天然气液化技术及其应用

天然气液化技术及其应用

张鹤

哈尔滨中庆燃气有限责任公司输气分公司

【摘要】我国作为人口众多的国家，对于各项能源的需求量都在不断增加，随着不可再生资源的日益枯竭，各类可再生资源的开发利用逐渐引起人们的关注。比如天然气等，近年来产量逐渐增加，未来的应用空间非常广阔。但是由于天然气的产地一般比较偏远，而且自然状态下对天然气进行运输，需要建设相应的天然气管道，其运输成本和损耗都比较大，会使天然气的利用率大打折扣。所以有必要采取有效措施改善天然气的运输和使用形式，由此天然气液化技术便得以应用，将天然气转化为液体形态，无论是存储还是运输，都极大地提高了便利度，本文将针对天然气的液化技术及其应用展开详细阐述。

【关键词】天然气；液化技术；应用

天然气属于一种可再生资源，主要原料是甲烷，相对其他能源来说，天然气燃烧过程不会产生废料，相对来说更加洁净。在常温常压条件下，天然气的存在状态是无色无味的，也没有腐蚀性和毒性，天然气的质量比空气要轻，极易扩散，通常不会发生聚集现象。目前我国工业化工以及交通领域当中，都已经大量普及应用天然气作为燃料，但是由于其形态的特殊性，在存储及运输时都不是十分便利，所以将天然气液态化处理具有非常重要的作用，可以有效提高天然你的稳定性，扩大其的使用范围。

1.液化天然气特点及作用

天然气的主要成分是甲烷，是目前国际上已开发能源当中最洁净的能源。液化天然气的制备主要是通过对自然开采的天然气进行脱水处理和脱酸性气体处理，实现重烃组分，将其中不利于下游产业的某些成分去除，比如氦等，并将其中多余的水分等脱去，然后再通过低温环境对其进行冷却处理，即可获得低温液态的天然气。经过液化处理后的天然气其存储和运输方式能够有更多方式，与气态天然气相比，液态天然气占用的空间更少，运输和储存成本更低，可利用范围也可以得到扩大，而且在液化环节所产生的冷能还可以循环使用，同时液化过程还能产生具有利用价值的副产品，无论从环保层面还是从经济层面来说，将天然气进行液化处理都具有非常多的好处。

2.天然气液化技术概述

2.1阶式制冷工艺

过去，制冷工艺中阶式制冷工艺是最为常用的。这种工艺形式是经过3个制冷循环阶段组成并完成天然气的液化。3个阶段有3个体系，分别是丙烷制冷体系、乙烯制冷体系和甲烷制冷体系，其依照制冷温度梯度一级一级给天然气供应足以让其液化的冷量。其详细经过能描述为，天然气在通过净化以后进入3阶制冷循环体系之中，在3个冷却器中第一实施冷却，第二实施冷凝最后把天然气实施液化处理，最终实施过冷处理，经过节流降压以后制造出低温常压液态的天然气并实施储存。阶式制冷工艺的特征在于能够把制冷体系从天然气液化体系中独立出来，当中的制冷剂是简单的单元，2个体系之间的关联性不大，所以操作容易稳定，不用担心体系之间的相互影响，相对适合高压气源，因其能够运用气源压力能。

2.2混合制冷工艺

根据原料天然气可不可以和混合制冷剂相混合能把混合制冷工艺分为开式混合制冷工艺和闭式混合制冷工艺这两类。在闭式混合制冷工艺中，制冷剂循环体系是自成一体的比较独立的体系。其经过是由混合制冷剂首先被制冷压缩机实施压缩之后，经过水冷却后在不一样温度级下依级冷凝并分离，之后在节流之后进入冷箱中的不一样温度段，给通过3脱处理的原料天然气供应对应冷量，让其变成液态天然气。在开式混合制冷工艺中，混合制冷剂是和已净化解决的原气结合，并依程序流过气液分离器以及各温度计的换热器。在实施冷凝的同时，也一步一步把需要的制冷剂组分由混合气体中通过冷凝分离出来并根据制冷剂沸点的高低一级一级蒸发分离出来，从而变成一股低温物流，和原料天然气进入逆流换热的制冷循环

2.3膨胀制冷液化工艺

这种液化工艺是一种不使用制冷剂的液化工艺，这工艺的特征是天然气原料气通过压缩后再通过节流后温度下降这样来完成部分液化。其详细操作程序能够概括为：原始天然气最先进过压缩机等熵压缩，之后通过冷却器冷却，进入透平膨胀机实施等熵绝热膨胀，而且对外做功，这样来得到液化所要制冷量使天然气液化。这种办法具备低能耗、短流程、灵活操作、省投资等优势，不过通常液化效率相对低。

3.液化天然气的运输

天然气经过液化处理后，其体积会相应减小，不仅有利于节约空间，而且运输液态天然气比运输气态天然气更加稳定安全，成本投入和运输过程中产生的耗费都有所降低，所以对天然气进行液化处理是非常有必要的。通常情况下，对于运输距离在3500千米以内的，可以通过经济实用的管道对其进行运输，如果超过3500千米，建设管道的成本会相应增加，用船运输性价比更高。在科技水平不断提高的当下，在运输工具上实现对天然气的液化处理的技术已经得以实现，目前我国大多数天然气运输船只都配有相应的液化装置，在运输的过程中可以直接时实现天然气液化处理，经济效益比较高，而且在先进技术的使用下，运输中途也具有良好的可靠性保障。基于天然气的清洁、高效以及经济特性，我国已经将天然气的开发利用技术加入作为重点技术项目进行，相应的运输船建设工程也在不断完善，未来天然气运输能力会更加完善。

4.液化天然气的应用

4.1运用于调峰的液化天然气

液化天然气在贮存以及运输方面有着非常大的优点，能够使用液化天然气来调剂天然气提供不平衡的近况。对于能源短缺国家能够有效确保天然气提供，同时对于气源充沛国家能够实施有效调峰。

4.2运用于发电的液化天然气

在天然气实施液化处理之前通常要实施天然气的净化解决，这种技术解决掉了原始气体中的很多气体杂质。当作为燃料的液化天然气时，比如有害气体释放量相对少的S02等，所以气体燃烧出现的污染比较少。使用液化天然气实施发电，在非常大程度上能够把环境污染减少，让经济以及环境获得了一起发展。

4.3液化天然气冷能的运用

因为深度的冷冻液化功能，在液化天然气中储藏着庞大的能量，能够运用液化天然气的冷能的原理总结为：当液化天然气应用经过中，和肠胃环境对比，二者中间存在着相对大的压力以及温度差。这时，液化天然气从液态改变为气态，在当中储藏的很多冷能被释放出来，通过适当的回收运用，我们可以非常好的运用这些天然气冷能。常压的条件下，每公斤的液化天然气转变为常温气态能释放出大概879千焦的能量。

4.4运用于汽车的液化天然气

因为天然气的低污染，它是将来汽车等用的一种优质燃料。和常用的石油燃料比较，天然气的储存更大能量、低噪声、低压力、污染低。天然气汽车在中国也获得了非常大的发展。

5.结语

在当今社会和经济水平迅猛发展的时代，人们对于能源的需求量会越来越大，而且随着人们环保意识的加强，未来能源开发的方向将逐渐倾向于清洁能源，天然气的使用空间会更加广泛。所以相关能源管理单位应当进一步加强对天然气的研究力度，优化和完善天然气液化技术，使天然气的应用更加便捷有效，为我国各项社会活动提供更加优渥的基础保障，为社会和人民提供更优质的服务。

参考文献

[1]周利军.天然气液化技术与应用[D].

[2]陈绘如.天然气液化技术及其应用分析[J].化工管理,2016(26).

[3]张学武.液化天然气技术优点及其应用[J].信息记录材料,2018,19(11):224-225.