天然气的液化工艺和储运安全性研究.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2024 年 01 月 26 日 作者简介:作王延海(1984),男,汉族,陕西延安人,本科,陕西延长石油天然气股份有限公司延川站,中级职称,研究方向为天然气液化工艺。-59-天然气的液化工艺和储运安全性研究 王延海 陕西延长石油天然气股份有限公司延川天然气液化站,陕西 延安 716000 摘要:摘要:天然气是一种清洁高效的能源,对满足人类需求很重要。但它为气态,难储运利用。因此需将它液化为液化天然气,方便运输储存。本文探讨天然气液化工艺流程,及 LNG 储运的安全性问题。为了确保 LNG 的安全性,我们还介绍了现有的安全措施和最佳实践。通过深入研究液化
2、工艺和储运安全性,我们希望为天然气行业提供有关 LNG 的重要信息和建议,以确保其可持续发展和安全使用。关键词:关键词:天然气;液化工艺;储运;安全性 中图分类号:中图分类号:TE646 随着全球能源需求增长,天然气作为清洁高效的化石燃料,在能源结构中地位日益重要。但它的气态属性给储存运输带来挑战,因此,将天然气液化成液化天然气以缩小体积便于储运的生产和使用变得必要。液化天然气是通过在极低温高压条件下将天然气液化的过程,但是,液化天然气的制备和运输过程中存在复杂工艺和安全风险,需要采取严格措施确保安全。1 天然气液化工艺 1.1 液化过程 1.1.1 脱硫 原始天然气含有硫化氢、二硫化碳等有害
3、成分,这些成分不仅危害人体健康,还会在液化过程中引起问题。必须在液化前从气体中去除这些成分。因为硫化氢会严重腐蚀管道、设备和储罐,缩短使用寿命,还可能引起安全隐患。此外,硫化氢还会严重污染环境,散发刺鼻气味。二硫化碳在液化过程中可能生成固体硫化物,阻塞管道设备,增加操作风险。为解决这些问题,天然气脱硫常用氢氧化钠或氨水等化学方法吸收或中和硫化氢和二硫化碳。这可确保原气中硫化氢和二硫化碳浓度降至极低水平,满足安全和环保标准。硫化氢还会严重污染环境并散发刺鼻气味,二硫化碳在液化时可能生成固体硫化物堵塞管道、增加操作风险。1.1.2 脱水 天然气脱水常采用脱水装置或吸附剂。脱水装置可以是物理或化学方
4、法,去除气流中的水分。一种常见脱水方法是使用含吸附剂或干燥剂的脱水塔或吸附器,这些物质可以吸附水分使气体干燥。化学方法是使用甲醇或乙二醇等化学剂与水分反应,生成可分离的水化学剂混合物,从而分离出水分。脱水主要通过脱水装置或吸附剂实现。物理方法如使用含吸附物质的脱水塔吸附水分;化学方法是采用甲醇、乙二醇等化学剂与水分反应生成可分离的混合物,从而去除气流中的水分。1.1.3 压缩 液化天然气需要先压缩显著缩小体积,提高密度,以降低液化所需温度。这通常需要使用高压压缩机将原始天然气压缩成高压气体。增大气体压力可以使分子更加聚集,从而提高密度。液化天然气必须先压缩大幅减小体积,增加密度,降低液化温度需
5、求。这需要高压压缩机将原始天然气压缩成高压气体。提高气体压力可使分子更加聚集,增加密度。这点非常关键,因为天然气液化需要降至极低温度,仅在足够高压力下才能实现。高压压缩机由多级压缩器组成,每级逐步提升气体压力,直至达到液化前的所需压力水平。这确保气体在液化过程中能有效达到所需低温。1.1.4 冷却 在液化天然气制备过程中,原始天然气通常包含在自然状态下是气态的,但要将它转化为液态天然气,必须将它冷却到极低的温度,通常在-162C 左右。这一冷却过程通常通过液化天然气冷却循环来实现。在该过程中,液氮或液氩等极低温度冷却剂被用作主要的冷却媒介。中国科技期刊数据库 工业 A-60-1.2 液化工艺的
6、风险 1.2.1 爆炸风险 天然气处理和液化过程中的爆炸风险核心在于,处理过程中天然气可能与空气混合形成易爆混合物。这主要发生在脱硫和压缩阶段,这里对原始天然气进行处理和加工。脱硫过程中需要去除硫化氢这种有害气体以降低环境和健康风险。但是如果脱硫操作未能有效控制硫化氢的排放,硫化氢可能与空气混合并形成可燃混合物。同样,在压缩过程中,气体也可能与空气混合,因为压缩机操作常伴随气体的压缩和释放。这些可燃混合物存在潜在危险,一旦遇到电弧、火焰、静电放电等点火源可能会引发火灾或爆炸。一旦被点燃,混合物会迅速燃烧产生大量热量,可能导致设备损坏、人员伤亡甚至环境污染。压缩过程中气体也可能与空气混合,压缩机
7、操作中气体经常被压缩和释放。这些可燃混合物有潜在危险,如果遇到点火源如电弧、火焰等则可能引发爆炸。1.2.2 密度和体积控制 密度控制是确保液化天然气密度维持在预定范围内,防止过稀或过浓。如果液化天然气密度过低,储罐或容器内可能产生大量气体导致压力升高,提高爆炸风险。反之如果密度过高,可能引起流动问题,提高泵送和运输的能量消耗,降低效率。密度控制要保证液化天然气密度在规定范围内,防止过稀或过浓。如果密度过低会在容器内产生过量气体导致压力升高和爆炸风险;如果过高会导致流动问题,增加泵送和运输的能量消耗,降低效率。液化天然气体积高度紧凑,液化和储存过程中须防止泄漏或溢出。任何体积扩张都可能造成液体
8、溢出,对操作人员和设备形成潜在威胁。如果液化天然气储存或运输不当,可能发生气体泄漏,释放出可燃气体,提高火灾和爆炸风险。必须严格控制液化天然气的体积,防止在液化和储存过程中发生泄漏或溢出。1.2.3 腐蚀和材料问题 液化天然气的极低温度是其生产、储存和运输过程中一个主要挑战。这涉及材料的选择和处理,以抵御极端低温环境带来的腐蚀和脆化风险。液化天然气温度通常约为-162C 的极低水平。在如此极端低温下,大多数材料会变脆,易发生脆化。这可能导致材料断裂损坏,威胁设备完整性和操作安全。必须选择和处理适当的耐低温材料,以防止液化天然气极端低温条件下的腐蚀和脆化,确保操作过程中的设备和系统完整性与安全。
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