效率涡轮膨胀机；单位能耗小，金属耗量及初投资低，操作简便。应用：大、中型空气分离装置。(7)海兰特系统

流程：是克劳特循环的一种，与克劳特循环相比，少了一个换热器，循环压力高，提高压力可降低单位质量气体的液化功。优点：提高膨胀前温度可增加绝热焓降和绝热效率。

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2.3天然气液化流程

级联式液化流程混合制冷剂液化流程（MRC）带膨胀机的液化流程(1)级联式液化流程

优点：①能耗低；②制冷剂为纯物质，无配比问题；③技术成熟，操作稳定。缺点：①机组多，流程复杂；②附属设备多；③管道与控制系统复杂，维护不便。

采用级联式液化流程的基本负荷型液化装置

阿尔及利亚建造的世界上第一座大型基本负荷型天然气液化装置(CAMEL)的流程图

1－丙烷压缩机2、6、10、13－水冷却器3－丙烷储罐4－丙烷-甲烷换热器5－丙烷-乙烯换热器7－乙烯压缩机8、9－乙烯-甲烷换热器11－甲烷压缩机12－原料气压缩机14－二氧化碳吸收塔15、19－天然气冷却器16－脱水器17－干燥器18－过滤器20－汽提塔21－重烃分离器22－乙烯冷却器23、24、25－甲烷-天然气换热器26－天然气闪蒸槽27－天然气换热器28－液化天然气泵29－天然气压缩机

级联式液化流程-阿尔及利亚中原LNG工厂-全景图2001年，试运行成功，生产的LNG通过槽车运输的方式供应给山东、江苏等省的一些城市。该液化装置生产LNG的能力为15.0×104Nm3/d

中原LNG工厂-流程示意图1－分液罐2－过滤器3－脱CO2塔4－干燥器5－中压丙烷换热器6－低压丙烷换热器7、11、14－节流阀8－高压天然气分离器9－乙烯换热器10－中压LNG换热器12－中压天然气分离器13－低压LNG换热器15－低压天然气分离器16－LNG储槽

返回(2)MRC液化流程MRC流程：是以C1至C5的碳氢化合物及N2等五种以上的多组分混合制冷剂为工质，进行逐级的冷凝、蒸发、节流膨胀得到不同温度水平的制冷量，以达到逐步冷却和液化天然气的目的。应用：在基本负荷型天然气液化装置中得到了广泛的应用。优点：①机组设备少，流程简单，投资省；②管理方便；③混合制冷剂组分可以部分或全部从天然气本身提取与补充。缺点：①能耗较高，比级联式液化流程高10~20%左右；②混合制冷剂的合理配比较为困难。在基本负荷型天然气液化装置中得到了广泛的应用

APCI丙烷预冷混合制冷剂液化流程MRC液化流程-APCI采用闭式MRC流程的基本负荷型液化装置1、4－缓部罐2、5－压缩机3、6－水冷却器7、10、11－气液分离器8－LNG储槽9－低温换热器12－C5分离器13－C4分离器14－C3分离器15－C2分离器16－C1分离器

利比亚伊索工厂天然气液化装置流程图

MRC液化流程-利比亚采用丙烷预冷混合制冷剂液化流程的基本负荷型液化装置1－再生塔2－吸收塔3、18－高压丙烷换热器4－水分离器5、6－干燥器7、17－中压丙烷换热器8－重烃回收器9、16－低压丙烷换热器10－C1分离器11－C2分离器12－C3分离器13－C4分离器14－低温换热器15－气液分离器19、21－水冷却器20、22－制冷剂压缩机

文莱天然气液化装置流程图

MRC液化流程-文莱基本负荷型液化装置：生产供当地使用或外运的大型液化装置。

LNG工厂

MRC液化装置上海LNG事故调峰站-全景图上海LNG事故调峰站-CII流程1－分馏塔2－冷箱3－低压压缩机4－高压压缩机5,6,7,8－气液分离器9,10,11－节流阀12，13－冷却器CII液化流程：整体结合式级联型液化流程(IntegralIncorporatedCascade)新疆液化天然气工程

气源来自吐哈油田。设计液化能力为150万Nm3/d天然气。LNG设计年周转量45.6万t。LNG储罐容量为3万m3。运输：生产液化天然气的以70%通过铁路运输、30%通过公路运输的方式运往目的地。市场目标：①闽东南地区，即从福州至厦门沿铁路的14个城市；②以江西景德镇为中心辐射湖南、湖北等华东地区；③华北及新疆天山北坡经济带一些地区。新疆液化天然气工程-流程示意图五返回带膨胀机液化流程：指利用高压制冷剂通过透平膨胀机绝热膨胀的克劳德循环制冷实现天然气液化的流程。流程的关键设备是透平膨胀机。种类：①天然气膨胀液化流程；②氮气膨胀液化流程；③氮-甲烷膨胀液化流程。应用：调峰型天然气液化装置。优点：①流程简单，调节灵活，工作可靠，易起动，易操作，维护方便；②用天然气本身为工质时，省去专门生产、运输、贮存冷冻剂的费用。缺点：①送入装置的气流须全部深度干燥；②回流压力低，换热面积大，设备金属投入量大；③受低压用户多少的限制；④液化率低，如再循环，则在增加循环压缩机后，功耗大大增加。(3)带膨胀机的液化流程

天然气膨胀液化流程无需专门制冷剂、预处理天然气量小(20~35%)温度比氮膨胀高、循环气量大、液化率低氮气膨胀液化流程采用单一制冷剂、能达到较低温度、液化率比天然气膨胀高能耗比MRC高约40%1－预处理装置2、4、5－换热器3－重烃分离器6－透平膨胀机7－制动压缩机8、9－水冷却器10－循环压缩机11－储槽12－预热器13－压缩机氮-甲烷膨胀液化流程比氮膨胀液化流程能耗低10~20%。带丙烷预冷的天然气膨胀液化流程通过预冷降低传热温差，减少不可逆损失。3LNG的储运固定式LNG储罐LNG运输槽车LNG远洋运输(LNG船)3.1固定式LNG储罐固定式LNG储罐：液化站、接收站用大型储罐、卫星站(汽化站)用储罐。分类罐材料放置方式内部观察装置中国的固定式LNG储罐固定式LNG储罐-种类

种类

容量/m3

用途

绝热型式

形状

小型

5~40

民用燃气气化站，LNG汽车加注站等场合

真空粉末绝热或高真空多层绝热

球形圆柱形

中型

40~100

卫星式液化装置，工业燃气气化站

正压堆积绝热

大型

100~1000

小型LNG生产装置

圆柱形

超大型

10000~40000

基本负荷型和调峰型液化装置

特大型

40000~200000

LNG接收站LNG球形储罐(民用燃气气化站，LNG汽车加注站等)固定式LNG储罐-球形圆柱形(基本负荷型、调峰型液化装置、LNG接收站)

固定式LNG储罐-圆柱形固定式LNG储罐-圆柱形圆柱形(基本负荷型、调峰型液化装置、LNG接收站)

固定式LNG储罐-罐材料

双金属：内罐采用耐低温的不锈钢或铝合金。外壳采用黑色金属，常用压力容器用钢。预应力混凝土：指大型贮槽采用预应力混凝土外壳，而内筒采用低温的金属材料。薄膜型：指内筒采用厚度为0.8~1.2mm36Ni钢（又称殷钢）。薄膜表面起波纹的36Ni钢作主屏，起到允许膨胀和收缩的作用。绝热板起着支撑膜的作用。

固定式LNG储罐-薄膜型固定式LNG储罐-薄膜型膜型储罐内部结构

固定式LNG储罐-按放置分类

①Undergroundin-pitLNG储罐②UndergroundLNG储罐③In-groundLNG储罐④AbovegroundLNG储罐(双壁金属型)）⑤AbovegroundLNG储罐(预应力混凝土型)以上几种LNG储罐常用于LNG接收终端的特大型贮槽。

固定式LNG储罐-

Undergroundin-pitLNG储罐

固定式LNG储罐-

Undergroundin-pitLNG储罐

固定式LNG储罐-

UndergroundLNG储罐

固定式LNG储罐-

In-groundLNG储罐

固定式LNG储罐-

In-groundLNG储罐

固定式LNG储罐-

In-groundLNG储罐

固定式LNG储罐-

AbovegroundLNG储罐（双壁金属型）

固定式LNG储罐-

AbovegroundLNG储罐（双壁金属型）

固定式LNG储罐-

AbovegroundLNG储罐(预应力混凝土型)固定式LNG储罐-

AbovegroundLNG储罐(预应力混凝土型)固定式LNG储罐-内部观察装置固定式LNG储罐-内部观察装置固定式LNG储罐-内部观察装置中原油田的LNG储罐山东淄博LNG汽化站的储罐江苏LNG汽化站的储罐中国的固定式LNG储罐中国的固定式LNG储罐建于中原油田的LNG储罐，620m3

绝热方式:粉末（珠光砂）堆积绝热。

设计能力为12万Nm3/d山东淄博

储罐：圆柱形，106m3/台，共12台;

内罐材质为0Cr18Ni9，外罐材质为16MnR， 夹层充填珠光砂250mm厚，抽真空

山东淄博LNG汽化站江苏苏州LNG汽化站两台体积均为100m3的低温贮罐，贮罐夹层填充珠光砂并抽真空进行绝热；将LNG气化、调压后与水煤气、焦炉气掺混作城市煤气气源3.2LNG运输槽车（陆地运输）LNG运输槽车（陆地运输）LNG槽车的隔热方式

有三种型式：真空粉末隔热；真空纤维隔热；高真空多层隔热，绝热层所占空间小；绝热材料轻；隔热材料一般不发生沉降。但施工难度大。

LNG槽车的安全设计

安全设计要求：

①防止超压；

②消除燃烧的可能性。①防止超压的措施：在槽车的气相管路上设置一个降压调节阀作为第一道安全保护；设置安全阀、爆破片等超压泄放装置；公路运输泄放阀。②消除燃烧的可能性：禁火、禁油、消除静电LNG槽车的输液方式两种输液方式：

①自增压输液：利用在增压器中气化LNG返回贮罐增压。

②液泵输送：配置在车上的离心式低温泵来泵送液体。

中国27m3LNG槽车1-牵引车；2-外筒安全装置；3-外筒；4-绝热层真空纤维；5-内筒；6-操作箱；7-仪表、阀门及管路系统；8-THT9360型分体式半挂车底架中国27m3LNG槽车绝热：真空纤维绝热材料：贮槽内筒及管道－0Crl8Ni9；外筒－16MnR低合金钢钢板；支承－环氧玻璃钢外形尺寸：长、宽、高分别为14.5m、2.5m和3.8m。槽车包括：①进排液系统；②进排汽系统；③自增压系统；④吹扫置换系统；⑤仪控系统；⑥紧急截断阀与气控系统；⑦安全系统；⑧抽空系统；⑨测满分析取样系统。安全措施：紧急截断控制措施、易熔塞、阻火器、吹扫置换系统、导静电接地及灭火装置。中国40m3LNG槽车3.3LNG远洋运输(LNG船)

LNG运输船：为大气压下沸点为-162℃的大宗LNG货物的专用船舶。这类船目前的标准货量在12~13万立方米之间。一般它们在25~30年船龄期内，从事专用的航行计划。

类型：（1）独立球型（MOSS）；（2）SPB型船，石川岛播磨重工业IHI；（3）薄膜型（Membrane），法国GTT公司。液化天然气运输船液化天然气运输船-SPB型液化天然气运输船-GTT型薄膜型LNG船的开发者GazTransport和Technigaz已合并为一家，故对该型船称为GTT型。GTT型的围护结构包括GTNO96和TGZMarkIII两种。

液化天然气运输船-GTT型GTTNO.96型LNG船液化天然气运输船-MOSS型MOSS型(球型)LNG船液化天然气运输船-MOSS型液化天然气运输船-MOSS型液化天然气运输船-三种船型比较

比较对象

SPB型

MOSS型

GTT型

尺寸

紧凑

大

紧凑

船重量

轻

最重

轻(当船小时相对重)

储罐数量

最少

多

多

汽化率

最低0.05%/d

低0.08%/d

GT高：≧0.1%/dTGZ：低

上甲板空间

完全不受限制

非常受限制

不受限制

任意装载量水平

可能

可能

不可能

航行

容易

不容易

容易

压力控制

简单

复杂

最复杂

温度控制

简单

复杂

复杂

不可泵送的液体量

最少(3m3/储罐)

少(6m3/储罐)

多(200~400m3/储罐)

维护

外部

容易

不容易

容易

内壳/绝热

最容易

容易

非常困难LNG船大型化趋势

年份

舱容量/万m3

1964

0.621

1970

4~5

1972~1973

7.5~8.7

1975~1976

12.5~13

1978

13.1264

1983

13.275

1987

13.64LNG船制造商LNG船主要建造国是法国、美国、日本和韩国。在所建造的87艘LNG船中，法国占31艘，美国16艘，日本14艘，这三国占世界总数的70%。目前LNG船的一些主要制造商。

⑴日本MES；⑵日本KHI；⑶日本MHI；⑷日本IHI；⑸日本NKK；⑹韩国现代；⑺韩国三星；⑻韩国大宇；⑼韩国Hanjin；⑽意大利Fincatineri；⑾芬兰Masa；⑿法国Chantiersd’Atlantique；⒀西班牙Lzar；⒁美国NewportNews*；⒂德国HDW*；⒃Beolwerf*；⒄GeneralDynamics(美国)

注：*表示十五年来没有交货

LNG海上贸易量和LNG船

1990~1997年世界LNG海上贸易量年份19901991199219931994199519961997贸易量(万吨)520857106021618365366877765083001999年初全世界的LNG船的液舱容量及船的数量船的液舱容量(万m3)<0.51~22~66~10>10船舶艘数341115781999年初世界LNG船的船龄构成船龄4年以下5~9年10~14年15~19年20年以上船舶艘数3212218471990~1997年世界LNG海上贸易量年份19901991199219931994199519961997贸易量(万吨)520857106021618365366877765083001999年初全世界的LN