天然气与液化天然气知识

自然气与液化自然气学问自然气与液化自然气学问10/13自然气与液化自然气〔LNG〕学问2023年十一月二十五日自然气学问20保持在2%，估量2023在世界能源组成中的比重将会增加到29%左右。中国是开发利用自然气资源最早的国家。中国成立后，自然气产业有了很大进展。特别是“八五”以来，中国储量快速增长，自然气进入高速进展时期。但从全世界看，中7动用程度约50%，特别是自然气在能源构造中所占的比例极低，不到世界平均水平的格外之一。随着中国国民经济的持续进展，工业化程度的不断提高，对清洁能源的需求不断增大，预示着自然气具有很大的进展空间，中国自然气产业具有良好的进展前景。中国自然气产业正面临着前所未有的进展机遇和挑战。随着科技进步，世界能源消费构造不断地向低碳化演化，自然气作为低碳化的清洁能源在世界各国都得到了高度的重视和进展，而目前中国自然气产业的进展与国民经济及社会进展很不适应。为此，国家从能源构造调整、加强环保和可持续进展等自然气产业的进展制造良好环境。一、自然气组成自然气是由烃类和非烃类组成的简洁混合物。大多数自然气的主要成份是气体烃类，此外还含有少量非烃类气体。自然气中的烃类根本上是烷烃，通常以甲烷为主，还有乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、以及少量的已烷以上烃类。在C6

中有时还含有极少量的环烷烃〔如甲基不戊烷〕及芳香烃〔如苯、甲苯。自然气中的非烃类气体，一般为少量的氮气、氧气、氢气、二氧化碳、水蒸气、硫化氢，以及微量的惰性气体如氦、氩、氙等。自然气中的水蒸气一般呈饱和状态。自然气的组成并非固定不变，不仅不同地区油、气藏中采出的自然气组成判别很大，甚至同一油、气藏的不同生产井采出的自然气组成也会有很大的区分。1、依据化学组成的不同分类90%以上的自然气。湿性自然气：除主要含甲烷外，还有较多的乙烷、丙烷、丁烷等气体。2、依据自然气的来源分类纯自然气：气藏中通过采气井开采出来的自然气称为气井气。这种气体属于干性气体，主要成分是甲烷。，包括游离气和溶解在原油中的溶解气两种。油田气是与石油伴生的，是自然气的一种，从化学组成来说属于湿性自然气。开60%~90%的甲烷，10%~40%的乙烷、丙烷、丁烷和高碳烷烃。凝析气田气：是含有简洁液化的丙烷和丁烷成分的富自然气。这种气体通常含有甲烷85%~90%，碳三到碳五约2%~5%。可承受压缩法、吸附法或低温分别法，将后者分别出去制液化石油气。矿井气口从井下煤层抽出的矿井气，习惯称为矿井瓦斯气。二、自然气燃烧特性自然气最主要的成分是甲烷，根本不含硫，无色、无臭、无毒、无腐蚀性，具有安全、热值高、干净和应用广泛等优点，目前已成为众多兴盛国家的城市必选燃气气源。城市燃气应按燃气类别及其燃烧特性指数〔华白数W和燃CP〕分类，并应把握其波动范围。W〔1〕计算：QdW gd

〔1〕式中：W—华白数，MJ/m3〔kcal/m3);Qg—燃气高热值，CP2CPK

H2

dm d

CO0.3CH4

〔2〕K10.0054O22

〔3〕式中：CP——燃烧势；H2——燃气中氢含量，%〔体积〕；

CO——燃气中一氧化碳含量，%〔体积〕；CH4——燃气中甲烷含量，%〔体积〕；d——燃气相对密度〔1〕；K——燃气中氧含量修正系数；O2——燃气中氧含量，%〔体积〕。城市燃气的分类应符合表的规定。城市燃气的分类〔干，0℃，101.3kPa〕表W,MJ/m3类别 〔Kcal/m2〕

CP标准22.75R(5430)27.1

范围 标准21.1(5050)～9424.3(5810)25.2(6017)～

范围人工燃气6R 108 63～110(6470) 29.0(6923)32.7 30.4(7254)～7R 121 72～128(7800) 34.9(8346)18.0 16.7(3999)～自然气 4T 25 22～57(4300) 19.3(4601)(6300)28.2(6741)43.8(6300)28.2(6741)43.841.2(9832)～(10451)47.3(11291)53.548.1(11495)～(12768)57.8(13796)56.554.3(12960)～(13500)58.8(14040)81.276.9(18379)～(19387)92.7(22152)92.776.9(18379)～(22152)92.7(22152)84.276.9(18379)～(20233)92.7(22152)2925～653331～344036～884140～944842～494242～494642～496T26.424.5(5859)～6T26.424.5(5859)～10T12T13T19Y液化石油22Y气20Y三、自然气的储运自然气是以气态燃用，但储运方式有管输自然气、压缩天然气、液化自然气等多种形式。另外，目前还在进展自然气水合物。压缩自然气〔CNG〕压缩自然气〔CNG〕是通过压缩机加压的方式，将自然气压缩至容器，增加容器存储体积的自然气运输方式。一般状况下，自然气经过几级压缩，到达20MPa的高压，在用气时在经减压阀降压使用。在20MPa276。CNG在生产和利用过程中本钱相对较低，能耗低。但是由于承受笨重的高压气瓶，导致CNG单车运输量比较小，运输本钱高。因此，一般认为该种方式只适合为距离气源地近、用气量小的城市供给燃气。CNGLNG与管道自然气相比要灵敏，由于管道一旦建设好以后，无法根据市场的需要发生转移。液化自然气〔LNG〕当自然气在大气压下，冷却至约-162℃时，自然气由气态转变成液态，称为液化自然气〔LiquefiedNaturalGas，缩写为G。G体积约为同量气态自然气体积的5，密度在450kg/m3输。另外，由于LNG的燃点及爆炸极限高于汽油，所以不易发生爆炸，安全性能好。LNG工程包括液化工厂、低温储槽和再气化工厂的建设。液化和再气化工厂的经济可行性由年产量和最高供气量打算。由于LNG所以低温液体，其生产、储运及利用过程中都需要相应的液化、保温存气化设备，投资额高。这种运输形式只有在规模进展较大时才具有合理的经济性能。管输自然气〔PNG〕管输自然气是通过管道直接将自然气输运到用户点的一种运输方式，主要针对气源地用户或与气源地通过陆地相连的国家之间自然气运送。管道长度对于PNG方式有确定要求。对于距离气源地较远的地区，只有当用气量较大时才会具有较好经济性。由于海底管道的建筑和维护费用高，当自然气的海上运LNG与LNG工程不同，PNG工程既不需要液化工厂也不需要再气化工厂。管道根本建设投资是影响工程经济可行性的主要打算因素。根本建设投资额随着管线距离、管线走向、地理环变化而变化自然气井口价格也对PNG工程的经济可行性有较大影响。当自然气的进口价格确定时，运输距离是打算其贸易方式的主要因素。假设输送距离高于临界点，LNG工程将更加可行。据英国BP公司供给数据，管道自然气和液化自然气运输本钱运输距离的临界值大致在 4000～5000公里间。其他技术除了上述三种已经成熟的自然气存储技术，各国还在乐观探寻其他更经济有效方式。其中包括自然气水合物〔NGH，NaturalGasHydrate，简称GasHydrate〕和吸附自然气〔ANG，AdsorptionNaturalGas〕等。自然气水合物资源是世界能源开发的下一个主要目标。海底的自然气水化物资源丰富，其开发利用技术已成为一个国际能源领域的热点。自然气水合物是在确定条件〔适宜的温度、pH〕下由水和自然气组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物，其遇火即可燃烧。形成自然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99％的自然气水合物通常称为甲烷水合物〔Methane。在标准状况下，1单位体积的气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体。但是依据目前的进展来看，该技术距离工业应用的成熟水平还有确定的距离。吸附自然气技术是利用一些诸如活性炭等多孔性固体物质对气体的吸附特性进展储气。由于这种型的储气方式也要求在确定的压力作用下〔通常为3MPa-4MPa〕方能最大限度地提高气体附量〔如在储存压力为3.5MPa时，理论储气量可达150CNG应减轻，安全性相对提高。当储气容器的改进同样是减轻车辆无效载重、提高空间利率、减缓容器内外壁腐蚀等部题的最根本方法。目前该技术的关键局部：吸附剂以及热能储存器的开发已有了较大进展。作为自然气储存的一种方式，由于单位存储介质的吸附量还比较小，还不能在工业中得到大规模的应用。目前只有少数机构可以将其应用到自然气汽车上。LNG83℃，故在常温下，无法仅靠加压将其液化。通常的液化自然气〔LiquefiedNaturalGas，简称LNG〕162℃、压力为0.1MPa左右的低温储罐内，其密度为标准状态下甲烷的60072%，格外有利于输送和储存。液化自然气是经过净化处理〔脱水、脱烃、脱酸性气体〕后，承受节流膨胀及外加冷源冷却的工艺使得自然气液化的。预处理主要包括H

S，，CO，H2 2

O2自然气液扮装置按用途可分为两大类,即根本负荷型自然气液扮装置和调峰型自然气液扮装置。根本负荷型自然气液扮装置由自然气预处理系统、液化系统、储存系统、把握系统、装卸设施和消防系统等组成，是一个简洁浩大的系统工程，投LNG工程大多由壳牌、道达尔等大型跨国石油公司与资源拥有国政府合资建设。根本负荷型自然气液扮装置的液化单元常承受级联式液化流程和混20世纪60年月最早建设的自然气液扮装置,承受当时技术成熟的级联式液化流程。到70流程大为简化的混合制冷剂液化流程(MRC)。80年月后,建与扩建的根本负荷型自然气液扮装置则几乎无一例外地承受APCI公司的丙烷预冷混合制冷剂液化流程(C3/MRC)。调峰型自然气液扮装置是小流量的自然气液扮装置,并非常年连续运行。因此,调峰型液化流程要求具有高效、灵敏、简便、低本钱的特点。一般,对于管道气压力较高的状况,为充分利用其压力能,可考虑使用膨胀机液化流程。选择调峰型LNG液化流程,必需依据具体的设计要求和外围条件对上述因素进展以及灵敏性进展全面比照,才能最终打算承受何种液化流程。自然气液化工厂的工艺流程不同，出厂LNG的温度和压力有所不同如疆广汇液化工厂出厂LNG温度约为－162℃，压力为常压；中原绿能高科液化工厂出厂 LNG温度约为－145℃，压力为0.35MPa。一、LNG组分分子式mol%异丁烷组分分子式mol%异丁烷已烷C4H10C4H10C5H12C5H12C6H140.2010.1050.0370.0310.009疆广汇中原油田甲烷CH486.2395.857乙烷C2H612.772.936丙烷C3H80.34280.733庚烷庚烷氮C7H16C8H18N20.65500.0030.0030.085二、LNGLNG分子量： 17.3气化温度： －162.3℃〔常压1.053bar〕临界温度： －82.5℃液相密度： 440kg/Nm3气相密度： 0.75kg/Nm3〔15.5℃〕燃点： 650℃热值： 8700kcal/Nm3气化潜热： 0.51MJ/Kg〔121Kcal/Kg〕运动粘度： 12.072×10－6m2/s燃烧势： 45.18CP华白数： 54.23MJ/m3爆炸极根 上限 15.77％下限 4.91％三、LNG自然气液化后，体积缩小600多倍，可以在大路、铁路、船舶上实现经济运输。储存效率高、占地少、投资省。和进展。LNG可作为优质清洁的车用燃料，有效削减汽车尾气排放对大气的污染，应用前景宽阔。LNG的气化过程，释放出大量的冷量，有很高的综合利用价值。LNG生产使用较液化石油气更为安全牢靠。其燃点为650℃，比汽油高230℃，