1、LNG知識問與答主講人：劉濤天然氣的組成有哪些？ 天然氣是由烴類和非烴類組成的復雜混合物。天然氣中的烴類基本上是烷烴，通常以甲烷為主，還有乙烷、丙烷、丁烷、異戊烷以及少量的己烷以上烴類（C+6），在C+6中有時還含有少量環烷烴（如甲基環戊烷、環己烷）及芳香烴（如苯、甲苯）。天然氣中的非烴類氣體，一般為少量的氮氣、氧氣、氫氣、二氧化碳、水蒸氣、硫化氫，以及少量的惰性氣體如氦、氬、氙等。何謂LNG？ LNG是液化天然氣英文名稱（Liquefied natural gas）的縮寫。它是將天然氣凈化后通過冷卻而成的低溫液體，主要成分是甲烷，另外還有少量的乙烷、丙烷、N2或其它天然氣中通常含有的物質。L

2、NG是由天然氣轉變的另一種能源形式。LNG的主要組份有哪些？ LNG是主要由甲烷組成的一種烴類混合物，另外還含有少量的乙烷、丙烷、氮和其它天然氣中常見的物質。不同工廠生產的LNG具有不同的組份，主要取決于生產工藝和氣源組份，按照歐洲標準EN1160的規定，LNG的甲烷含量應高于75，氮含量應低于5%。LNG的密度和溫度是多少？ 密度 LNG的密度取決于其組份，通常為430470Kg/m3，甲烷含量越高，密度越小。密度還是液體溫度的函數，溫度越高，密度越小，變化的梯度為1.35 Kg/m3。LNG的密度可直接測量，但一般都是通過氣體色譜儀分析的組份結果計算出密度。 溫度 LNG的沸騰溫度也取決于

3、它的組份，在大氣壓力下通常為166157，一般資料介紹的162.15是指純甲烷的沸騰溫度。沸騰溫度隨蒸氣壓力升高而升高，變化梯度為1.25104/Pa，LNG的溫度通常是用銅/銅鎳熱電偶或鉑電阻溫度計進行測量。LNG的氣液體積比是多少？ LNG的氣液體積比是指LNG汽化為標準狀態的天然氣體積與LNG體積之比，通常所說的 LNG氣液體積比為625是純甲烷的氣液體積比，且其標準狀態為歐美標準（溫度為15.5），按國內標準（溫度為20）純甲烷的氣液體積比應為633。LNG的氣液體積比也取決于它的組份，甲烷含量越高，氣體體積比越大，氣液體積比還是液體溫度的函數，溫度越高，氣液體積比越小。LNG的汽化潛

4、熱、熱值是多少？ 汽化潛熱 LNG（純甲烷）的汽化潛熱為122Kcal/kg，LNG的汽化潛熱也取決于它的組份，汽化潛熱還是液體溫度的函數，溫度越高，汽化潛熱越小。 熱值 LNG的高熱值為9068Kcal/Nm3，低熱值為8213Kcal/Nm3,LNG有哪些優點？ 1、LNG體積比同質量的天然氣小625倍，所以可用汽車輪船很方便的將LNG運到沒有天然氣的地方使用。 2、LNG儲存效率高，占地少，投資省。 3、LNG作為優質的車用燃料，與汽油相比，它具有辛烷值高、抗暴性能好、發動機壽命長、燃料費用低、環保性能好等優點。它可將汽車尾氣中HC減少72，NOX減少39，CO減少90，Pb將為零。 4

5、、LNG汽化潛熱高，汽化過程中的冷量可回收利用。 5、由于LNG汽化后密度很低，只有空氣的60左右，稍有泄漏立即飛散開來，不致引起爆炸。 6、由于LNG組份較純，燃燒完全，燃燒后生成二氧化碳和水，所以它是很好的清潔燃料，有利于保護環境，減少城市污染。LNG有哪些主要用途？ 1、作為清潔燃料汽化后供城市居民使用，具有安全、方便、快捷、污染小的特點。 2、作代用汽車燃料使用。采用LNG作為汽車發動機燃料，發動機僅需作適當變動，運行又安全可靠，而且噪聲污染小，特別是在排放法規日益嚴格的今天，以LNG作為燃料的汽車，排氣明顯改善，尤其是致癌的碳煙微粒。 3、作為冷源用于生產速凍食品，以及塑料、橡膠的低

6、溫粉碎等，也可用于海水淡化和電纜冷卻等。 4、作為工業氣體燃料，用于玻殼廠、工藝玻璃廠、電廠、陶瓷廠等。LNG作為車用燃料有哪些優勢？ 1）、經濟：LNG比汽、柴油便宜3040，作為車用 燃料具有良好的經濟效益。 2）、安全：LNG低壓儲存壓力容器按ASME和DOT標準生產、檢驗、比CNG汽車安全。 3）、環保：LNG組份純，燃燒徹底，排放清潔，比燃油車輛減少有害排放90以上。 4）、適用：LNG能量密度大，一次充液行駛里程長，適合長途運輸的需要。 5）、方便：LNG充裝如同加油一樣方便快捷，操作上與加油基本相同。 6）、機動：LNG易于運輸，建設加氣站不受天然氣管網制約。 7）、兼容：LNG

7、儲存效率高，加氣站占地少，投資小，無大型動力設備，運行成本低，無噪音，可與加油站合建。 8）、擴展：LNG可直接汽化為CNG（LCNG），直接對CNG汽車充氣。LNG是非常危險的燃料嗎？ 對LNG也許會有許多錯誤的觀點，事實上是非常安全的燃料，這主要表現在以下幾個方面：LNG的燃點為650，比汽油的燃點高，點火能也高于汽柴油，所以比汽柴油更難點燃；LNG的爆炸極限為4.715，106.7以上的LNG蒸氣比空氣輕，因而稍有泄漏，立即揮發飛散，很難形成遇火燃燒爆炸的濃度。無論是LNG還是它的蒸氣都不會在一個不封閉的環境下爆炸。天然氣液化包括哪幾部分？液化的實質及核心是什么？ 天然氣液化一般包括天然

8、氣凈化（也稱預處理）過程和天然氣液化過程過程兩部分組成。先將原料天然氣經過預處理，脫除液化過程中的不利組份（酸性組份、水分、較重烴類及汞等），之后再進入制冷系統的高效換熱器，并將丁烷、丙烷、乙烷等逐級冷卻分離，最后在常壓下使溫度降到162左右，即可得到LNG產品。將LNG送入保冷良好的絕熱容器，可以在常壓下儲存、運輸、使用。 天然氣液化的實質就是通過換熱不斷從天然氣中取走熱量最后達到液化的過程。因此天然氣液化過程的核心則是制冷系統。天然氣液化前為何要進行預處理？液化工藝分哪幾種？ 因為天然氣中含有CO2、H2O、H2S、COS、Hg芳香族化合物及其它重烴等雜質，這些雜質如果不在進液化單元前除去

9、，就會在液化單元凝結成固體，或者腐蝕鋁制設備，從而造成設備、管道堵塞或鋁制設備泄漏，因而天然氣液化前要進行預處理。一般來說，CO2的含量應低于0.01mmg/L，芳香族化合物應低于10PPm。 LNG液化工藝一般分以下三種： 1、階式制冷循環工藝 2、混合制冷循環工藝 3、單一制冷循環工藝什么是低溫容器的蒸發率？其常用測量方法有幾種？ 低溫容器的蒸發率是指在標準狀態（101.3KPa，0）下，儲存適量的低溫液體，在達到熱平衡后的蒸發速率。一般以24hr計，故又稱日蒸發率，它指一天（24hr）內蒸發的數量與儲液容器的公稱容器之比。目前常用于測量低溫容器蒸發率的有稱重法和蒸氣流量測量法兩種。 LN

10、G的運輸有三種方式，即輪船運輸、汽車運輸、貨車運輸。輪船運輸用于國際間大宗貿易，一次運量10104m3以上；汽車運輸用于陸地2001000Km的運輸，一次運量一般為1050m3；火車運輸一般采用集裝箱，適于陸地長途運輸。何謂LNG的蒸發氣？其組成有何特點？ LNG都是貯存在絕熱儲罐中，同易汽化的液體一樣，任何熱量滲透到罐中，都會導致一定量的液體氣化為氣體，這種氣體就叫蒸發氣，蒸發氣的組成取決于液體的組成，一般地，LNG蒸發氣含有20的N2、80的甲烷及微量的乙烷，蒸發氣中N2的含量可達到LNG中N2含量的20倍。 LNG組份采樣 對LNG的組份采樣應注意方式，不能因為蒸發作用的影響，導致對樣品

11、分析分析的錯誤結論。最常用的方法是使用一種特別的裝置對一小股連續氣化的產品進行分析。另外一種方法是從產品汽化器的出口采樣，通過氣體色譜儀進行分析。LNG蒸發氣的物性特征是什么？ LNG蒸發時，氮和甲烷首先從液體中氣化，剩下的液體中分子量大的烴類組份增加。對于純甲烷而言，低于113的蒸發氣密度比空氣重，對于含有20氮的甲烷而言，低于85的蒸發氣密度比空氣重。在標準狀況下，這些蒸發氣的密度大約是空氣的0.6倍。 LNG的閃蒸如果帶壓的LNG壓力降至飽和壓力以下，如通過閥門，其中一部分液體就會汽化，液體的溫度就會降至該壓力下的沸點，這種氣化（蒸發）就叫做閃蒸。由于LNG是一種多組份的混合物，閃蒸氣的

12、組成與剩余液化的組份就會同蒸發氣的情況相似，但各不相同。作為參考值，在壓力為1105Pa2105Pa之間的沸騰溫度下，壓力每下降103Pa，1m3的液體產生大約0.4Kg的閃蒸氣。LNG的泄漏有何特點？ 由于LNG溫度極低，一旦泄漏到地面上，最初會有一個劇烈汽化的階段，然后，汽化率迅速降至一個穩定值，該值由地面的熱力特性及從周圍空氣中所吸收的熱量決定。當出現泄漏時，少量的液體能夠轉化成大量的氣體，在大氣壓力下，1體積的液體可產生可大約600體積的氣體。對于容易出現泄漏的地方，采用表面絕熱的方法可大大的降低汽化率。通過實驗得出LNG泄漏于骨料、濕砂、干砂、水、標準水泥、輕膠質水泥等不同材料上60

13、秒后的汽化率分別為：480、240、195、190、130、65Kg/m2h。LNG泄漏時氣體云團如何形成？其擴散有何特點？ LNG一旦發生泄漏，最初氣化的氣體溫度與LNG的溫度相同，其密度大于空氣的密度。這樣，氣體就會首先在地面上形成一個層流，并從環境中吸收熱量。當溫度上升到113（對純甲烷而言）或-80（對LNG而言，由其組份決定）時，它就比周圍空氣擴散掉，而對于大量的泄漏，氣體云團的泄漏膨脹及擴散是比較復雜的過程，通常得應用計算機模式進行分析預測。LNG發生泄漏之后，大氣中的水蒸氣被冷凝而形成云霧，當這團云霧能看見時，可以作為蒸發氣體移動方向指南。同時，云霧也可以作為氣體空氣混合物可燃性

14、的指示。LNG泄漏至水中有何現象？如果LNG泄漏在大量水中，會發生劇烈氣化現象，體積劇烈膨脹，常常伴隨劇烈的爆炸，即所謂的冷爆炸，這是非常危險的；如果泄漏在小片的水中，LNG下面的水就會形成冰，然后汽化率下降直至一個常數。LNG泄漏時氣體云團遇火有何現象？何謂LNG的翻滾？天然氣/空氣云團中天然氣的體積濃度達到515時，就能被點燃。因為LNG裝置一般都設置在一個圍堰中，即使著火，其燃燒范圍也可控制在圍堰范圍內。如果在封閉空間內著火，就會發生爆炸。LNG儲罐內可能出現兩個穩定的分層，通常是由于注入的LNG與原罐中的LNG密度不同，兩者混合不充分造成的。每一層內液體的密度是相同的，但低層液體密度卻

15、比上層液體密度大。由于熱量泄漏入罐中各層之間進行熱量和物質傳遞，液體表面產生汽化。各層之間液體相互混合，密度達到均衡，這種自發的混合現象叫做翻滾。LNG翻滾的一些現象 LNG翻滾時罐內壓力有何變化? LNG翻滾時罐內蒸汽空間壓力會發生變化,底層的液體會產生過熱.翻滾現象通常都伴有大量LNG的蒸發.有時,蒸發速度是相當迅速的,在很短的時間內,罐內的壓力升高,導致泄壓閥的開啟.LNG翻滾如何測試?潛在的翻滾危險通常可以通過具有特征的一段時期來預測.這段時期的特點是:閃蒸氣的產生速度比正常情況明顯降低.因此,應對氣化率進行密切監控,確保液體沒有貯存熱量.如果對出現的情況有所懷疑,則應對液體進行循環,

16、從而是液體均勻地混合.如何克服LNG的翻滾現象?翻滾現象可通過優良的儲存管理克服.來自不同工廠的LNG組份各不相同,應考慮分別貯存在不同的罐里,如果條件不允許,則需在罐充裝時對他們進行充分的混合.LNG罐中N2的含量高,也可導致在罐充裝間歇后產生翻滾,經驗表明,這種類型的翻滾可通過將LNG中N2的含量保持在1%以下及密切監控汽化率來控制.LNG相變？ 何謂快速相變? 當不同溫度的兩種液體相互接觸時,在一定條件下,就會產生一種爆炸力,這種現象就叫做快速相變,當LNG與水接觸時,就會產生這種現象.盡管沒有燃燒產生,但這種現象卻具有爆炸的所有其它特性. 發生快速相變的原因時什么? 當兩種溫差較大的液

17、體直接接觸時,如果溫度較高的那種液體的熱力學溫度值超過溫度較低那種液體的沸點的1.1倍,則溫度較低的那種液體就會快速升溫，在很短時間內汽化，以爆炸的速度產生大量的蒸汽。例如：如果這兩種液體是LNG與水或液氮與水，就會產生快速相變。LNG的危險性主要表現在哪些方面? 從LNG的基本特性可以看出，LNG的潛在危險主要來源于以下三個方面： （1）在大氣壓力下，LNG的沸騰溫度約為160，在這一溫度下，其蒸汽密度高于周圍空氣的密度； （2）少量的液體可轉換為大量的氣體，1個體積的LNG大約可轉換為600體積的氣體； （3）天然氣與空氣混合時，其體積濃度為515時是易燃易爆的。與LNG直接接觸不發生脆裂

18、的金屬和非金屬材料有哪些？ 與LNG直接接觸不發生脆裂的金屬材料包括不繡鋼、鎳合金、鋁合金、銅及銅合金，不繡鋼可用于LNG儲罐、管道及附件、換熱器、泵、螺栓螺母；鎳合金可用于儲罐和螺栓螺母；鋁合金可用于儲罐和換熱器；銅及銅合金可用作密封件。在工程實際中，含鎳9的不銹鋼是應用最廣泛的耐低溫材料，常用牌號有OCr18Ni9Ti和00Cr18NiTi，相當于國外的SS304L和SS304LL。由于銅、黃銅及鋁的熔點低，當LNG出現泄漏并著火時會失效，因此應用不多。 與LNG直接接觸不發生脆裂的非金屬材料包括混凝土、石棉、玻璃鋼環氧樹脂、石墨、聚四氟乙烯等。預應力混凝土可用于建造大型LNG儲罐，而聚四

19、氟乙烯是最常用的低溫密封材料。 正常操作狀態下不直接與LNG接觸的材料有哪些？ 設計用于低溫，但在正常操作狀態下不直接與低溫接觸的材料有低合金不銹鋼、預應力混凝土、木材、合成橡膠、玻璃纖維、分層云母、硅酸鈣、珍珠巖等，其中大部分非金屬材料都用作絕熱材料。進行LNG儲罐結構設計時應執行哪些標準？考慮哪些因素？ 固定式LNG分為混凝土和金屬罐，混凝土罐一般用于大型工廠和接收終端，其設計和建造要求很高，通常執行美國混凝土學會標準ACI318和ACI344RRW。大部分LNG應用裝置都是采用雙層絕熱罐，這種罐的設計和建造執行美國機械工程師學會標準ASME。除按標準要求以外，LNG罐的設計從安全操作方面

20、還要特別考慮操作壓力、抗震性、風載、絕熱措施、充裝容積等因素在使用中是動態變化的，具體要求可參見NFPA59A和EN1473。移動式LNG罐，如LNG運輸罐、車用LNG罐。LNG裝置的工藝設計應掌握哪些原則？ 包含LNG、易燃制冷或易燃氣體的工藝設備應安裝在室外。 所有的工藝設備和管道都應密封可靠，并能防止空氣進入。 所有密閉的容器和管道都應設置防止超壓的安全裝置，如安全閥、放空閥等。 所有的工藝裝置的蒸發器應集中放空，放空系統在正常操作壓力下，不能吸入空氣。LNG安全系統如何分類？LNG安全系統有兩種模式，即消極方式和積極安全方式。消極安全方式是假設事故經常發生，安全系統必須保護工廠中一部分

21、發生事故時，對另一部分沒有影響。因此，這種安全系統是這樣考慮的：（1）不同設施間具有足夠的安全距離；（2）泄漏的LNG用收集槽收集，防止泄漏的LNG蔓延到附近區域。積極安全方式是采取安裝齊全的檢測裝置和保護裝置來保證系統的安全，LNG設施發生任何危險，安全系統可以多種方式檢測到，并發出警報，積極保護系統就會自動啟動，采取相應的保護措施。對于小型的LNG設施，一般采取消極安全系統。 安全系統由哪幾部份組成？ 安全系統用以預防、檢測、保護LNG的泄漏。因此，LNG裝置的安全系統也是由預防、檢測和保護三個系統組成。如何防止LNG的泄漏？防止泄漏是通過系統的選擇、安裝質量控制及制定規范的操作規程來達到

22、的。對于儲罐，防止泄漏的主要方式有：設置防過量充裝系統、設置液位報警裝置、經常檢查閥門、防止超壓等。對LNG槽車，在管線的每一個獨立段上都安裝緊急關閉閥。LNG裝置的保護由哪幾部分組成？ LNG裝置的保護系統包括冷量保護、氣體保護及防火保護，冷量保護系統是抑制、轉移、收集泄漏LNG與鋼結構和其它設備接觸而起到保護作用；氣體保護是通過減少LNG與大氣的熱交換而限制LNG氣化的一種消極安全措施；火災保護可以采取積極保護措施，如冷卻水和泡沫系統、干粉滅火系統等，也可采用消極防火系統，通過合理的設備布局，安裝收集槽及絕熱保護層等起到防火作用。 LNG的泄漏檢測系統包括哪幾個系統？ 盡管有保護措施，還是

23、不能避免LNG泄漏以及發生火災的可能性，這時就要安裝檢測系統，它包括泄漏檢測系統、冷量檢測系統、可燃氣體檢測系統和火焰檢測系統。LNG的灼傷有何危害？ 與LNG、低溫蒸汽、低溫管線及設備接觸對皮膚可造成類似于燒傷的水泡傷害。LNG汽化后的氣體仍然是絕對的低溫，會灼傷象眼睛等敏感組織。身體未被保護的部分不允許與未保冷的LNG管線或容器接觸，低溫金屬會將他們粘住，如試圖拿下，則會導致皮肉撕裂。LNG的一些常識長時間暴露在低溫蒸汽和氣體中有何危害？長時間暴露在低溫蒸汽和氣體中會導致凍傷，局部疼痛表明有凍傷產生，但有時在無痛的情況下也會產生凍傷。因此，在沒有良好防護的情況下不要進入低溫氣體中。對于設備及構建，也盡量避免直接與低溫蒸汽接觸，以防脆裂。低溫麻醉如何處理？在10時就會有低溫麻醉危險產生。由于低溫麻醉收到影響的人員應立即從低溫 中轉移，并應溫水（4042）浴。不可使用干熱來采暖。LNG窒息有何危害？如何防止？雖然LNG蒸氣沒有毒性，但其中的氧含量較低，易使人窒息。如果吸入純的LNG蒸氣而不迅速撤離，很快就會失去知覺，幾分鐘就可致人死亡。通常情況下，空氣中氧的體積含量為20