影响液化天然气气化率的因素及控制措施

曹 龙

（江西省鄱阳湖液化天然气有限公司，江西九江 332500）

在国内发展市场中，液化天然气所占燃料行业消费结构的比重越来越大，液化天然气作为燃料已经被广泛应用在许多领域中，燃气供应企业主要依靠液化天然气的气化这一工艺流程获得经济效益，液化天然气的气化率不仅影响着用户的使用体验，同时也关系着燃气供应企业是否盈利，因此研究影响液化天然气气化的因素及控制措施，能够在很大程度上帮助液化天然气气化工艺得到进一步完善。

1 中国天然气的发展背景

天然气主要是存在于地下岩层中，是由以烃为主的各种气体混合而成的，是现阶段发现的一种热值高、成本低、污染小的优质能源，在经过一系列工业处理后可得到纯净天然气以及一系列的衍生产品，天然气燃料主要包括压缩天然气和液化天然气两种，并且在使用过程中都十分的安全可靠。其中液化天然气被誉为是地球上最干净的化石能源，是由气田开采出来并进行处理得到的，纯净天然气经过压缩、冷却而液化后得到的，使用液化天然气作为燃料，不仅放出的热量巨大，而且对空气的污染极小。液化天然气在存储与运输过程中要始终保持在超低温的液体状态，但在使用时需要利用大气压强的作用将其重新气化，在这一过程中所产生的大量的冷能也可用于多种低温用途上。

早在天然气发展之初，我国使用天然气作为一次能源占全部一次能源的比重远低于世界平均水平，随着我国大力发展天然气产业，多措并举加大天然气的采储量，加上我国在十二五期间积极建设起了西气东输、川气东送等天然气运输主干道，天然气在我国一次能源消费中所占比重逐年递增。与此同时，为了恢复经济高速发展而被破坏的生态环境，世界各国开始寻找在不影响使用效果的同时还能降低对空气污染的新型能源，作为清洁能源的天然气在今后的发展过程中一定会成为我国首要的一次能源。然而我国液化天然气的产量与世界其他各国相比较低，需要从国外进口大量的液化天然气才能满足国内的需求，我国从海外引进液化天然气的数量逐年递增。国内的液化天然气采储量虽然已经在飞速增长，但是如何提高液化天然气的气化率，从而确保液化天然气的质量仍是现阶段我国液化天然气行业的重中之重。

2 液化天然气的基本特性

液化天然气又称LNG，是由气田中的天然气通过净化处理后去除掉其中的水、硫、重烃类气体以及其他杂质后，在常压下将气态的天然气冷却至约-162℃，使其转化为液态从而得到液化天然气。其主要成分是甲烷，此外还含有少量的乙烷、丙烷、丁烷及氮气等惰性组分，无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同质量气态天然气体积的1/625，质量仅为同体积水的45%左右。液化天然气自身的燃点高达650℃，且液化天然气气化后密度远低于空气密度，即使发生泄漏也会在瞬间挥发并扩散到空气中，因此液化天然气不会出现燃烧、爆炸的危险情况，使用时比较安全可靠。

液化天然气是由清洁能源天然气中提炼出来的一种新型能源，其主要是用于替代煤、石油等这一类传统燃料的新型燃料，与这些传统燃料相比，液化天然气在燃烧后对空气造成的污染非常小，并且其拥有较大的热值使得液化天然气在燃烧后能够放出极大的热量，这正好能够达到保护生态环境的意义。但由于天然气在常温状态下是处于气体状态，而液化天然气则需要在-162℃、0.1MPa左右的储存罐中，在运输的过程中也要保持这种存储方式，选择专用船或油罐车运输，使用时将液化天然气重新气化。

3 影响液化天然气气化率的因素

我国目前液化天然气的气化流程主要是在液化天然气气化站进行，气化站的工艺设计流程已经较为完善，由于液化天然气是由多种气体混合而成的，根据液化天然气的成分检测来看，其中主要包括甲烷、乙烷、重烃、氮等，因此，本文主要从液化天然气的有关成分进行分析。

3.1 液化天然气的组分和含量

液化天然气并不是一种成分单一的气体，而是由多种气体成分组合而成的混合气体，液化天然气中所含有的成分含量都将对液化天然气气化率造成影响，但实际情况下的液化天然气的组成成分远不止这三种，其中包含的重烃组分极为复杂。无论是在0℃标况下还是在20℃工况下，假设理想气体情况下分别计算出甲烷液、乙烷液、液氮、液化天然气四者的气化率，在比较之下可以发现其中甲烷液的气化率最高，甲烷液和液化天然气的气化率基本都在1 400左右，这也就说明了甲烷含量的高低将直接影响到液化天然气的气化率，液化天然气中甲烷含量越高，气化率就越高。

3.2 液化天然气的实际气化温度

天然气在常温状态下是始终保持在气体状态下的，但是由于气体状态下的天然气体积较大，不方便保存与运输，所以需要将天然气冷却至-162℃使之变为体积小、质量轻的液体状态再进行存储与运输，在使用之前还需要在气化站通过高压、高温进行气化再转变回气体状态，在气化过程中需要使用到各种类型的气化器，现阶段我国的液化天然气气化站主要采用空温式气化器对液化天然气进行加热操作，因此气化工作的温度也是液化天然气气化率的影响因素之一。假设理想气体情况下计算出的甲烷液、乙烷液、液氮、液化天然气的气化率，在比较之下可以发现四者在0℃标况下的气化率都低于在20℃工况下的气化率，这也就说明了液化天然气的气化率在20℃的工况温度下较高。

3.3 液化天然气中液氮的影响

液化天然气中含有3/4及以上的主要成分甲烷，但是除甲烷等一系列含烃气体之外，液化天然气中还包含着氮这一惰性气体，氮的化学性质很不活泼，本身就很难燃烧，其所具备的阻碍燃烧的特性使得其还可以用于控制自然燃烧，并且氮会在液化天然气燃烧的过程中吸收液化天然气所放出的热量，从而降低液化天然气的燃烧效率。假设理想气体情况下计算出在0℃标况和20℃工况下的液化天然气中液氮的气化率分别为627、673，远不及液化天然气气化率以及液化天然气中甲烷液的气化率的1/2，这也就说明了液化天然气中液氮的存在阻碍了液化天然气的气化，从而降低了液化天然气的气化率。

4 控制液化天然气气化率的措施

4.1 实时监测液化天然气组分

为了能够得到有关于液化天然气的气化率相关的因素，燃气供应企业应该在收集液化天然气在气化前与气化后各项组分的相关数据，采用先进的数据分析手段实时地对天然气数据进行分析，将数据采集分析的周期最大限度得缩短，同时配合液化天然气的用气远传技术及时了解液化天然气的具体数据情况，一旦通过实时监测发现液化天然气出现异常的气化率就要及时采集并分析数据，尽快找出回收率异常的原因并纠正错误。

燃气供应企业从接手液化天然气到输送到各用户手中这一过程中，要始终保持对液化天然气组分的监控工作，尤其是在购进和卖出这两个环节中，结合企业实际情况选取合适的成分分析仪对液化天然气的组分进行分析，这样不仅能够确保液化天然气气化率，同时也能提高液化天然气的热值为企业获得更多的利益。

4.2 装带有温度补偿的体积修正仪

假设理想气体情况下计算出的在0℃标况和20℃工况两种温度下液化天然气的气化率有明显差别，每立方米液化天然气20℃的工况温度会比0℃的标况温度高96，因此，在运行液化天然气的气化作业时要尽可能控制温度始终保持在液化天然气气化率较高的20℃的工况。为了时刻监控并保持液化天然气的温度，需要在气化后添加体积修正仪作为计量仪表，并且所安装的体积修正仪具备温度补偿功能，由于液化天然气处于密封状态下，液化天然气的质量始终保持不变，随着装置内压强的改变，液化天然气的体积也会发生变化，此时就需要体积修正仪根据变化及时进行修正。为保证在这期间液化天然气的温度也会随之产生变化从而影响到液化天然气气化率，就需要体积修正仪自身所配备的温度补偿及时对温度进行调整，使得液化天然气能够始终保持在20℃工况下，保持较高的气化率。

4.3 严格控制液氮和甲烷含量

因为液化天然气所具有的特性导致液化天然气需要保持液体状态下进行存储和运输，在使用时才需要将其气化转变为气体状态，而液化天然气中所含有的惰性气体氮的液化温度为-195℃，比液化天然气的液化温度还要低，也就是说液氮的温度始终要在液化天然气的液化温度以下，因此液化天然气中含有液氮成分能够很好地帮助液化天然气在存储和运输过程中保持温度。但除此之外，液氮对于液化天然气来说毫无用处，不仅降低了液化天然气的气化率，还降低了液化天然气的燃烧效率，而液化天然气中主要成分甲烷与液氮恰恰相反，甲烷的存在能够极大提高液化天然气的气化率。

液化天然气需要在进入气化器之前进行严格的检测，主要针对甲烷含量和液氮含量进行检测，判断提供天然气液的供应商所提供的液化天然气气值检测报告是否与实际情况相符合，确保进行气化作业的液化天然气中甲烷含量较高，同时还要严格将液氮的含量控制到最低，从而保证液化天然气的气化率。

5 结束语

现阶段我国对于液化天然气的需求已经进入了高速增长时期，对于燃气供应企业来说研究如何提高液化天然气气化率仍是现阶段需要解决的重要问题，由于液化天然气除了主要成分甲烷外还存在着阻碍气化的其他气体成分。因此，为了严格控制液化天然气的气化率，燃气供应企业要从液化天然气的运输、保温等多方面严格监控，并实时监测天然气的组分以保证液化天然气的气化率。