液化天然氣氣化率影響因素及控制措施

摘 要：針對(duì)液化天然氣在使用過(guò)程中的氣化率問(wèn)題，本次研究結(jié)合我國(guó)液化天然氣的使用情況，首先對(duì)液化天然氣的特性以及氣化率進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，對(duì)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(duì)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(duì)較高、潔凈度相對(duì)較高，使得其成為了國(guó)際上的重要能源，由于我國(guó)的天然氣生產(chǎn)量相對(duì)較低，無(wú)法滿足國(guó)民生產(chǎn)的基本需求，所以需要從國(guó)外進(jìn)口大量的天然氣，在天然氣進(jìn)口的過(guò)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(guó)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(guò)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(lái)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L(zhǎng)NG，主要是對(duì)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(duì)其進(jìn)行輸送。在另一方面，液化天然氣的質(zhì)量也相對(duì)較低，一般情況下，同體積的液化天然氣質(zhì)量?jī)H有同體積液態(tài)水的45%，這也是液化天然氣輸送成本相對(duì)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(wú)色無(wú)味且無(wú)毒的狀態(tài)，由于在液化天然氣制備的過(guò)程中已經(jīng)對(duì)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(guò)程中，不但不會(huì)產(chǎn)生污染性的氣體，且熱值相對(duì)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(guò)使用LNG運(yùn)輸船或者LNG運(yùn)輸車對(duì)其進(jìn)行輸送，在使用的過(guò)程中需要對(duì)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(guò)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(jiàn)，惰性成分的存在對(duì)于保障液化天然氣的輸送和使用安全十分有利。對(duì)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(duì)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(guò)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(jiàn)，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(duì)較高，則液化天然氣的氣化率也相對(duì)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?duì)液化天然氣進(jìn)行組分及含量控制的難度相對(duì)較高，所消耗的成本相對(duì)較大，同時(shí)，盡管液氮的氣化率相對(duì)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(guò)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(guò)對(duì)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(jiàn)，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(duì)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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)液化天然氣的輸送使用安全產(chǎn)生重要影響，盡管無(wú)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(duì)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(guò)程中的損失降低。但是，液氮不但氣化率相對(duì)較低，則沒(méi)有熱值，相對(duì)而言，甲烷的氣化率相對(duì)較高，且熱值相對(duì)較高，所以在進(jìn)行液化天然氣入庫(kù)之前，工作人員需要對(duì)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(cè)算，以此對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)其甲烷的含量以及液氮的含量進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)算，大多數(shù)的液化天然氣供應(yīng)商已經(jīng)開(kāi)始對(duì)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(guò)了0℃工況下氣化率102.5m3，兩者的差距相對(duì)較大，為了提高液化天然氣的氣化率，工作人員需要對(duì)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(duì)其進(jìn)行計(jì)量，在計(jì)量的過(guò)程中需要使用帶有溫度補(bǔ)償功能的計(jì)量?jī)x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(guò)使用SCADA遠(yuǎn)程控制技術(shù)，對(duì)天然氣的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的采集及監(jiān)測(cè)，對(duì)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(duì)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(guò)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(guò)程中，氣化率是一項(xiàng)重要指標(biāo)，如果氣化率相對(duì)較低，則會(huì)給相關(guān)企業(yè)帶來(lái)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(duì)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)：

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[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.

作者簡(jiǎn)介：

孫亞峰（1972- ），男，畢業(yè)于江蘇工業(yè)學(xué)院市場(chǎng)營(yíng)銷專業(yè)，從事市場(chǎng)開(kāi)發(fā)工作。