液化天然氣氣化率影響因素及控制措施

　　摘 要：針對液化天然氣在使用過程中的氣化率問題，本次研究結合我國液化天然氣的使用情況，首先對液化天然氣的特性以及氣化率進行簡單分析，對影響液化天然氣氣化率的因素進行深入研究，最后提出液化天然氣氣化率控制的相關措施，為推動液化天然氣領域的進一步發展奠定基礎。研究表明：液化天然氣的組分、溫度以及添加劑是影響液化天然氣氣化率的重要因素，當液化天然氣氣化率相對較低時，會給相關企業的經濟利益產生嚴重影響，因此，相關企業需要從控制液氮添加量、控制溫度以及建立合理的數據統計方法三個角度出發，全面提高液化天然氣的氣化率。

　　關鍵詞：液化天然氣;氣化率;特性;影響因素;控制措施

　　由于天然氣的熱值相對較高、潔凈度相對較高，使得其成為了國際上的重要能源，由于我國的天然氣生產量相對較低，無法滿足國民生產的基本需求，所以需要從國外進口大量的天然氣，在天然氣進口的過程中，為了方便運輸，會將其轉化為液化天然氣，在進入國內以后，再將其轉化為氣態的天然氣。在將液化天然氣轉化為氣態的過程中，會產生一定的氣體損失，這會給相關企業帶來一定的經濟損失，因此，如何提高液化天然氣的氣化率成為了一項重要任務[1]。

　　1 液化天然氣特性及氣化率分析

　　所謂的液化天然氣又可以被稱之為LNG，主要是對天然氣進行凈化處理以后，使用節流膨脹以及加入一定量的制冷劑，進而使得氣態的天然氣轉化為液態的天然氣，此時天然氣的體積將會降低，其體積一般會降低到氣態天然氣的1/625左右，方便工作人員對其進行輸送。在另一方面，液化天然氣的質量也相對較低，一般情況下，同體積的液化天然氣質量僅有同體積液態水的45%，這也是液化天然氣輸送成本相對較低的重要原因[2]。液化天然氣與氣態的天然氣在某些性質上類型，都處于無色無味且無毒的狀態，由于在液化天然氣制備的過程中已經對氣態的天然氣進行了脫水處理，所以液化天然氣也不具備腐蝕性。在液化天然氣燃燒的過程中，不但不會產生污染性的氣體，且熱值相對較高，所以液化天然氣屬于一種較為先進的能源。一般情況下，需要將液化天然氣儲存在-161.5℃和0.1MPa的環境中，其主要的成分為甲烷，主要可以通過使用LNG運輸船或者LNG運輸車對其進行輸送，在使用的過程中需要對其進行重新的氣化處理。在液化天然氣中，除了含有大量的烴類成分以外，還含有大量的惰性成分，惰性成分的存在會使得其燃燒的過程中吸收的熱量增加、燃燒的效率降低，也具有很強的阻燃效果，由此可見，惰性成分的存在對于保障液化天然氣的輸送和使用安全十分有利。對于氣化率而言，在了解液化天然氣所有組成成分的前提下，工作人員可以使用方程pV=nRT對各種溫度條件下的氣化率進行計算[3]。

　　2 液化天然氣氣化率影響因素

　　2.1 組分因素

　　通過使用氣體狀態方程進行計算可以得到，在0℃條件下，液體甲烷的氣化率為1396.3m3，液體乙烷的氣化率為744.9m3，液體氮的氣化率為627.2m3，由此可見，當液化天然氣的成分不同時，其氣化率也不相同，如果液化天然氣中的甲烷含量相對較高，則液化天然氣的氣化率也相對較高。但是，從組分的角度出發去提高液化天然氣的氣化率并不可行，這主要是因為對液化天然氣進行組分及含量控制的難度相對較高，所消耗的成本相對較大，同時，盡管液氮的氣化率相對較低，但是液氮也屬于液化天然氣中不可或缺的組成成分，如果盲目降低液化天然氣中液氮的含量，會使得液化天然氣的輸送及使用風險嚴重升高。綜合而言，從液化天然氣的制造成本、制造難度以及輸送使用安全的角度出發，通過控制液化天然氣的主要成分以此提高其氣化率是一種不成熟的方案。

　　2.2 溫度因素

　　通過對各種組分的氣化率進行計算后發現，在0℃的前提下，液態甲烷的氣化率為1396.3m3，在20℃的前提下，液態甲烷的氣化率為1498.8m3;在0℃的前提下，液態乙烷的氣化率為744.9m3，在20℃的前提下，液態甲烷的氣化率為799.5m3。由此可見，溫度也將是影響液化天然氣氣化率的重要因素，盡管兩種工況下的溫度差距相對較小，但是氣化率已經產生了較大的差距，一般情況下，液化天然氣氣化以后的氣體溫度將會維持在0-5℃之間，此時與燃燒工況下的天然氣相比，其氣化率大約降低了0.073%左右，為了提高液化天然氣的氣化率，需要盡可能對氣化溫度進行控制，升高液化天然氣的氣化溫度時提高其氣化率的重要措施。

　　2.3 添加劑因素

　　在進行液化天然氣加工的過程中需要添加一定的添加劑，例如液氮，這部分添加劑的氣化率相對較低，例如液氮的氣化率僅為甲烷氣化率的44.91%左右，其他類型添加劑的氣化率遠低于該數值，但是液化天然氣中必須增加這些添加劑，否則將會對液化天然氣的輸送使用安全產生重要影響，盡管無法做到完全不增加添加劑，但是可以從控制添加劑添加量的方式出發提高液化天然氣的氣化率。

　　3 液化天然氣氣化率控制措施

　　3.1 控制液氮添加量

　　眾所周知，液氮的液化溫度為-195℃，在液化天然氣中添加一定量的液氮既可以保障其輸送使用安全，又可以對液化天然氣起到一定的保溫效果，使得液化天然氣在輸送過程中的損失降低。但是，液氮不但氣化率相對較低，則沒有熱值，相對而言，甲烷的氣化率相對較高，且熱值相對較高，所以在進行液化天然氣入庫之前，工作人員需要對液化天然氣中甲烷的含量以及液氮的含量進行嚴格的測算，以此對上游供應商提供的組分含量進行驗證，以此保障自身的經濟利益不會受到較大的損失。對于上游供應商而言，需要盡可能控制液化天然氣中液氮的添加量，對于其他類型添加劑的添加量也需要進行嚴格的控制，這是提高液化天然氣氣化率的根本措施。目前，各個液化天然氣的進貨商在液化天然氣進口以后都會對其甲烷的含量以及液氮的含量進行嚴格的測算，大多數的液化天然氣供應商已經開始對液氮的添加量進行嚴格的控制。

　　3.2 控制溫度

　　在液化天然氣的成分完全以甲烷為主的前提下，在20℃工況下的氣化率超過了0℃工況下氣化率102.5m3，兩者的差距相對較大，為了提高液化天然氣的氣化率，工作人員需要對液化天然氣的氣化溫度進行嚴格的控制，在有條件的前提下，盡可能的提高液化天然氣的氣化溫度。在另一方面，在液化天然氣氣化以后需要對其進行計量，在計量的過程中需要使用帶有溫度補償功能的計量儀表，這也是降低液化天然氣氣體損失、提高氣化率的重要措施。

　　3.3 建立合理的數據統計方法

　　通過使用SCADA遠程控制技術，對天然氣的各項數據進行嚴格的采集及監測，對液化天然氣氣化之前的數據以及氣化之后的數據進行采集和對比，縮短數據采集和分析所需要的時間周期，及時發現液化天然氣氣化率不正常的情況，及時查找液化天然氣氣化率不正常的原因，采取相關措施改進液化天然氣的氣化技術，這也是提高液化天然氣氣化率、保障企業經濟利益的重要措施。

　　4 結論

　　通過本次研究可以發現，液化天然氣屬于一種易于輸送且清潔高效的能源，在液化天然氣氣化使用的過程中，氣化率是一項重要指標，如果氣化率相對較低，則會給相關企業帶來一定的經濟損失，其中，液化天然氣的組分、溫度以及添加劑等三種因素會對液化天然氣的氣化率產生重要影響，因此，相關企業需要采取控制液氮添加量、控制溫度以及建立合理的數據統計方法三種類型的方式，進而降低液化天然氣的氣體損失，提高其氣化率，全面推動液化天然氣領域的進一步發展。

　　參考文獻：

　　[1]張世杰.液化天然氣汽化工藝及冷量利用問題分析[J].江西建材，2012(22)：104.

　　[2]茍文廣.液化天然氣汽化工藝及冷量利用問題分析[J].中國石油和化工標準與質量，2016，36(11)：113-114.

　　[3]殷先平，余偉，姜杰.液化天然氣接收站高壓外輸時氣化工藝優化模擬[J].石油規劃設計，2013，24(04)：35-37.

　　作者：孫亞峰

　　推薦閱讀：《天然氣地球科學》(雙月刊)屬綜合性、學術性刊物，其宗旨是評述天然氣地球科學的研究進展，報道世界各國開發地殼中常規天然氣的新理論、新技術、新方法，介紹我國天然氣科技攻關和勘探新成果，促進我國天然氣地質學學科的發展，推動我國天然氣田的勘探與開發。