液化天然气储运中的翻滚现象分析及处理
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摘要：液化天然气具有使用便利、清洁、经济等多方面优势，在能源消费中占比不断提升，也形成了较为完整的液化天然气生产供应链。文章主要对液化天然气储运环节中的翻滚现象进行分析，并提出几点具体的处理方法，以期提高液化天然气储运管理的安全性。
关键词：液化天然气;储运管理;翻滚现象;处理方法
在全球能源危机的压力下，各国家积极寻找能够代替是由和煤炭资源的新能源。天然气储量丰富，而且属于清洁能源，目前已经成为能源市场的主流产品。为方便存储和运输，天然气通常以液化天然气形式存在，体积可缩小600倍左右。但在液化天然气储运管理中，也需要控制好各方面影响因素，避免发生安全事故。
1 液化天然气储运中的翻滚现象及原因分析
1.1 翻滚现象
液化天然气在零下160到155摄氏度的条件下进行存储和运输。由于储罐内的液化天然气会受到外部热源侵袭，产生汽化现象。再加上储罐内热对流不同、液化天然气各组分的汽化速率也不同，会导致其组成及温度不断变化，进而出现老化分层的现象。如果向盛有液化天然气的储罐中加入新品，也会因新老液化天然气的温度、密度不同，产生充注分层现象。在不同层次液化天然气的质量和热量交换过程中，因储罐壁漏热，两层液体密度接近时，会因快速混合出现翻滚现象。此时下层液化天然气的密度大、温度高，而且液体处于过热状态，在翻滚到上层的过程中，由于压力变化，会使大量液体短时间内发生汽化，导致储罐内的压力急剧升高。此时容易因压力安全阀的频繁开闭，造成较大的液化天然气损失。如果泄露的天然气与周围空气混合成可爆炸云团，还会引发沸腾液蒸汽膨胀爆炸现象，造成严重的安全事故。
1.2 原因分析
为了深入分析液化天然气储运过程中的翻滚现象及产生原因，国外学者尝试采用建模方法，模拟分析液化天然气翻滚过程。早期的模型有分层界面静止不动模型，根据组分数、分层间传热和传质方式等，研究其详细变化过程。后来该模型被证实与实际情况的出入较大，由该模型推算出的翻滚出现时间远比实际出现时间晚，不具有事故防范方面的分析价值。后来又有学者在该模型的基础上，将液化天然气分解为甲烷、乙烷等五种组分的混合液，采用特定算法推导其分层演化过程，但由于保留了分层界面静止不动的假设，导致算法仍然存在缺陷。后经证实，液化天然气同时具有初期的分层界面静止特性以及后期的分层界面运动下降现象。相比之下，分层界面的下降运动对其翻滚现象影响更大。可以基于这些已有研究成果，制定液态天然气储运管理中的翻滚现象应对措施。
2 液化天然气储运中的翻滚现象处理
2.1 规范进出料操作
基于已有研究成果，防止液化天然气储运中出现翻滚现象的关键是防止其在储罐内出现分层现象。介于翻滚现象可能引发的严重后果，在对翻滚现象处理时，只能采取预防措施，减小翻滚现象的发生几率。为防止储罐内出现液化天然气分层现象，因尽量使不同位置、处于不同高度的液化天然气密度保持均匀。通常情况下，液化天然气的上下密度差小于0.5kg/m3，温度差小于0.2℃，即可保证不会出现分层现象。要达到这一条件，首先应对液化天然气的进出料操作加以规范。在充注新液化天然气时，容易因与剩余液化天然气存在密度差而出现分层，因此在充注过程中应使两者尽可能充分混合。如果新充注液化天然气密度相对较大，应从储罐顶部进料，相反，如果新充注液化天然气密度相对较小，则应从储罐底部进料。如果两者的密度较为相近，一般也采用底部进料方式，利用液柱静压，减小汽化量。此外还可通过采用射流器、多孔分布管等等措施，人为促进新旧液化天然气的混合。
2.2 优化储罐内部结构
优化液化天然气储罐的内部结构，也是防止出现分层和翻滚现象的有效措施。具体可采用高性能隔热保冷材料，避免液化天然气受到环境热量侵袭，从而降低其气化速率。常用的隔热保冷材料包括聚氨酯发泡料、玻璃纤维毡等。也可以将储罐上部结构设计为双壁夹套形式，通过采用双层罐壁进行保护，避免液化天然气发生二次外泄露。目前使用的双壁金属罐和预应力混凝土罐等，都具有较好的隔热保冷效果。此外还可以在储罐内安装循环装置，比如攪拌器、潜液循环泵等，促进液化天然气的循环。但使用内部循环装置时，也容易产生热量，要对其工作频率进行控制。
2.3 改进储运管理方法
最后，应对液化天然气的储运管理方法进行改进。从以往翻滚事故的发生情况来看，液化天然气的老化现象会引起密度变化，这主要是由于液化天然气产地、存储时间、密度不同等导致的。因此，对于不同类型或不同存储时间的液化天然气，必须采取分开存储方式，最大限度的降低出现密度分层的几率，从而保证液化天然气储运过程的安全性。
综上所述，液化天然气在储运过程中出现的翻滚现象会引发严重后果，其主要原因是液化天然气密度不均、产生分层现象导致的。通过针对翻滚现象的形成原因，采取有效的储运管理方法，可以降低翻滚现象的产生几率，提高液化天然气储运安全性。
参考文献：
[1]王兴军.液化天然气的储运问题与安全技术管理探讨[J].石化技术，2018，25（12）：157.
[2]吴迪.天然气的液化工艺和储运安全性初探[J].当代化工研究，2018（05）：75-76.
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