大型lng贮存站贮罐设计选型论证

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1、大型LNG贮存站贮罐设计选型论证4油气田地面工程第27卷第6期（2008.6）大型LNG贮存站贮罐设计选型论证何太碧郭怀东李志军.（1.西华大学；2.四川空分设备（集团）有限责任公司;3.西南石油大学）摘要:继文献［1］后,继续运用热力学第一定律对LNG在贮存运输转注过程中的热力学特性进行分析，定量分析计算LNG节流过程的节流汽化率值，提岀减少节流过程所形成的汽化率的有效途径;论证大型【NG贮存站贮罐应根据不同的LNG液源，液体品质和操作工况等条件进行设计选型;论证除合理地选择正确的LNG贮罐结构形式外，还应高度重视

2、ING贮罐的安全泄放设计，以确保ING贮存站的安全性能，使用性能和技术经济性能均处于最佳状态.关键词:大型ING贮存站;节流汽化;贮罐选型设计;安全泄放设计随着国民经济的高速发展，市场对大型LNG贮存站的需求越来越大.文献［1］对大型LNG贮存站的贮罐设计选型进行了论证，提出了可供选型的方案有:A（子母罐）,B（球罐）,C（圆筒罐）,D（常压罐+输液泵）,E（集群罐）五种方案.若将五种方案按操作压力进行分类型可分为：①压力型（A,B,C,E型）;②常压型（D型）.在对大型ING贮存站的贮罐进行设计选型时应根据设计要求

3、的使用条件，针对不同的LNG液源，液体品质，操作工况，安全泄放等因素综合考虑,使其综合经济性能处于最佳状态.1LNG贮存运输转注1.1LNG贮存运输转注过程描述LNG通常贮存在有特殊绝热措施保护的低温贮罐内，采用专用低温绝热运输容器或管道进行输送，依靠ING泵或压力差进行转注.（1）1NG的贮存方式丄NG贮存时通常按有无压力分为常压贮存（亦称无压贮存）和带压贮存两种方式.（2）ING的转注方式.ING采用ING泵增压或两容器问压力差及液位高度差进行转注.1.2LNG贮存运输转注过程的热力学分析⑴热力学状态参数及物性.

4、特别说明:①本文中所述压力除无特别指明外.均为绝对压力;②本文山所述的物性参数均摘自1979年化学工业出版社出版的《深冷手册》・LNG在贮存运输转注过程中的热力学状态会不断发生变化，主要表现在:①热力学状态参数及物性的改变，例如:压力，温度，汽化潜热，密度的变化;②组分的改变，例如:对于多组分的1NG而言，汽相/液相还会分别发生组分的变化；③物相的改变，例如:低温转注时,由较高饱和压力状态转变为较低饱和压力状态，压力降低将引起LNG的节流汽化，导致ING的汽化损失.(2)LNG的节流汽化.节流过程中的能量转换关系按热

5、力学第一定律可描述为g—i2〜订(kJ/kg)(l)理想的节流过程为绝热节流过程q—o吋i2:(l—X...)i2+X...i2il(kJ/kg)只...=二工=Z2—Z2⑵二⑶h.(3)LNG的X...值计算•本文以常用LNG(液氧L0.,液氮IN,液化天然气ING)为例进行分析计算.设:节流后的饱和压力均为P!—P.(标准沸点压力).因液化天然气ING是以液态甲烷ICH为主要成分(85以上)的LNG故本文的讨论仅以纯液态甲烷代表液化天然气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)实际的节流过程.LNG在实际的节流过程中将从外界吸收热量，节流过程前后的能量转换关系仍可应用热力学第一定律建立数学模型进行分析计算.则有qs—i2s—订[(1一Xs)i2s+Xi"2s]—il(kJ/kg)(5)解得x:L+—坐一基金论文:国家863计划项R(2OO6AA11ALE3)和四川省教育厅自然科学重点项i(07ZAI19)油气田地面工程第27卷第6期(2008.6)一一11■■h2lqs•h,X+X・(kg/kg或oA)(6)式中各符号下标"

7、S"其含义代表实际过程.式(6)表明如下内容:第一，实际节流过程的汽化率x值为x.与x.两部分之和.第二，其中X...为等焙节流汽化率值，是低温液体因热平衡状态改变(由较高饱和压力的热平衡状态转变为较低饱和压力热平衡状态)过程的压力降低，所引起的ING的节流汽化而导致的汽化损失率.第三,X.值是不因其介质与外界是否有能量交换，即使q0也必然会发生的最小汽化率值.第四,X.值为实际节流过程中介质从外界吸入热量q>0所产生的汽化率值.第五，实际节流过程为不等焙节流过程.第六，实际节流过程的q可根据实际的LNG输泵及

8、管道设备应用传热学有关原理进行分析计算.1.3节流过程的几点结论将节流前压力P值一节流汽化率x.值用曲线图表达可以发现：(1)节流过程的汽化率x值,代表着节流前1.0kg单位质量的饱和ING在节流后会产牛Xkg汽化损失，剩下的液体量为(1一X)kg,X值的单位还可用表达.(2)对液体输送管道或设备进行良好保冷隔热降低q.值，可降低节流过程的X值