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[摘 要]在解决能源结构、改善生态环境及使用节能技术的进程中，加大天然气开采和利用将成为油田工业的新的经济增长点。本文分析了目前天然气主要的储运技术，就天然气储运的应用发展前景进行了探讨。
[关键词]天然气；储运技术；应用；发展
中图分类号：TM65.23 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0182-01
前言
在解决能源和环境问题、改善生態环境及使用节能技术的过程中，天然气的开采和利用具有独特的地位和作用，将成为石油工业发展的新的经济增长点。目前天然气储运技术主要有液化天然气技术和管道天然气技术，其它还有吸附天然气储运技术、压缩天然气储运技术和天然气水合物储运技术等。本文就天然气储运技术及其应用发展的前景进行探讨。
1 目前主要的天然气储运技术
1.1 管道天然气（PNG）技术
天然气管道系统是天然气生产和应用过程的重要环节，其工程建设技术水平、运行管理水平直接关系到生产安全、环境保护以及用户的切身天然气管道输送系统由气田集输管道、气体净化与加工装置、输气干线、输气支线、配气管网、储气系统和各种用途的站场组成，包括采气、净气、输气、储气和供气五大环节，它们紧密联系、相互制约、互相影响，是一个统一的、密闭的水动力系统。具有以下特点：（1）天然气生产、储运、销售系统一体化。在天然气输送过程中，集输管道系统、长输管道系统、配气管道系统是一个密闭的、连续的水动力系统。（2）管道系统具有调峰功能。在不同时刻、不同季节用户的用气量是有区别的，有高峰也有低谷，但天然气的生产过程是相对稳定的，因此，管道输送长期处于一种不稳定状态。当用户用气处于低谷时，需要管道或其它储气设施储存多余的气体；而当用户处于用气高峰时，需要管道或其它储气设施释放储存的气体。（3）距离长、压力高、流量大。由于在高压下输送可以提高输量、降低运费，同时管道和设备生产水平、管理水平的提高保证了管道在高压下的运行，因此管道输送压力一般都较高。由于管道连续输送，与压缩天然气、液化天然气的车船等其它输送方式相比，输量要大得多。（4）密闭安全。管道一般都埋在地下，无噪声、泄漏少，对环境污染很小。目前在由铁路、公路、水运、航空和管道五大运输方式构成完整的交通运输体系中，管道运输成为油气运输的首选方案。管道输送的缺点是投资大、成本高。当前世界的输气管道发展的总趋势是长运距、大口径、高压力和网络化，逐步形成大型的供气系统，向极地和海洋延伸。
1.2 液化天然气技术
液化天然气（LNG），主要成分是甲烷，特点是无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。液化天然气运输是实现液化天然气贸易的必要手段，是液化天然气产业链中的重要一环，这种方式约输送了天然气总产量的25%。LNG液化后的体积远比气体小，在运输方面具有极大的优势。LNG工程建设必须满足天然气供给系统的总体要求，其主要功能是LNG的接收、再汽化和输送。LNG接收站是LNG气源与用户管网的连接点，也是LNG工程的主要内容。接收站的主要功能是接收、储存、再汽化。要求最大程度地优化运输，满足客户的需求波动；尽可能降低运行成本，减少损耗。随着天然气用户的日益增加，除了区域供气、电厂、化工厂等大用户通常采用管道供气以外，对中小用户，特别是天然气管网不及的地区，往往通过公路运输将LNG供应给各个用户（包括工厂、民用、调峰等），因此用液化天然气罐车通过公路运输是液化天然气供应链的重要组成部分。
1.3 压缩天然气（CNG）储运
压缩天然气技术是利用气体的可压缩性，将常规天然气以高压进行储存，储存压力通常为15 ～25MPa.在25 MPa下，天然气可压缩至原来体积的1/300，大大降低了储存容积。CNG储运适用于零散用户及车用燃气的用户，它具有成本低、效益高、无污染、使用安全便捷的特点。但由于其储气压力高达20MPa以上，对储存容器要求高，具有一定的危险性，而且能量储存密度不大，因此，不具有大规模发展应用的可能性。目前，CNG储运技术研究还包括瓶装压缩天然气研究。瓶装压缩天然气输配工艺，将压缩天然气技术灵活应用到城市燃气输配系统，解决了超高压天然气系统与城市燃气管网系统的衔接、调压问题。瓶装压缩天然气输配工艺适用于许多中小城镇，特别是远离天然气管网的城镇。
1.4 吸附储存天然气（ANG）
ANG技术是在储罐中装入高比表面的天然气专用吸附剂，利用其巨大的内表面积和丰富的微孔结构，在常温、中压下将天然气吸附储存的技术。ANG投资和操作费用比CNG低50%，储罐形状和材质选择余地大，并且具有质轻、低压、使用方便和安全可靠等优点。但其有效储气密度低，需开发甲烷吸附量高的天然气专用吸附剂。目前，ANG储气技术的研究主要是针对天然气车（NGV），目标是争取取代CNG技术，淘汰笨重的高压气瓶，并超前研究LNG车用燃料技术，实现商业化应用，使该技术能够成为天然气汽车的主要燃料储存方法，以扩大天然气汽车的使用数量。
1.5 天然气储运新技术
天然气水合物储运技术是近年来国内外研发的一项新型天然气储运技术。利用气体水合物高储量的特点储存天然气，可降低运营费用，天然气水合物（NGH）的储存比压缩天然气、液化天然气压力低，增加了系统的安全性和可靠性，在经济性方面具有一定的优势。（1）天然气的长距离运输—固态天然气水合物。在一定条件下把天然气转变为水合物进行运输和储存，具有一定的优越性。（2）收集石油工业中的伴生气—两相冰水合物。可利用水合物收集伴生气。伴生气在一定条件下与水作用形成水合物，然后进行运输；也可把水合物与原油混合在一起以两相冰的形式通过管道进行运输。（3）天然气储存——在需要进行天然气储存的地方，把天然气转变为水合物，储存在特定的海底或陆地上，在需要时再分解水合物获得天然气。另外，水合物还可用于开采小型、零散的天然气气田。
1.6 其他储运技术
除了上述的储运技术外，天然气储存方式还有液化石油气（LPG）储运、天然气合成油（GTL）储运、以电能的形式输出天然气能源（GTW）、天然气容器储存、天然气在溶剂中储存、地下储气库（UNGS）等。
3 气体输送工艺的比较
（1）技术分析。管道输送技术成熟，但受气源、距离及投资等条件的限制，且越洋运输不易实现，而且输送压力高，运行、维护费用较大。CNG的生产输送过程技术难度低、成熟度高，安全性可基本保证，且减压站可在使用地附近建立。LNG输运技术在理论上已日趋成熟，但LNG的长距离陆地输送存在较大的安全性问题。NGH技术目前已能够满足工业应用要求，但还不成熟，处于研究发展阶段。（2）安全性分析。天然气管道输送安全性高，经济性好，对环境污染小。CNG为常温高压储存，在生产输送过程中存在很高的危险性。LNG由于储存温度低，一旦发生泄漏将很快形成爆炸云团，在生产和储运过程中有很高的危险性。NGH是由水分子构成的空穴吸附气体分子而形成的固体化合物，分解需要吸收大量热能。此外，水合物本身具有绝热效应，NGH即使暴露在大气中，由于NGH的分解受热传导的影响，气体的释放速率慢，被点燃也燃烧缓慢，彻底抑制了由于天然气大量泄漏而可能导致的爆炸事故。
参考文献
[1] 张琳，李长俊，陈宁，等.天然气储运技术.油气储运，2006，25（6）：1-4.
[2] 王雪梅.天然气运输研究.石油工业技术监督，2005（5）：41-44.
[3] 宋汉成.天然气水合物储运技术.上海煤气，2007（3）：7-10.
[关键词]天然气；储运技术；应用；发展
中图分类号：TM65.23 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0182-01
前言
在解决能源和环境问题、改善生態环境及使用节能技术的过程中，天然气的开采和利用具有独特的地位和作用，将成为石油工业发展的新的经济增长点。目前天然气储运技术主要有液化天然气技术和管道天然气技术，其它还有吸附天然气储运技术、压缩天然气储运技术和天然气水合物储运技术等。本文就天然气储运技术及其应用发展的前景进行探讨。
1 目前主要的天然气储运技术
1.1 管道天然气（PNG）技术
天然气管道系统是天然气生产和应用过程的重要环节，其工程建设技术水平、运行管理水平直接关系到生产安全、环境保护以及用户的切身天然气管道输送系统由气田集输管道、气体净化与加工装置、输气干线、输气支线、配气管网、储气系统和各种用途的站场组成，包括采气、净气、输气、储气和供气五大环节，它们紧密联系、相互制约、互相影响，是一个统一的、密闭的水动力系统。具有以下特点：（1）天然气生产、储运、销售系统一体化。在天然气输送过程中，集输管道系统、长输管道系统、配气管道系统是一个密闭的、连续的水动力系统。（2）管道系统具有调峰功能。在不同时刻、不同季节用户的用气量是有区别的，有高峰也有低谷，但天然气的生产过程是相对稳定的，因此，管道输送长期处于一种不稳定状态。当用户用气处于低谷时，需要管道或其它储气设施储存多余的气体；而当用户处于用气高峰时，需要管道或其它储气设施释放储存的气体。（3）距离长、压力高、流量大。由于在高压下输送可以提高输量、降低运费，同时管道和设备生产水平、管理水平的提高保证了管道在高压下的运行，因此管道输送压力一般都较高。由于管道连续输送，与压缩天然气、液化天然气的车船等其它输送方式相比，输量要大得多。（4）密闭安全。管道一般都埋在地下，无噪声、泄漏少，对环境污染很小。目前在由铁路、公路、水运、航空和管道五大运输方式构成完整的交通运输体系中，管道运输成为油气运输的首选方案。管道输送的缺点是投资大、成本高。当前世界的输气管道发展的总趋势是长运距、大口径、高压力和网络化，逐步形成大型的供气系统，向极地和海洋延伸。
1.2 液化天然气技术
液化天然气（LNG），主要成分是甲烷，特点是无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。液化天然气运输是实现液化天然气贸易的必要手段，是液化天然气产业链中的重要一环，这种方式约输送了天然气总产量的25%。LNG液化后的体积远比气体小，在运输方面具有极大的优势。LNG工程建设必须满足天然气供给系统的总体要求，其主要功能是LNG的接收、再汽化和输送。LNG接收站是LNG气源与用户管网的连接点，也是LNG工程的主要内容。接收站的主要功能是接收、储存、再汽化。要求最大程度地优化运输，满足客户的需求波动；尽可能降低运行成本，减少损耗。随着天然气用户的日益增加，除了区域供气、电厂、化工厂等大用户通常采用管道供气以外，对中小用户，特别是天然气管网不及的地区，往往通过公路运输将LNG供应给各个用户（包括工厂、民用、调峰等），因此用液化天然气罐车通过公路运输是液化天然气供应链的重要组成部分。
1.3 压缩天然气（CNG）储运
压缩天然气技术是利用气体的可压缩性，将常规天然气以高压进行储存，储存压力通常为15 ～25MPa.在25 MPa下，天然气可压缩至原来体积的1/300，大大降低了储存容积。CNG储运适用于零散用户及车用燃气的用户，它具有成本低、效益高、无污染、使用安全便捷的特点。但由于其储气压力高达20MPa以上，对储存容器要求高，具有一定的危险性，而且能量储存密度不大，因此，不具有大规模发展应用的可能性。目前，CNG储运技术研究还包括瓶装压缩天然气研究。瓶装压缩天然气输配工艺，将压缩天然气技术灵活应用到城市燃气输配系统，解决了超高压天然气系统与城市燃气管网系统的衔接、调压问题。瓶装压缩天然气输配工艺适用于许多中小城镇，特别是远离天然气管网的城镇。
1.4 吸附储存天然气（ANG）
ANG技术是在储罐中装入高比表面的天然气专用吸附剂，利用其巨大的内表面积和丰富的微孔结构，在常温、中压下将天然气吸附储存的技术。ANG投资和操作费用比CNG低50%，储罐形状和材质选择余地大，并且具有质轻、低压、使用方便和安全可靠等优点。但其有效储气密度低，需开发甲烷吸附量高的天然气专用吸附剂。目前，ANG储气技术的研究主要是针对天然气车（NGV），目标是争取取代CNG技术，淘汰笨重的高压气瓶，并超前研究LNG车用燃料技术，实现商业化应用，使该技术能够成为天然气汽车的主要燃料储存方法，以扩大天然气汽车的使用数量。
1.5 天然气储运新技术
天然气水合物储运技术是近年来国内外研发的一项新型天然气储运技术。利用气体水合物高储量的特点储存天然气，可降低运营费用，天然气水合物（NGH）的储存比压缩天然气、液化天然气压力低，增加了系统的安全性和可靠性，在经济性方面具有一定的优势。（1）天然气的长距离运输—固态天然气水合物。在一定条件下把天然气转变为水合物进行运输和储存，具有一定的优越性。（2）收集石油工业中的伴生气—两相冰水合物。可利用水合物收集伴生气。伴生气在一定条件下与水作用形成水合物，然后进行运输；也可把水合物与原油混合在一起以两相冰的形式通过管道进行运输。（3）天然气储存——在需要进行天然气储存的地方，把天然气转变为水合物，储存在特定的海底或陆地上，在需要时再分解水合物获得天然气。另外，水合物还可用于开采小型、零散的天然气气田。
1.6 其他储运技术
除了上述的储运技术外，天然气储存方式还有液化石油气（LPG）储运、天然气合成油（GTL）储运、以电能的形式输出天然气能源（GTW）、天然气容器储存、天然气在溶剂中储存、地下储气库（UNGS）等。
3 气体输送工艺的比较
（1）技术分析。管道输送技术成熟，但受气源、距离及投资等条件的限制，且越洋运输不易实现，而且输送压力高，运行、维护费用较大。CNG的生产输送过程技术难度低、成熟度高，安全性可基本保证，且减压站可在使用地附近建立。LNG输运技术在理论上已日趋成熟，但LNG的长距离陆地输送存在较大的安全性问题。NGH技术目前已能够满足工业应用要求，但还不成熟，处于研究发展阶段。（2）安全性分析。天然气管道输送安全性高，经济性好，对环境污染小。CNG为常温高压储存，在生产输送过程中存在很高的危险性。LNG由于储存温度低，一旦发生泄漏将很快形成爆炸云团，在生产和储运过程中有很高的危险性。NGH是由水分子构成的空穴吸附气体分子而形成的固体化合物，分解需要吸收大量热能。此外，水合物本身具有绝热效应，NGH即使暴露在大气中，由于NGH的分解受热传导的影响，气体的释放速率慢，被点燃也燃烧缓慢，彻底抑制了由于天然气大量泄漏而可能导致的爆炸事故。
参考文献
[1] 张琳，李长俊，陈宁，等.天然气储运技术.油气储运，2006，25（6）：1-4.
[2] 王雪梅.天然气运输研究.石油工业技术监督，2005（5）：41-44.
[3] 宋汉成.天然气水合物储运技术.上海煤气，2007（3）：7-10.