天然气储运关键技术研究及技术经济分析

发布时间：2020-07-18 21:08

【摘要】：在发展低碳经济的时代背景下，天然气备受推崇，正逐渐成为未来世界一次能源的主力军。考虑到大量用气的中心城市和工业企业距气源较远，需要将气源点的天然气安全、稳定和连续地输送给用户。鉴于天然气储运中的遇到的诸多问题阻碍新型储运技术发展的现状，本文重点研究新型储运关键问题，并在此基础上建立常用与新型五种储运方式的技术经济分析模型，该模型对于推动天然气储运技术的发展具有重要的意义。 本文首先研究了天然气常用储运技术，包括天然气管道（PNG）储运、压缩天然气（CNG）储运和液化天然气（LNG）储运等储运技术，介绍了其各自的应用背景及其工艺流程，并运用技术经济分析静态折旧法，从起始站建设费用、运输成本以及终点站折旧及运行费用等方面，折算成单位体积的天然气运输成本进行了技术经济分析。 以石油焦为原料，KOH为活化剂，重点研究了用于吸附储运（ANG）的高表面活性炭的制备工艺中预活化单元、活化单元以及产品精制单元，并采用KOH分步加热预活化法来实现活化比的降低，优化了工艺参数，所生产的比表面积为2565m~2/g，在这种状态下孔容为1.354cc/g，孔径为2.112nm，满足应用要求。在考虑储存容器的要求的基础上，通过存储容器的工作参数，材质的选用及尺寸计算、储存容器的内部结构设计等步骤，设计的储存容器设定为容积为45m~3，储罐长10000mm，直径为2400mm。 探讨了天然气水合物储运（NGH）技术中合物生成的工艺条件，通过正交实验法得到的水合物形成工艺参数如下：初始温度为3℃，初始压力为5MPa，液相体积为500mL，搅拌速度为120r/min、15g十二烷基硫酸钠和5g烷基多苷配成混合添加剂，其中TBAB的摩尔分数为0.293%，该工艺储气量最大可达190m~3/m~3。 针对天然气气源点和用气点往往相隔一定距离的实际情况，考虑三种常用天然气储运和两种天然气新型储运方式的起始站、运输距离和终点站的具体费用，应用静态分析方法，计算单位体积的天然气运输成本，建立了五种天然气储运技术经济模型。该模型能快捷的比较出不同初始压力（0-5MPa）、不同运输路程（0-1500Km）和五种储运方式的单位体积天然气的储运成本，具有重要的工程现实意义。 本文针对五种储运方式，提出了多种节能措施：（1）LNG冷能利用工艺开发；（2）高压天然气压力能利用；（3）利用水合物分离天然气中CO_2的工艺研究。 在上述研究结果的基础上，按照单位天然气所花费费用为基准，分别按照起始站点建设成本、运输成本以及终点站建设成本计算各自的费用，将单位体积的天然气运输成本建立了储运技术的经济分析模型，通过Jav和C++语言程序设计，编写了天然气储运技术经济模型软件。该软件可根据起始压力、运输距离得出在起始压力小于5MPa，距离小于1500km内的最优储运方式，该系统可在window系统下进行操作。该模型是一个综合性的比较成本分析软件，特别对偏远地区天然气的储运问题的解决具有重要的借鉴作用。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TE82
【图文】：

气体化合物与气体元素的混合物，其基本成分为甲烷，此外还有 C2-C5烃类气体、N2、CO2、H2S 等非烃类气体，是优质的气体燃料和基本的化工原料。天然气分为常规天然气和非常规天然气。常规天然气指在地壳岩石层中聚集为气田的天然气或与石油伴生的天然气。非常规天然气则包括煤层气（CBM），天然气水合物（NGH），地下水圈溶解气，致密砂岩气（Tight Sands Gas），页岩气和深盆气等。在世界上已进行勘探的 400 个盆地中，目前只有 50 个盆地发现有大油田，占已勘探盆地的总数的 12.2％，然而它却拥有天然气探明储量 91×1012m3，集中了探明天然气总储量的 82.8％。世界约 70％的天然气储量集中在中东和俄罗斯。根据 2012《BP 世界能源统计年鉴》书籍表明（见图 1-1），天然气从 1991 年、2001年至 2011 年各主要产出洲探明储量从数量上面有很大的增加，以中东和欧洲为主，亚洲探明储量也显著增加，且在全球的比例也在增加。天然气探明储量世界分布情况如图 1-1：

图 1-2 2011 年天然气全球贸易流量图Fig. 1-2 Natural gas flow chart of Global trade in 2011随着对天然气的需求量越来越多，天然气的贸易越来越频繁。根据图 1-2以看出，管道天然气和液化天然气为两种主要的长途运输方式，其中海上业务液化天然气储运，陆地上为管道天然气储运，中东为主要的出产国，亚洲和欧对液化天然气的贸易非常活跃。单位：10 亿立方米

图 1-2 2011 年天然气全球贸易流量图Fig. 1-2 Natural gas flow chart of Global trade in 2011随着对天然气的需求量越来越多，天然气的贸易越来越频繁。根据图 1-2 可以看出，管道天然气和液化天然气为两种主要的长途运输方式，其中海上业务为液化天然气储运，陆地上为管道天然气储运，中东为主要的出产国，亚洲和欧洲对液化天然气的贸易非常活跃。北美其他前苏联

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本文编号：2761429