化天然氣儲存及應用技術探究

摘要：當前我國的天然氣的應用范圍不斷擴大，成為了人們生產生活中的一種重要能源。液化天然氣技術的優勢在于經濟實惠、污染小、使用安全，因此受到用戶的廣泛青睞。同時液化天然氣具有比較嚴格的儲存要求，本文對液化天然氣特性進行了簡要的介紹，并探究了液化天然氣的儲存及應用技術。

關鍵詞：液化天然氣;儲存;應用

在天然氣工業鏈中，深化天然氣的儲存、運輸和應用非常重要。一般來說液化天然氣的溫度均低于零下160度，需要比較嚴格的儲存條件。隨著液化天然氣的應用范圍的擴大，為了促進天然氣工業的發展壯大，進一步發揮液化天然氣的重要作用，本文對液化天然氣的儲存及應用技術進行了探究。

1.液化天然氣

液化天然氣的主要成分是甲烷，其具有無毒無色無味、容易擴散的特點。液化天然氣的優勢在于燃燒之后不會產生懸浮顆粒和溫室氣體，從而在城市的交通運輸和綠化建設中發揮著越來越重要的作用，與此同時還成為了一種重要的發電材料。液化天然氣燃燒之后排出的一氧化碳和氮氧化物含量很少，燃燒之后釋放的大部分成分都是水和二氧化碳，不會對大氣造成污染。與此同時液化天然氣還具有熱效高、價格便宜的特點，儲存和應用都相對安全，不會產生有毒氣體，也不容易造成中毒或火災事故[1]。

2.液化天然氣的制取和輸送過程

大部分天然氣的產地都位于城市郊區，而液化天然氣的主要使用區域在于工業生產場地和人口密集的城市，這也造成天然氣管道運輸有一定的難度。

2.1制取液化天然氣

①對煤制天然氣進行氣化和甲烷化，從而獲得合成天然氣。合成天然氣具有較高的安全系數和更高的單位體積熱值。其優勢在于有效成分含量高、環境污染小、對煤質的要求低，而且對氧氣和原煤的消耗量也較低。通過甲烷深冷分離工業化裝置能夠生產出液化天然氣產品，將甲烷從合成器中分離出來，具有更高的合成反應率和更低的分理功耗，能夠減少生產中的污染氣體排放。

②在低溫環境下對褐煤進行熱解，褐煤會產生氫氣、甲烷和一氧化碳，此時可以對甲烷進行液化處理，從而得到液化天然氣[2]。

③對多聯產煤氣進行處理，多聯產煤氣的主要成分有二氧化碳、甲烷、氧化碳和氫氣。通過對多聯產煤氣進行甲烷化處理，可將其轉化為替代天然氣，再對替代天然氣進行液化，得到液化天然氣。

④通過收集煤制合成氨的化肥企業生產過程中的甲烷，利用低溫分離技術將尾氣中的甲烷提取出來，并對其進行液化和精餾，將液化天然氣提取出來。

2.2液化天然氣的運輸

與其他燃料相比，液化天然氣的運輸具有更高的安全系數，而且運輸方式的經濟效益更高。液化天然氣的體積能夠縮小600倍以上。一般情況下路上運輸以管道輸氣為主，長距離海上運輸則使用輪船運輸。

3.液化天然氣的儲存

3.1儲存方式

液化天然氣根據儲存壓力可以分為帶壓儲存和常壓儲存兩種方法[3]。液化天然氣的大量儲存一般都是用常壓儲存的方式，也就是使用容積較大、結構簡單的常壓儲罐。然而常壓儲罐具有較低的承壓能力和較高的蒸發率，具有較短的無損儲存時間。與此相比，高壓儲存使用的高壓儲罐具有更高的承壓能力，由于使用真空隔熱結構，能夠達到較好的隔熱性能，從而降低罐內液化天然氣的蒸發率。當然高壓儲罐具有較小的容積，一般在少量液態天然氣的儲存中比較實用。

在大規模存儲時一般都使用常量存儲的方式，其儲罐為常壓拱頂低溫儲罐。帶壓存儲一般使用子母罐，也就是內外罐。內觀為壓力罐，外罐主要是用于抗風荷載和保冷。

3.2儲罐要求

液化天然氣的儲存的發展歷程主要經歷了單容、雙容、全容和薄膜罐四種罐形，這些罐形各有優缺點，當前使用范圍最廣的是全容罐[4]。要綜合考慮占地面積、經濟、安全和技術等因素來選擇合適的罐形。當前國家對液化天然氣的儲罐要求很高，外部儲罐和內部儲罐的管道都必須達到美國機械工程師學會到標準。必須按照內罐的最大允許工作壓力來要求絕熱空氣內的管道和內外管之間的管道，絕熱空間內也不能夠使用波紋管。與此同時國家明確要求使用雙壁罐壁的儲罐，并將液化天然氣儲存在內罐中，外儲罐主要是提供隔熱層。在設計儲罐制作時要對操作負荷、震動和運輸進行充分的考慮。內罐的膨脹和收縮必須在支撐系統的承受范圍之內。在設計外罐的時候要設置一些釋放內壓的裝置，例如卸放裝置。在液化天然氣儲罐的工作壓力和排放面積方面國家也有著明確的要求，為了對外罐進行降溫，使其溫度始終位于設計溫度之內，還應該在外罐設置隔熱層。

當前我國的液化天然氣儲存技術在世界范圍內仍然處于較低的水平，需要不斷加大投資力度，對其進行大量的研究，做好液化天然氣的儲存技術研究工作。

4.液化天然氣的應用技術

4.1利用液化天然氣的冷能

當前液化天然氣被廣泛的用在生產生活的各個領域，應用范圍越來越廣，應用的用途越來越多。要充分的利用液化天然氣就必須，對液化天然氣進行深度冷凍。只有對液化天然氣經過深度冷凍技術處理之后，液化天然氣才可以被放置在一個巨型冰箱之內，使用超低溫進行保存，從而使天然氣得到液化，并在各個領域進行廣泛的使用。然而通過深度冷凍技術來處理液化天然氣需要消耗巨大的能力，氣態的天然氣與這些能力發生作用，轉變為液態。在使用液化天然氣時，在演化過程中儲存的天然氣中的能量就會被釋放出來，通過合理的手段對其進行利用，可以有效的利用這些冷能。這樣一來就可以利用天然氣和周圍環境之間的壓強差，回收液化冷能，從而有效地降低液化天然氣的使用成本。

當前我國已經開始利用液化天然氣冷能進行發電，每噸液化天然氣的發電量能夠達到45kWh。與此同時在污水處理方面也能夠實現冷能的間接開發利用，例如通過液態氧收集高純度的臭氧，進行污水處理。這種方法與傳統的污水處理方法相比要節約三分之一以上的電能。

4.2在汽車中應用液化天然氣

甲烷是液化天然氣的主要成分，也是一種非常清潔的能源。甲烷的能量轉換過程主要排放二氧化碳和水，不會產生廢水和廢渣，是一種非常理想的清潔能源。

隨著化石能源的儲量逐漸減少，以及汽車尾氣帶來的巨大污染，對城市的，空氣造成了嚴重的污染，汽車尾氣也是當前產生霧霾的一個重要原因。當前用液化天然氣來代替汽油作為汽車能源得到了社會各界廣泛關注。以天然氣不同的存儲方式為依據，將天然氣汽車分為三種類型：吸附天然氣汽車、液化天然氣汽車和壓縮天然氣汽車。與汽油相比，液化天然氣是一種良好的綠色染料，不僅有利于減少汽車尾氣中有害氣體的排放、保護自然環境、減少污染，而且具有豐富的來源，經濟效益顯著。

結語：本文主要的液化天然氣的儲存及應用技術進行了簡要的分析，天然氣是一種新型的環保型染料，具有廣泛的應用前景，能夠緩解化石能源短缺造成的危機，促進經濟的發展，減少環境污染。液化天然氣的存儲技術比較復雜，需要投入較多的成本來進行液化天然氣的存儲。當前我國在液化天然氣的存儲和應用方面與世界先進國家仍然存在很大的差距，使用液化天然氣代替化石燃料非常適合我國可持續發展的發展理念，適合我國國情需要。因此，我國必須對液化天然氣的存儲和應用技術進行深入研究，積極發揮液化天然氣的優勢，在更廣闊的范圍內利用液化天然氣，促進環境的保護和經濟的發展。

參考文獻：

[1]王金鋒.近海小規模液化天然氣輸送[J].油氣田地面工程.2011（05）

[2]本刊通訊員.珠海液化天然氣工程審批立項[J].煤氣與熱力.2011（01）

[3]中國石油將在拉薩建設液化天然氣工程[J].青海石油.2011（02）

[4]坂本茂樹，司韋.東南亞的液化天然氣進口[J].南洋資料譯叢.2013（02）