LNG基础知识培训资料
1．1 天然气物理特性
天然气是蕴藏在地下岩层孔隙或者裂缝的可燃气体。就其产状分析，有游离态、溶解态（溶于原油和水中）、吸附态和固态气水合物四种类型。从分布特点又可分为聚集型和分散型两类。
天然气主要成分为甲烷（CH4），并含有重烃（C2—C5）气。其中非烃气以氮气（N2）、二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）气较为常见。另外，天然气中还含有一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）等气体。天然气与空气混合浓度在5～15％时遇明火或大于天然气燃点650℃时即燃烧，是易燃易爆性气体。天然气在常压绝对温度111K(-162℃)液化，即变为液化天然气(LNG)，液化后体积缩小到1／600左右，液化天然气升温气化后即为普通天然气。
天然气性质：
●临界温度为－82.3℃，临界压力为4.49MPa。
●着火点为650℃。
●液态密度为0.425T/m3，标态下气态密度约为0.7kg/Nm3（15℃）。
●气态热值约37000kJ/m3，液态热值约50000kJ/kg。
●爆炸范围：上限为15%，下限为5%。
●华白指数(W)：44.94MJ/Nm3。华白指数是衡量热负荷大小的特性指数，两种不同燃气，只要华白指数相近，其所用的燃具就可以通用（互换）。可近似计算：华白指数＝燃气高热值/燃气相对密度(空气=1) /2
●燃烧势(CP)：45.18。燃烧势是反应燃气燃烧状态的特性参数。
●天然气无毒无味但是窒息性气体，当空气中有大量天然气时，人体将由于患缺氧症而感到恶心或晕眩。
●与其它石化燃料相比，天然气燃烧时仅排放少量的二氧化碳粉尘和极微量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物。例如，产生同等热量，天然气燃烧所释放出来的有害物质只是煤的20%，CO2的释放量比煤低50%。因此，天然气是一种清洁的能源。
表1－1    广东引进天然气成分
说  明
贫气
富气
组分，摩尔百分比
mol%
mol%
氮
1.26
0.18
甲烷
96.33
89.55
乙烷
1.93
5.63
丙烷
0.33
3.23
I-丁烷
0.07
0.76
n-丁烷
0.08
0.65
l总计
100.00
100.00
分子量
16.62
18.35
压缩系数Z
0.811
0.741
密度 （kg/m3）
80.0
96.6
粘度 （cP）
0.013
0.014
高热值，百万Btu/吨
51.69
51.60
                    注：1英热单位（Btu）＝1055.06焦耳（J）
表1－2 天然气（NG）与液化石油气（LPG）比较：
天然气（NG、LNG）
液化石油气（LPG）lng汽车
组分
甲烷（一般80%以上）
丙烷（30%）、丁烷（70%）
来源
气田、油田或煤田开采
气田、油田开采或石油炼制
储存
压力容器储存、低温溶剂储存、天然气液化储存、天然气水合物储存、地下储气库储存
压力容器储存、低温储存
输送
天然气管道或LNG槽船、槽车。液态体积为气态时的1/600，运输灵活
管道（气态）或LPG槽船、槽车。液态体积为气态时的1/250
经济性
价格便宜（比LPG低30%）且稳定，市场竞争力强
价格贵且随市场波动大，市场竞争力弱、竞争激烈
安全性
天然气密度大约是空气的0.7倍，比空气轻，若泄漏，容易上升向大气逸散，危险性小
LPG密度大约是空气的1.8倍，泄漏时会集聚在居室下部，不易扩散。因此，LPG泄漏造成爆炸、失火的危险比天然气大
使用性
天然气使用中，组分保持稳定，燃具风气比调定就可长期不变。由于碳含量不同，在发出同等热量下产生的CO2也不同。天然气燃烧产生的CO2比LPG少14%，烟气中活性烃含量也比LPG低
罐装LPG使用过程中，气体组分会逐渐变重，后期由于重质组分增多，或出现黄焰，燃烧不完全，必须调节风门，增加空气吸入量
1．2 LNG的产业链
天然气从气田开采出来，要经过处理、液化、航运、接收和再气化等几个环节，最终送至终端用户。液化过程能净化天然气，除去其中的氧气、二氧化碳、硫化物和水。这个处理过程能够使天然气中甲烷的纯度达80%以上。
图2－1  LNG产业链
预处理
天然气经预处理，脱除重质烃、硫化物、CO2、水等杂质后，在常压下深冷到-162℃液化即制成液化天然气（Liquefied Natural Gas，缩写为LNG）。
液化天然气的生产流程：
图2－2 天然气液化过程
原料天然气进入装置后，首先进入原料分液罐除去原料气中的液体，然后进入过滤器，过滤掉粒径大的液体和固体。过滤后的天然气进入脱CO2设备，用一乙醇胺(MEA)法脱除CO2；脱CO2后的天然气用分子筛进行脱水处理。预处理流程中有两台干燥器切换使用，其中一台干燥，另一台再生。净化后的天然气，首先利用丙烷制冷循环提供的冷量冷却天然气。然后进行节流降温，产生的气相经乙烯换热器和中压LNG换热器冷却，再经节流降温，产生的液相进一步冷却及节流后进入储罐储存。
LNG特性：以液态的形式存在，其体积仅为气态时的1/600，重量仅为同体积水的45%左右，运输灵活；与管道天然气相比，LNG成分更纯。
危险性：极低温度，易造成冻伤；少量液体能气化成大量气体，可燃。
天然气的运输
LNG的运输设备主要是LNG船和LNG槽车。
LNG船：
LNG船是载运大宗LNG货物的专用船舶。目前标准载荷量在13～15万m3之间。一般船龄为25～30年。
图2－3 LNG运输船
LNG的储罐是独立于船体的特殊构造，储罐的形式对LNG运输的设计影响很大。当今世界LNG运输船的储罐形式有自撑式和薄膜式两种。薄膜型LNG船是法国GTT公司的技术，在船型性能方面要优于MOSS型LNG船。
LNG槽车：
由 LNG接收站或工业性液化装置储存的LNG，一般由LNG槽车运到各地，供以民用或工业用气。LNG载运状态一般是常压，其温度为112K的低温。LNG又是易燃、易爆的介质，载运中的安全可靠是至关重要的。目前，由于我国LNG从生产地运往使用地是用槽车方式运输的，所以目前已有四川和江苏的制造商试制并生产了LNG槽车，均为半挂式运输槽车，有27m3、40 m3、60 m3几种规格的LNG运输槽车。
图2－4  LNG槽车
液化天然气接收终端（以广东大鹏LNG接收站为例）
（1）港口工程
港口工程是广东LNG站线项目的组成部分，是LNG接收站的配套工程。用于LNG运输船的靠泊，以便接卸从国外运来的LNG，这是我国第一个LNG码头。工程包括：LNG泊位、重件码头、LNG泊位接岸栈桥、LNG接收站护岸、LNG接收站海水取水口、LNG泊位的航道、锚地、导助航设施等。