液化天然气:性质,用途,原产地,组成,LNG工艺

液化天然气或液化天然气 是天然气与主要元素为甲烷。液化天然气被转化为液体形式以易于运输和储存。在液体形式中,液化天然气占1/600左右 TH. 其气态形式的体积。因此,LNG可以在通过管道的天然气运输的位置轻松地以液体形式运输是不可行的。特殊的油轮将该液化天然气携带到LNG返回气相并通过管道分布的终端。

液化天然气的特点

液化天然气或液化天然气是无色的,无味,无毒,无腐蚀性。液化天然气的主要特征是

  • 它是一种低温液体,必须使用特殊材料和技术处理。
  • LNG存储在特殊集装箱中。
  • 它是由有机沉积材料产生的化石燃料。
  • LNG的沸点通常为-162°。 C
  • 液化天然气的密度在430kg / m之间变化3 to 470 Kg/m3.
  • 在环境条件下,LNG将转换为蒸汽形式。
  • LNG是不易燃的。
  • 液化天然气具有非常热的火焰温度意味着它迅速燃烧并产生巨大的热量,因为它的燃烧热是50.2mJ / kg。
  • 如果没有正确含有危险的话。
  • LNG是一个非常好的能量来源。

用液化天然气的用途

LNG或液化天然气广泛用于以下应用。

  • 发电或电力。
  • 用作工业和商业锅炉的燃料。
  • 用于加热水和建筑物,在住宅应用中烹饪。
  • 作为LNG车辆的公路运输
  • 用于船舶的海运,渡轮等
  • 用作熔炉的燃料,流化床干燥器
  • 作为海洋燃料

起源 天然气

天然气在地壳中岩石储存器中的压力下存在,无论是结合和溶解在较重的碳氢化合物和水中还是本身。它与水库类似地与原油和原油一起制造。

通过过去数百万年累积的有机物的降解形成天然气。两个主要机制(生物和热)负责这种降解。从地质形成产生的天然气含有各种组合物。气体组合物的各种气体组合物可以大致分为三个不同的群体:

  • 无关气体 - 它发生在常规的气田中
  • 相关气体 - 它发生在常规油田中,和
  • 非常规天然气。

非常规气体

它发生在前两人之外。最常见的非传统气体类型是:

  • tight - 从水库岩石生产的天然气,具有如此低的渗透率,即大量水力压裂是生产经济率的良好;
  • 煤层甲烷 - 甲烷吸附成煤的固体基质;
  • 来自地理加压含水层的天然气;
  • 天然气水合物 - 甲烷包合物是一种固体克拉酸盐化合物,其中大量的甲烷被捕获在水的晶体结构内,形成类似于冰的固体;
  • 深气

天然气的构成

天然气是烃和非烃成分的复杂混合物,并以大气条件下的气体存在。

原始天然气通常主要由甲烷(CH 4),最短和最轻的烃分子组成。它还包含不同的数量:

  • 较重的气态碳氢化合物: 乙烷(C2H6),丙烷(C​​3H8),正常丁烷(N-C4H10),异丁烷(I-C4H10),戊烷,甚至更高的分子量烃。
  • 酸性气体: 二氧化碳(CO 2),硫化氢(H 2 S)和硫醇如甲硫醇(CH3SH)和乙醇(C 2 H 5S)。
  • 其他气体: 氮(N2)和氦气(HE)。
  • 水: 水蒸气和液体。
  • 液体碳氢化合物: 原油和/或气体缩合物。
  • 汞: only trace amounts.

有关天然气的典型组成,请参阅图1中的表。

表显示天然气的典型组成
图1:表显示天然气的典型组成

液化天然气进程

当然,液化是有利的,因为它可以将其输送或储存到更大的数量。 LNG过程是液化过程。将气态LNG至-259°F或-162℃冷却以将其转化为液体的方法称为LNG工艺。该过程实际上是一种方法链,因此普遍称为LNG过程链。

天然气 - 最终用户的探索

图2下面示出了液化天然气勘探的流程图。

显示天然气探索的流程图
图2:显示天然气探索的流程图

LNG植物

液化天然气植物改善了从地球内部接收的粗天然气,并将其冷凝成纯,浓缩,有效,液体的能量形式。在LNG工厂中执行三个基本处理步骤。这些都是:

  • 通过去除灰尘,酸性气体(CO 2),氦气,水和重质烃来纯化提取的天然气。
  • 通过冷凝并冷却至约-162℃而液化。
  • 通过海运或公路运输将液化天然气运输到消费者。

图2中示出了2列车LNG工厂的典型过程。3。

典型的2列车液化天然气植物
图3:典型的2列车LNG植物

LNG的液化温度

图像显示液化温度
图4:显示液化温度的图像

液化天然气进程 Flow.

图。图5示出了简单的制冷循环(LNG工艺流程)的示意图

天然气液化技术

不同的LNG工艺液化技术包括:

  • 单一制冷循环
  • 多个制冷循环
  • 自冷藏循环
  • 级联流程
  • 天然气的冷却涉及使用可以是纯组分制冷剂或混合组分制冷剂的制冷剂。
简单的制冷循环的示意图
图5:简单的制冷循环的示意图

LNG工艺液化技术

使用以下各种技术进行LNG工艺液化:

  1. Comcophillips的级联过程
  2. 通过空气产品C3MR或AP-X
  3. 贝壳的DMR.
  4. 混合液级联 - 林德的MFC
  5. 通过轴/空气液化液化

级联工艺液化天然气

  • 最直接的所有流程
  • Kenai植物连续运营1969
  • 香港委托,工厂由Bechtel构建。
  • 首先处理原料气以去除典型的污染物。
  • 接下来,使用丙烷,乙烯和甲烷连续冷却处理过的气体,冷却,冷却至-162μC。
  • 最后一级将LNG泵送到储罐并等待发货。
级联过程的示意图
图6:级联过程的示意图
  • 纯组件制冷剂
  • 每个组件的特定操作范围
  • 混合制冷剂
  • 修改以满足特定的冷却需求。
  • 有助于提高流程效率
  • 混合制冷剂主要由从甲烷到戊烷,氮气和CO 2的碳氢化合物组成。通常,甲烷 - 25-30%,乙烷 - 45-55%,丙烷 - 15-20%,氮 - 1-5%,丁烷 - 1-2%。

液化天然气 单身MR过程

  • 级联过程的显着改善
  • 使用线圈缠绕热交换器&制冷剂先生简化了该过程。
  • 混合制冷剂提供了一种提供所需的温度范围内所需的制冷方法。

LNG过程液化的C3MR过程

  • 将丙烷作为预冷却至液化
  • 提高效率,增加了单一列车容量
  • 通过丙烷预冷却引起的制冷剂体积流量的减少
  • 火车大小继续与较大的司机一起成长& larger compressors
  • 液化能力高达5 mmtpa。
C3MR过程的示意图
图7:C3MR过程的示意图

AP-X Hybrid LNG工艺液化天然气

  • 改进的C3-MR工艺 - 通过丙烷预冷,使用MR液化,使用氮循环进行次冷却。
  • 氮循环有一个简单的&有效的扩展器循环。
  • 通过降低MR的体积流量(40%的C3MR)的容量增加&丙烷(20%的C3MR)。
  • 液化容量高达8.0 mmtpa。
  • 氮循环是空气分离厂中的空气产品采用的循环的简化版本。

为什么氮:

  • 在天然气所需的液化温度下更高的蒸气压
  • 在低压氮气电路中相对较小的体积流量。
  • 通过减少压力损失提高效率

DMR LNG液化过程

  • DMR - 双混合制冷剂与C3MR非常相似
  • 差异在于利用第二预冷制冷剂组分。
  • 使用两个混合制冷剂循环可以充分利用具有两个机械驱动的压缩机的设计中的功率。
  • 它允许将压缩机保持在其最佳效率点,在非常广泛的环境温度变化和进料气体组合物的变化中。
  • 天然气流通过两个阶段冷却。第一阶段将天然气冷却至-50°C,而第二柱将天然气冷却至-160℃的天然气。

使用液化天然气 轴酮液化(空气液化)

  • 由Ifpen和Axens开发,现在由液化空气所拥有。
  • 一个高效的过程,提供每吨最具成本竞争力的LNG产品。
  • 最好使用钎焊的铝热交换器优化,从而进一步降低和可扩展的输出。
  • 紧凑且模块化的设计
  • 均衡制冷功能允许相同的制冷剂压缩机驱动器
  • 非常经济高效的解决方案

液化天然气的典范和标准

LNG流程的每一步都遵循严格的代码和标准指南,以确保安全。主要的LNG码和标准是

  • nfpa 59a.
  • EN1473
  • EN 1160.
  • EN 14620.
  • en 1474.
  • EN 1532.
  • en 13645.
  • 33 CFR部分127
  • API 620.
  • JGA-107-RPI
  • JGA-108-RPA
  • JGA-102.
  • JGA-103.
  • OISD 194.
  • NFPA 30。

LNG定价

液化天然气的定价并不直接。在目前的LNG合同中,三个主要定价系统如下所述是普遍的:

  • 石油公司合同。主要用户国家是日本,韩国,台湾和中国。
  • 石油,石油产品和其他能源载体指数合同。专门用于大陆欧洲;和
  • 市场索引合同。大多用于美国和英国。
  • 用于计算索引价格的等式如下:

cp = bp +βx

这里,

  • BP:恒定部分或基本价格
  • β:梯度
  • X:索引

上述公式在亚洲LNG SPA中发现它广泛使用。基本价格由各种非油因素表示,但通常通过谈判确定的常量,可以防止LNG价格低于一定程度。因此,无论油价波动如何,它都会变化。

液化天然气的质量

在LNG业务中,LNG的质量是最重要的问题之一。在不符合商定规范的任何天然气的交易期间被称为“非规范”或“资质”LNG。这就是LNG质量必须受到监管的原因。此类法规提供以下目的:

  • 确保分布式气体是非腐蚀性和无毒的。
  • 防止液体或水合物在网络中形成。
  • 通过限制参数变化范围来允许分布式气体的互换性。这些参数是惰性气体的含量,热值,不完全燃烧因子,WOBE指数,烟灰指数,黄色尖端指数等。

液化天然气的质量在仪器上通过气相色谱仪等仪器测量。

硫和汞含量的数量和热值是最重要的气体质量问题。为了确保LNG中最低浓度的硫和汞,必须准确地精制和测试液化过程。
对LNG的其他担忧是加热值。在加热值方面,天然气市场可以分为三个市场,如下:

  • 亚洲(日本,韩国,台湾)具有高于43 MJ / M3(N)的热量值(GCV),即1,090 BTU / SCF,称为富天然气分布。
  • 英国和美国,GCV通常低于42 mJ / m3(n),即1,065 btu / scf,称为瘦气体分布
  • 欧洲欧洲可接受的GCV范围非常宽:约。 39至46 mJ / m3(n),即990至1,160 btu / scf。

有时增加液化天然气的加热值,注射丙烷和丁烷。通常,与富液化液化液相比,在能量值方面的瘦LNG价格较低。

液化天然气安全

天然气是最环保的化石燃料,每单位能量的最低二氧化碳排放量。但是,必须小心处理天然气,燃料和可燃物质。对于液化天然气设施的设计,施工和操作,必须采取适当的措施来确保安全可靠的操作。

然而,液化液体形式不能点燃并且不是爆炸性的。对于LNG燃烧,它必须首先蒸发并以适当的比例与空气混合。在泄漏期间,LNG迅速蒸发并变成容易与空气混合的气体。在这种情况下,出点火的风险导致火灾和热辐射危害。

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Anup Kumar Dey

我是一名机械工程师转向管道工程师。目前,我在一名高级管道压力工程师中工作。我对博客非常激烈,总是试图做独特的事情。本网站是我对博客世界的第一个冒险,目的是与世界各地的其他管道工程联系起来。

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