LNG翻滚(涡旋):是由于向已装有LNG的低温储槽中充注新的LNG液体,或由于LNG中的氮优先蒸发而使储槽内的液体发生分层。分层后的各层液体在储槽周壁漏热的加热下,形成各自独立的自然对流循环。该循环使各层液体的密度不管发生变化,当相邻两层液体的密度近似相等时,两个液层就会发生强烈混合,从而引起储槽内过热的液化天然气大量蒸发引发事故。
LNG在储槽内的自然对流
我们只概括重点,从侧壁进入的热量,导致壁面附近的边界层被加热。边界层沿壁面上行,其速度和厚度都在增大,运动边界层的液体在到达顶部时,温度略高于罐内主流液体,一部分热流体到达表面时发生蒸发,罐内温度继续与设定压力保持平衡。
这种循环使液体的温度保持均匀,自然对流循环相当强烈,导致储罐内液体置换一次只需10-20h。如果一直这样循环下去就不会发生分层。
而由于充注人为形成了分层,全面混合就会被抑制。
LNG在储槽内的老化
由于LNG是一种多组分混合物,在储存过程中,各组分的蒸发量比例会与初始时LNG中的组份比例不同,导致LNG的组分和密度发生变化,这一过程称为老化。
老化过程本身导致分层的可能性不大,只有在氮的体积分数大于1%时才有必要考虑这种可能。老化过程受液体中初始氮含量的影响很大,由于氮是LNG中挥发性最强的组分,它将比甲烷和其他重碳氢化合物更先蒸发。
蒸发顺序是氮、甲烷、重碳氢化合物。初始氮含量较多时,LNG密度会随时间减小;初始氮含量较少时,LNG密度因为甲烷的蒸发,而随时间增大。如果LNG混合物包含重碳氢化物(乙烷、丙烷等),随着重组分的增加,LNG的高发热值、密度、饱和温度等都将增大。
LNG的分层与翻滚(涡旋)
在出现液体温度或密度分层的低温容器中,底部液体由于漏热而形成过热,在一定条件下迅速达到表面并产生大量蒸气。
发生翻滚的前提是出现了分层现象,有分析表明,很小的密度差也会出现分层,LNG成分改变对其密度的影响比液体温度改变的影响大。当我们向储罐内注入不同密度的LNG时就会发生分层。LNG老化也会导致分层,但如果初始含氮量小于1%时影响不大。
防止LNG分层的方法
选择合理的充注方式向储罐进液
密度比原有LNG密度高的从顶部进液,使其从上向下混合。
密度比原有LNG密度低的从底部进液,使其从下向上混合。
密度相近的使用下进液。
向我们这种储罐容量不大的,充注原则就是把新充注的LNG与储槽内原有的LNG充分搅拌均匀。上下进液一起打开,就能充分混合。当然大型储罐就不行了,充分混合难度有点大,就需要按照上面的方法进行气质检测了,选择合理的充注方式。
关注储罐温度
在储罐内自上而下每隔2~3米布置一个测温点,我们的储罐布置了14个测温点,7个一组,一共两组。运行中应观测罐内LNG温度变化,当两个温度测点温度大于0.2K,我们既认为发生了分层,当温差高达-14℃左右时,就有出现涡旋现象的可能性。
另外当分层液体之间密度差大于0.5kg/立方米时,也可认为发生了分层。
启动循环泵打回流对储槽内LNG进行混合
当我们认为发生了分层后,就要启动增压泵,把储槽底部的液打到顶部,使LNG强制完成一次大循环,使其充分混合搅匀。

