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天然气的应用专业论文

天然气的应用

作者:

***

学号:

************

班级:

09级应化九班

学校：

西华师范大学

目录:

一.天然气的发现及早期应用

二．天然气的优越性

三．天然气的储存与运输

3.1LNG的储存

3.2LNGL储存中的安全问题

3.3LNG的运输

四．中国天然气应用现状及发展前景

4.1我国能源结构的特点

4.2天然气发展现状

4.3天然气应用前景

五．结论

天然气的应用

作者：

***

摘要：

本文概述了液化天然气的优越性,分析了目前天然气主要的储运技术,介绍了我国天然气利用的现状和发展前景,就天然气的应用发展前景进行了探讨。

对综合利用天然气提出了建议。

关键词：

天然气储存运输发展

一.天然气的发现及早期应用；

在公元前6000年到公元前2000年间，伊朗首先发现了从地表渗出的天然气。

许多早期的作家都曾描述过中东有原油从地表渗出的现象，特别是在今日阿塞拜疆的巴库地区。

渗出的天然气刚开始可能用作照明，崇拜火的古代波斯人因而有了"永不熄灭的火炬"。

中国利用天然气是在约公元前900年。

中国在公元前211年钻了第一个天然气气井，据有关资料记载深度为150米（500英尺）。

在今日重庆的西部，人们通过用竹竿不断的撞击来找到天然气。

天然气用作燃料来干燥岩盐。

后来钻井深度达到1000米，至1900年已有超过1100口钻井。

直到1659年在英国发现了天然气，欧洲人才对它有所了解，然而它并没有得到广泛应用。

从1790年开始，煤气成为欧洲街道和房屋照明的主要燃料。

在北美，石油产品的第一次商业应用是1821年纽约弗洛德尼亚地区对天然气的应用。

他们通过一根小口径导管将天然气输送至用户，用于照明和烹调。

由于还没有合适的方法长距离输送大量天然气，天然气在整个十九世纪只应用于局部地区。

工业发展中的应用能源主要还是煤和石油。

1890年，燃气输送技术发生了重大的突破，发明了防漏管线连接技术。

然而，材料和施工技术依然较复杂，以至于在离气源地160公里（100英里）的地方，天然气仍无法得以利用。

因而，当生产城市煤气时，伴生气通常烧掉（即在井口燃烧掉），非伴生气则留在地下。

　由于管线技术的进一步发展，十九世纪二十年代长距离天然气输送成为可能。

1927年至1931年，美国建设了十几条大型燃气输送系统。

每一个系统都配备了直径约为51厘米（20英寸）的管道，并且距离超过320公里。

在二战之后，建造了许多输送距离更远、更长的管线。

管道直径甚至可以达到142厘米。

十九世纪七十年代初，最长的一条天然气输送管线在前苏联诞生。

例如，将位于北极圈的西西伯利亚气田的天然气输送到东欧的管线，全长5470公里，途经乌拉尔山和700条大小河流。

结果，世界最大的Urengoy气田的天然气输送到东欧，然后再送到欧洲消费。

另外一条管线是从阿尔及利亚到西西里岛，虽然距离较短，但施工难度也很大，该管线管径为51厘米，沿途要穿越地中海，所经过的海域有时深度超过600米。

当天然气在大气压下，冷却至约-162℃时，天然气由气态转变成液态，称为液化天然气（LiquefiedNaturalGas，缩写为LNG）。

LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，LNG的重量仅为同体积水的45%左右，热值为52MMBtu/t（1MMBtu=2.52×108cal）。

二．天然气的优越性；

⑴利用天然气使环境效益优越；与煤和石油相比，天然气作燃料可以明显减少环境污染，天然气的燃烧排放量低于石油和煤的燃烧排放量。

（2）天然气是优质能源；由于天燃气组份不含一氧化碳，这就减少了泄露对人畜生命照成的危害性，而煤制气含有20%—30%的一氧化碳，如因管道泄露，会引起人畜中毒甚至死亡。

⑶天然气是高效能源；天然气在联合循环发电利用中，热能利用中，热能利用率可达55%，高于原油和煤的热能利用率。

⑷天然气是安全能源；天然气着火温度高，爆炸界限窄，相对密度空气轻，安全性能好。

⑸天然气资源丰富；全球丰富全球丰富地天然气资源完全可以满足人类较长时期的需求。

⑹使用方便；天然气供居民作燃料具有方便、节省时间和劳动力的优越性。

三．天然气的储存与运输；

在液化天然气（LNG）工业链中，LNG的储存和运输是两个重要环节。

无论资本负荷型液化装置还是调峰型装置，液化后的天然气都要储存在液化站内的储存罐或储存槽内。

在卫星型液化站和LNG接收站，都有一定数量和不同规模的储存罐和储存槽。

世界LNG贸易主要是通过海运，因此LND槽船是主要的运输工具。

从LNG接收站或卫星型装置，将LNG转运都需要LNG槽车。

天然气是易燃易爆的燃料，LNG的储存温度很底，对其储存设备和运输工具就提出了安全可靠、高效的严格要求。

1,LNG的储存

（I）.LNG储罐（槽）

一般可以按容量，隔热，形状及罐的材料进行分类。

A.按容量分类

①小型储罐容量：

5～50m3,常用于燃气气化站，LNG汽车加注站等场合。

②中型储罐容量：

50～100m3,常用于卫星式液化装置、工业燃气气化站等场合。

③大型储罐容量：

100～100m3,常用于小型LNG生产装置。

④大型储槽容量：

10000～40000m3,常用于基本负荷和调峰型液化装置。

⑤特大型储槽容量：

40000～200000m3,常用于LNG接受站。

B.按围护结够的隔热分类

①真空粉末隔热：

常见于小型LNG储罐。

②正压堆积隔热：

广泛应用于大中型LNG储罐和储槽。

③高真空多层隔热：

很少采用，限用于小型LNG储槽。

C.按储罐的形状分类

①球型罐：

一般用于中小容量的储罐，但有些工程的大型LNG储槽也有采用球型的。

②圆柱形罐（槽）：

广泛用于各种容量的储罐和储槽。

D.按罐的放置分类

①地上型。

②地下型。

包括如下三种形式：

半地下型，地下型，地下坑型。

E.按罐的材料分类

①双金属：

指内罐和外壳均用金属材料。

一般内罐采用耐低温的不锈钢或铝合金。

如下表，列出常用的几中内罐材料。

外壳采用黑色金属。

目前采用较多的是压力容器用钢。

②预应力混凝土：

指大型储槽采用预应力混凝土外壳，而内筒采用低温的金属材料。

③薄膜型：

指内筒采用厚度为0.8～1.2mm的36Ni钢。

E.按罐的围护结构分类

①单围护系统。

储存槽只有一个流体力学承载层，所以必须在储存槽周围留出一块安全空间。

②双围护系统。

③全封闭围护系统。

④薄膜型围护系统。

双围护系统、全封闭围护系统和薄膜型围护系统，都有可靠的流体力学承载层，所以就不必在储存槽周围留出一块空余空间，土地利用效率就高。

在薄膜型围护系统中，由于薄膜层不能承载，所以对外简体要求很高。

（2）.LNGL储存中的安全问题

LNG在储存期间，无论隔热效果如何好，总要产生一定数量的蒸发气体。

储罐容纳这些气体的数量是有限的，当储罐内的工作压力达到允许最大值时，蒸发的气体继续增加，会使储罐内的压力上升，超过设计压力。

LNG储罐的压力控制对安全储存有非常重要的意义。

涉及到LNG的安全充注数量，压力控制与保护西听和储存的稳定性等诸多因素。

LNG储存安全技术主要有以下几个方面：

1）储罐材料。

材料的物理特性应适应在低温条件下工作，如材料在低温工作状态下的抗拉和抗压等机械强度、低温冲击韧性和热膨胀系数等。

2）LNG充注。

储罐的充注管路设计应考虑在顶部和地部均能冲灌，这样能防止LNG产生分层，或消除已经产生的分层现象。

3）储罐的地基。

应能经受得起与LNG直接接触的低温，在意外情况下万一LNG产生漏泻或溢出，LNG与地基直接接触，地基应不会损坏。

4）储罐的隔热。

隔热材料必须是不可燃的，并有足够的牢度，能承受消防水的冲击力。

当火蔓延到容器外壳时，隔热层不应出现熔化或沉降，隔热效果不应迅速下降。

5）安全保护系统。

储罐的安全防护系统必须可靠，能实现对储液位、压力的控制和报警，必要时应该有多级保护。

2．LNG的运输

对于液化天然气的运输，目前有海上槽船运输，公路和铁路槽车运输及管道运输三大类。

海上运输液化天然气的槽船容积一般为2.5~12.5万米每立方，槽船设有多个球形，圆柱形或菱矩形储槽。

目前槽船的最大容积已达二十多万米每立方。

公路和铁路运输使用的液化天然气槽车的结构域液氧槽车相识，只是液化天然气的相对密度比液氧小二分之一左右，因而贮槽容积相应增大，其载液量将受到车辆外形尺寸和重心的限制。

对于大量液化天然气的输送，以采用液体管道运输较为经济。

当采用管道运输时，应尽量避免两相流动，在输送时应提高输送压力使液体过冷。

同时应尽可能减少周围环境的热量导入管内。

液化天然气输送管道通常采用1.5Ni钢制作，采用真空绝热保温。

四．中国天然气应用现状及发展前景

1，我国能源结构的特点

1）.我国能源资源比较丰富,按目前的规模可分别使用的年份为:

煤600年以上,石油和天然气100年以上,水电可以长期使用。

另外,还有丰富的地热能、风能、潮汐能和取之不尽的太阳能有待开发。

2）、我国能源资源是煤和水电丰富,而石油和天然气相对偏少,每年可以利用的水电为1.10Gt标准煤,刚好等于1993年我国能源生产的总量。

因此,可以说我国油气资源两者相差不大,但远不如煤和水电资源丰富。

3）、我国能源资源分布不平衡我国能源资源分布极不平衡,煤主要分布在华北、东北,水利资源主要在西南,石油在东北、西北、华北和近海,天然气主要在四川、南海、西北。

总之,我国北方能源丰富,东南地区能源相对不足。

目前,我国天然气在能源结构中所占比重较小,如表所示,约2%,比世界平均值低一个数量级,与其储量也很不相称,预计10年内将会有一个大发展,比重将达10%左右。

2，天然气发展现状

据最新的《石油与勘探开发》介绍;目前,我国天然气工业正处于发展高峰时期,且发展速度越来越快,这由两个标志体现出来:

其一,天然气探明储量日益增长,到2008年年底,我国探明天然气总地质储量为6.4万亿立方米,近6年平均探明天然气储量为5105亿立方米,目前年均探明储量相当于1949年至1988年40年的累计探明储量。

其二,天然气年产量日益增多,2008年全国天然气产量为760亿立方米,平均日产气量远远大于1958年全国年产气量。

我国天然气年产量从1976年的100亿立方米增长到200亿立方米,共用了20年时间.此后,年产量每增加100亿立方米的时间跨度越来越小,从600亿立方米增长到700亿立方米时只用了0.997年。

中国科学院院士戴金星说：

用历史的眼光看,近10年是中国天然气高速发展的时期。

从美国、俄罗斯等国天然气发展的经历看，天然气高速发展时期都达到20至30年，中国目前还只有10年的高速发展期,因此，我国天然气发展还有相当一段时间的高速发展期。

3，天然气应用前景

据了解，为促进天然气发展，我国将采取多项措施助推天然气发展：

第一，健全监管体制，完善标准体系和管理办法，为提高天然气比重保驾护航。

第二，依靠丰富的天然气资源基础，做好整体系统的规划，加强天然气基础设施建设，加大科研力度，提高我国天然气生产开发技术，力求使我国天然气市场上、中、下游的产、供、销协调发展。

第三，使天然气价格逐步与国际价格接轨。

天然气作为一种更清洁、更优质、更经济的清洁能源和化工原料，已被国际社会认同，大力发展天然气符合世界能源发展的趋势。

大力发展天然气业务，也是满足我国天然气需求必须做出的努力，因此，从我国社会和经济发展要求的角度来看，天然气业务的发展是一项具有战略性的工程。

天然气作为能源的利用,目前可以重点关注下诸方面的技术与问题:

（1）直接用天然气作汽车燃料我国天然气资源丰富,分布广泛,发展天然气汽车具有广阔的前景,特别是四川输气管网已经建成,具备了使用压缩天然气的基本条件。

现已从国外引进CNG加气站和汽车改装技术,经过示范、消化,可加速我国CNG汽车的发展。

（2）天然气制甲醇燃料和合成燃料天然气合成甲醇的技术相当成熟,生产规模愈来愈大,我国甲醇汽油掺合燃料已进入实用阶段,并投入批量生产,现在要抓紧配套推广的工作。

由天然气合成液体燃料在经济上合算,技术上比从煤出发容易,并将为煤合成燃料打下基础。

（3）工业燃料用气天然气是最清洁的工业燃料,涉及到各个行业,用量很大。

在天然气产量不能满足需要的时候,要根据需要和可能及经济和社会效益的大小,实行计划分配,一般可以先轻工业,后重工业。

（4）扩大民用气作为民用燃料,天然气是最具经济和社会效益的,近年来我国民用气的比例在上升,但上升速度比较缓慢,今后要在实现城市煤气化的过程中,加快天然气民用的速度。

五．结论

1、天然气是我国重要的能源,其储量与石油相当,应加快勘探、开发和利用,以满足国民经济发展的需要和跟上世界能源结构调整的总趋势。

2、合理利用天然气,既发挥天然气是一种清洁、方便的优质燃料的优势,又发挥它是一种除石油外的基本有机化工原料的优势,按不同产区的特点与需要进行合理利用。

参考文献

《天然气处理工艺理论基础》李延平梦萍编

中华人民共和国国土资源部资源国情2010

于作龙戴服管天然气在我国能源结构中的地位中国科学院成都有机化学研究所1998