液化天然气气化率影响因素及控制措施

　　摘 要：针对液化天然气在使用过程中的气化率问题，本次研究结合我国液化天然气的使用情况，首先对液化天然气的特性以及气化率进行简单分析，对影响液化天然气气化率的因素进行深入研究，最后提出液化天然气气化率控制的相关措施，为推动液化天然气领域的进一步发展奠定基础。研究表明：液化天然气的组分、温度以及添加剂是影响液化天然气气化率的重要因素，当液化天然气气化率相对较低时，会给相关企业的经济利益产生严重影响，因此，相关企业需要从控制液氮添加量、控制温度以及建立合理的数据统计方法三个角度出发，全面提高液化天然气的气化率。

　　关键词：液化天然气;气化率;特性;影响因素;控制措施

　　由于天然气的热值相对较高、洁净度相对较高，使得其成为了国际上的重要能源，由于我国的天然气生产量相对较低，无法满足国民生产的基本需求，所以需要从国外进口大量的天然气，在天然气进口的过程中，为了方便运输，会将其转化为液化天然气，在进入国内以后，再将其转化为气态的天然气。在将液化天然气转化为气态的过程中，会产生一定的气体损失，这会给相关企业带来一定的经济损失，因此，如何提高液化天然气的气化率成为了一项重要任务[1]。

　　1 液化天然气特性及气化率分析

　　所谓的液化天然气又可以被称之为LNG，主要是对天然气进行净化处理以后，使用节流膨胀以及加入一定量的制冷剂，进而使得气态的天然气转化为液态的天然气，此时天然气的体积将会降低，其体积一般会降低到气态天然气的1/625左右，方便工作人员对其进行输送。在另一方面，液化天然气的质量也相对较低，一般情况下，同体积的液化天然气质量仅有同体积液态水的45%，这也是液化天然气输送成本相对较低的重要原因[2]。液化天然气与气态的天然气在某些性质上类型，都处于无色无味且无毒的状态，由于在液化天然气制备的过程中已经对气态的天然气进行了脱水处理，所以液化天然气也不具备腐蚀性。在液化天然气燃烧的过程中，不但不会产生污染性的气体，且热值相对较高，所以液化天然氣属于一种较为先进的能源。一般情况下，需要将液化天然气储存在-161.5℃和0.1MPa的环境中，其主要的成分为甲烷，主要可以通过使用LNG运输船或者LNG运输车对其进行输送，在使用的过程中需要对其进行重新的气化处理。在液化天然气中，除了含有大量的烃类成分以外，还含有大量的惰性成分，惰性成分的存在会使得其燃烧的过程中吸收的热量增加、燃烧的效率降低，也具有很强的阻燃效果，由此可见，惰性成分的存在对于保障液化天然气的输送和使用安全十分有利。对于气化率而言，在了解液化天然气所有组成成分的前提下，工作人员可以使用方程pV=nRT对各种温度条件下的气化率进行计算[3]。

　　2 液化天然气气化率影响因素

　　2.1 组分因素

　　通过使用气体状态方程进行计算可以得到，在0℃条件下，液体甲烷的气化率为1396.3m3，液体乙烷的气化率为744.9m3，液体氮的气化率为627.2m3，由此可见，当液化天然气的成分不同时，其气化率也不相同，如果液化天然气中的甲烷含量相对较高，则液化天然气的气化率也相对较高。但是，从组分的角度出发去提高液化天然气的气化率并不可行，这主要是因为对液化天然气进行组分及含量控制的难度相对较高，所消耗的成本相对较大，同时，尽管液氮的气化率相对较低，但是液氮也属于液化天然气中不可或缺的组成成分，如果盲目降低液化天然气中液氮的含量，会使得液化天然气的输送及使用风险严重升高。综合而言，从液化天然气的制造成本、制造难度以及输送使用安全的角度出发，通过控制液化天然气的主要成分以此提高其气化率是一种不成熟的方案。

　　2.2 温度因素

　　通过对各种组分的气化率进行计算后发现，在0℃的前提下，液态甲烷的气化率为1396.3m3，在20℃的前提下，液态甲烷的气化率为1498.8m3;在0℃的前提下，液态乙烷的气化率为744.9m3，在20℃的前提下，液态甲烷的气化率为799.5m3。由此可见，温度也将是影响液化天然气气化率的重要因素，尽管两种工况下的温度差距相对较小，但是气化率已经产生了较大的差距，一般情况下，液化天然气气化以后的气体温度将会维持在0-5℃之间，此时与燃烧工况下的天然气相比，其气化率大约降低了0.073%左右，为了提高液化天然气的气化率，需要尽可能对气化温度进行控制，升高液化天然气的气化温度时提高其气化率的重要措施。

　　2.3 添加剂因素

　　在进行液化天然气加工的过程中需要添加一定的添加剂，例如液氮，这部分添加剂的气化率相对较低，例如液氮的气化率仅为甲烷气化率的44.91%左右，其他类型添加剂的气化率远低于该数值，但是液化天然气中必须增加这些添加剂，否则将会对液化天然气的输送使用安全产生重要影响，尽管无法做到完全不增加添加剂，但是可以从控制添加剂添加量的方式出发提高液化天然气的气化率。

　　3 液化天然气气化率控制措施

　　3.1 控制液氮添加量

　　众所周知，液氮的液化温度为-195℃，在液化天然气中添加一定量的液氮既可以保障其输送使用安全，又可以对液化天然气起到一定的保温效果，使得液化天然气在输送过程中的损失降低。但是，液氮不但气化率相对较低，则没有热值，相对而言，甲烷的气化率相对较高，且热值相对较高，所以在进行液化天然气入库之前，工作人员需要对液化天然气中甲烷的含量以及液氮的含量进行严格的测算，以此对上游供应商提供的组分含量进行验证，以此保障自身的经济利益不会受到较大的损失。对于上游供应商而言，需要尽可能控制液化天然气中液氮的添加量，对于其他类型添加剂的添加量也需要进行严格的控制，这是提高液化天然气气化率的根本措施。目前，各个液化天然气的进货商在液化天然气进口以后都会对其甲烷的含量以及液氮的含量进行严格的测算，大多数的液化天然气供应商已经开始对液氮的添加量进行严格的控制。

　　3.2 控制温度

　　在液化天然气的成分完全以甲烷为主的前提下，在20℃工况下的气化率超过了0℃工况下气化率102.5m3，两者的差距相对较大，为了提高液化天然气的气化率，工作人员需要对液化天然气的气化温度进行严格的控制，在有条件的前提下，尽可能的提高液化天然气的气化温度。在另一方面，在液化天然气气化以后需要对其进行计量，在计量的过程中需要使用带有温度补偿功能的计量仪表，这也是降低液化天然气气体损失、提高气化率的重要措施。

　　3.3 建立合理的数据统计方法

　　通过使用SCADA远程控制技术，对天然气的各项数据进行严格的采集及监测，对液化天然气气化之前的数据以及气化之后的数据进行采集和对比，缩短数据采集和分析所需要的时间周期，及时发现液化天然气气化率不正常的情况，及时查找液化天然气气化率不正常的原因，采取相关措施改进液化天然气的气化技术，这也是提高液化天然气气化率、保障企业经济利益的重要措施。

　　4 结论

　　通过本次研究可以发现，液化天然气属于一种易于输送且清洁高效的能源，在液化天然气气化使用的过程中，气化率是一项重要指标，如果气化率相对较低，则会给相关企业带来一定的经济损失，其中，液化天然气的组分、温度以及添加剂等三种因素会对液化天然气的气化率产生重要影响，因此，相关企业需要采取控制液氮添加量、控制温度以及建立合理的数据统计方法三种类型的方式，进而降低液化天然气的气体损失，提高其气化率，全面推动液化天然气领域的进一步发展。

　　参考文献：

　　[1]张世杰.液化天然气汽化工艺及冷量利用问题分析[J].江西建材，2012(22)：104.

　　[2]苟文广.液化天然气汽化工艺及冷量利用问题分析[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36(11)：113-114.

　　[3]殷先平，余伟，姜杰.液化天然气接收站高压外输时气化工艺优化模拟[J].石油规划设计，2013，24(04)：35-37.

　　作者：孙亚峰

　　推荐阅读：《天然气地球科学》(双月刊)属综合性、学术性刊物，其宗旨是评述天然气地球科学的研究进展，报道世界各国开发地壳中常规天然气的新理论、新技术、新方法，介绍我国天然气科技攻关和勘探新成果，促进我国天然气地质学学科的发展，推动我国天然气田的勘探与开发。