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绪论 1

0.1 天然气 1

0.2 中国的天然气 1

0.2.1 天然气的勘探 1

0.2.2 天然气的开发 2

0.2.3 天然气管道建设 2

0.3 液化天然气 2

0.3.1 LNG 工业链 3

0.3.2 市场预测 5

0.4 中国的液化天然气工业 6

参考文献 7

第1章 天然气热物理特性 8

1.1 引言 8

1.1.1 天然气的热力学性质 8

1.1.2 天然气的迁移特性 9

1.2 天然气的气液相平衡 10

1.2.1 相平衡计算的难点 10

1.2.2 相平衡计算所用的状态方程和逸度方程 10

1.2.3 (p，T)闪蒸计算 12

1.2.4 (p，H)闪蒸和(p，S)闪蒸计算 13

1.2.5 泡点和露点的计算 14

1.2.6 低温气液相平衡试验 15

1.3 天然气的焓和熵 18

1.3.1 计算焓和熵的表达式 18

1.3.2 计算焓和熵的方法 19

1.3.3 计算结果与国外试验结果的比较 20

1.4 天然气的粘度 21

1.4.1 常用的粘度算法综述 21

1.4.2 不同压力范围相应的天然气粘度计算模型 21

1.4.3 天然气的统一粘度计算模型 24

1.5 天然气的热导率 29

1.5.1 常用的热导率计算方法综述 29

1.5.2 不同压力范围及相态的天然气热导率计算模型 30

1.5.3 天然气热导率对应态预测模型 32

1.5.4 计算结果与实验数据的对比分析 33

1.6 天然气的表面张力 34

参考文献 36

第2章 天然气的预处理 38

2.1 脱水 39

2.1.1 冷却脱水 39

2.1.2 吸收脱水 39

2.1.3 吸附脱水 41

2.2 脱酸性气体 45

2.2.1 脱硫方法分类和选择 45

2.2.2 常用的净化方法 49

2.3 其它杂质的脱除 52

参考文献 53

第3章 天然气液化流程 54

3.1 级联式液化流程 54

3.2 混合制冷剂液化流程 56

3.2.1 闭式混合制冷剂液化流程 56

3.2.2 开式混合制冷剂液化流程 57

3.2.3 丙烷预冷混合制冷剂液化流程 57

3.2.4 Cll 液化流程 59

3.3 带膨胀机的液化流程 60

3.3.1 天然气膨胀液化流程 60

3.3.2 氮气膨胀液化流程 61

3.3.3 氮-甲烷膨胀液化流程 62

3.3.4 其它膨胀液化流程 63

3.4 天然气液化流程中的设备模拟 63

3.4.1 压缩机模块 65

3.4.2 膨胀机和节流阀模块 65

3.4.3 气液分离器模块 66

3.4.4 物流混合器模块 66

3.4.5 多股流换热器模块 67

3.4.6 设备模块计算的验证 68

3.5 基本负荷型天然气液化装置中液化流程的热力学分析 70

3.5.1 流程 70

3.5.2 流程模拟 71

3.5.3 流程参数分析 72

3.5.4 流程优化分析 83

3.5.5 流程?分析 87

3.6 调峰型天然气液化装置中液化流程的热力学分析 90

3.6.1 流程 90

3.6.2 流程模拟 92

3.6.3 流程参数分析 93

3.6.4 流程优化分析 105

3.6.5 调峰型天然气液化流程的比较 112

3.6.6 调峰型天然气液化流程的？分析 112

参考文献 114

第4章 天然气液化装置 116

4.1 基本负荷型天然气液化装置 116

4.1.1 采用级联式液化流程的基本负荷型液化装置 116

4.1.2 采用闭式混合制冷剂液化流程的基本负荷型液化装置 118

4.1.3 采用丙烷预冷混合制冷剂液化流程的基本负荷型液化装置 119

4.1.4 基本负荷型液化装置中液化流程的比较 120

4.1.5 我国的基本负荷型天然气液化装置 121

4.1.6 国外基本负荷型液化装置概况 123

4.1.7 投资分析 129

4.2 调峰型天然气液化装置 133

4.2.1 采用天然气直接膨胀液化流程的调峰型液化装置 133

4.2.2 采用氮膨胀液化流程的调峰型液化装置 134

4.2.3 我国第一座调峰型天然气液化装置 134

4.2.4 调峰型天然气液化装置及其运行情况 138

4.2.5 调峰型天然气液化装置的经济性评价原则 140

4.3 浮式液化天然气生产储卸装置 142

4.3.1 液化流程 143

4.3.2 储存系统 143

4.3.3 卸货操作 144

4.3.4 总体布局 144

4.4 液化天然气接收终端 145

4.4.1 LNG 接收终端工艺流程 145

4.4.2 国外 LNG 接收终端 147

参考文献 155

第5章 液化天然气装置的相关设备 157

5.1 压缩机 157

5.1.1 往复压缩机 157

5.1.2 离心压缩机 158

5.2 换热器 160

5.2.1 绕管式换热器 161

5.2.2 板翅式换热器 162

5.2.3 LNG 汽化器 163

5.2.4 换热器的换热能力 167

5.2.5 传热过程中存在的问题 169

5.3 LNG 泵 170

5.3.1 潜液式电动泵 171

5.3.2 潜液式电动泵的应用 173

5.3.3 LNG 泵的平衡要求 175

5.3.4 LNG 泵的试验 176

5.3.5 非潜液式低温泵在 LNG 系统中的应用 177

5.3.6 LNG 泵的运行 178

5.4 LNG 输送管路 179

5.4.1 冷收缩问题 179

5.4.2 LNG 管路的隔热 180

5.4.3 管道的预冷和保冷 182

5.4.4 LNG 管路的试验 183

5.4.5 管内流阻 185

5.5 膨胀机 185

5.5.1 透平膨胀机工作原理与结构 186

5.5.2 透平膨胀机在天然气工业中的应用 186

5.5.3 透平膨胀机的工作特点与类型 187

5.5.4 透平膨胀机的主要参数 188

参考文献 190

第6章 液化天然气的储运 191

6.1 液化天然气储罐(槽) 191

6.1.1 型式分类 191

6.1.2 LNG 储罐(槽)结构 194

6.1.3 LNG 储槽内部观察装置 201

6.2 液化天然气船 202

6.2.1 LNG 船运在 LNG 工业链中的作用 202

6.2.2 LNG 货舱的围护系统 203

6.2.3 各种 LNG 船的建造量 209

6.2.4 典型 LNG 船的货舱分布 213

6.2.5 LNG 船的技术新构思 216

6.2.6 推进中国 LNG 船制造业 216

6.3 液化天然气槽车 217

6.3.1 LNG 槽车的隔热方式 218

6.3.2 LNG 槽车的安全设计 218

6.3.3 LNG 槽车的输液方式 219

6.3.4 LNG 槽车容量的大型化和列车化 219

6.3.5 LNG 槽车运行高速化 220

6.3.6 LNG 槽车实例 220

6.4 液化天然气储存中的分层和涡旋 225

6.4.1 涡旋现象 225

6.4.2 分层与涡旋现象的机理 225

6.4.3 分层与涡旋的理论模型 227

6.4.4 涡旋预防的技术措施 234

参考文献 235

第7章 液化天然气的汽化与利用 237

7.1 液化天然气的汽化 237

7.1.1 液化天然气汽化站的总体考虑 237

7.1.2 液化天然气汽化工艺 240

7.1.3 液化天然气汽化工艺设备 241

7.1.4 测量仪表 244

7.1.5 汽化站的消防与安全 245

7.1.6 汽化站建设实例 246

7.2 液化天然气储罐的自增压供气系统 248

7.2.1 增压供气系统概述 248

7.2.2 自增压系统稳压供气原理 249

7.2.3 增压管路传热及流动计算 252

7.3 液化天然气及其冷量利用的？分析 254

7.3.1 LNG 冷量?分析数学模型 254

7.3.2 LNG 冷量？特性分析 256

7.4 液化天然气发电 257

7.4.1 天然气发电概况 257

7.4.2 天然气直接膨胀发电 261

7.4.3 利用 LNG 的蒸气动力循环 262

7.4.4 利用 LNG 的气体动力循环 263

7.4.5 利用 LNG 的燃气-蒸气联合循环 267

7.5 液化天然气为燃料的运输工具 269

7.5.1 液化天然气作为运输工具燃料的优势 269

7.5.2 液化天然气汽车燃料系统 271

7.5.3 液化天然气加注站 275

7.5.4 以液化天然气为燃料的其它运输工具 277

7.6 液化天然气冷量用于空气分离 280

7.6.1 概述 280

7.6.2 利用 LNG 冷量提高空分装置液化率 282

7.6.3 利用 LNG 冷量降低空分装置压力 284

7.7 液化天然气冷量的其它利用途径 284

7.7.1 制取液化二氧化碳和干冰 284

7.7.2 冷库 285

7.7.3 低温破碎和粉碎 285

7.7.4 蓄冷装置 286

参考文献 286

第8章 液化天然气安全技术 290

8.1 引言 290

8.2 液化天然气的有关安全特性 290

8.2.1 燃烧范围 291

8.2.2 着火温度与燃烧速度 292

8.2.3 LNG 的低温特性 293

8.2.4 对生理上的影响 293

8.3 有关安全检测设备 294

8.3.1 可燃气体检测器(CGD) 294

8.3.2 火焰检测器 295

8.3.3 高温检测器 295

8.3.4 低温检测器 295

8.3.5 烟火检测器 295

8.3.6 缺氧检测设备 296

8.4 LNG 溢出或泄漏 296

8.4.1 LNG 储罐处于火灾情况下的传热计算 297

8.4.2 LNG 泄漏或溢出后的蒸气扩散 298

8.4.3 LNG 泄漏或溢出的预防 299

8.5 LNG 溢出与防火技术 300

8.5.1 概述 300

8.5.2 紧急状态的应对措施 300

8.5.3 LNG 溢出的控制方法 301

8.5.4 有关消防保护 301

8.5.5 灭火剂 302

8.6 基础设施的安全要求 304

8.6.1 LNG 储罐的最小距离 304

8.6.2 汽化器等工艺设备的安装距离 304

8.6.3 LNG 储罐的防震 304

8.7 LNG 储存中的安全问题 305

8.7.1 LNG 储罐的充注条件 305

8.7.2 LNG 储罐的最大充装容量 306

8.7.3 LNG 储罐的压力控制 307

8.7.4 间歇泉和水锤现象 307

8.8 管路和阀件的安全要求 308

8.9 装卸作业 308

8.10 消防和防护 309

8.11 紧急关闭系统 310

8.12 人员安全与救护 310

参考文献 311

附录 312

附录 A 附表 312

表 A-1 R50(甲烷)饱和液体、蒸气热物性数据之一 312

表 A-2 R50(甲烷)饱和液体、蒸气热物性数据之二 314

表 A-3 R170(乙烷)饱和液体、蒸气热物性数据 316

表 A-4 R290(丙烷)饱和液体、蒸气热物性数据之一 318

表 A-5 R290(丙烷)饱和液体、蒸气热物性数据之二 320

表 A-6 R600(正丁烷)饱和液体、蒸气热物性数据 322

表 A-7 R600a(异丁烷)饱和液体、蒸气热物性数据 324

表 A-8 R1150(乙烯)饱和液体、蒸气热物性数据 326

表 A-9 R728(氮气)饱和液体、蒸气热物性数据之一 328

表 A-10 R728(氮气)饱和液体、蒸气热物性数据之二 330

附录 B 附图 332

图 B-1 R50(甲烷)p-h 图 332

图 B-2 R170(乙烷)p-h 图 333

图 B-3 R290(丙烷)p-h 图 334

图 B-4 R600(正丁烷)p-h 图 335

图 B-5 R600a(异丁烷)p-h 图 336

图 B-6 R1150(乙烯)p-h 图 337

图 B-7 R728(氮气)p-h 图 338