LNG重点.docx
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LNG重点
LNG参考重点
题型：
简答题（约12个）
画图题（约6个）
简答部分：
1.LNG的特性有哪些？
有哪些杂质？
1经济高效
①LNG储存成本仅为气态天然气的1/7～1/6，与输气管道比较输送相同体积的天然气，LNG输送管的直径要小得多；
②LNG泵站的费用、能耗要低于压缩机站的费用；
③LNG气化潜热高，所携带的冷量可以部分回收利用。
2.清洁环保
LNG作为汽车燃料，比汽油、柴油的综合排放量小85%左右，其中CO排放减少97%，CO2减少90%，HC减少70～80%，NOx减少30～40%，微粒排放减少40%，噪音减少40%，而且无铅、苯等致癌物质。
3.灵活方便
LNG通过专门槽车或轮船可以将大量的LNG运输到管道难以到达的任何用户。
4.安全可靠
LNG的燃点比汽油高230℃，比柴油更高；LNG爆炸极限比汽油高2.5～4.7倍。
LNG的安全特性
燃烧特性
燃烧范围：
5%-15%，即体积分数低于5%和高于15%都不会燃烧；
自燃温度：
可燃气体与空气混合物，在没有火源的情况下，达到某一温度后，能够自动点燃着火的最低温度称为自燃温度。
甲烷性质比较稳定，在大气压力条件下，纯甲烷的平均自燃温度为650°C。
以甲烷为主要成分的天然气自燃温度较高，LNG的自燃温度随着组份的变化而变化。
燃烧速度：
是火焰在空气-燃气的混合物中的传递速度。
天然气的燃烧速度较低，其最高燃烧速度只有0.3m/s。
低温特性
隔热保冷：
LNG系统的保冷隔热材料应满足导热系数低，密度低，吸湿率和吸水率小，抗冻性强，并在低温下不开裂，耐火性好，无气味，不易霉烂，对人体无害，机械强度高，经久耐用，价格低廉，方便施工等
蒸发特性：
LNG作为沸腾液体储存在绝热储罐中，外界任何传入的热量都会引起一定量液体蒸发成气体，这就是蒸发气BOG（BoilOffGas）。
标准状况下蒸发气密度是空气60%。
当LNG压力降到沸点压力以下时，将有一定量的液体蒸发成为气体，同时液体温度也随之降低到其在该压力下的沸点，这就是LNG闪蒸。
由于压力/温度变化引起的LNG蒸发产生的蒸发气处理是液化天然气储存运输中经常遇到的问题。
泄露特性：
LNG泄漏到地面，起初迅速蒸发，当热量平衡后便降到某一固定的蒸发速度。
当LNG泄漏到水中会产生强烈的对流传热，在一定的面积内蒸发速度保持不变，随着LNG流动泄漏面积逐渐增大，直到气体蒸发量等于漏出液体所能产生的气体量为止。
泄漏的LNG以喷射形式进入大气，同时进行膨胀和蒸发，与空气进行剧烈的混合。
储存特性：
分层：
LNG是多组分混合物，因温度和组分的变化引起密度变化，液体密度的差异使储罐内的LNG发生分层。
翻滚：
若LNG已经分层，上层液体吸收的热量一部分消耗于液体表面蒸发所需的潜能，其余热量使上层液体温度升高。
随着蒸发的持续，上层液体密度增大，下层液体密度减小，当上下两层液体密度接近相等时，分界面消失，液层迅速混合并伴有大量液体蒸发，此时蒸发率远高于正常蒸发率，出现翻滚。
快速相态转变（RPT）：
两种温差极大的液体接触，若热液体温度比冷液体温度沸点温度高1.1倍，则冷液体温度上升极快，表层温度超过自发成核温度（当液体中出现气泡），此过程冷液体能在极短时间内通过复杂的链式反应机理以爆炸速度产生大量蒸气，这就是LNG或液氮与水接触时出现的RPT现象的原因
生理影响
LNG蒸气是无毒的，但如果吸进纯LNG蒸气，会迅速失去知觉，几分钟后死亡；人员暴露在体积分数为9%的甲烷含量的环境中没有什么不良反应，如果吸入过量天然气会引起缺氧窒息，当天然气的体积分数达到50%以上，会对人体产生永久性伤害。
LNG能量密度大运输方便LNG安全性能好
杂质
含量极限
依据
H2O
<0.1mg/l（ppm）
A
CO2
50~100mg/l
B
H2S
3.5mg/Nm3
C
COS
<0.1mg/l
C
总含S量
10~50mg/Nm3
C
Hg
0.01μg/Nm3
A
芳香烃族
2.为什么要脱除天然气中的水分？
天然气中有游离水的存在时，在降温过程中会形成水合物，腐蚀或堵塞设备管道。
天然气脱水的方法主要有以下三种：
u冷却法：
此法只用于大量水分的粗分离。
（1）注乙二醇的节流制冷——露点控制
（2）深冷前的预冷
u溶剂吸收法脱水：
采用二甘醇和三甘醇作为天然气脱水的吸收剂。
u固体吸附法：
采用4A型分子筛进行天然气脱水
3.天然气节流降压中熵、焓是如何变化的？
流体节流时，由于压力的变化所引起的温度变化，称为节流效应
连续流动的高压流体，在绝热且不对外做功的情况下通过节流阀急剧膨胀到低压的过程。
节流的最终结果是等焓的
实际节流过程是不可逆过程，过程进行时，熵随之增加。
气体做外功的等熵膨胀过程
该过程的特点是气体膨胀对外做功其熵值不变。
高压天然气
透平膨胀机做外功产生冷量
等熵膨胀效应：
气体进行等熵膨胀时，由于压力的变化引起的温度变化。
4.制冷的原理是什么？
制取冷量的方法:
气体膨胀制冷和相变制冷两大类
气体膨胀制冷:
利用较高压力的气体通过节流阀或膨胀机绝热膨胀使气体降压降温来获得冷量
相变制冷:
利用某些物质（即制冷剂）在相变时的吸热效应来产生冷量。
三类：
蒸汽压缩式、蒸汽喷射式和吸收式
天然气液化常采用----节流膨胀制冷、膨胀机绝热膨胀制冷、蒸汽压缩制冷等三种。
5.节流膨胀的热效应？
6.蒸汽压缩制冷有哪4个过程？
蒸汽压缩制冷的原理？
蒸气压缩制冷是利用液体汽化相变制冷。
它包括：
节流膨胀、液体冷剂蒸发、气体冷剂压缩、过热气体冷凝等四个过程
7.制冷剂的分类？
天然气制冷装置中应用最普遍的是:
丙烷、乙烯、乙烷、甲烷等制冷剂。
单一制冷剂和混合式制冷剂
8.天然气液化工艺有哪些？
液化工艺中主要工艺设备有制冷压缩机组、换热器、膨胀机。
制冷压缩机组，包括压缩机和驱动装置（原动机）
9.三温度水平、九温度水平
级联式循环由三个单独的制冷循环（丙烷、乙烯、甲烷）串接而成（3个温度水平）。
为使实际级间操作温度尽可能贴近原料气的冷却曲线，减少熵增，提高效率，用9个温度水平（丙烷段、乙烯段、甲烷段各3个）代替3个温度水平（丙烷段-38℃、乙烯段-85℃、甲烷段-160℃）。
天然气3温度水平和9温度水平阶式循环的冷却曲线
级联式液化流程也被称为阶式液化流程、复叠式液化流程或串联蒸发冷凝液化流程。
由于级联式循环能耗低，技术成熟，最早建成的基地型LNG工厂采用了这种液化工艺。
级联式液化流程分三级压缩制冷，逐级提供冷量液化天然气，各级所用的制冷剂分别为丙烷（大气压下沸点-42.3℃）、乙烯（大气压下沸点-104℃）、甲烷（大气压下沸点-162℃），每个制冷剂循环中均含有三个换热器
10.小型液化厂怎么选用压缩设备？
压缩机的选择（大型液化装置）
预冷循环多选用离心式压缩机
气体液化循环，一级压缩多选用轴流式压缩机
次级压缩选用配有中间冷却器的离心式压缩机
甲烷压缩机多选用离心式压缩机
11.压缩机的计算应该考虑什么参数？
离心式压缩机主要参数计算
1）排气温度2）多变效率3）离心式压缩机的功率
往复式压缩机主要参数计算
1）排气量和供气量2）实际压缩机的排气量3）排气压力及级数4）排气温度5）功率
螺杆式压缩机计算参数：
1）排气温度2）指示功率3）绝热功率和绝热效率
12.LNG储存时为什么会分层？
应该如何防止？
LNG在储罐内分层与漩涡
在LNG储存和LNG储罐充注过程中，常发生一种被称为“漩涡”或“翻滚”的不稳定现象。
所谓漩涡，指在出现液体温度或密度分层的低温容器中，底部液体由于漏热而形成过热，在一定条件下迅速到达表面并产生大量蒸气的过程。
此时罐内LNG的汽化量为平时自然蒸发量的10～50倍，将导致储罐内的气压迅速上升并超过设定的安全压力，使储罐出现超压现象。
如果不及时通过安全阀排放，就可能造成储槽的机械损伤，带来经济上的损失及环境污染。
漩涡现象通常出现在多组分液化气体中
分层与漩涡的机理
在向盛有LNG的低温储罐中充注新的LNG液体或者LNG中的氮蒸发而使储罐内的液体发生分层。
分层液体在储罐周边漏热的作用下，形成各自独立的自然对流循环，进而使各层液体的密度不断发生变化，当相邻两层液体的密度近似相等时，两个液层就会发生剧烈的混合，从而易引起储罐内过热的LNG大量蒸发而导致漩涡的发生
LNG分层是引发漩涡的前提。
因此，在实际操作过程中如何检测LNG分层非常重要。
（１）检测ＬＮＧ分层的方法：
①监测储罐温度变化。
②监测密度差或热值差。
③监测ＢＯＧ蒸发率。
（２）防止漩涡的具体方法：
①不同产地、不同气源的ＬＮＧ分开储存，这样可避免因密度差而引起LNG分层。
②在储罐内安装一个自动密度仪，以检测不同密度的液层；根据需储存的LNG与储罐内原有LNG密度差，选择正确的部位充注，可有效地防止分层。
充注方法的选择一般应遵循以下原则：
密度相近时一般选择底部充注；
将轻质ＬＮＧ充注到重质ＬＮＧ罐中时，应选择底部充注
将重质ＬＮＧ充注到重质ＬＮＧ罐中时，应选择顶部充注
（３）使用混合喷嘴和多孔管充注，可使充注的新LNG和原有LNG充分混合，从而避免分层。
（４）用储罐内的泵使液体从低至顶循环。
（５）保持ＬＮＧ的含氮量低于１％，并密切检测汽化速率
13.LNG运输方式有哪些？
陆上LNG的输送方式主要有公路运输和铁路运输两种
一、LNG汽车罐车
在目前的运输中，主要使用半挂式罐车
二、LNG罐式集装箱
LNG海上运输
液化天然气船
管道输送工艺
.LNG密相输送工艺：
LNG管道输送采用“从泵到泵”的密闭输送系统。
14.LNG卸车有哪几种方式？
LNG的卸车流程主要有两种方式可供选择：
潜液泵卸车方式、自增压卸车方式
潜液泵卸车方式
优点:
速度快，时间短，自动化程度高，无需对站内储罐泄压，不消耗液体；
缺点:
工艺流程复杂，管道连接繁琐，需要消耗电能
自增压卸车方式
自增压卸车的动力源是LNG槽车与LNG储罐之间的压力差
优点:
流程简单，管道连接简单，无能耗；
缺点:
自动化程度低，放散气体多，随着LNG储罐内液体不断增多需要不断泄压，以保持足够的压力差
橇装式LNG加气站，由于空间的限制、电力系统的配置限制，建议选择自增压卸车方式，可以简化管道，降低成本，节省空间，便于设备整体成橇
15.BOG再冷工艺流程有哪些？
各流程的作用？
蒸发气（BOG－BoilOffGas）处理工艺系统包括冷却器、分液罐、BOG压缩机、再冷凝器、火炬放空系统
BOG再液化工艺的主要原理是利用加压后LNG自身的冷量冷凝BOG，即LNG经低压泵增压后，过冷的LNG与BOG间接或直接接触换热，将BOG冷凝为LNG。
BOG再液化工艺分为两种形式：
间接热交换再液化流程和直接热交换再冷凝器液化流程
（1）间接热交换再液化流程
根据BOG冷凝后是否外输分为两种：
BOG液化后外输和BOG液化后回储槽。
①BOG液化后外输流程
储罐产生的BOG经压缩机升热压后，在换热器中与LNG间接换，BOG液化后并进入低压LNG管线系统，进入LNG泵增压后，由汽化器汽化后外输进管网
②BOG液化后回储槽流程
BOG经压缩机升压水冷后与LNG泵输出的一股LNG混合进入BOG液化器，在BOG液化器中利用LNG泵输出的另一股LNG的潜热将BOG液化，BOG液化后返回LNG储罐。
该工艺中利用LNG汽化时的潜热冷凝BOG，可以减少液化BOG所需的LNG量。
间接热交换再液化流程中回收LNG的冷量使BOG液化，相对于BOG直接压缩工艺能够减少BOG压缩机的功耗。
（2）直接热交换再冷凝器液化流程
BOG压缩后从再冷凝器的顶部与接近再冷凝器顶部用来冷凝BOG的一股LNG同时进入再冷凝器内进行直接接触混合。
进入再冷凝器的BOG全部被液化，冷凝液与进入再冷凝器下部的LNG一并经LNG泵加压进入汽化器汽化输送至高压管网
BOG预冷的再冷凝工艺
直接热交换再冷凝器液化流程
再冷凝器液化工艺中一般BOG进压缩机前的温度大约为-130℃，压缩至8MPa后升高到10℃。
10℃的BOG进再冷凝器与-158℃左右的LNG混合冷凝，BOG温度又降到了-120℃以下。
LNG不仅要为BOG从气态到液态的相变过程提供冷量，而且还要为其压缩后降温过程提供冷量。
BOG降温所需的LNG约占冷凝所需LNG总量的30％以上。
如果在BOG进再冷凝器之前将其预冷，这样LNG只需为BOG的相变提供冷量而无需再为其压缩后降温提供冷量，可减少冷凝BOG的LNG用量，有效缓解LNG外输量低时的稳定操作。
在BOG压缩机后进再冷凝器之前增加BOG预冷器，用一部分高压泵出口到汽化器的LNG作为BOG预冷的冷源，将压缩后的BOG预冷后和另一部分汇合进汽化器汽化外送管网
画图部分：
1.预冷、不预冷工艺流程图
RC循环还包括混合制冷剂压缩机、一台后冷却器和许多相分离器。
MRC循环采用的混合制冷剂是由许多种不同沸点的气体组分构成
2.级联式制冷工艺流程
级联式制冷循环流程图
3.级联式液化工艺流程
级联式液化流程示意图
第一级丙烷制冷循环为天然气、乙烯和甲烷提供冷量；
第二级乙稀制冷循环为天然气和甲烷提供冷量；
第三级甲烷制冷循环为天然气提供冷量。
级联式冷循环工艺包括了三个密闭的纯烃制冷剂制冷循环，分别是丙烷循环、乙烯循环和甲烷循环
4.BOG再冷工艺
再冷凝液化工艺流程
BOG预冷的再冷凝工艺流程
5.LNG卸车工艺
6..BOG压缩流程
BOG直接压缩工艺流程
OG直接压缩工艺LNG：
储罐内BOG通过压缩机直接加压到管网所需压力后，进入外输管网输送。
适用于：
外输管网压力较小（22～33MPa）LNG接收站；BOG量小、LNG外输量不稳定的小型调峰型LNG接收站
1.LNG特性及特点？
2.天然气脱水危害及脱除方法？
3.节流膨胀制冷原理及作用？
4.蒸汽压缩制冷过程及相变规律？
气体压缩过程（C-D）
增压的目的是让循环的制冷剂在高压下再一次液化。
蒸汽压缩制冷过程压力---焓图
过热气体冷凝过程（D-A）
气相制冷剂由过热状态降低到露点温度，再由露点温度的气体被冷凝到饱和液体。
5.天然气液化技术流程图？
6.九温度、三温度
7.LNG生产主要设备选型（参数计算）？
8.小型储罐结构，保温方式及特点？
1）立式LNG储罐
双金属壁结构，储存方式为带压储存，隔热方式主要采用真空粉末隔热。
2）立式LNG子母型储罐
子母罐----子母罐是指拥有多个（三个以上）子罐并联组成的内罐，多只子罐并列组装在一个大型外罐（母罐）之中。
隔热方式为粉末（珠光砂）堆积隔热。
3）球形LNG储罐
低温液体球罐的内外罐均为球状。
工作状态下，内罐为内压力容器，外罐为真空外压力容器。
夹层通常为真空粉末隔热。
9.大型储罐类型及特点？
1）地上圆柱形储罐
地上圆柱形LNG储罐均为双层金属罐，一般采用含镍9%的合金钢，
可分为单容积式、双容积式、全容积式、三重式和薄膜式。
2）地下式储罐
3）地下坑储罐
10.铁路、海运工艺过程？
11.LNG管道输送的管材？
输送过程？
对于输送LNG这样的低温产品，既可采用柔性软管，也可采用刚性管道.9%Ni钢、殷钢和AISI300系奥氏体不锈钢均可以用于输送LNG
冷态输送法：
即在进口站将液化天然气送入管道，在管道中的液化天然气吸收外界传入的热量后，逐步蒸发而使管内压力增加，以此推动液化天然气向前推进
12.分层和漩涡的危害及防止方法？
13.BOG处理方式（直接压缩、再冷凝）
14.汽化器原理？
LNG气化器可分为板翅式、管壳式、中流式、开架式及浸没燃烧式。
目前，LNG接收终端广泛采用开架式气化器、浸没燃烧式气化器和中间媒体式气化器。
，LNG卫星型接收终端和气化站普遍使用空温式气化器和水浴式气化器。
开架式气化器：
以海水为加热介质，LNG在带翅片的管束板内由下向上垂直流动，海水则在管束板外自上而下喷淋
浸没燃烧式气化器：
燃烧器在水浴水面上燃烧，热烟气通过排气管由喷雾器排入水浴的水中，使水产生高度湍动。
传热管内LNG与管外高度湍动的水充分传热，加热蒸发LNG
中间媒体式气化器：
采用中间传热流体的方法可以改善结冰带来的影响，通常采用丙烷、
丁烷等载体作中间传热流体。
实际使用的汽化器的传热过程是由两极传热组成：
第一级是由LNG和丙烷进行传热；第二级是丙烷和海水进行传热。
这样加热介质不存在结冰的问题。
空温式气化器：
（1）双层传热管型汽化器：
工作原理：
以海水作热源，LNG首先在内管向下流动，然后在内、外管之间的夹套中向上流动。
海水喷淋在带翅片的外管表面。
（2）真空蒸气锅炉汽化器：
工作原理：
真空蒸汽锅炉与壳管式热交换器的结合形式。
锅炉燃烧燃料产生的热量使锅炉中产生水蒸气，水蒸气再加热LNG（3）浸没式汽化器：
工作原理：
利用燃气燃烧时产生的热量加热水,LNG汽化器放置在水中被热。
（4）三热交换器型汽化器：
工作原理：
一种壳--管式汽化器，利用海水作热源，先加热一种中间流体，蒸发产生的气体再加热LNG。
LNG受热蒸发，LNG汽化后再进入另一热交换器与海水直接进行热交换。
15.典型汽化站工艺过程
16.LCNG加气站与LNG加气站区别？
优点：
L-CNG加气站的主要特点在于建站灵活，摆脱了CNG加气站对于管网的限制。
L-CNG加气站不使用高压压缩机，而是采用低温泵，与CNG加气站相比降低了运行费用，综合了LNG运输方便和CNG汽车车载简单的优点，在为LNG汽车加气的同时还可以为CNG汽车加气，可以逐步向LNG加气过渡。
缺点：
L-CNG加气站的流程相对复杂，同时由于既有为LNG汽车加气的装置又有为CNG汽车加气的装置，加气站的设备相对而言较多，建设成本也会相应地增加
17.冷能利用原理
冷能的利用主要是依靠LNG与周围环境间的温度差和压力差，将高压低温的LNG变为常压常温的天然气时，回收储存在LNG中的能量
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