图4 单位质量LNG汽化的体积----温度关系曲线
9、LNG的汽化潜热
LNG(纯甲烷)的汽化潜热为122Kcal/kg,LNG的汽化潜热也取决于它的组份,汽化潜热还是液体温度的函数,温度越高,汽化潜热越小。 10、LNG的热值、辛烷值
热值是表示燃料质量的重要指标之一,可分为高热值和低热值,辛烷值是表示车用燃料抗爆性的重要指标之一,可分为研究法辛烷值和马达法辛烷值。LNG的热值、辛烷值与LNG的组分有关,纯甲烷的高热值为37.03MJ/Nm3, 低热值为33.36MJ/Nm3,辛烷值ASTM为130(研究法)。中原LNG的高热值为37.94MJ/Nm3, 低热值为34.36kcal/Nm3,辛烷值ASTM约为130(研究法)。 11 毒性
LNG和天然气是无毒的。 12 气味
LNG蒸气是无气味的。 13、LNG的蒸发特性
当LNG从已有的压力降低至沸点对应压力以下时,例如流经阀门,部分液体蒸发,同时温度也将降低到该压力下的新沸点,这种现象称为闪蒸。闪蒸气的组成与液相的组成有较大差别,闪蒸气中低沸点组分的比例较多,例如氮的沸点为-196℃,比甲烷沸点-162℃低,比甲烷更易汽化进入气相。有人对储罐中气液两相的组成进行过测定,在液相中氮的浓度为0.3%、甲烷的浓度为87.7%(mol),而在气相中氮的浓度达9.7%、甲烷的浓度为90.3%(mol),氮在气相中的浓度为液相中浓度的32倍。若LNG压力为1~2×105Pa,温度为其沸点,估算时可认为压力每降低1kPa,1m3液体由于闪蒸能产生0.4kg的气体。 这些蒸发气外泄时,由于温度很低,常在-100℃左右,气体密度大于空气。从环境吸热升温后,密度减少。在标准状态下,蒸发气的密度约为空气密度的0.6倍。
5
14、LNG的泄露特性
发生泄露时,LNG将与环境迅速换热、发生快速相变而汽化,单位体积的LNG能产生约600倍体积的气体。LNG泄露至地面上时,最初会猛烈沸腾,然后蒸发速率将迅速衰减至某个固定值。
如果LNG泄露至大量的水中,水与LNG之间的热传递速率非常高,LNG将激烈地沸腾并伴随巨大的爆炸声、喷出水雾,这种现象称为冷爆炸。如果LNG泄露至少量的水中,LNG下面的水就会结成冰,蒸发速率下降至某个固定值。
LNG一旦发生泄漏,最初汽化的气体温度与LNG的温度相同,其密度大于空气的密度。这样,气体就会首先在地面上形成一个层流,并从环境中吸收热量。当温度上升到-113℃(对纯甲烷而言)或-80℃(对LNG而言,由其组份决定)时,它就比周围空气密度小。该气体空气混合物就会整体上升。对于少量的LNG泄漏,气体云团将很快随空气扩散掉,而对于大量的泄漏,气体云团的泄漏膨胀及扩散是比较复杂的过程,通常得应用计算机模式进行分析预测。LNG发生泄漏之后,大气中的水蒸气被冷凝而形成云雾,当这团云雾能看见时,可以作为蒸发气体移动方向的指南。同时,云雾也可作为气体空气混合物可燃性的指示。 天然气/空气云团中天然气的体积浓度达到5~15%时,就能被点燃。因为LNG装置一般都设置在一个围堰中,即使着火,其燃烧范围也可控制在围堰范围内。如果在封闭空间内着火,就会发生爆炸。 15、LNG的储存
LNG的储存方式
LNG在储罐内会出现分层现象,即密度不同的LNG占有不同的层位。分层的原因可能是新装入储罐的LNG和残留在储罐内的LNG密度不同,或LNG中氮含量较高(如≥3%),对流使氮组分移动至储罐液体表层,形成含氮量高的液体表层。储罐受热产生的自然对流又力求使罐内LNG密度均匀,这就产生了所谓的“翻滚”现象。翻滚使LNG在短时间内产生大量蒸气,导致储罐压力增高,有时造成安全阀开启。经验说明,控制LNG的含氮量使之不超过1%是防止罐内LNG翻滚的有效措施,此外还应采取措施使罐内液体混合均匀。
6
翻滚现象可通过优良的储存管理克服。来自不同工厂的LNG组份各不相同,应考虑分别贮存在不同的罐里,如果条件不允许,则需在罐充装时对它们进行充分的混合。LNG罐中N2的含量高,也可导致在罐充装间歇后产生翻滚,经验表明,这种类型的翻滚可通过将LNG中N2的含量保持在1%以下以及密切监控汽化率来控制。 16、低温容器的蒸发率
低温容器的蒸发率是指在标准状态(101.3kPa,0℃)下,储存适量的低温液体,在达到热平衡后的蒸发速率。一般以24hr计,故又称日蒸发率,它指一天(24hr)内蒸发的数量与储液容器的公称容器之比。目前常用于测量低温容器蒸发率的有称重法和蒸气流量测量法两种。 17、LNG的安全特性
对LNG也许会有许多错误的观点,事实上LNG是非常安全的燃料,这主要表现在以
下几个方面:LNG的燃点为650℃,比汽、柴油的燃点高,点火能也高于汽柴油,所以比汽柴油更难点燃;LNG的爆炸极限为4.7~15%,-106.7℃以上的LNG蒸汽比空气轻,因而稍有泄漏立即挥发飞散,很难形成遇火燃烧爆炸的浓度。无论是LNG还是它的蒸汽都不会在一个不封闭的环境下爆炸。
从LNG的基本特性可以看出,LNG的潜在危险主要来源于以下三个方面:(1)在大气压力下,LNG的沸腾温度约为-160℃,在这一温度下,其蒸气密度高于周围空气的密度;(2)少量的液体可转换为大量的气体,1个体积的LNG液体大约可转换为600个体积的气体;(3)天然气与空气混合时,其体积浓度为5~15%时是易燃易爆的。
LNG是一种易燃物品,安全生产始终应放在首要地位。在大气环境下,与空气混合时,天然气体积浓度在5~15%范围内是可燃的。LNG失火时,火焰表面的辐射功率很高,应防止消防人员灼伤。可以用高膨胀泡沫材料或泡沫玻璃块覆盖着火表面,降低火焰的辐射作用。推荐用干粉(最好是碳酸钙)灭火器处理LNG火灾,不能用水灭火。水只能用于冷却火灾周围的建、构筑物及泡沫的产生。
LNG又是极易汽化并且汽化后体积急剧增大的液体,任何装有LNG的封闭容器和管
7
道应有泄压阀,以防超压。
在有可能存在天然气的场合,应测量空气中氧含量及烃含量,氧含量小于18%会使人窒息。进入可能含天然气区域的人员应佩带面罩、护目镜、防护服和手套等。 18、LNG冷灼伤的危害
与LNG、低温蒸气、低温管线及设备接触对皮肤可造成类似于烧伤的水泡伤害。LNG汽化后的气体仍然是绝对的低温,会灼伤象眼睛等敏感组织。身体未被保护的部分不允许与未保冷的LNG管线或容器接触,低温金属会将它们粘附住,如试图拿下,则会导致皮肉撕裂。
19、长时间暴露在低温蒸气和气体中的危害?
长时间暴露在低温蒸气和气体中会导致冻伤,局部疼痛表明有冻伤产生,但有时在无痛的情况下也会产生冻伤。因此,在没有良好防护的情况下不要进入低温气体中。对于设备及构件,也尽量避免直接与低温蒸汽接触,以防脆裂。 20、低温麻醉的处理
在10℃时就会有低温麻醉危险产生。由于低温麻醉受到影响的人员应立即从低温环境中转移,并用温水(40-42℃)浴。不可使用干热来采暖。 21、LNG设施工作人员的穿戴劳保服装
与LNG接触时,应戴上合适的面罩或护目镜,与低温液体或气体接触,必须一直戴上皮手套,手套要宽松一点,便于液体喷溅到上面快速脱下,即使戴着手套,也只能与低温设备接触一小会儿。应穿工装裤或类似的工作服,最好没有口袋或翻卷部分。裤子应套穿在靴子的外面,如果工作服上粘上了低温液体或蒸气,在工作人员进入密闭空间之前,应对工作服进行通风。 22 窒息
虽然LNG蒸气没有毒性,但其中的氧含量较低,易使人窒息。如果吸入纯的LNG蒸气而不迅速撤离,很快就会失去知觉,几分钟就可致人死亡。通常情况下,空气中氧的体积含量为20.9%,大气中氧的含量低于18%则有窒息性,对于气体浓度较高的情况,由于
8