LNG儲罐翻滾時間的預測研究

LNG儲罐是LNG接收站中的重要設備之一，在運行操作過程中，須監控儲罐內LNG溫度、密度分布，及時發現LNG分層，避免產生翻滾現象，防止造成LNG儲罐損壞。為此，分析LNG儲罐發生分層及翻滾的機理，以實際運行儲罐的分層數據，探討分層的產生后的發展趨勢及預測產生翻滾的時間，根據預測結果，給出實際運行中儲罐發生分層后的操作建議，。

1分層及翻滾產生原因

1.1分層產生的原因

1.1.1混合不均勻的LNG長時間儲存

不同產地、不同氣源的LNG卸料到同一儲罐，如果沒有混合均勻，由于組分的差別，尤其是氮含量差別較大，長時間儲存后，會產生分層。

針對同一氣源地或混合均勻的LNG，提出液體儲罐內的瑞利數大于2000，則儲罐內液體的自然對流會使儲罐內的分層現象不可能發生。實際運行中的某儲罐靜置31天無外輸，儲罐內的LNG只體現了正常的老化現象，無分層出現。也證明，對于含氮量不高(一般要求1%以下)的同一產地的LNG或不同產地混合均勻的LNG，由于儲罐內的較強的自然對流，即使長時間的儲存也不易發生分層。

2不當的進料方式

LNG儲罐有頂部進料和底部進料兩種卸料方式。若接卸的LNG密度大于儲罐內LNG密度，采用底部進料；或接卸的LNG密度小于儲罐內LNG密度，采用頂部進料，這兩種進料方式都會使LNG無法充分混合，造成分層。

2翻滾形成的機理

儲罐內的LNG形成明顯分層后，儲罐內部的整體的自然對流被，上下兩層對流單獨進行。上部密度輕的LNG由于罐頂和罐壁吸熱，輕組分揮發造成密度不斷增大；下部密度大的LNG吸收罐底和罐壁的熱量，但由于上層LNG靜壓的作用導致熱量無法釋放，溫度逐漸升高，密度不斷減小。

經過一段時間后，上下層密度足夠接近，上下兩層混合，下層過飽和的LNG的能量得以釋放，瞬間產生大量的BOG，形成LNG儲罐翻滾現象。

2分層的發展趨勢及翻滾時間預測

2.1分層界面的確定

儲罐分層后，可以從儲罐管理系統(TMS)中讀出分層界面的高度、上下層LNG的密度及密度差。

2.2儲罐發生翻滾的時間預測

假定儲罐上下兩層LNG在分層界面間無傳質和傳熱過程。

結論與建議

1)對于含氮量不高(一般要求1%以下)的同一產地的LNG或不同產地混合均勻的LNG，由于儲罐內的較強的自然對流，較長時間的儲存也不易發生分層。如果接收站條件允許的情況，盡可能將不同產地的LNG分開儲存。

2)根據預測發生翻滾的時間，若在此時間內，儲罐可外輸，優先選擇外輸罐內LNG來分層；若此時間內無法外輸，立即進行罐內自循環強制混合儲罐內LNG，儲罐內的LNG分層。

3)儲罐進料時，嚴格采用正確的進料方式，避免因不正確的進料方式造成儲罐分層；日常運行時，需密切關注罐壓、溫度及密度梯度；當儲罐出現分層，需立即措施來分層。