深燃LNG工艺低温绝热技术应用

　　1 引言

　　深燃LNG(液化天然气)生产工艺依据天然气的物性,利用氮气膨胀制冷和高压天然气节流制冷效应给系统提供冷量,使天然气变成LNG,其机理实质是一个降温降焓的工艺过程。原料天然气经过冷箱换热,在温度降到-138°C、压力达到0.4MPa时变成液化天然气,然后储存在LNG储罐中。由于深燃LNG工厂为基本负荷型,设备、管道的保冷工作在LNG产品的生产和储运过程中占有非常重要的位置。因此,低温绝热技术为LNG工厂的经济、安全运行提供了重要的技术保证。

　　2 绝热保冷材料的技术性能要求

　　2. 1 改性硬质聚氨脂泡沫塑料

　　(1)保冷材料容重不大于50kg/m³;

　　(2)保冷材料的抗压强度:常温下≥0.15MPa;

　　(3)保冷材料20°C热导率应不大于0.026W/(m.K);

　　(4)保冷材料应为闭孔型,闭孔率≥95%;

　　(5)保冷材料氯离子含量≤25ppm;

　　(6)易燃易爆场所保冷材料应选用阻燃型。

　　2. 2 泡沫玻璃

　　(1)堆密度0.1g/cm³;

　　(2)抗压强度≥0.78MPa;

　　(3)热导率(20°C)0.036W/(m.K);

　　(4)体积吸水率6-9%。

　　2. 3 膨胀珍珠岩

　　(1)堆密度0.04)0.03g/cm³;

　　(2)热导率(298K)77K)0.028)0.038W/(m.K);

　　(3)体积吸水率(15-30min)29-30%;

　　(4)抗冻性(干燥状态下):在-20°C经15次冰溶,颗粒度组成不变;

　　(5)抗酸、碱性:耐酸较强,耐碱较弱。

　　3 低温绝热的类型与结构

　　低温绝热的目的是采用不同的绝热类型与结构,将通过对流、传导和辐射等途径传递给低温体系的热量减少到最低的程度,以维持低温系统的正常工况;深燃LNG生产工艺及储运系统主要采用了普通堆积绝热和真空多孔绝热技术。

　　3. 1 普通堆积绝热技术

　　在普通堆积绝热结构中,主要的热量传播形式为固体传导和气体传导,其热流量占此类结构总热流量的90%,在选择填充绝热材料时应考虑密度小的绝热材料,如:膨胀珍珠岩、超细玻璃棉、聚苯乙烯、泡沫塑料;为了防止绝热材料空间的气体冷凝或固化使绝热材料的性能恶化,采取充填冷凝温度低于冷表面温度的气体,同时这种气体本身的热导率尽可能小,为了克服外界潮湿空气进入绝热层,在具体操作中保持绝热层微正压。LNG工厂中R-501A、R-501B、E-501等均采用了填充膨胀珍珠岩堆积绝热方式。R-501A、R-501B及E-501堆积绝热结构示意图。

　　3. 2 真空多孔绝热技术

　　真空多孔绝热是在绝热空间充填多孔性材料(粉末或纤维),再将绝热空间抽至一定真空度的一种绝热形式。当绝热空间真空度达到10Pa就可以消除多孔介质间的气体对流传热。另外,粉末和纤维多孔材料的热导率与低温气体的热导率接近。在此类绝热结构中气体的导热是主要的传热途径;为此,将绝热空间中的气体抽走消除漏热因素,是保证绝热性能的一个重要技术环节。下面是填充气体压力与多孔绝热的有效热导率的关系曲线。