大型lng貯存站貯罐設(shè)計選型論證

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1、大型LNG貯存站貯罐設(shè)計選型論證4油氣田地面工程第27卷第6期（2008.6）大型LNG貯存站貯罐設(shè)計選型論證何太碧郭懷東李志軍.（1.西華大學；2.四川空分設(shè)備（集團）有限責任公司;3.西南石油大學）摘要:繼文獻［1］后,繼續(xù)運用熱力學第一定律對LNG在貯存運輸轉(zhuǎn)注過程中的熱力學特性進行分析，定量分析計算LNG節(jié)流過程的節(jié)流汽化率值，提岀減少節(jié)流過程所形成的汽化率的有效途徑;論證大型【NG貯存站貯罐應(yīng)根據(jù)不同的LNG液源，液體品質(zhì)和操作工況等條件進行設(shè)計選型;論證除合理地選擇正確的LNG貯罐結(jié)構(gòu)形式外，還應(yīng)高度重視

2、ING貯罐的安全泄放設(shè)計，以確保ING貯存站的安全性能，使用性能和技術(shù)經(jīng)濟性能均處于最佳狀態(tài).關(guān)鍵詞:大型ING貯存站;節(jié)流汽化;貯罐選型設(shè)計;安全泄放設(shè)計隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對大型LNG貯存站的需求越來越大.文獻［1］對大型LNG貯存站的貯罐設(shè)計選型進行了論證，提出了可供選型的方案有:A（子母罐）,B（球罐）,C（圓筒罐）,D（常壓罐+輸液泵）,E（集群罐）五種方案.若將五種方案按操作壓力進行分類型可分為：①壓力型（A,B,C,E型）;②常壓型（D型）.在對大型ING貯存站的貯罐進行設(shè)計選型時應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求

3、的使用條件，針對不同的LNG液源，液體品質(zhì)，操作工況，安全泄放等因素綜合考慮,使其綜合經(jīng)濟性能處于最佳狀態(tài).1LNG貯存運輸轉(zhuǎn)注1.1LNG貯存運輸轉(zhuǎn)注過程描述LNG通常貯存在有特殊絕熱措施保護的低溫貯罐內(nèi)，采用專用低溫絕熱運輸容器或管道進行輸送，依靠ING泵或壓力差進行轉(zhuǎn)注.（1）1NG的貯存方式丄NG貯存時通常按有無壓力分為常壓貯存（亦稱無壓貯存）和帶壓貯存兩種方式.（2）ING的轉(zhuǎn)注方式.ING采用ING泵增壓或兩容器問壓力差及液位高度差進行轉(zhuǎn)注.1.2LNG貯存運輸轉(zhuǎn)注過程的熱力學分析⑴熱力學狀態(tài)參數(shù)及物性.

4、特別說明:①本文中所述壓力除無特別指明外.均為絕對壓力;②本文山所述的物性參數(shù)均摘自1979年化學工業(yè)出版社出版的《深冷手冊》?LNG在貯存運輸轉(zhuǎn)注過程中的熱力學狀態(tài)會不斷發(fā)生變化，主要表現(xiàn)在:①熱力學狀態(tài)參數(shù)及物性的改變，例如:壓力，溫度，汽化潛熱，密度的變化;②組分的改變，例如:對于多組分的1NG而言，汽相/液相還會分別發(fā)生組分的變化；③物相的改變，例如:低溫轉(zhuǎn)注時,由較高飽和壓力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低飽和壓力狀態(tài)，壓力降低將引起LNG的節(jié)流汽化，導致ING的汽化損失.(2)LNG的節(jié)流汽化.節(jié)流過程中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系按熱

5、力學第一定律可描述為g—i2?訂(kJ/kg)(l)理想的節(jié)流過程為絕熱節(jié)流過程q—o吋i2:(l—X...)i2+X...i2il(kJ/kg)只...=二工=Z2—Z2⑵二⑶h.(3)LNG的X...值計算?本文以常用LNG(液氧L0.,液氮IN,液化天然氣ING)為例進行分析計算.設(shè):節(jié)流后的飽和壓力均為P!—P.(標準沸點壓力).因液化天然氣ING是以液態(tài)甲烷ICH為主要成分(85以上)的LNG故本文的討論僅以純液態(tài)甲烷代表液化天然氣LNG下同.CK(T1一Tz)—2.13(T1—111.7)Amm一■一一一

6、T—?一0.00418T1—0.4665(kg/kg)(4)(4)實際的節(jié)流過程.LNG在實際的節(jié)流過程中將從外界吸收熱量，節(jié)流過程前后的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系仍可應(yīng)用熱力學第一定律建立數(shù)學模型進行分析計算.則有qs—i2s—訂[(1一Xs)i2s+Xi"2s]—il(kJ/kg)(5)解得x:L+—坐一基金論文:國家863計劃項R(2OO6AA11ALE3)和四川省教育廳自然科學重點項i(07ZAI19)油氣田地面工程第27卷第6期(2008.6)一一11■■h2lqs?h,X+X?(kg/kg或oA)(6)式中各符號下標"

7、S"其含義代表實際過程.式(6)表明如下內(nèi)容:第一，實際節(jié)流過程的汽化率x值為x.與x.兩部分之和.第二，其中X...為等焙節(jié)流汽化率值，是低溫液體因熱平衡狀態(tài)改變(由較高飽和壓力的熱平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低飽和壓力熱平衡狀態(tài))過程的壓力降低，所引起的ING的節(jié)流汽化而導致的汽化損失率.第三,X.值是不因其介質(zhì)與外界是否有能量交換，即使q0也必然會發(fā)生的最小汽化率值.第四,X.值為實際節(jié)流過程中介質(zhì)從外界吸入熱量q>0所產(chǎn)生的汽化率值.第五，實際節(jié)流過程為不等焙節(jié)流過程.第六，實際節(jié)流過程的q可根據(jù)實際的LNG輸泵及

8、管道設(shè)備應(yīng)用傳熱學有關(guān)原理進行分析計算.1.3節(jié)流過程的幾點結(jié)論將節(jié)流前壓力P值一節(jié)流汽化率x.值用曲線圖表達可以發(fā)現(xiàn)：(1)節(jié)流過程的汽化率x值,代表著節(jié)流前1.0kg單位質(zhì)量的飽和ING在節(jié)流后會產(chǎn)牛Xkg汽化損失，剩下的液體量為(1一X)kg,X值的單位還可用表達.(2)對液體輸送管道或設(shè)備進行良好保冷隔熱降低q.值，可降低節(jié)流過程的X值