一、LNG的储存特性[3]
(一) 液体分层
LNG是多组分混合物，因温度和组分的变化，液体密度的差异使储罐内的LNG可能发生分层。一般罐内液体垂直方向上温差大于0.2℃、密度大于0.5kg/m3时，即认为罐内液体发生了分层。
研究表明[5]，如果液体储罐内的瑞利数如大于2000，则罐内液体的自然对流会使分层现象不可能发生。瑞利数Ra的定义为：
式中 ρ——密度；
cP——比定压热容；
β——体积热膨胀系数；
υ——运动黏度；
λ——热导率；
α——热扩散率；
g——重力加速度；
T——温度；
h——液体深度。
通常，一个装满LNG的储槽内的Ra数的数量级在1015，远远大于可能导致分层的Ra数。这样，LNG中较强的自然循环很容易发生，这种循环使液体温度保持均匀。
实际运行中，产生液体分层的原因有两种：一种是进入储罐的LNG与罐内原有LNG的密度不同，另一种原因是LNG内氮含量太高。
已经装有液化天然气的储罐再次充装密度不同的LNG时，可能出现两种液体不混合而导致液体分层。如由罐的底部充装密度较罐内液体大的LNG，或由罐的顶部充装密度较罐内液体小的LNG，都可能形成罐上部液层较轻、罐下部液层较重的两层液体。观察表明：储罐接受环境热量后，罐内分层液体出现各自的自然对流循环(如图4-6所示)，上下两层内液体的密度和温度较为均匀，但分层液体的温度和密度不同，在层间交界面处有能量和物质的交换。
氮含量较高的LNG，即使初始状态下罐内液体混合良好，由于罐体受热、贴壁液体边层温度升高，密度降低，沿罐壁向上流动到达气液自由表面时，发生蒸发。氮的常压沸点为-195.8℃。远低于甲烷的沸点-161.5℃，而在储存条件下氮的密度约为613kg/m3，是甲烷密/蔓(425kg/m3)的1.44倍。边层液体升至自由液面蒸发时，氮的挥发性强，其蒸发量远高于甲烷，蒸发后液体内N2浓度减小、C1+的浓度增高、液体密度减小，停留在自由液面上。随着时间的延续，在液面上积聚一层密度较小的液层，使罐内液体分层。
若氮含量很低，如小于1%，则贴壁液体受热上升至液面蒸发，除氮外，蒸发物内主要为甲烷，残留液相内C2+含量增加，液体密度增大，在重力作用下向下运动，形成如图4-7所示的自然对流，不发生液体分层。
在半充满的LNG储罐内，充入密度不同的LNG时会形成分层。造成原有LNG和新充入的LNG密度不同的原因有：LNG产地不同使其组分不同；原有LNG与新充入的LNG温度不同；原有LNG由于老化使其组分发生变化。虽然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)，但原有LNG发生的变化，使得储槽内液体在新充入LNG时形成了分层。
(二) 老化
LNG是一种多组分混合物，在储存过程中，各组分的蒸发量不同，导致LNG的组分和密度发生变化，这一过程称为老化(weathering)。
老化过程是导致LNG成分和密度改变的过程，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，它比甲烷和其他重碳氢化合物更先蒸发。如果初始氮含量较大，老化LNG的密度将随时间减小。在大多数情况下，氮含量较小，老化LNG的密度会因甲烷的蒸发而增大。因此，在储槽充注前，了解储槽内和将要充注的两种LNG的组成是非常重要的。因为层间液体密度差是产生分层和翻滚现象的关键，所以应该清楚了解液体成分和温度对LNG密度的影响。
与大气压力平衡的LNG混合物的液体温度是组分的函数。如果LNG混合物包含重碳氢化合物(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。如果液体在高于大气压力下储存，则其温度随压力变化，大约是压力每增加6.895kPa，温度上升1K。温度每升高1K对应液体体积膨胀0.36%。
(三) 翻滚
LNG是低温液体，在储存过程中，不可避免地从环境吸收热量。若储罐内的液化天然气已经分层，被上层液体吸收的热量一部分消耗于液面液体蒸发所需的相变焓，其余热量使上层液体温度升高。随着时间的延续，上层液体的温度逐步升高，随蒸发的持续，上层液体的密度愈来愈大，见图4-8。下层吸收的热量通过与上层的分界面传给上层液体，这时可能有两种情况：①图(a)中，两液层间的温度差比较小，通过界面传递的热量小于下层液体从环境获得的热量，下层液体温度上升、密度减小。随储存时间的延续，上层液体的密度逐渐增大、下层液体的密度逐渐减小，当上下两层液体密度接近相等时，分层界面消失，液层快速混合并伴随有液体的大量蒸发，此时的蒸发率远高于正常蒸发率(图4-9)，这种现象称为翻滚(roll-over)。②图(b)中，两液层间的温差较大，通过界面传递的热量大于下层液体从环境获得的热量，下层液体温度下降、密度增加。在情况②中，上下两层液体的密度同时增大，显然，两层液体密度接近相等，发生翻滚的储存时间要长于隋况①。
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