LNG LPG 丙烷 乙烯 比较.doc

LNG与工业用乙炔、丙烷及柴油、LPG在经济、安全、环保  
2011-02-11 09:21:20|  分类： 默认分类 |  标签： |字号大中小 订阅

LNG是天然气经过过滤、压缩、去除CO2、H2S等杂质、并脱水干燥后，在经过冷冻液化深冷到－162℃，使天然气气体变为液态天然气（LNG）。天然气经过处理后，脱除重质烃、硫化物、二氧化碳、水等杂质。其组份更纯，对工业企业来说是一种真正的安全、经济又“绿色”环保性燃料。其液态形式的LNG与气态时的体积比是1：620。用汽车运送十分便利，能经济可靠地远距离运输，建设LNG储备站不受天然气管网的制约。
近年来由于国家权威机构已明确指示：“为全民经济高效发展，应向世界发达国家看齐，将乙炔作为工业燃气的份额要大幅度缩小到35%以下”及受石油价格的上涨使得石油产品（丙烷气、柴油、LPG）价格居高不下等因素，为工业企业使用经济、安全、环保的液化天燃气提供了巨大的商机。工业企业使用液化天然气，将带来巨额经济回报。液化天然气将成为主要的企业燃料，是一种社会效益与经济效益双赢的产品，是政府所大力推广的环保产品。目前，液化天然气在全国部分企业已大量投入使用，市场潜力巨大。
一、液化天然气（LNG）与乙炔气、丙烷气、柴油及LPG在工业领域使用中的对比
1、液化天然气（LNG）与乙炔气、丙烷气、柴油及LPG经济性对比
项目
日用气时间
（小时）
燃料耗量
（Nm3）
燃料单价
日燃料（元）
月燃料费（元）
年燃料费（元）
液化天然气（LNG）
24小时
3410Nm3
3.7元/Nm3
12617
378510
4542120
乙炔气
24小时
835Kg
12元/Kg
10020
300600
3607200

丙烷气
24小时
495Kg
10元/Kg
4950
148500
1782000
柴油
24小时
1667Kg
6.25元/Kg
10419
312570
3750840
LPG
24小时
3350Kg
6.3元/Kg
21105
633150
7597800
注：此表的经济性对比是按照中国武船重工每月各种能源预计使用量计算的。仅供参考。
（表一）
1通过表一对比得知，公司每年能源使用费（即每月乙炔气、丙烷气、柴油）预计共需914万元。如果公司使用液化石油气（LPG），每年的能源使用费也要在759万元左右。
2液化天然气（LPG）作为一种新能源在工业企业里使用，对企业经济实现可持续发展及经营效益的提高、企业安全生产、环境保护的改善都有着重大现实意义和社会效益。
2、LNG即为液化天然气。
LNG储气站工艺简介：
LNG储罐——强制气化器——控制台计量与加臭——工厂燃气管道。
LNG采用罐式集装箱或槽车装运，通过公路运输运送至LNG储气站，在卸车台处通过专用卸车增压器对集装箱贮槽或槽车储槽增压至0.5~0.5Mpa（以下压力如未加说明，均为表压），利用压差将LNG送至100m3LNG储备罐，储备罐再通过增压器输送到管道至LNG空温气化器，与空气换热后转化为气态NG并升高温度，出口温度比环境温度低10℃。冬季当空温式主气化器出口天然气温度达不到5℃以上时，通过水浴式加热器气化，最后经调压计量加臭后送入站外厂区管网。
二、LNG与乙炔气、丙烷气安全性的比较

1、LNG与乙炔气、丙烷气在安全方面的对比
乙炔在很长一段时间内成为工业切割、焊接、火焰喷图等工艺不可替代的燃料，乙炔较其它燃气更具有特殊的优势，操作简便，适用性强，火焰喷图因其具有速度快，质量好等优点受到广大企业的青睐。但是乙炔的污染重，耗量大，成本高，切割质量差，易爆易燃危害工人身体健康与安全，替代乙炔早已成为业界共识。
但随着生产力的发展和社会的进步，人类越来越注重环保、节能、安全、高效，对乙炔气暴露出来的弊端和缺陷也有了越来越清晰的认识。
溶解乙炔厂排放的废渣、废水对周围环境造成严重污染，因此，国家推出系列的政策鼓励新型替代能源置换落后产能经济，并提出低碳经济战略，温家宝昨主持召开国务院常务会议，审议并原则通过《规划环境影响评价条例（草案）》不断增加对气候变化科技研发投入，落实调整经济和产业结构、优化能源结构、节能减排和提高等政策和措施，尽力减少温室气体排放，取得了积极成效。新能源的发展利用能够很好的解决环境污染造成的伤害。在此基础上，发展替代型工业燃气不仅降低了电石生产带来的电石渣，排放的H2S、H3P等有害气体和污水杂质，还节约了大量的焦炭，减少了生产乙炔带来的不安全除患。
新型工业燃气的出现顺应了市场的需求，不仅降低了企业的使用成本，而且提高了生产效率，目前市场上使用比较多的燃气为丙烷、丙烯、柴油、石油液化气等，对于此类燃气的催化燃烧，也存在着很大的差异，在使用上也得不到满意的效果，很多情况下都无法提供完整的解决方案，因此，在此项技术上限制上众多企业的发展。
COB催化助剂具有高效节能和环保的双重优点，COB催化燃烧是燃烧的最佳

方式和最高境界。COB具有良好的低温活性和高温热稳定性，COB燃烧能够实现大负荷工况下的运行，大量的浓混合气同时着火燃烧促使燃烧速度加快而实现分子裂化速度加快，化学反应更加激烈，从而使得火焰瞬间温度增高。COB改进型活性催化剂中加入抗暴剂，可避免燃料在燃烧过程中发生大频率的震动，影响燃烧效能；加入活性剂，可以有效的清除燃气在燃烧过程中产生大量有害物质；加入催化型助燃剂，能最大化使燃气的燃烧在同一时间完成，可以有效地提高燃气燃烧效率；加入稀有金属氧化物，能够分解出具有强还原性的物质，降低火焰对金属的氧化。
2、船舶工业的优选燃气
船舶行业大多使用乙炔气，催化丙烷气等燃气，由于乙炔，丙烷气密度较大，在室内作业容易产生危险，因此，选择相对较轻的天然气能够很好的解决成本及使用安全等问题。
3、天然气切割气特点
表2 天然气与乙炔、丙烷物性比较
气体
天然气
丙烷气
乙炔气
体积质量 kg/m3
0.75
2.0
1.2
空气中爆炸极限%
5-15
2.1-9.5
2.5-8.0
最低发热值kcal/m3
9100
15219
12600
在氧气中的燃烧速度（m/s）
4.8
3.7
67.0
表二、
从表中可以看出：天然气在空气中的爆炸极限范围小，燃烧速度慢。因此，发生爆炸、回火的可能性比乙炔小，安全性更高。与丙烷和乙炔不同，天然气密度小于空气（1.29kg/m3），泄露时不易在车间或船舱地面形成堆积，大大减少了爆炸发生的可能性。
另外，天然气燃烧效率高、清洁，在生产和使用过程中，不会产生电石渣等污染废物。从而成为国家能源发展的一个主要方向，在能源结构中的比例在逐年增加。
4、天然气催化助剂
由于天然气的热值小，燃烧温度低，所以不易使用，为此使用过程中通过添加一定催化助剂的方法来提高火焰温度、改善切割效果。
COB催化天然气类燃气加注设备根据各企业使用情况设计出系列完整的加装设备，以满足企业生产需要。
COB催化天然气类燃气加注设备PLC可编程序控制，自动、手动任意切换，通过频率设置可保证在燃气流量允许的范围内加剂浓度的均匀稳定。本机采用防爆型设计，全密闭工作，隔膜防腐处理，适于尖圆各种易燃、易爆、易挥发的液态药剂，控制设定，添加药剂计量准确，可调整范围大。
表三、天然气与催化天然气比较
燃气名称
钢板厚度（mm）
切割长度（m）
切割时间（s）
切割厚度（mm）
天然气
30
10
1950
10-200（困难）
催化天然气
30
10
1345
10-400（较易）
5、天然气切割气技术——切割工艺
由于天然气与乙炔热值的不同，在替换乙炔时通过专用工具的使用进行钢材的切割、矫正等一系列加工工作，从而替代乙炔及其它工业燃气之目的。
根据天然气和乙炔气的燃烧性能和气体消耗量分析：
天然气耗量较乙炔气耗量大，因此，在采用氧-天然气切割时须改变原乙炔割炬的混合室预热喷嘴孔径和射吸管孔径，同时扩大燃料气接头入口孔径，并调整氧与天然气气体比例。又由于氧天然气火焰的燃烧速度低于氧乙炔燃烧速度，因此，用乙炔切割炬改制成天然气割嘴的混合气喷出截面积，降低流出速度，使之与火焰的燃烧速度相适应，才能保证良好的燃烧。
6、天然气切割气供应方式
表四、天然气供气方式比较
名称
管道天然气
压缩天然气
液化天然气
供气条件
管道
钢瓶
钢瓶
使用设备
CBO加注设备
钢瓶

COB加注设备
天然气气体单价
1.8-2.6元／立方
2.7-3.5元／立方
5.0-7.0元／立方
合成工业燃气
4.5-5.0元／立方
10-15元／立方
8.0-14元／立方
经过实际使用效果比较，1kg乙炔约可以被低于1kg天然气切割气所替代，而在氧气使用量也可适当降低。目前乙炔的市场价格在20元、kg以上，而天然气切割气的价格约为12元／kg左右。可见使用天然气切割气替代乙炔可以很大程度上降低切割气成本。以企业为例，该厂日消耗乙炔气1吨，目前使用的是液化天然气切割气，每日可节约切割气成本8000元，再加上氧气消耗量的降低，年节省切割气费用200多万元。
三、液化天然气（LNG）与LPG、柴油安全性的比较
液化天然气（LNG）与液化石油气（LPG）、柴油比较具有抗爆性好，比空气轻极易挥发，少有泄漏即可看到结霜的特点。
1、通过表五，可以看出挥发性极限数值比较，得知液化天然气（LNG）有着很好的抗爆性。
LNG、LPG及柴油的数量关系
种类
LNG
LPG
柴油
气相密度Kg/Nm3
0.7305
2.48
0.8600g/cm3
液态密度Kg/m3
471
550
855.6kg/m3
相对密度（空气）
0.675
1.2~1.8

气液体积（相比）
620
250

热值
9710-10200Kcal/Nm3
10922.5Kcal/Kg
10400
燃点
650℃
465℃
220℃
爆炸极限
15%~5%下限高
9%~1%下限较低
0.5%~4.1%下限高
挥发性
易挥发
不易挥发
不易挥发
安全性
高
较高
较高
表五
注：柴油的燃点220℃，汽油的燃点427℃，不过这是一个理论值，和油品质量有关。
汽油易燃是因为它挥发性很强，汽油蒸汽要比柴油的燃点低，所以汽油比柴油易燃。
[运输安全]
在运输过程中LNG本身具有不可燃性，只要保证其低温状况不被破坏，就能够安全运送到目的地。LNG的燃点为650℃、柴油为220℃、LPG为510℃，因此，LNG运输比柴油、液化石油气更为安全。
[使用安全]
1. 液化天然气（LNG）储罐为常压储罐，液态经激化后密度很低，只有空气的一半左右，稍有泄漏立即扩散，并伴有结霜，便于检查。不会产生气体聚集现象，降低了引起爆炸的可能性，安全可靠。
2. 液化天然气（LNG）装置所有电器设备都选用的是防暴产品，并安装有可燃气检测仪，如有气体泄漏，控制系统可自动停机。自动化形程度高、易操作，本装置配有自动控制系统，数据采集可燃气体检测超压停泵及低压开泵都可自动完成。几乎不需要人工操作简单易行。
因此，综合上述分析可以看出：液化天然气（LNG）无论是在运输、还是在使用当中都比乙炔气、丙烷气、液化石油气（LPG）及柴油更为安全、经济。
四、液化天然气（LNG）与乙炔气、丙烷气、液化石油气（LPG）及柴油比更具环保性
由于液化天然气（LNG）经过过滤、压缩、去除CO2、H2S等杂质、并脱水干燥后，再经过冷冻液化深冷到－162℃，使天然气气体变为液态天然气（LNG）。天然气经过处理后，脱除了重质烃、硫化物、二氧化碳、水等杂质。做为工业燃料。排放性能好、不积碳、不磨损，其组份更纯。运输便利，不受供气管网的影响，可直接走运送到液化天然气（LNG）储备站。同时建站、维修投资费用较低，是一种真正的“绿色”环保性燃料。
五、结论
通过以上资料分析，可以看出，对工业企业来说使用液化天然气（LNG）及企业自建储备站，是一项即有利于企业长期可持续发展、经济利益巨大、安全可靠又符合现阶段国家环保要求，同时建站制冷规模小、建设周期短、占地少、易操作、运行成本低。为加快企业的发展提供了良好的机遇，为企业带来较高的制冷回报率和社会效益。