液化天然气储存过程中的翻滚现象原因及控制措施,详细的分析有么?求助

液化天然气储存过程中的翻滚现象原因及控制措施,详细的分析有么?求助

翻滚是一种热不稳定性现象，这种热不稳定性是由密度变化引起的，其产生的必要条件是分层界面受到扰动。界面扰动既包括“边界层穿透”，也包括界面的“涡旋混合”。分层界面的破坏首先出现在流动边界层，因为此处的流动最为活跃，但是由于边界层流动只局限在分界面附近，因此它对分层界面的直接破坏仅仅发生在流动边界层内。除边界层穿透破坏之外，上层液体的射流作用也会破坏分层循环流动，因为上层液体的射流冲击作用既可以直接破坏分层界面，又可通过“涡漩混合”不断扩大其破坏范围。
　　也就是说，LNG的翻滚实际上是一种剧烈蒸发的过程。在储罐中，密度小的液体会集聚在密度大的液体之上，抑制了下层液体的挥发。当储罐内的LNG出现明显的分层现象时，由于上层LNG静压的抑制作用，使得外界传人的热量无法通过下层的LNG液体的蒸发而散失，导致下层LNG处于过饱和状态，下层液体就会温度升高，少量的N2就会首先汽化，破坏两层液体的界面，使得LNG储罐内出现扰动，也就是翻滚现象。如果储罐内上层的LNG密度大于下层，下层LNG突然上升，导致边界层破坏，液体挥发，产生剧烈扰动，储罐内的温度上升，压力也急剧上升，使翻滚现象进一步加剧。
翻滚现象产生的原因
　　(1)储罐内LNG由于各组分密度不同，导致密度大的组分在下，密度小的组分在上，密度差会形成分层，有时即使仅差1 kg/m3也会分层，而分层是引发翻滚的第一步。有关资料介绍，如果储罐内LNG有两层，当其密度差为6.9kg/m3时，存放72h后就会产生翻滚现象。
　　(2)LNG进储罐的温度有细微变化，引起LNG的密度稍有变化，温度高的LNG密度较小，温度低的LNG密度较大，密度小的液体上浮，密度大的液体在下，产生分层的现象。一般的，当温差为0.79 K时，存放72 h后将产生翻滚现象。
　　(3)由于不同阶段添加的LNG的组分不同，导致新日LNG的两层液体密度不同，罐内液体存在密度差，产生分层现象，在存储和运输过程中就会有扰动现象，剧烈的扰动就是翻滚现象。
翻滚现象的预防
 LNG分层的检测
　　由于LNG分层是引发翻滚的前提，因此，在实际操作过程中如何检测LNG分层非常重要。一般可以采取下列方法检测LNG分层情况：
　　(1)沿LNG储罐高度设置测温点，间距可为2.8 m左右，一般当温差高达-14℃左右时，就有可能出现翻滚现象。这时为防止翻滚事故，就应该对储罐进行冷却。
　　(2)监测新灌入的LNG与储罐内剩余LNG的密度差，也可以通过两者的热值差来监测。如果差值较大，应考虑出现翻滚的可能性。一般当密度差达5 kg/m3时，就要引起注意，应该采用进行循环的方法来消除密度差。
　　(3)监测LNG的蒸发速度。LNG分层会抑制LNG的蒸发速度，使得出现翻滚前的蒸发速度比通常情况下的蒸发速度低。采用压力表监测罐内压力时，大气压的变化会影响对LNG蒸发速度时监测，可以采用绝对压力监测或记录大气压的变化。
　2. LNG分层和翻滚的预防
　　根据翻滚产生的机理，可以采取以下方法防止LNG分层和翻滚：
　　(1)分别贮存。这是防止分层的较好方法，即将密度不同的LNG储存于不同的储罐中。但这需要多个储罐，使营运不仅经济，而且操作方便。
　　(2)充分搅拌所有灌入储罐的LNG，消除密度差，防止LNG的分层。一般采用循环泵进行循环(即用LNG泵由储罐下部到上部打回流)的方法来使储罐中的组分充分混合。
　　(3)控制灌入储罐LNG组成成分的密度变化范围，尽可能减小组分的密度差。
　　对于大型LNG储罐，充分搅和比较困难。一旦发生LNG翻滚，汽化后的大量天然气难以及时通过安全释放阀排放。为了防止发生事故，设置安全释放阀、放散火炬、回收压缩系统等，防止LNG蒸发、翻滚造成储罐超压。一般同时采用上述两个措施，并且尽量使一个储罐仅用来储存同一产地的LNG，控制其组分的变化范围，从而防止LNG的翻滚现象。一般灌入储罐的LNG的密度差尽量控制在15 kg/m3以内。
　　(4)选择正确的充注方法。根据需要装载的LNG与货舱内原有的LNG密度有差异，正确选择充注方法，可有效地防止分层。充注方法的选择一般应遵循以下原则①密度相近时，一般底部充注。②将密度小的LNG充注到密度大的LNG货舱中时，应该采用底部充注的办法。③将密度大的LNG充注到密度小的LNG货舱中时，应该采用顶部充注的办法。④采用多孔管充注。多孔管即在充液管上开有一定数目的小孔，使用多孔管充注可使充注的新LNG和原有的LNG充分混合，从而壁面分层。
　　根据经验，为了避免分层现象，在液化过程中，应注意分析进料天然气组分，不要有较大的密度差(密度差应尽量小于15 kg/m3)。否则采取LNG不进储罐，直接进入汽化器。汽化后再输到外界管网进行循环的方式。进液过程中，选择将温度较低的LNG从罐顶部灌入。将温度较高的LNG从罐底部灌入，使充液过程也成为不同密度的LNG混合的过程，从而防止LNG分层，避免翻滚现象的产生。

通常在普通的大气压力，但冷却到零下163摄氏度液化液化天然气。

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