液化天然氣氣化率影響因素及控制措施

　　摘 要：針對液化天然氣在使用過程中的氣化率問題，本次研究結(jié)合我國液化天然氣的使用情況，首先對液化天然氣的特性以及氣化率進(jìn)行簡單分析，對影響液化天然氣氣化率的因素進(jìn)行深入研究，最后提出液化天然氣氣化率控制的相關(guān)措施，為推動(dòng)液化天然氣領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。研究表明：液化天然氣的組分、溫度以及添加劑是影響液化天然氣氣化率的重要因素，當(dāng)液化天然氣氣化率相對較低時(shí)，會(huì)給相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此，相關(guān)企業(yè)需要從控制液氮添加量、控制溫度以及建立合理的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法三個(gè)角度出發(fā)，全面提高液化天然氣的氣化率。

　　關(guān)鍵詞：液化天然氣;氣化率;特性;影響因素;控制措施

　　由于天然氣的熱值相對較高、潔凈度相對較高，使得其成為了國際上的重要能源，由于我國的天然氣生產(chǎn)量相對較低，無法滿足國民生產(chǎn)的基本需求，所以需要從國外進(jìn)口大量的天然氣，在天然氣進(jìn)口的過程中，為了方便運(yùn)輸，會(huì)將其轉(zhuǎn)化為液化天然氣，在進(jìn)入國內(nèi)以后，再將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的天然氣。在將液化天然氣轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的氣體損失，這會(huì)給相關(guān)企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失，因此，如何提高液化天然氣的氣化率成為了一項(xiàng)重要任務(wù)[1]。

　　1 液化天然氣特性及氣化率分析

　　所謂的液化天然氣又可以被稱之為LNG，主要是對天然氣進(jìn)行凈化處理以后，使用節(jié)流膨脹以及加入一定量的制冷劑，進(jìn)而使得氣態(tài)的天然氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)的天然氣，此時(shí)天然氣的體積將會(huì)降低，其體積一般會(huì)降低到氣態(tài)天然氣的1/625左右，方便工作人員對其進(jìn)行輸送。在另一方面，液化天然氣的質(zhì)量也相對較低，一般情況下，同體積的液化天然氣質(zhì)量僅有同體積液態(tài)水的45%，這也是液化天然氣輸送成本相對較低的重要原因[2]。液化天然氣與氣態(tài)的天然氣在某些性質(zhì)上類型，都處于無色無味且無毒的狀態(tài)，由于在液化天然氣制備的過程中已經(jīng)對氣態(tài)的天然氣進(jìn)行了脫水處理，所以液化天然氣也不具備腐蝕性。在液化天然氣燃燒的過程中，不但不會(huì)產(chǎn)生污染性的氣體，且熱值相對較高，所以液化天然氣屬于一種較為先進(jìn)的能源。一般情況下，需要將液化天然氣儲(chǔ)存在-161.5℃和0.1MPa的環(huán)境中，其主要的成分為甲烷，主要可以通過使用LNG運(yùn)輸船或者LNG運(yùn)輸車對其進(jìn)行輸送，在使用的過程中需要對其進(jìn)行重新的氣化處理。在液化天然氣中，除了含有大量的烴類成分以外，還含有大量的惰性成分，惰性成分的存在會(huì)使得其燃燒的過程中吸收的熱量增加、燃燒的效率降低，也具有很強(qiáng)的阻燃效果，由此可見，惰性成分的存在對于保障液化天然氣的輸送和使用安全十分有利。對于氣化率而言，在了解液化天然氣所有組成成分的前提下，工作人員可以使用方程pV=nRT對各種溫度條件下的氣化率進(jìn)行計(jì)算[3]。

　　2 液化天然氣氣化率影響因素

　　2.1 組分因素

　　通過使用氣體狀態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算可以得到，在0℃條件下，液體甲烷的氣化率為1396.3m3，液體乙烷的氣化率為744.9m3，液體氮的氣化率為627.2m3，由此可見，當(dāng)液化天然氣的成分不同時(shí)，其氣化率也不相同，如果液化天然氣中的甲烷含量相對較高，則液化天然氣的氣化率也相對較高。但是，從組分的角度出發(fā)去提高液化天然氣的氣化率并不可行，這主要是因?yàn)閷σ夯烊粴膺M(jìn)行組分及含量控制的難度相對較高，所消耗的成本相對較大，同時(shí)，盡管液氮的氣化率相對較低，但是液氮也屬于液化天然氣中不可或缺的組成成分，如果盲目降低液化天然氣中液氮的含量，會(huì)使得液化天然氣的輸送及使用風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重升高。綜合而言，從液化天然氣的制造成本、制造難度以及輸送使用安全的角度出發(fā)，通過控制液化天然氣的主要成分以此提高其氣化率是一種不成熟的方案。

　　2.2 溫度因素

　　通過對各種組分的氣化率進(jìn)行計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，在0℃的前提下，液態(tài)甲烷的氣化率為1396.3m3，在20℃的前提下，液態(tài)甲烷的氣化率為1498.8m3;在0℃的前提下，液態(tài)乙烷的氣化率為744.9m3，在20℃的前提下，液態(tài)甲烷的氣化率為799.5m3。由此可見，溫度也將是影響液化天然氣氣化率的重要因素，盡管兩種工況下的溫度差距相對較小，但是氣化率已經(jīng)產(chǎn)生了較大的差距，一般情況下，液化天然氣氣化以后的氣體溫度將會(huì)維持在0-5℃之間，此時(shí)與燃燒工況下的天然氣相比，其氣化率大約降低了0.073%左右，為了提高液化天然氣的氣化率，需要盡可能對氣化溫度進(jìn)行控制，升高液化天然氣的氣化溫度時(shí)提高其氣化率的重要措施。

　　2.3 添加劑因素

　　在進(jìn)行液化天然氣加工的過程中需要添加一定的添加劑，例如液氮，這部分添加劑的氣化率相對較低，例如液氮的氣化率僅為甲烷氣化率的44.91%左右，其他類型添加劑的氣化率遠(yuǎn)低于該數(shù)值，但是液化天然氣中必須增加這些添加劑，否則將會(huì)對液化天然氣的輸送使用安全產(chǎn)生重要影響，盡管無法做到完全不增加添加劑，但是可以從控制添加劑添加量的方式出發(fā)提高液化天然氣的氣化率。

　　3 液化天然氣氣化率控制措施

　　3.1 控制液氮添加量

　　眾所周知，液氮的液化溫度為-195℃，在液化天然氣中添加一定量的液氮既可以保障其輸送使用安全，又可以對液化天然氣起到一定的保溫效果，使得液化天然氣在輸送過程中的損失降低。但是，液氮不但氣化率相對較低，則沒有熱值，相對而言，甲烷的氣化率相對較高，且熱值相對較高，所以在進(jìn)行液化天然氣入庫之前，工作人員需要對液化天然氣中甲烷的含量以及液氮的含量進(jìn)行嚴(yán)格的測算，以此對上游供應(yīng)商提供的組分含量進(jìn)行驗(yàn)證，以此保障自身的經(jīng)濟(jì)利益不會(huì)受到較大的損失。對于上游供應(yīng)商而言，需要盡可能控制液化天然氣中液氮的添加量，對于其他類型添加劑的添加量也需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這是提高液化天然氣氣化率的根本措施。目前，各個(gè)液化天然氣的進(jìn)貨商在液化天然氣進(jìn)口以后都會(huì)對其甲烷的含量以及液氮的含量進(jìn)行嚴(yán)格的測算，大多數(shù)的液化天然氣供應(yīng)商已經(jīng)開始對液氮的添加量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

　　3.2 控制溫度

　　在液化天然氣的成分完全以甲烷為主的前提下，在20℃工況下的氣化率超過了0℃工況下氣化率102.5m3，兩者的差距相對較大，為了提高液化天然氣的氣化率，工作人員需要對液化天然氣的氣化溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，在有條件的前提下，盡可能的提高液化天然氣的氣化溫度。在另一方面，在液化天然氣氣化以后需要對其進(jìn)行計(jì)量，在計(jì)量的過程中需要使用帶有溫度補(bǔ)償功能的計(jì)量儀表，這也是降低液化天然氣氣體損失、提高氣化率的重要措施。

　　3.3 建立合理的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

　　通過使用SCADA遠(yuǎn)程控制技術(shù)，對天然氣的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的采集及監(jiān)測，對液化天然氣氣化之前的數(shù)據(jù)以及氣化之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和對比，縮短數(shù)據(jù)采集和分析所需要的時(shí)間周期，及時(shí)發(fā)現(xiàn)液化天然氣氣化率不正常的情況，及時(shí)查找液化天然氣氣化率不正常的原因，采取相關(guān)措施改進(jìn)液化天然氣的氣化技術(shù)，這也是提高液化天然氣氣化率、保障企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益的重要措施。

　　4 結(jié)論

　　通過本次研究可以發(fā)現(xiàn)，液化天然氣屬于一種易于輸送且清潔高效的能源，在液化天然氣氣化使用的過程中，氣化率是一項(xiàng)重要指標(biāo)，如果氣化率相對較低，則會(huì)給相關(guān)企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失，其中，液化天然氣的組分、溫度以及添加劑等三種因素會(huì)對液化天然氣的氣化率產(chǎn)生重要影響，因此，相關(guān)企業(yè)需要采取控制液氮添加量、控制溫度以及建立合理的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法三種類型的方式，進(jìn)而降低液化天然氣的氣體損失，提高其氣化率，全面推動(dòng)液化天然氣領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]張世杰.液化天然氣汽化工藝及冷量利用問題分析[J].江西建材，2012(22)：104.

　　[2]茍文廣.液化天然氣汽化工藝及冷量利用問題分析[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2016，36(11)：113-114.

　　[3]殷先平，余偉，姜杰.液化天然氣接收站高壓外輸時(shí)氣化工藝優(yōu)化模擬[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2013，24(04)：35-37.

　　作者：孫亞峰

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