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液化天然氣的低溫特性
2016-05-31 [閱讀:1371次]

    液化天然氣的低溫特性
    LNG的低溫常壓儲存是在液化天然氣的飽和蒸氣壓接近常壓時的溫度進行儲存,也即是將LNG作為一種沸騰液體儲存在絕熱儲罐中。常壓下LNG的沸點在-162℃左右,因此LNG的儲存、運輸、利用都是在低溫狀態下進行的。低溫特性除了表現在對LNG系統的設備、管道的材料要注意防止低溫條件下的脆性斷裂和冷收縮對設備和管路引起的危害外,也要解決系統保冷、蒸發氣處理、泄漏擴散以及低溫灼傷等方面的問題。 
    一、隔熱保冷
    LNG系統的保冷隔熱材料應滿足導熱系數小、密度低、吸濕率和吸水率小、抗凍性強的要求,并在低溫下不開裂、耐火性好、無氣味、不易霉爛、對人體無害、機械強度高、經久耐用、價格低廉、方便施工等要求。
   二、蒸發特性
   LNG是作為沸騰液體儲存在絕熱儲罐中。外界任何傳入的熱量都會引起一定量液體蒸發成為氣體,這就是蒸發氣(BOG)。蒸發氣的組成與液體組成有關。標準狀況下蒸發氣密度是空氣的60%。
當LNG壓力降至沸點壓力以下時,將有一定量的液體蒸發而成為氣體,同時液體溫度也隨之降到其在該壓力下的沸點,這就是LNG的閃蒸。通過烴類氣體的氣液平衡計算,可得到閃蒸氣的組成及氣量。當壓力在100~200kPa范圍內時,1m3處于沸點下的LNG每降低1kPa壓力時,閃蒸出的氣量約為0.4kg。當然,這與LNG的組成有關,以上數據可作估算參考。由于壓力、溫度變化引起的LNG蒸發產生的蒸發氣的處理是液化天然氣儲存運輸中經常遇到的問題。
    三、泄漏特性
    LNG傾倒在地面上時,起初迅速蒸發,然后當從地面和周圍大氣中吸收的熱量與LNG蒸發所需的熱量平衡時便降至某一固定的蒸發速度。該蒸發速度的大小取決于從周圍環境吸收熱量的多少。不同表面由實驗測得的LNG蒸發速度如表2-4[2]所示.

 

材料
60s后蒸發速度
骨料
480
濕沙
240
干沙
195
190
標準混凝土
130
輕膠體混凝土
65

 

      LNG泄漏到水中時產生強烈的對流傳熱,以致在一定的面積內蒸發速度保持不變。隨著LNG流動泄漏面積逐漸增大,直到氣體蒸發量等于漏出液體所能產生的氣體量為止。
      泄漏的LNG開始蒸發時,所產生的氣體溫度接近液體溫度,其密度大于環境空氣。冷氣體在未大量吸收環境空氣中熱量之前,沿地面形成一個流動層。當從地面或環境空氣中大量吸收熱量以后,溫度上升時,氣體密度小于環境空氣。形成的蒸發氣和空氣的混合物在溫度繼續上升過程中逐漸形成密度小于空氣的云團。云團的膨脹和擴散與風速和大氣的穩定性有關。LNG泄漏時,由于液體溫度很低,大氣中的水蒸氣也被冷凝而形成“霧團”,這是可見的,可以作為可燃性云團的示蹤物,指示出云團的區域范圍。泄漏的LNG以噴射形式進入大氣,同時進行膨脹和蒸發,還進行與空氣的劇烈混合。大部分LNG包在初始形成的類似溶膠的云團之中,在進一步與空氣混合的過程中完全氣化。
LNG與外露的皮膚短暫地接觸,不會產生什么傷害,可是持續地接觸,會引起嚴重的低溫灼傷和組織損壞。
      四、儲存特性
     (一) 分層
     LNG是多組分混合物,因溫度和組分的變化會引起密度變化,液體密度的差異使儲罐內的LNG發生分層。一般,罐內液體垂直方向上溫差大于0.2℃、密度差大于0.5kg/m3時,認為罐內液體發生了分層。LNG儲罐內液體分層往往是因為充裝的LNG密度不同或是因為LNG氮含量太高引起的。公眾號ilngche整理
      (二) 翻滾
      若儲罐內的液體已經分層,被上層液體吸收的熱量一部分消耗于液面液體蒸發所需的潛熱,其余熱量使上層液體溫度升高。隨著蒸發的持續,一上層液體密度增大,下層液體密度減小,當上下兩層液體密度接近相等時,分層界面消失,液層快速混合并伴隨有液體大量蒸發,此時的蒸發率遠高于正常蒸發率,出現翻滾。
     翻滾現象的出現,在短時間內有大量氣體從LNG儲罐內散發出來,如不采取措施,將導致設備超壓。
      (三) 快速相態轉變(RPT)
      兩種溫差極大的液體接觸時,若熱液體溫度比冷液體沸點溫度高1.1倍,則冷液體溫度上升極快,表面層溫度超過自發成核溫度(當液體中出現氣泡時),此過程熱液體能在極短時間內通過復雜的鏈式反應機理以爆炸速度產生大量蒸氣,這就是LNG或液氮接觸時出現RPT現象的原因。LNG溢入水中而產生RPT不太常見,且后果也不太嚴重。

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