天然气的液化工艺和储运安全性研究

牛宝

摘要：随着科学技术和经济的不断发展，我国人民的生活水平逐年提高，对天然气的需求也在不断增加。尽管我国现阶段天然气的液化和储存技术已经比较成熟，但从长期可持续发展的角度出发，要保证天然气的液化和储存具有较高的安全性，就必须对天然气的液化工艺和储存安全问题予以重视。由于天然气易燃、易爆的特点，在储存和运输过程中容易发生安全事故。为此文章在分析天然气液化技术工艺的基础上，就LNG的储存安全进行研究。

关键词：天然气;液化工艺;储运;安全性

引言

近年来，天然气在生产生活中得到广大消费者的青睐及国家大力支持推广，但在天然气液化储存运输中，虽然技术比较成熟，但是依然存在安全问题。因此要保证天然气液化储存的安全，促进我国的天然气得到合理应用。

1天然气的液化工艺技术

天然气液化工艺的核心是制冷部分，以下对膨胀机循环制冷、级联式循环制冷和混合冷剂循环制冷进行简单的介绍：

1.1膨胀机液化流程工艺技术

膨胀机制冷循环是指的核心原理指高压制冷剂通过透平膨胀机绝热膨胀产生冷量，为需要降温的介质提供所需冷量。在热力学中的原理基于克劳德诺循环制冷。气体在膨胀机中膨胀降温提供冷量的同时，可输出功用于驱动工艺流程中的压缩机运转。在天然气液化单元中，原料气进入液化单元的流股和离开液化单元的液态天然气经过液化单元产生了自由压差，液化过程就可以依靠自由压差通过透平膨胀机绝热膨胀实现供冷液化。氮气膨胀液化流程是指在膨胀机液化流程中增加独立的氮气提塔设备，利用氮气膨胀产生冷量为天然气进行深冷液化，氮气膨胀液化流程较为简化，其设备运行启动快，热态状况下可在2h内就可以获得满负荷液化产品，其适应性强，制冷剂采用的单组分氮气，易获取且安全性高，唯一的缺点就是能耗较高，同工况下，比混合制冷剂制冷循环能耗高45%左右。

1.2级联式液化工艺技术

在天然气液化工艺中，级联式液化工艺技术作为一项应用较早的工艺技术，尤其是级联式制冷循环液化工艺的应用，其由三个制冷系统相互串联形成，其中所用的制冷剂主要有三类，分别是甲烷、乙烷、丙烷。在天然气液化工艺加工生产时，级联式制冷循环中的冷却器装置承担诸多工艺流程的操作，具体包括冷却、液化、过冷等，在此基础上，对天然气液化管进行降压处理，最终获得低温常压条件下安全储运和使用的液化天然气。在经历较长一段时间的实践，级联式液化工艺技术应用稳定性不断提升，为此项技术在天然气液化生产中的应用创造了良好的外部条件。但是随着天然气在市场中需求量的剧增，级联式液化工艺技术流程复杂，机组多，要有生产和储存各种制冷剂的设备，各制冷循环系统间不能有任何渗漏，维修不便，使得此项技术应用存在成本的局限性，而难以进行推广使用。

1.3混合制冷剂工艺技术

混合制冷剂循环是以碳氢化合物及N2等组成的多组分混合制冷剂为制冷剂，进行逐级冷凝、节流膨胀、蒸发得到不同温度级冷量，以达到逐步冷却和液化天然气目的的循环。该LNG工厂液化工艺采用双循环混合制冷工艺。液化冷剂系统分为预冷制冷（1#冷剂）回路和低温（2#冷剂）制冷回路。来自门站的天然气经过原料气重力分离器和原料气过滤分离器脱除原料气中的大颗粒杂质。脱碳单元采用传统的MDEA脱碳法，利用N-甲基二乙醇胺对酸性气体的物理化学吸收脱除原料气中的二氧化碳、硫化氢等酸性气体，脱除酸性气体的天然气进入脱水脱汞单元进行干燥和脱汞。原料气达到净化气指标后进入冷箱，液化采用混合冷剂双循环制冷，利用节流膨胀制冷原理，通过高效的板翅式换热器进行换热，净化后的原料气在冷箱的换热器中被冷却至-60℃，在这个温度点，脱除全部重烃，重烃分离罐底部出口的C5+重烃作为燃料使用，重烃分离罐顶部出口天然气返回冷箱进行深冷至-157℃液化为液化天然气（LNG）。然后LNG降壓输送至LNG储罐储存。

2天然气储运安全性提升的有效方法

2.1加强科学化管理

为了能够确保天然气储运设备可以安全运行，相关企业要对科学化管

理予以足够重视，在天然气储运设备的设计阶段来进行安全管理工作，根据实际情况来进行系统分析，在此基础上来对天然气储运设备进行科学的规划，在一定程度上能够提高管理水平。另外，石油化工企业要指派专业人员来对实际运行环境和作业情况进行分析，在这之后要对油气储运设备进行科学的选择，工作人员要对油气储运设备的材料和型号进行了解，严格按照相关标准和规定来挑选，如果发现不符合要求的情况要及时进行更换或改进。部分企业当中存在一些较为老旧的设备，工作人员要根据实际情况来进行适当的扩建和改造，整体布局的科学性和合理性也会因此得到进一步提高。

2.2合理选择液化天然气的储运材料

由于液化天然气的物理特性，它的储存要求非常严格，需要在低温环境下进行储存。此外，在运输的过程中也是有一定的要求，所选择的运输方式以及在运输过程中震动频率和幅度，都会对液化天然气的温度带来影响。温度过高，会增加天然气发生泄漏的概率，而被泄漏的天然气也会因为与空气中的火源接触，使其在受限的空间中相遇，进而引发爆炸。由此可以看出，液化天然气的储运材料是非常重要的。所以在液化天然气的安全技术上，还需要使用科学合理的储运材料。此外，除了材料上的选择以外，运输设备也需要被重视起来，如在用槽车运输时，还需要对槽车的内部进行设计，主要是隔热设计，目前常用的隔热设计是多层隔热，在材料的选择上可以选择绝热材料，不但效果非常好，而且成本比较低。由此可见，通过正确地选择运输材料会降低安全事故的发生。

2.3做好对储运设施管理维护

管道作为储运工作的物质基础，必须针对性地提升对储运过程的管理力度，加强审查和严格管理，做好对管道的设计工作，提升储运设备的性能，以及保证设备的安全性。在管道投入运营后，要注意做好对管线、设备的安全检查，巡查周边情况，处置建设违章建筑等行为。发现安全问题，也要针对性地采取应对措施，及时做好管道的维修和检查。日常工作中，也要做好对管道的定期维修和保养，以便能延长管道的使用寿命，确保管道处于稳定的工作状态。由于油气管线一般比较长，还会穿过十分恶劣的自然环境，因此对于无人区、环境条件比较差的位置，需要加强巡查和检查力度，提高维护强度，在自然灾害出现后，及时检查管道的受损情况，并且做好维护工作。维修人员也要不断学习先进的管道维护技术，更新维修工具，保证能及时对管道展开有效的维修。

3结语

综上所述，液化天然气在现代生产生活中得以广泛的应用，并在现代能源市场中占据较大份额。但是，天然气液化工艺和储运安全性是一项十分复杂的工作。又由于天然气具有一定的特殊性在工艺和储运过程中都有可能发生意外事故，为了避免事故的产生导致人身伤害和经济损失，工作人员一定要强化安全管理工作，并且根据以往的事故来分析发生事故的原因，找出管道在应用过程中的安全隐患并制定一系列的解决措施，只有这样才能够使天然气管道运输的安全管理水平得到提升。

参考文献：

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