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天然气液化技术范文1
关键词：液化天然气 技术利用 天然气应用
天然气有高氢碳比、高热值的特性，与石油和煤炭并称为世界一次能源三大支柱。在作为燃料方面，天然气比较其它的化石燃料，有着环境污染较低以及效率较高的特点。随着经济的高速发展，环境问题的倍受关注以及石油资源的日益紧缺，使得全球性天然气的需求量急剧的增长，21世纪将会是天然气的世纪。天然气作为清洁能源，其在一次能源中的比重日渐增加，减少了大气环境污染的压力。天然气由于其液化后体积大大减小，运输和储存效率高，目前已经成为增长速度最快的能源供应领域。因此，合理利用宝贵的液化天然气资源以及提高其能源利用率具有深远的意义。
1天然气液化技术现状
常温下的天然气为气体，贮存或者远距离的运输比较困难，开采出来的天然气通常需要经过“三脱”进行净化处理，然后将天然气进行液化工艺处理，由于其组分中主要为甲烷，液化后的天然气为低温液体。由于天然气液化后的体积仅为气态时的1/625，故其运输以及储存效率得到大幅度提高。至今，天然气的液化技术中比较成熟的工艺主要有膨胀机制冷、节流制冷、阶式制冷、混合冷剂制冷以及带预冷的混合冷剂制冷等[1]。目前，液化天然气厂多采用后三种液化工艺。美国于1941年建成了第一套工业级的液化天然气装置，自60年代以来，液化天然气工业迅速发展，其规模也越来越大，国内外在天然气液化技术方面也有着一定的开发研究。
1.1国外技术现状
规模大、设备多、工艺复杂、投资高是国外天然气液化工艺的特点，大都采用阶式以及混合冷剂的制冷液化工艺，这两种类型的液化装置目前仍在运行中，其中混合冷剂的制冷液化工艺是新装置投产设计考虑的主要工艺，工艺研究的主要目的是降低天然气液化的能耗。
法国的Axens公司研究开发了先进的Liquefin天然气液化工艺，与通用的液化工艺相比，Liquefin工艺的生产能力可提高15～20%，其生产成本也降低了25%，该工艺的工业化为天然气液化奠定了基础。Liquefin工艺的优点主要是使用翅片式的换热器以及进行了热力学优化的工艺，该工艺在环保、安全、实用以及创新等方面特点已经在世界范围内被广泛认可。
天然气液化的CⅡ-2工艺，有着简洁、无相分离以及易于控制等的纯组分循环具有的优点，同时又有着制冷剂与天然气制冷温位的较好配合、装置少、功效高等混合冷剂的制冷循环工艺具有的优点。
美国研究开发的一种新型的GTL天然气液化的技术比目前的GTL液化技术更能适用于较小规模的天然气液化装置。该新型工艺相比现有的技术要简单的多，同时不需要使用合成气，并且除发电外，氧气也不需使用。其规模、生产以及经济性等方面均与普通的GTL工艺不同。
1.2国内技术现状
国内的天然气液化研究大都是小型的液化工艺，吉林的LNG装置是采用气体轴承的透平膨胀机，以氮气作为冷剂进行的闭式循环液化工艺，该工艺流程简单，但该工艺没有能够充分利用天然气的自身压力，并且以氮气作为制冷剂相比其他冷剂的功耗大，故而该装置的功耗较高；四川的LNG装置充分利用了天然气的自身压力，通过透平膨胀机来制冷液化天然气，工艺流程技术较为先进合理。该LNG装置基本上不消耗电、水等，但液化率相对很低；陕北的LNG装置是利用天然气的膨胀进行制冷循环工艺，分子筛干燥与低温甲醇洗联合净化原料气，低温制冷通过透平膨胀机与气波制冷机联合进行，分子筛的再生是通过燃气发动机尾气加热，该装置设备能耗低，已全部国产化；中原油田的LNG装置结合国内气源的特点，在国外先进的液化工艺技术基础上，研究开发了液化工艺技术新方案。该液化工艺采用乙烯和丙烷进行复叠式预冷后经过节流式制冷，制冷系统之间相对独立、灵活性、可靠性较好。但该液化工艺相对复杂，设备投资较高；西南石油学院以SRK方程为基础模型，研究开发了LNG工艺软件，提出了新的液化工艺。工艺流程中天然气进行循环压缩，天然气的液化率得到了大幅度提高，另外采用天然气的发动机以及小负荷天然气的发电机组为天然气的压缩机供电，以解决较边远地区电力紧张或无电的问题。另外装置中还增加以微波吸收腔，能够有效地利用天然气自身压力，制冷效率得到了大幅度提高。
2 LNG的优点及应用
天然气液化后体积大大减少，便于运输，经济可靠。利用专门的液化天然气槽车以及轮船[2]进行长距离运输相比地下管道运输，天然气的放空损失少，投资少，风险小，适应性较强，方便可靠；液化天然气的储存效率较高、占地面积少；由于天然气民用季节性需求不平衡，夏用量多，冬用量少，用气厂检修或者液化天然气厂本身的技术改造，又或是管网出现故障等其他原因，均会造成天然气的供气不平衡，液化天然气的储存就起到了灵活方便、不受条件限制的负荷调节作用；回收利用LNG汽化过程中的冷量，可用于冷冻、冷藏、温差发电、低温破碎等，目前的工艺水平可回收所耗能量的50%以上；天然气低温液化可分离出C2～C5的烃类以及H2，H2S等燃料及化工原料，还可以与提He进行联产；液化天然气还可以作为车用燃料，相比汽油，天然气有着辛烷值高、燃烧完全、抗爆性好、排气污染少、低运输成本、发动机寿命较长等优点；液化天然气的燃点、爆破极限均比汽油高，密度比空气更轻，一旦泄漏迅速飞散，不会发生自然爆炸的情况；我国的城市污染主要源自煤的燃烧以及车辆的尾气，若改烧天然气，排放的CO、SO2、NOX等均大幅度降低。
液化天然气的主要产地大致分布在澳大利亚、印度尼西亚、阿尔及利亚、马来西亚、文莱等地，其消费国主要有美国、日本、西班牙、法国、韩国以及我国的台湾省等。我国与世界液化天然气的应用相比，起步较晚，天然气工业技术相对落后，同时也说明我国大力发展液化天然气工业是有潜力和资源保证的。
液化天然气可用于民用以及车用的燃料，液化天然气可以进行远程输送，一定程度上解决了偏远地区使用民用燃料费用高的问题。天然气的热值相对较高，全球天然气的储量丰富，其开采运输较为方便，相比柴油、汽油的价格便宜，国内外各汽车制造厂商正开发研究着新型燃气汽车。液化天然气用于燃料的发展空间还是很大的。
由于中、上游天然气工程的不可抗拒因素造成的停产或者是输气管线的故障，以及冬季天然气的需求量较大，液化天然气调峰站可以提供天然气的可靠供应，从而确保能够安全供气。液化天然气作为清洁能源，可用于燃烧发电，相比其它化石燃料，液化天然气在燃烧发电后不产生灰份以及炉渣，对环境不会产生灰渣的污染，可以有效的保护环境。随着发电技术的日益成熟，联合循环发电相比蒸气轮机发电的热能利用效率提高了接近50%，大幅度地节约了燃料资源。
3结语
发展液化天然气工程是当前世界能源利用的潮流，随着经济的高速发展，我国也迅速的成为了液化天然气的进口国，将会迅速的占领能源市场。在进行液化天然气的开发利用方面，要能够充分结合大、小型区域天然气的开发利用，开发各种可用天然气资源，从而实现天然气的多元化发展，将我国利用天然气的能力提高至较高的水平。
参考文献
天然气液化技术范文2
关键词：液化天然气；运输；特点
中图分类号：F407 文献标识码： A
一、液化天然气运输方式
近年来，伴随着国家对环保事业的重视，天然气以其清洁、高效、环保、便利等诸多优点在工业、农业和民用得到越来越广泛的应用，成为经济发展及环境保护不可或缺的血脉，其在能源利用的比重也呈现逐年增加的趋势。通过对天然气进行预处理，脱除其自身的杂质，并将其冷却至特定的温度，可实现天然气的液化。液化天然气具有较好的经济性，而且在运输和储存方面也具有独特的优势，所以近年来液化天然气工业发展非常快速。目前，液化天然气已形成了一个完整的产业链，在开采、液化、储存、运输、装卸、液化再气化、销售等环节都实现了有效的衔接，而在这一链条中最为重要的一个环节即是液化天然气的安全运输，安全运输作为纽带，起着承上启下的作用，也是链接上游及下游产业链的关键点，而在当前液化天然气的运输方式中，主要有管道、公路、海上三种运输方式，通过对这三种运输方式特点的分析，可以有效的推动液化天然气的广泛应用，加快液化天然气产业的健康发展。
二、液化天然气运输的特点
1、液化天然气管道运输
1.1液化天然气长距离管道输送
利用管道进行长距离的低温天然气输送是当前液化天然气运输的重要发展方向。而且随着当前材料和工艺技术的发展，无论是在理论上还是技术上都为液化天然气长距离管道运输奠定了良好的基础。在进行液化天然气长距离管道输送过程中，为了使液化天然气保持良好的低温液化形态，这就需要在管道的沿线设置加压泵站和冷却站等设施。由于受管道沿线外部温度的影响及输送本身的摩擦受热，液化天然气容易因受热而发生气化现象，从而导致管道内的天然气呈现两相流动，而且沿线输送压力也会相应的增加，严重影响管道输送能力，同时也使得管道输送的安全性无法得到有效的保障，因此，在利用管道进行液化天然气的运输过程中，不但要确保其液体呈现单相流动，同时还要防止外部热量的入侵因此在液化天然气管道运输过程中，采用密相输送工艺，使管道内的操作压力控制在冷凝临界压力点之上，流体液体温度控制在临界点之下，确保管道内的运行工况处于液相密相区，同时设置加压站和冷却站，避免管道内液体流动过程中因摩擦及剪切等导致温度升高发生气化，确保管道运输的安全。
1.2液化天然气管道输送成本
在液化天然气管道运输中，需要运行的状态保持在“密相区”，温度较低，这就需要采用性能较好的低温隔热材料，同时还要在管道沿线建立天然气加压站和冷却站等设施，所以相对来讲，管道运输需要在初期投入较大的成本。但液化后的天然气体积与气态时的体积相比要小几百倍之多，所以只需要较小的管径就可以实现高效的运输，这对于管材成本的节约起到了关键的作用。
1.3液化天然气管道输送技术
液化天然气在进行管道运输时，为了确保其运输的安全性和高效性，则需要选择性能良好的低温隔热材料，通常情况下都会选择镍钢作为液化天然气的管材。在管道焊接时采用惰性气体保护焊，同时还要在管道内应用内涂层减损技术。由于液化天然气管道运输需要确保低温输送，这就需要利用良好的低温输送工艺来确保液态天然气运输的高效性，所以需要在正式输送前对管道进行预冷，对管道内温度进行冷却，使其达到工作温度，同时确保相当长的时间内都能达到稳定的工况。而当液化天然气管道停输时，在外界温度作用下，管道内的余液将会发生气化现象，在进出站处设置安全阀和放空罐等安全防护设施可有效的控制管道内的压力，防止超压事故的发生。
2、液化天然气的公路运输
2.1 液化天然气站及城市液化天然气供气站
液化天然气站作为公路运输的上游，承载着资源供应和天然气的加工处理，根据不同的利用方式，天然气液化站分为基本负荷型和调峰型两种。基本负荷型液化站的任务是将天然气以液态形式运输到消费地，完成对天然气预处理、液化、储存等重要工作，其特点是全年连续运行且产量比较均衡。调峰型液化站的任务是为天然气供气系统提供一种储气调峰方式，起到削峰填谷的作用。
城市液化天然气供气站作为公路运输的下游，主要负责接收、储存、气化以及城市管输工作。主要工艺技术：将卸载的液化气储存进储罐，通过中间介质（一般为空温式汽化器）进行换热气化天然气，再经加热器（一般为水浴式加热器）提高温度，经调压、计量、加臭后外输至城市中压管网。
2.2液化天然气槽车运输及安全技术
公路运输采用的主要设备是低温液化天然气罐车也称LNG 槽车，为天然气非管网运输的主要形式，LNG槽车在液化站或者液化气终端接收站充装液化的天然气，再根据地区的需求进行分配运输，其多数应用于缺乏天然气资源以及管道仍未铺设到的偏远地区，且由于液化天然气具有超低温（-1620C）和易燃易爆双重特性，而槽车罐体作为运输储存载体，其隔热方式及安全设计的重要性不言而喻。目前，主流的LNG槽车隔热方式主要分为真空粉末隔热、真空纤维隔热和高真空多层隔热三种技术，采用不同的隔热技术，其性能指标也不同，根据实际运输情况选用合适的隔热方式，可确保安全高效地运输。安全设计的重点在于防止超压和消除燃烧的可能性（比如禁火、禁油、消除静电等），防止槽车超压的手段主要是设置安全阀、爆破片等超压泄放装置以及装备完善的压力、液位、温度监控系统；消除燃烧的可能性：当LNG气化的天然气体积浓度为5%～15%时就可以被引爆，因此在运输途中，严格的禁烟、禁火可在很大程度上降低天然气燃烧的可能性，提高槽车安全运输系统。
2.3国内液化天然气槽车的现状
目前，我国使用的液化天然气槽车主要有两种形式：LNG半挂式运输槽车和LNG集装箱式罐车，有效容积均达到36m3。且随着液化天然气被广泛地应用，技术的进步和改善，运输设备的大型化是必然趋势，例如：新兴能源装备自主研发的 55.7 立方 LNG 移动加注车为目前国内最大，其不但有效提高了一次运输、加液的效率，同时也节约了运输成本。但是根据长春华润《中国LNG槽车运输市场调查报告》[1]，由于LNG运输车造价昂贵（200万左右），物流企业一般又附属于燃气供应公司以及强的业务依赖性，使得全国拥有上百台运输车的企业十分少见，仅武汉绿能、新疆广汇等大型企业拥有，但同期CNG（压缩天然气）物流企业则规模较大，百台车的大型企业有数十家之多。但相信，随着这几年各地LNG项目的大量新建，LNG终端的公路物流将会逐渐发展起来，不适宜在LNG接收站附近铺射管网的地区，LNG物流将大有作为。
3、液化天然气的海上运输
3.1液化天然气运输船类型及特点
目前，世界上正在服役的LNG船舶主要分为三种类型，MOSS型LNG船、GTT型LNG船以及SPB型LNG船。MOSS型LNG船属于球型舱船，一般装载4～5个球形储罐，舱体选用耐低温的铝合金或含镍9%的厚钢板为舱体材料，储液球罐独立于船体，而是通过支撑装置进行安置；GTT型LNG船属于薄膜舱，一般也装载4～5个薄膜舱，薄膜的维护系统由内双层船壳、主薄膜、次薄膜和低温隔热材料组成，绝热层中充满氮气，并装有温度和压力监控器系统。SPB型LNG船的前身是棱型Conch，该型大多应用在LPG（液化石油气）船上，在LNG船中应用较少，但其船舱数较多，大型船只可达到8个储液舱位，主要特点是液舱与船内壁留有较大空间，独立角型舱用支承块和制动块垫块固定在船内，舱的上下方向载荷有支承承受，纵向和横向的移动由制动垫块承受，从而有效提高了维修的便利性和舱体的安全性。
3.2LNG船运的风险以及可靠性
风险性，由于液化天然气进行海上运输时需要利用低温绝热材料来进行罐船的建造，建造费用较高，这就导致液化天然气海上运输成本的增加，而且液化天然气罐船由于用途较单一，再加之在经营上无法灵活变通，在很大程度上导致其投资风险加大，而且在短时间内无法对投资成本进行回收，风险性较高。
可靠性，在进行液化天然气运输过程中，由于其航线和港口都具有固定性，而且班期也较为准确，无论是停泊还是运输都会严格按照计划来进行，非计划性较少，所以运输的可靠性较高，收入也较为稳定。
3.3我国LNG船舶现状
随着国家对环保事业的重视以及能源战略的调整，海运进口液化天然气以其便利性、运量大、经济性获得我国的青睐，也间接的促进了我国LNG船建造需求。并将“高技术性能船舶设计制造工程”项目列为十二大高技术工程项目之一，将LNG船列为该项目中的主要新船型之一。
在2004年，上海中华沪东造船厂通过和法国GTT公司、法国大西洋船厂的合作，掌握了14.5万m3薄膜型LNG船舶的建造技术，并于2008年4月3日交付，船舶全长292米，宽43.35米，吃水11.45米，9.8万总吨，设计航速19.5节，配蒸气涡轮主机，是当时世界上最大的薄膜型LNG船。接着第二艘LNG船“大鹏月”于2008年7月10日在上海交付船东，该船同“大鹏昊”属同一级别[2]。第三艘“大鹏星”于2009年12月11日交付，装载量为14.721万立方米，全部汽化后可以形成9000万立方米的容量，相当于上海全市居民1个月的天然气使用量。
结束语
相对于发达国家，我国对天然气的利用率较低，天然气在我国能源发展中发挥的作用相对较小，不能够满足当期经济发展对能源的需求情况。但随着国际能源局势的严峻，绿色清洁的天然气资源也将超过石油成为世界第一大能源，而通过研究改善液化天然气的运输方式及特点，可极大的提高天然气运输效率和节约运输成本，液化天然气作为一种高效的能源，在未来经济发展的过程中将发挥重要的作用，并且会发展成为影响我国天然气市场变化的重要影响因素。因此LNG运输也将承担更重的任务。
参考文献
[1]中国LNG槽车运输市场调查报告.长春华润液化天然气有限公司.2010年.
[2]陈叔平、谢福寿、马志鹏、金树峰.LNG船运现状及发展趋势.第三届中国LNG论坛，2012.
[1]范锦涛.液化天然气运输的方式及特点分析[J].化工管理，2014，05：199.
[2]何立胜.液化天然气储存及应用技术研究[J].中国石油和化工标准与质量，2014，09：42+21.
天然气液化技术范文3
【关键词】天然气；液化气；管道；转换技术
引言
在城市中，燃气供给是一项关乎民生的重要工程。在倡导绿色环保的发展进程中，需要大力推进城市天然气的供给。为了实现城市统一天然气供给，需要改进城市燃气的供给方式。但是，为了实现城市燃气供给方式的彻底改造这个目标需要考虑多方面的因素，其中最主要的还是要正确处理好天然气和管道液化气之间的转换技术。
1.天然气和管道液化气的概述
1.1天然气
天然气的成分主要是甲烷和乙烷，其特点主要有：第一，具有较高的热值，达到每标方33.35～～41.85兆焦。第二，开发的成本比较低。第三，产量高、输气的压力比较高。第四，毒性比较小。因此，天然气可以进行远距离输送。
1.2液化气
液化气的成分主要有丁烷、丙烯和丁烯等三种。其特点主要有：第一，热值比较高，达到每标方87.9～108.9兆焦。第二，在常压下液化气是一种气体，但是一旦增加到0.79～0.97兆帕时，液化气就会变成液体的状态。第三，使用方便。
但是必须要重视的是虽然这两种气体都没有一氧化碳的成分，但是，当它们燃烧不充分的时候就会形成一氧化碳。
2.概述燃气互换性的内容
对城市燃气进行互换主要是出于两方面的考虑：一是使原有燃烧设备的热负荷值保持不变，二是确保燃烧设备燃烧稳定。也可以说是不同的燃气在置换时对燃具设备所产生的适应性。具体的内容是指，在不做任何调整的情况下，城市现有的燃气设备如果可以适用于天然气的话，就说明了这两种燃气具备了互换的性质。例如，燃气设备的设计准则如果是以A燃气燃烧充分以及安全燃烧为基础的，但现在需要将A燃气置换成B燃气，那么在不需要作出任何类型的调整下，燃气设备不仅可以使B燃气得到充分安全地燃烧，而且还可以使燃气设备的有偿使用寿命得到保证，这就说明了可以将A燃气置换成B燃气来。在这个互换性的过程中，A燃气就是基准气，B燃气就是置换气。
3.概述液化气集中管道的供应方式
3.1用途与规模
在区域性比较小的地方或者是城镇小区一般适用液化气气化集中管道的供应方式。因为气化站的供气服务受到其半径的影响，正常情况是2公里，大约可以服务l万的用户。而液化气掺混空气集中管道的供应方式一般适用于中小规模的燃气气源。
3.2混合气中的液化气和空气之间的比例
混合气具有多种的使用性质，因此需要根据其具体的用途来确定液化气和空气之间的混合比例。但无论哪种比例都必须要满足《城镇燃气设计规范》中的相关规定。
3.3输配方式和压力级制之间的关系
第一，输配方式。液化气集中气化管道供应在选择输配方式时需要根据其的供气方式、供气气质、供气规模和供气区域来进行。一般情况下都是以二级、三级系统为主。而液化气掺混空气集中管道的供应方式则以二级系统为主。第二，压力级制。燃气的输送压力主要有三个等级：高级、中级和低级。
4.液化气储存的方式和天然气的输配系统
第一，地下储存。液化气主要集中在多孔结构的地下构造层里，除此之外，还可以储存在废弃矿井、含盐岩层岩缝、人工开凿坑道等。而天然气的储存方法则只有加压和降温两种。第二，进行低温储存。需要将天然气实行冷冻使之成为液态，才能进行储存，而且在储存时还需要建立LNG气化装置来确保储气调峰。第三，采用储气柜和球罐进行储存。第四，采用大量的埋地高压管束和高压输气干管等。第五，确保有足够的代用天然气。这主要是用来作调峰或事故应急之用的。
4.天然气与管道液化气的转换
综上所述，天然气与管道液化气的转换是一个系统工程，需综合考虑输配、储存、用气等各个方面，选择具有超前性、可操作性、先进性的优化方案。转换中应研究下列几点。
4.1燃气可否互换
在选择方案中，应首先研究与分析，己使用的燃气与天然气可否互换。通常，判断燃气的互换性，采用燃烧特性中华白数（热负荷指数）W表示。两种燃气互换时，W的变化应不大于±5-10%。当两者燃烧特性相差较大时，并应考虑火焰特性，如离焰、回火、黄焰和不完全燃烧等，计算燃气的燃烧势Cp。以确定不同W和Cp的燃气，在燃具上的互换范围和可否互换，各类燃气的燃烧特性指数（W和Cp）均有一定控制的波动范围。
对于使用液化气气化管道集中供应方式的，因液化气与天然气的W、CF值相差很大，两者不能互换，原有的气源必须废除，燃具需更换。而使用液化气掺混空气管道集中供应方式的，如供气技术参数与天然气特性相近或作适当调整配比，W、Cp在规定购控制波动范围内的，两种燃气可以接轨，燃具可以适应。
4.2输配系统的改造
在编制、实施天然气供气规划时，必须分析原有的输配系统，是否适用或需改造。对液化气气化站、中、小型混气站，不宜保留，原有输配管网可作为天然气庭院、街坊管道，对口径偏小的需作改造。对大型混气站，包括联网的输配管网，应充分利用，旧管道（特别是铸铁机械、承插式接口管道）可采用内穿PE管、U型PE管与钢管清通等改造工艺，以提高输气管网的运行压力，减少投资。
原有调压、阀门与输配附届设施，应根据天然气的设计与运行要求，进行更换与改造。
原有用气管道或者丝扣镀锌钢管，应检查丝扣的密封材料。对于不适用天然气干气的，需采取防止泄露的技术措施。
天然气的用户置换与原有输配系统的改造，需要切、调、同步、有机的结合，对于有多个气化或混气站的城市，并非简单的小区联网，即可实施天然气化。因此，实施天然气转换前，应将供气范围划成若干个改造区域，分块、分步的转换，确保供气的安全与不间断，并制订相应的应急措施。
4.3储存与调峰
采用液化气管道集令供气方式，其燃气储存与调峰，主要是调节LPG气化器开启台数与输气压力，不设储存设施。当转换为天然气时，除需上游配套的天然气季节调峰设施外，月、周、日、时的调峰，需由燃气销售系统考虑。根据供气规模，一般可采用高压管道、管束、球罐储气或保留混气站生产代用天然气，选择各个方案需要进行综合经济分析与比较，并符合设计与运行要求。
4.4制订合理的天然气销售价格
各地液化气气化或混气的成本和销售价格相差较大，在实施天然气转换中，应根据能源互补性、可替代性与品位的差异，制订各类能源之间的价格导向与合理比价。并利用经济杠杆，考虑企业效益、用户的承受能力和投资利润、利税率等，确定天然气的销售价格。如原有燃气销售价格较低、调整幅度较大，难以一次到位对，至少应达到微利保本。
5.结束语
由此可见，天然气和管道液化气之间的转换不是一个单一的工程，而是系统工的程。因此，在置换时必须要对输配、储存以及用气等方面进行综合的考虑，经过分析对比最后才能确定所采用的方案不仅具有超前性，而且还具有可操作性以及先进性，进而实现了在各大城市中都使用天然气这种安全清洁的气源。
参考文献：
[1]李帆，翟瑞隆，周廷鹤.城市应急备用气源的燃气互换性探讨[J].煤气与热力，2011（05）
天然气液化技术范文4
【关键词】电气自动化；天然气工业；智能控制
随着天然气在日常生产和工业生产的应用比例不断提高，其已经成为一种重要的工业原料[1]。而由于本身系统的庞大性和繁杂性，需要有效地控制和管理。电气动化技术作为计算机技术、网络控制技术、自动仪表等综合性技术体，可以完全满足天然气工业的生产需求。本文讨论了电气自动化技术在天然气工业的应用方面和要点分析。
1. 电气自动化技术在天然气工业应用主要方面和作用
现在应用在天然气工业上的电气自动化技术主要包括有：信息化综合处理技术，智能控制和管理技术，预测控制技术，多媒体信息技术等。由于天然气整个工业系统包括生产，管理和运输这三个主要环节，因此电气自动化技术的应用也围绕这三个环节展开的，主要内容如下。
天然气的生产主要包括从地下抽取天然气和脱水两个阶段。抽取的环节中主要采用电气自动化技术中的智能控制和自动控制电路控制阀门等控制部件来保证和稳定天然气的采集量。在天然气脱水环节的吸附、再生、冷却、等待四个流程。主要采用控制电路联动阀门，流程自动控制电器，故障报警电路和联锁保护。
电气自动化技术在天然气管理方面主要表现为保证工作人员的正常安全和生产的有序进行。具体应用为：具有自动保护功能的电路和电子开关，自动进行数据控制，分析和整理数据，为管理者提供数据参考和报警提示[2]。
天然气运输通常都是跨度达上千公里的长距离，这也决定了电气自动化在天然气工业的一个重要应用环节。通过应用电子自动化可以使天然气企业有效地实时掌握管道的压力、流量等参数，为管理者科学化决策分析提供准确的参考，合理地分配天然气资源，创造更好的经济和社会效益。
2.电气自动化技术在天然气工业的应用要点
2.1 电气自动化技术在天然气生产环节中的要点
电气自动化技术应用在天然气生产环节上的根本目的有效地降低天然气生产成本，提高生产效率。天然气的生产主要是抽取和后期的脱水环节。在抽取环节中的电路首要有极高的安全系数，同时要尽可能的初次投入成本和维护费用。从地下采取会经常碰到压力异常的情况，这时要求控制电路及时报警，准确地测量出参数。当达到危险级别断开电路，自动打开泄压阀，仍然能将压力等相关参数传递给控制室，此类控制电路和网络要有一定的冗余。在天然气除水中电路要有良好的人机界面，电流信号向控制阀门的开关和流量控制转换准确。控制阀门的动作要高可靠性，同时有复位和强制功能，可以在特殊情况进行人工控制。在过程中，温度是重要的参考点，如果过大或者过小会造成不必要的资源消耗，降低设备的使用年限，影响企业的经济效益。整个系统具有自动控制温功能，可以进行预先变程和大容易存储能力，保证整个过程中保持在工艺所需要的温度范围之同。
配电自动化技术也是天然气中的重要应用之一，通过对天然气工业所需要电力网的有效控制，来保证正常的生产。主要技术要求有三个方面：一是设备自动化技术，利用分段器、故障报警与检测器来及时的发现故障，并可以自动恢复供电。如果出现严重断路情况，可以将故障代码发给控制中心。二是借助网络技术和FTU，及时的调整用力量以适应生产所需。三，在可控的范围内自动用电负荷的智能控制。
2.2 电气自动化技术在天然气管理环节中的要点
电气自动化技术应用在天然气管理中的重要作用主要有两个方面：一是简化管理的中间环节，保护管理人员的人身安全，二是提高安全系数，保证设备正常运行。在管理环节中，电气自动化技术除了进行必要的管道监控和数据采集外，还可以科学的分析数据为决策提供有助地参考。实际的需求，决定了电气自动化在管理环节主要要突出以下几个内容。
首先，天然气管理环节中的电气自动化系统要求具有数据双向传输技术，显示仪表和控制电路更加智能化，尤其是网络技术这一电气自动化的最大亮点。以及可靠性高，模块化设计，安全系数高，具有智能判断能力，有良好的人机接口等特点[3]。再者，从控制端到终端的要实现扁平化，要有大信息量处理的能力，能够应付平时的高速信息和突发性大流量事件。关键的控制电路要具有极高的可靠性，并且在管理图上通过声光电显示给管理人员，且要有一定量的备份。数据的采集可以及时的根据预先的设定生成图表，并可以做出有价值的分析，给管理人员和决策人员重要的参考。
定期的维护是天然气工业的日常组成部分，要求所采用的单元具有最大限度的模块性和通用性，架构上采用开放性架构能够保证多个厂家的产品均可在一套系统上使用。在局部的网络中，可以自行组网，便于检测设备准确的对局部的设备进行分析和数据测量[4]。具有现场总线技术，信息数据库可以分级调用，以便维护人员直接调用所需更换单元的供给厂家名单，避免因为只订购固定产品而导致的供货不足等影响维护工作事件的发生。维护中情况复杂，要求功能块具有高精度、高抗干扰性和可以进行数字传输的基本特性。
环境安全一直是天然气的关注点，泄露是天然气工业不可避免的问题。因此，在要求在天然气管理设备安装有自动检测功能的装置。当出现天然气泄露事故时，能够准确报出方位，泄露量和危险的范围，给救援人员和所在地的群众及时可靠的信息。因此，此类自动化装置要具有独立的电源配给，无线网络传输技术。加之要与公网相关联，还要求极高的安全性能，避免因病毒和黑客的入侵而导致的设备瘫痪和失灵。可以第一时间发出声光电信号，并向控制中心发出危险的级别，气体量和设备压力等参考数据，以便抢修人员最快地排除危险。
2.3电气自动化技术在天然气运输环节的要点
长距离运输是天然气从产地到达消费地的最重要传输方式，也是电气自动化技术在天然气工业中应用最为突出的方面。控制电路和元器件的使用寿命要保证足够的年限，这就减少了更换的频率，也变相的降低了使用的成本[5]。上千公里的管道需要许多泵站进行控制，这些泵站的控制仪表和数据传输线路能够应付各种极端的天气情况，具有耐湿、耐高温、耐雷暴和耐电磁干扰的特性。为了减少可能出现的人为错误，在可操作性要尽可能的简单与易懂。这样可以减少人员培训的时间和花费，进一步降低企业的人工和运营成本，也避免因为误操作而影响正常的天然气运输工作。要有提示和报警功能，可以最大限度的减少人为的不稳定因素，并可提醒采取误操作的人员及时改正错误，作出正确的开关和调节工作。
实现无人值守是企业的最佳目标，这就要求总控制室的指令能够准确到位下达控制站点。这要求线路高效的信息处理和数据通过能力。整个控制系统可以进行通化设计，系统的硬件要求保持当前水平。整个网络的稳定性高，只接受预先设定的网络控制室的指令。当出现不在正常范围的指令时，发出报警信号并切断信号来源的线路指令接收，从而保证整个远程网络的安全性。
3. 电气自动化技术在天然气工业领域的应用展望
从整体上看，电子自动化应用在天然气工业上的发展趋势是通过提高整个电气系统的集成度，采用最新的数字技术，用数字信号来代替原有的模拟信号。利用技术创新来减少人工的安装费用和调试时间，通过大量的智能控制仪表，电路和网络技术的投入使用，让管理人员更为有效地整个流程。只有充分在天然气工业应用电气自动化技术，企业才能在市场竞争越来越激烈的当今，取得一席之地。
参考文献：
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天然气液化技术范文5
摘 要 随着我国能源消费结构的不断变化，液化天然气逐渐成为我国能源消费中的一个全新的角色，在人们的生产和生活中得到广泛的使用，并对社会生产以及人们的生活带来积极的影响。本文对天然气的现状、液化天然气的转化技术以及液化天然气的特点等进行了分析和探究，然后对液化天然气的发展前景做出了一个整体的预测。
关键词 液化天然气 现状 发展前景
液化天然气是以天然气作为原材料，然后通过一系列的技术手段和工艺，在零下160度的环境中来实现天然气的液化。这些技术手段和工艺包括节流、膨胀、制冷工艺等，由于液化天然气在运输、热值以及调峰等方面具有明显的优势，因此成为了民用和工业燃料的最佳选择对象。目前我国的液化天然气转变技术已经比较的成熟，凭借自身的优势以及科学技术的发展，液化天然气将会拥有一个更加广阔的市场。
一、目前我国液化天然气现状
天然气和石油、煤炭一起组成了世界三大能源，在世界各国的生产和人们的生活中发挥着重要的作用，但同时在一定程度上也造成了环境的破坏，再加上我国四分之三的陆上天然气资源大部分都集中在我国的鄂尔多斯盆地、川渝地区、塔里木盆地、东海、柴达木盆地以及莺歌海这六个天然气主要产区，产地大多距离人口的聚集区或者是工业区都比较的远，尤其是对海上的天然气进行开发，不管是运输还是存储都是一个大问题。这个时候天然气液化技术得到广泛应用，液化天然气在人们的生活中逐渐占据重要的地位。
1、液化天然气应用现状
目前我国液化天然气凭借自身的优势在社会生活和生产的诸多领域得到了广泛的推广。首先是在没有天然气管道的情况下输送到中小城市为人们提供生活和生产燃料。其次在工业生产中作为燃料得到使用。再次就是被应用到城市的事故应急和燃气调峰中。最后就是作为燃料广泛的应用到汽车行业以及各种特殊行业，比如作为切割气得到使用。
2、液化天然气的供需现状
随着海南、深圳、新疆等地液化天然气项目的建设，国内的液化天然气需要来那个不断的增加，目前液化天然气已经在上海、北京、天津、山东、江苏、浙江、海南、云南等将近300个省市使用，虽然我国的液化天然气项目正在不断的增加，但是和液化天然气的需求量相比还是远远不够的。液化天然气作为一种优质的燃料，在使用方面具有明显的灵活性和优越性，液化天然气市场供需的不平衡让液化天然气的价格在平稳的状态中出现了上升的趋势。
目前，我国液化天然气市场已经进入了一个较快发展的阶段，据调查显示，截止到2010年，我国的液化天然气的年产量达到了950万吨，2011年达到了1900万吨，2011年的上半年，我国液化天然气的进口量达到了850万吨，比同期增长了25%，液化天然气在人们的生活和生产中的地位和作用越来越明显，消费量也呈现持续增加的趋势。
3、液化天然气的储存和运送现状
目前我国的液化天然气在储存的时候使用的设备主要是堆积隔热的储存罐和真空隔热的储存罐。真空隔热储存罐的容积比较的小，一般都小于100立方米，堆积隔热的储存罐的容积相较正空隔热罐的要大，一般情况下都在100立方米以上。目前我国在液化天然气的运输方面使用的工具是液化天然气罐车，一般容积在25-50立方米之间，罐车使用的是双罐结构和真空纤维隔热材料，大多是半挂式的车型。随着科学技术的进步，铁路上的液化天然气集装箱和国产的液化天然气运输船将被广泛的应用到液化天然气的运输环节中。
4、液化天然气的液化装置现状
目前，我国液化天然气的液化装置主要分为四个类型，第一种是小型的天然气液化装置，这类装置主要是为了对边远地区的小气田和沼气进行开发，只是被应用到了个别的地区，尚未形成一定的规模。第二种就是中原天然气液化装置，这种设备属于液化装置中的负荷型，生产能力比较强，在很大程度上满足了城市工业和民用燃气的需求。第三种是上海浦东的液化天然气装置，设备主要应用于东海天然气的液化中，能够在城市冬季调峰时段内为城市提供充足的液化天然气，同时保障液化天然气的供气安全。第四种是新疆地区的天然气液化装置，采用的是混合制冷剂循环，可以通过汽车或者是火车将液化天然气输送到全国各地，解决各地的能源紧张问题。
二、液化天然气发展中的优点
天然气经过脱水、脱酸性气体以及脱烃之后再在零下162度的环境下进行冷却最终形成。液化天然气的体积是天然气体积的1/625，甲烷的含油量占到了四分之三以上，燃点在650度，爆炸的极限是5%-15%。在工业生产和居民生活中是一种十分优质的化工原料。同时液化天然气还有如下诸多优点：
1、在存储方面，投资少，效率高
据调查显示，建设六座规格为1MPa的1000立方米的天然气球罐所花费的资金，比建设一座规格为0.5MPa的100立方米的液化天然气的存储罐所花费的资金要高出80倍不止。因此，液化天然气在存储方面不仅投资少，而且效率也比着天然气存储的效率要高。
2、远距离运输经济方便
液化天然气不像天然气一样在远距离运输方面难以实现，使用轮船或者是液化天然气专用槽车都能够将海上的液化天然气或者是较远地区的液化天然气运送到需要消费的地方。在液化天然气的运输方面，采用这种方式不仅大大的节省了铺设线管的巨额费用，而且增加了用户使用的灵活性，同时降低了使用风险。
3、是一种优质的车用燃料
天然气中有较多的辛烷，辛烷能够充分的燃烧，且抗爆性比较的好，对环境的污染也比较的小，液化天然气和压缩的天然气相比，在存储方面效率高，重量和体积都比较的小，同时在建站的时候又不易受到供气管网的过分限制，此外液化天然气在进行气化的时候还会产生大量的冷能，这些冷能的利用就是液化天然气作为车用燃料的一大优点。
4、可以调节供气负荷
针对供气方面不定期或者是定期出现的不平衡现象，液化天然气的存储罐能够有效的进行削峰填谷起到调节的作用。在日本和许多的欧美国家，已经有超过160座的液化天然气的调峰设备建成并开始投入使用，和地面上的高压存储设备或者是地下的存储设备相比，不仅大大的节省了建设和存储的投资，而且也打破了地质条件和地面的限制。
5、减少对环境的污染和破坏
城市大气污染的主要元凶之一就是汽车以石油作为燃料而排放出来的污染物，这些污染物中含有大量的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等，大量二氧化碳的排放会导致全球气候变暖，二氧化硫以及氮氧化物则会形成酸雨。和煤炭以及石油相比，天然气燃烧排放出的二氧化碳和二氧化硫等化学气体都是最少的，对环境造成的污染也是最小的。
三、液化天然气的发展前景
1、良好的工、农业以及汽车燃料
从目前的能够结构形式来看，在不久的将来我国的能源消费结构将会发生改变，液化天然气的消费比例将会出现增加的趋势，从而使我国的能源消费结构不断的实现平衡。液化天然气由于具有很强的环保性，和柴油、汽油相比，使用液化天然气作为燃料可以节省大约35%的燃料费用，因此，随着汽车行业的发展，将会代替柴油和汽油成为车用的主要燃料，为液化天然气产业的发展带来强大的推动力。同时在各大陶瓷、玻璃以及食品加工等行业会得到广泛的应用。液化天然气在优化我国的能源消费结构，解决能源供需中的失衡问题，弥补管道气在城市铺设中的问题方面起到了积极的影响，同时对生态环境的保护也起到了积极的作用。除此之外，我国的能源缺口日益增大，周边国家的在液化天然气储备方面也是极为有限的，但是随着国家对液化天然气接收终端的建设，再加上液化天然气运输方便的特点，将会弥补人们对于气态天然气的需求，成为我国能源消费市场中的主力军。
2、液化天然气冷能的用途广泛
液化天然气使用前进行汽化的时候会产生大量的冷能，通过专门的工艺或者技术对这些冷能进行利用，不仅可以实现能源的节约，而且也能够实现经济效益的提高。目前我国已经在液化天然气冷能方面有了一定的开发，并在空气液化以及冷冻食品方面进行了实用，取得了良好的效益。随着技术的发展，液化天然气产生的冷能将会被更加广泛的应用到社会生活中的各个方面，为社会的发展提供积极的推动力。
3、小型液化装置的开发和推广
在我国的边远地区储存着很多的沼泽器和小气田气，对这些天然气进行回收有很大的经济价值。对小型的天然气液化装置和设备进行开发和推广，不仅能够对边远地区小气田的天然气进行回收，而且还能够有效的解决城市冬季燃气的调峰情况。所以，在未来的液化天然气的发展市场中，小型的天然气液化装置将会拥有广阔的市场。
4、积极的推动基础研究建设
基础研究给工业的发展提供了重要的保障，我国现在的天然气液化装置大多都是外国的生产公司设计和制造的。在对国外先进的液化技术进行引进的时候，同时应该加大对液化天然气进行基础应用方面的研究，让液化天然气更加的国产化，从而提高我国液化天然气的技术水平和质量，降低液化天然气的生产成本。此外，液化天然气是一个附加值高、技术密集型的工业，工业成产链条设涉及到很多社会生产中的很多方面，比如，膨胀机、压缩机、液化天然气储罐以及换热器等，随着我国液化天然气工业的发展，必将对国内的相关产业起到很大的推动作用，促进工业的整体快速发展。
四、结束语：
液化天然气工业的不断发展，不仅可以缓解我国经济发展中带来的能源不足的问题，而且对于我国的能源消费结构也起到了一定的优化和协调的作用。同时带动着我国经济不断的向前发展。随着我国各大天然气液化技术的高速发展，我国的液化天然气将会迎来一个更加广阔的消费市场。
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天然气液化技术范文6
【关键词】低浓度瓦斯 LNG 提纯 液化 发展前景
1 引言
煤层气是一种以吸附状态赋存于煤层中的非常规天然气，也称煤矿瓦斯，其主要成份是甲烷。根据甲烷浓度的高低，可以将煤层气分为三类：甲烷含量大于80%的那部分气体，称为煤层气；甲烷含量小于80%的那部分气体，称为煤矿瓦斯，其中，甲烷含量大于30%小于80%的称为高浓度瓦斯，甲烷含量小于30%的那部分气体，称为低浓度瓦斯；甲烷含量小于0.75%的那部分气体，称为乏风，又称煤矿风排瓦斯。
本文主要针对低浓度瓦斯进行研究，并探讨低浓度瓦斯制LNG的技术进展和发展前景。
2 低浓度瓦斯制LNG的技术进展
低浓度瓦斯制LNG的关键技术为低浓度瓦斯提纯技术及天然气液化技术。
2.1 LNG的概念解析
天然气是一种混和物，主要成分有甲烷、氮及C2～C5的饱和烷烃，另外还含有微量的氦、二氧化碳及硫化氢等。在常压下，当冷却至约-162℃时，天然气则由气态变成液态，称为液化天然气（Liquefied Natural Gas，简称LNG）。通过制冷液化后，LNG就成为含甲烷（96%以上）和乙烷（4%）及少量C3～C5烷烃的低温液体。换句话来说，LNG是由天然气转变的另一种能源形式。
2.2 低浓度瓦斯提纯技术
对于低浓度瓦斯的提浓，目前，在实验性生产装置上获得成功的方法有膜分离法、变压吸附法（PSA）和真空变压吸附法（VPSA）等。
膜分离法是用高分子中空纤维膜作为选择障碍层，利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，允许某些组分穿过而保留混合物中其它组分，从而达到分离目的的技术。该方法缺点是在处理煤矿瓦斯时，需要对处于爆炸极限范围的瓦斯进行加压，自5kPa左右加压至0.6MPa以上，很容易发生爆炸。
变压吸附法（PSA）是利用吸附剂对不同物质的吸附能力、速度和容量的不同，以及吸附剂对混合气体中各种组分的吸附容量随压力而变化的物理特性，采用自动控制阀门开关，自动实现升压吸附、降压解析的气体分离技术。该技术仍需对原料气进行升压，也不适合用于煤矿瓦斯提纯。
真空变压吸附法（VPSA）是利用固体吸附剂对气体组份吸附的明显选择和扩散性的差异，通过气源在接近常压下做周期性、在不同的吸附器中循环变化，其解吸（或再生）采用真空抽吸的方式来实现气体的分离技术。该技术对原料气不需要加压，在进行瓦斯提纯时，低浓瓦斯在常压下被吸附后，采用抽真空方式提高瓦斯纯度，即利用抽真空的办法降低被吸附组分的分压，使被吸附的组分（CH4）在负压下解吸出来。目前在制富氧、制CO2等工业装置上有成功的应用。
煤矿低浓度瓦斯提纯一般采用真空变压吸附法（VP-SA），一般，经过二级提浓后，CH4浓度可以达到90%以上。可以送至天然气液化装置生产LNG。
2.3 天然气液化技术
天然气液化主要有阶式制冷循环、混合冷剂制冷循环和膨胀机制冷循环这几种工艺。阶式制冷技术适合于大规模的液化项目，膨胀机制冷技术适合于小规模的液化项目，混合冷剂制冷循环技术则适用于中小型的项目。混合冷剂制冷技术工艺简单，设备少，能耗低，适应性强，操作灵活，开停车方便，技术先进、成熟，在我国在建和已建成的天然气制LNG项目中得到了普遍应用。
煤矿瓦斯液化与煤层气液化有所不同的是，煤矿瓦斯经过净化处理之后，可以使用分离出来的氮气作为单一冷剂来实现制冷循环的目的。
3 低浓度瓦斯制LNG技术的应用
2011年4月12日，由中国煤炭科工集团重庆研究院、重庆能源集团松藻煤电公司、中国科学院理化技术研究所三家单位共同建设的国内首套低浓度瓦斯深冷液化工业化试验装置在松藻煤电公司逢春煤矿建成，该装置采用国际先进的MRC混合制冷工艺（深冷精馏法），在-182度的低温和0.3MP的低压下同步进行含氧瓦斯的分离和液化，每天能处理甲烷含量为29%～31%的低浓度瓦斯（瓦斯）4800立方米，生产液化甲烷气（LNG）1.1吨。瓦斯液化提纯后，其体积缩小为原来的1/625，甲烷浓度达到99%以上，达到工业和民用使用标准。甲烷回收率98.75%，综合电耗为2.8kWh/m3。该项目创新性地提出并形成了一套以湿法脱碳、分子筛脱水，以混合冷剂制冷、在低温低压下同时液化与分离含氧瓦斯中的CH4、O2和N2的技术方法，研制出了4800m3/d低浓度瓦斯含氧液化中试装置和含氧瓦斯液化冷箱等关键设备。
2010年8月2日，盘江煤电（集团）有限责任公司关于实施低浓度瓦斯提纯利用工业化示范项目的请示得到了贵州省能源局（黔能源发[2010] 437号）的批复。该项目总投资为4500万元。项目工艺技术方案采用真空变压吸附（vpsa）法，对16%以上浓度煤矿瓦斯进行脱氧提纯。本项目采用煤矿瓦斯气一段提浓，二段提浓和储存三个工序，确保产品质量。项目建成后，低浓度瓦斯耗量约9600万Nm3/a（经脱氧提纯后形成纯CH4 1536万Nm3/a）；主要产品为符合国家天然气标准GB17820-1999要求、烃含量≥95%（v）的工业天然气，产能为1428.4万Nm3/a天然气，约合10541.6t/a。
2012年9月，全国首套“低浓度瓦斯提纯制LNG”项目――山西瑞阳煤层气公司含氧煤层气液化5万吨/年LNG项目一期“低浓度瓦斯提纯制CNG”项目在山西省昔阳县寺家庄矿一次性试运行成功，各项指标均达到或超过设计标准。该项目是阳煤集团低浓度瓦斯开发利用的创新项目，是山西省国资委监管的2012年重点项目。
4 低浓度瓦斯制LNG技术的发展前景
天然气作为一种清洁能源在我国的能源消费中的比例逐渐提高，未来我国天然气的供应缺口非常大，发展低浓度瓦斯制LNG技术具有较好的市场前景。
甲烷气体被液化后，体积将缩小为原来的1/625，运输成本比压缩气体低，与管道输送相比，液化运输更为灵活和方便。
虽然目前我国低浓度瓦斯制LNG技术已经达到了国际先进水平，但离大规模应用还有一定距离。要积极关注中试装置和工业化示范装置的运行，积累经验，稳步推进低浓度瓦斯制LNG的工业化大规模应用。积极发展低浓度瓦斯制LNG技术，不仅可以充分利用能源，减少环境污染，而且对煤矿企业也能产生较好的经济效益。
5 结语
利用低浓度瓦斯生产LNG是提高低浓度瓦斯利用率的一条新的利用途径。低浓度瓦斯制LNG技术先进，前景较好。应结合工业化示范装置的运行经验，稳步推进低浓度瓦斯制LNG的工业化大规模应用。
参考文献
[1] 龙伍见.我国煤矿低浓度瓦斯利用技术研究现状及前景展望[J].矿业安全与环保，2010（8）
