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绪论1

0.1 向天然气转型是世界潮流1

0.2 我国LNG产业构架3

0.2.1 小型LNG工厂3

0.2.2 LNG进口接收站6

0.2.3 LNG物流模式6

0.2.4 LNG应用市场8

第1章 天然气热物理特性13

1.1 引言13

1.1.1 天然气的热力学性质13

1.1.2 天然气的迁移特性14

1.2 天然气的气液相平衡15

1.2.1 相平衡计算的难点15

1.2.2 相平衡计算所用的状态方程和逸度方程15

1.2.3 （p,T）闪蒸计算16

1.2.4 泡点和露点的计算18

1.3 天然气的焓和熵19

1.3.1 计算焓和熵的表达式19

1.3.2 计算焓和熵的方法21

1.3.3 计算结果与国外试验结果的比较21

1.4 天然气的黏度22

1.4.1 常用的黏度算法综述22

1.4.2 不同压力范围及相应的天然气黏度计算模型23

1.4.3 天然气的统一黏度计算模型25

1.5 天然气的热导率30

1.5.1 常用的热导率计算方法综述30

1.5.2 不同压力范围及相态的天然气热导率计算模型31

1.5.3 天然气热导率对应态预测模型33

1.5.4 计算结果与实验数据的对比分析34

1.6 天然气的表面张力35

参考文献37

第2章 天然气的预处理39

2.1 脱酸性气体40

2.1.1 脱硫方法分类40

2.1.2 常用的净化方法45

2.1.3 脱硫方法选择原则49

2.2 脱水51

2.2.1 吸收法脱水51

2.2.2 吸附法脱水53

2.2.3 低温冷凝法脱水56

2.2.4 膜分离法脱水57

2.3 其他杂质的脱除58

参考文献59

第3章 液化天然气流程和装置61

3.1 概述61

3.2 中、大型LNG流程62

3.2.1 C3MR丙烷预冷混合制冷剂流程62

3.2.2 DMR双混合制冷剂流程67

3.2.3 AP-XTM混合制冷循环流程72

3.2.4 MFC混合制冷剂级联流程73

3.2.5 PMR并联混合制冷剂流程75

3.2.6 经典级联流程77

3.2.7 康菲优化级联流程79

3.2.8 流程比较82

3.2.9 中、大型LNG装置85

3.3 小型LNG流程90

3.3.1 SMR单混合制冷剂流程90

3.3.2 膨胀技术与流程92

3.3.3 我国LNG装置96

3.4 浮式液化装置101

参考文献102

第4章 液化天然气接收终端104

4.1 LNG接收终端工艺流程104

4.1.1 LNG卸船系统104

4.1.2 LNG存储系统105

4.1.3 LNG再气化105

4.1.4 蒸发气处理系统108

4.1.5 储槽防真空补气系统108

4.1.6 火炬／放空系统109

4.2 全球LNG接收终端109

4.2.1 概述109

4.2.2 日本LNG接收终端115

4.2.3 韩国LNG接收终端116

4.2.4 美国LNG接收终端117

4.2.5 我国LNG接收终端118

参考文献119

第5章 液化天然气装置的相关设备120

5.1 压缩机120

5.1.1 往复压缩机120

5.1.2 离心压缩机121

5.1.3 螺杆压缩机124

5.2 换热器128

5.2.1 绕管式换热器128

5.2.2 板翅式换热器129

5.2.3 LNG气化器130

5.2.4 换热器的换热能力136

5.2.5 传热过程中存在的问题137

5.3 LNG泵138

5.3.1 潜液式电动泵139

5.3.2 潜液式电动泵的应用141

5.3.3 LNG泵的平衡要求144

5.3.4 LNG泵的试验145

5.3.5 非潜液式低温泵在LNG系统中的应用146

5.3.6 LNG泵的运行147

5.4 LNG输送管路147

5.4.1 冷收缩问题148

5.4.2 LNG管路的隔热148

5.4.3 管道的预冷和保冷150

5.4.4 LNG管路的试验152

5.4.5 管内流阻154

5.5 膨胀机154

5.5.1 透平膨胀机工作原理与结构154

5.5.2 透平膨胀机在天然气工业中的应用155

5.5.3 透平膨胀机的工作特点与类型155

5.5.4 透平膨胀机的主要参数156

5.6 低温阀门158

5.6.1 低温阀门的类型159

5.6.2 低温阀门的基本性能164

5.6.3 低温阀门的类型、标准规范、结构特点167

5.6.4 低温阀门产品主要性能参数及国外生产厂家168

5.6.5 低温阀门的试验170

参考文献172

第6章 液化天然气的储运173

6.1 引言173

6.2 LNG储罐（槽）173

6.2.1 型式分类173

6.2.2 LNG储罐（槽）结构176

6.2.3 LNG储槽内部观察装置183

6.3 LNG船183

6.3.1 LNG船运在LNG工业链中的作用183

6.3.2 LNG货舱的围护系统185

6.3.3 世界LNG船一览（1983—2013）192

6.3.4 现代LNG船的船型199

6.3.5 典型LNG船的货舱分布199

6.3.6 LNG船的技术新构思202

6.3.7 我国LNG船制造业的发展203

6.4 LNG槽车204

6.4.1 LNG槽车的隔热方式204

6.4.2 LNG槽车的安全设计205

6.4.3 LNG槽车的输液方式206

6.4.4 LNG槽车容量的大型化、列车化和轻量化206

6.4.5 LNG槽车运行高速化207

6.4.6 LNG槽车实例207

6.5 LNG存储中的分层和涡旋212

6.5.1 涡旋现象212

6.5.2 分层与涡旋现象的机理212

6.5.3 分层与涡旋的理论模型214

6.5.4 涡旋预防的技术措施221

参考文献223

第7章 液化天然气的气化与利用225

7.1 LNG的气化225

7.1.1 LNG气化站的总体考虑225

7.1.2 LNG气化工艺229

7.1.3 LNG气化工艺设备230

7.1.4 测量仪表233

7.1.5 气化站的消防与安全234

7.1.6 气化站建设实例235

7.1.7 气化站BOG回收案例237

7.2 LNG储罐的自增压供气系统238

7.2.1 增压供气系统概述238

7.2.2 自增压系统稳压供气原理240

7.2.3 增压管路传热及流动计算242

7.3 LNG为燃料的运输工具244

7.3.1 LNG作为运输工具燃料的优势244

7.3.2 LNG汽车燃料系统246

7.3.3 LNG加气站252

7.3.4 LNG燃料动力船舶255

7.3.5 以LNG为燃料的其他运输工具262

7.4 LNG及其冷量利用的？分析264

7.4.1 LNG冷量？分析数学模型264

7.4.2 LNG冷量？特性分析266

7.5 LNG冷量发电267

7.5.1 天然气直接膨胀发电267

7.5.2 利用LNG的蒸汽动力循环268

7.5.3 利用LNG的气体动力循环270

7.5.4 利用LNG的燃气－蒸汽联合循环273

7.5.5 日本利用LNG冷量发电概况276

7.6 LNG冷量用于空气分离278

7.6.1 概述278

7.6.2 利用LNG冷量提高空分装置液化率280

7.6.3 利用LNG冷量降低空分装置压力281

7.6.4 利用LNG冷量空分装置案例282

7.7 LNG冷量的其他利用途径285

7.7.1 轻烃分离285

7.7.2 制取液化二氧化碳和干冰287

7.7.3 冷库288

7.7.4 低温破碎和粉碎289

7.7.5 海水淡化290

7.7.6 蓄冷装置292

参考文献293

第8章 液化天然气安全技术297

8.1 引言297

8.2 LNG的有关安全特性297

8.2.1 燃烧范围298

8.2.2 着火温度与燃烧速度299

8.2.3 LNG的低温特性300

8.2.4 对生理上的影响300

8.3 有关安全检测设备301

8.3.1 可燃气体检测器（CGD）301

8.3.2 火焰检测器302

8.3.3 高温检测器302

8.3.4 低温检测器302

8.3.5 烟火检测器302

8.3.6 缺氧检测设备303

8.4 LNG溢出或泄漏303

8.4.1 LNG储罐处于火灾情况下的传热计算304

8.4.2 LNG泄漏或溢出后的蒸气扩散305

8.4.3 LNG泄漏或溢出的预防306

8.5 LNG溢出与防火技术306

8.5.1 概述306

8.5.2 紧急状态的应对措施307

8.5.3 LNG溢出的控制方法307

8.5.4 有关消防保护308

8.5.5 灭火剂309

8.6 基础设施的安全要求310

8.6.1 LNG储罐的距离311

8.6.2 气化器等工艺设备的安装距离311

8.6.3 LNG储罐的防震311

8.7 LNG存储中的安全问题311

8.7.1 LNG储罐的充注条件312

8.7.2 LNG储罐的最大充装容量313

8.7.3 LNG储罐的压力控制314

8.7.4 间歇泉和水锤现象314

8.8 管路和阀件的安全要求315

8.9 装卸作业315

8.10 消防和防护316

8.11 紧急泄放和关闭317

8.12 人员安全与救护317

参考文献318

第9章 非常规天然气液化319

9.1 非常规天然气概述319

9.2 煤层气液化320

9.2.1 氧的脱除322

9.2.2 氮／甲烷的吸附分离330

9.2.3 吸附－液化流程332

9.2.4 液化－精馏流程334

9.3 合成天然气液化336

9.3.1 含氢甲烷的物性与相平衡特性337

9.3.2 采用常规流程的合成天然气液化方案340

9.3.3 氢气的分离342

9.3.4 液化与氢气分离整合流程347

参考文献349

附录354

附录A 附表354

表A-1 R50（甲烷）饱和液体、蒸气热物性数据之一354

表A-2 R50（甲烷）饱和液体、蒸气热物性数据之二356

表A-3 R170（乙烷）饱和液体、蒸气热物性数据358

表A-4 R290（丙烷）饱和液体、蒸气热物性数据之一360

表A-5 R290（丙烷）饱和液体、蒸气热物性数据之二362

表A-6 R600（正丁烷）饱和液体、蒸气热物性数据364

表A-7 R600a（异丁烷）饱和液体、蒸气热物性数据366

表A-8 R1150（乙烯）饱和液体、蒸气热物性数据368

表A-9 R728（氮气）饱和液体、蒸气热物性数据之一370

表A-10 R728（氮气）饱和液体、蒸气热物性数据之二372

附录B 附图374

图B-1 R50（甲烷）p-h图374

图B-2 R170（乙烷）p-h图375

图B-3 R290（丙烷）p-h图376

图B-4 R600（正丁烷）p-h图377

图B-5 R600a（异丁烷）p-h图378

图B-6 R1150（乙烯）p-h图379

图B-7 R728（氮气）p-h图380