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液化天然氣基礎知識

來源:大理滄龍物流有限公司   發(fā)布人:admin   發(fā)布時間:2017年7月11日   點擊:1433次
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天然氣在常壓下,當冷卻至約-162℃時,則由氣態(tài)變成液態(tài),稱為液化天然氣(英文 Liquefied Natural Gas, 簡稱LNG)。LNG 的主要成份為甲烷,還有少量的乙烷、丙烷以及氮等。
天然氣在液化過程中進一步得到凈化,甲烷純度更高,幾乎不含二氧化碳和硫化物,且無色、無味、無毒。

LNG的性質

(一)密度
LNG的密度取決于其組分和溫度,通常在430 kg/m3~470 kg/m3之間,但是在某些情況下可高達520kg/m3。密度隨溫度的變化梯度約為1.35 kg/(m3·℃)。LNG的體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600。

(二)沸點
沸騰是在一定溫度和壓力下液體內部和表面同時發(fā)生汽化的現(xiàn)象。液體沸騰時候的溫度被稱為沸點。LNG的沸點取決于其組分和壓力,在常壓下通常在-166℃到~-157℃之間。

(三)LNG的蒸發(fā)

LNG是在沸騰狀態(tài)下儲存于絕熱儲罐中的。任何傳導至儲罐中的熱量都會導致部分LNG蒸發(fā)為氣體,這種氣體稱為蒸發(fā)氣,其組分與LNG的組分有關。當LNG蒸發(fā)時,由于氮和甲烷的沸點較低,因此氮和甲烷首先從液體中氣化。一般情況下,蒸發(fā)氣中包括約20%的氮、80%的甲烷和微量的乙烷,蒸發(fā)氣含氮量是LNG中含氮量的20倍。

(四)閃蒸

在一密閉容器中把液體加熱,由于液相的蒸發(fā),氣相的壓力不斷升高,當液體和氣體達到平衡狀態(tài)時,若突然把容器的氣相與一低壓的外界連通,氣相壓力立刻降低,液體迅速沸騰,大量液體蒸發(fā)到氣相中去的現(xiàn)象稱為閃蒸。

當容器或管道中的LNG壓力突然降至其飽和蒸汽壓以下時,也會發(fā)生閃蒸現(xiàn)象。由于LNG為多組分的混合物,閃蒸氣體的組分與剩余液體的組分不一樣。作為指導性數據,在壓力為100kPa~200kPa時,壓力每下降lkPa,1m3的液體產生大約0.4 kg的氣體。

(五)LNG的溢出、膨脹和擴散

當LNG傾倒至地面上時(例如事故溢出),最初會猛烈沸騰,然后蒸發(fā)速率將迅速衰減至一個固定值,該值取決于地面的熱性質和周圍空氣供熱情況。當溢出發(fā)生在水上時,水中的對流非常強烈,足以使所涉及范圍內的蒸發(fā)速率保持不變,LNG的溢出范圍將不斷擴展,直到氣體的蒸發(fā)總量等于泄漏的LNG總量。

最初,蒸發(fā)氣體的溫度幾乎與LNG的溫度一樣,其密度比周圍空氣的密度大。這種氣體首先沿地面上的一個層面流動,直到氣體從大氣中吸熱升溫后為止。當LNG的溫度在-107℃時,其密度接近空氣的密度,當溫度繼續(xù)升高時,其密度將比周圍空氣的密度小。

隨著溢出,由于大氣中的水蒸氣的冷凝作用將產生"霧"云。當這種"霧"云可見時(在白天且沒有自然界的霧),此種可見"霧"云可用來顯示蒸發(fā)氣體的運動,并且給出氣體與空氣混合物可燃性范圍的保守指示。在壓力容器或管道發(fā)生溢出時,LNG將以噴射流的方式進入大氣中,且同時發(fā)生膨脹和蒸發(fā)。這一過程與空氣強烈混合同時發(fā)生。大部分LNG最初作為空氣溶膠(由固體或液體小質點分散并懸浮在氣體介質中形成的膠體分散體系)的形式被包容在氣云之中。這種溶膠最終將與空氣進一步混合而蒸發(fā)。

(六)LNG池火
直徑大于10m的著火LNG池,火焰的表面輻射功率非常高(即溫度非常高)。表面輻射功率取決于火池的尺寸、煙的發(fā)散情況以及測量方法。表面輻射功率隨著煙塵炭黑的增加而降低。

(七)翻滾
翻滾是指大量氣體在短時間內從LNG容器中釋放的過程,除非采取預防措施或對容器進行特殊設計,否則翻滾將使容器超壓或破壞。
由于熱量輸入到容器中而產生單元間的傳熱、傳質及液體表面的蒸發(fā),單元之間的密度將達到均衡并且最終混為一體,這種自發(fā)的混合稱之為翻滾。

(八)相變
當溫度不同的兩種液體在一定條件下接觸時,有時會發(fā)生相變,可產生爆炸力。當LNG與水接觸時,這種稱為快速相變的現(xiàn)象就會發(fā)生。盡管不發(fā)生燃燒,但是這種現(xiàn)象具有爆炸的所有其他特征。

(九)沸騰液體膨脹蒸氣爆炸
任何液體處于或接近其沸騰溫度,并且承受高于某一確定值的壓力時,如果由于壓力系統(tǒng)失效而突然獲得釋放,將以極高的速率蒸發(fā),這種現(xiàn)象叫做沸騰液體膨脹蒸氣爆炸。