液化天然氣（英文名：Liquefied Natural Gas，縮寫：LNG）即液態(tài)形式的天然氣，是地球上最干凈的化石能源。天然氣經(jīng)壓縮、冷卻至-161.5℃后變成液體狀態(tài)的液化天然氣。液化天然氣體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/625，液化天然氣的質(zhì)量僅為同體積水的45%左右，其主要成分為甲烷，無色、無味、無毒且無腐蝕性。液化天然氣可用于發(fā)電，可用作居民生活燃料、汽車燃料和化工原料。
液化天然氣易燃易爆，人體直接接觸可致低溫灼燒、凍傷、體溫降低，吸入氣化后的液化天然氣會損傷肺部并逐漸窒息。液化天然氣通常儲存在專用的儲罐中，運輸方式主要有遠洋運輸和公路運輸兩種。
工業(yè)發(fā)展史
1910年，美國開始了進行工業(yè)規(guī)模的天然氣液化，當時主要為了從天然氣中分離出乙烷和丙。1917年凱波特（Cabot）獲得了第一個有關(guān)天然氣液化、貯存和運輸?shù)拿绹鴮＠杲ǔ傻谝粋€利用天然氣液化提氦的工廠。1940 年，美國多米尼恩能源公司（Dominion Energy, Inc.）在俄亥俄州（State of Ohio）的克利夫蘭（Cleveland）建造了一座商業(yè)化的液化天然氣工廠，1944 年，該工廠發(fā)生事故，儲罐破裂，由此產(chǎn)生的火災和爆炸造成131人死亡，并直接摧毀了俄亥俄州克利夫蘭東側(cè)一平方英里內(nèi)的所有建筑。克利夫蘭液化天然氣工廠的爆炸事故使液化天然氣設(shè)施的發(fā)展進程推遲了數(shù)年，后低溫合金和絕緣材料的發(fā)展為美國液化天然氣行業(yè)重啟奠定了基礎(chǔ)。
1954年，挪威歐文·勞倫茲（Oivind Lorentzen）博士完成了 17000 噸的運輸船設(shè)計。在1954年和1955年間，英國登尼斯通·波尼（Dennestone Pawney）完成了14000噸液化天然氣運輸船的設(shè)計。1954年，法國油氣公司開始進行通過船舶運輸來進口氣體的可行性研究后，在1956年取得向法國政府提出研究報告并得到政府認可。1957年，英國氣體公司引進液化天然氣補充城市煤氣供應(yīng)不足，并在英國的坎威爾島上建起世界上第一個液化天然氣接收基地。1959年，液化天然氣試驗性罐裝船“甲烷先鋒（甲烷 Pioneer）號”從美國萊克查爾斯跨洋運送2000t液化天然氣到英國泰晤士河河口的肯維（Canvey）島，實際證明了通過船舶跨洋運輸液化天然氣的技術(shù)可行性。到20世紀70年代，液化天然氣的海上運輸進入大規(guī)模發(fā)展階段。各國建造的LNG船也越來越大。從1964年開始，法國和英國分別每年從阿爾及利亞進口4.2億和10億m3液化天然氣，法國陸續(xù)建立了三個液化天然氣接收站。從1988年起，比利時、西班牙、中國、日本等國家陸續(xù)開始引進液化天然氣，到1990，亞洲液化天然氣進口總量達到世界貿(mào)易量的73%，歐洲為22%，北美為5%，而液化天然氣生產(chǎn)量的52%來自亞太地區(qū)，23%來自非洲，22%來自中東，3%來自美國。
2024年12月31日，情報提供商Kpler的數(shù)據(jù)顯示，2024年全球LNG出口量預計增長0.4%，達到約4.14億噸，出口增速降至2015年以來的最低水平。美國LNG電子競技俱樂部項目的延誤以及對俄羅斯LNG的制裁限制了市場中的新增供應(yīng)。Kpler數(shù)據(jù)還顯示，美國2024年再次成為全球最大的LNG出口國，出口量創(chuàng)下8700萬噸的紀錄，與前一年大致持平。
主要特征
組成成分
液化天然氣主要成分為甲烷，其次為少量的乙烷、丙烷、正丁烷以及氮、氫、硫化氫等雜質(zhì)，不同地區(qū)生產(chǎn)的液化天然氣成分含量不同。按照歐洲標準EN1160的規(guī)定，液化天然氣的甲烷含量應(yīng)高于75%，氮含量應(yīng)低于5%。商業(yè)液化天然氣組成見表：
物化性質(zhì)
液化天然氣是一種無色、透明、大氣壓下溫度為-162℃的液狀混合物。液化天然氣清潔，不含硫和氮，無煙、無灰、無焦油，無臭，無毒，熱值高，易燃易爆。比空氣輕，比重為0.42~0.45，燃點為650℃，熱值一般為21540MJ/m3，在-162℃時的汽化潛熱約為510kJ/kg。氣化后密度（常壓)為0.688kg/m3，氣液體積比為625，熱值（氣態(tài))為38518.6kJ/m3，爆炸極限為4.7%～15%（體積分數(shù)）。
液化天然氣主要成分是由甲烷，因此它的物理性質(zhì)類似甲烷，但隨天然氣成分不同而有所變化。對于甲烷含量較高的天然氣，可近似當作甲烷來考慮。液態(tài)甲烷正常沸點為111.7K，密度為426kg/m3。
液化天然氣的蒸發(fā)
液化天然氣貯存在絕熱儲罐中，任何熱量滲漏到罐中，都會導致一定量的液體氣化為氣體，這種氣體叫做蒸發(fā)氣。蒸發(fā)氣中氮氣的含量可達到液化天然氣中氮氣含量的20倍。
液化天然氣的溢出與擴散
液化天然氣傾倒至地面上時，最初會猛烈沸騰蒸發(fā)，然后蒸發(fā)率將迅速衰減至一個固定值。蒸發(fā)氣體沿地面形成一個層流，從環(huán)境中吸收熱量逐漸上升和擴散，使得周圍環(huán)境的空氣冷卻至露點溫度以下，形成一個可見的云團。
液化天然氣的燃燒與爆炸
液化天然氣具有天然氣的易燃易爆特性，在-162℃的低溫條件下，其燃燒范圍為6%~13%（體積百分比）；液化天然氣著火溫度隨組分的變化而變化，重烴含量的增加使著火溫度降低，純甲烷著火溫度為650℃。在空氣中甲烷量最小點火能量為0.47mJ。
應(yīng)用
城市居民用氣
液化天然氣可作為城市居民生活用氣使用，但城市居民生活用氣一般首選管道天然氣，其次才是液化天然氣。在城市對天然氣的需用量大于長輸氣管道的輸氣量時，則須使儲存的液化氣體重新氣化供應(yīng)城市。
發(fā)電
冷能發(fā)電
冷能發(fā)電裝置(Cryogenic 功率 Generation Plant，CPP)可利用液化天然氣和海水之間的溫差的發(fā)電。發(fā)電的介質(zhì)是丙烷，中間介質(zhì)丙烷在與海水換熱的蒸發(fā)器中吸收了熱量，所產(chǎn)生的蒸汽具有較高的值，將蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽輸入汽輪機中進行發(fā)電，發(fā)電后排出的蒸汽溫度和壓力都有所下降，然后再進入冷凝器中凝結(jié)，將熱量傳給液化天然氣。冷能發(fā)電可以回收利用液化天然氣儲存的冷能，但是這種發(fā)電方式發(fā)電能力有限
燃燒發(fā)電
燃燒發(fā)電將液化天然氣泵入氣化器，用海水加熱，使其重新氣化，然后供給火電廠鍋爐燃燒發(fā)電。使用液化天然氣的火電廠有以下優(yōu)勢：燃料接受系統(tǒng)簡單，系統(tǒng)的主體由輸氣管道和減壓站組成；燃料里沒有雜質(zhì)和未燃物，不需要裝設(shè)吹灰裝置、除塵器以及灰處理系統(tǒng)；燃料中完全不含硫分，不必擔心排煙造成的低溫腐蝕。但是由于燃料的主要成分為甲烷，因而排煙中水分較多，水分引起的損失會使鍋爐效率降低。
汽車燃料
液化天然氣可用作汽車燃料，與汽油相比，它具有辛烷值高、抗爆性好、燃燒完全、降低運輸成本、安全性高等優(yōu)點；與壓縮天然氣相比，它也具有儲存效率高、單次加氣行駛路程遠，車裝鋼瓶壓力小、質(zhì)量輕等優(yōu)點。但是使用液化天然氣的汽車必須具有足夠的強度及保溫性能的氣瓶和可靠的蒸發(fā)氣化系統(tǒng)。
大馬力發(fā)動機
液化天然氣無需渦輪增壓器，在要求更高的大馬力發(fā)動機中具有獨特的優(yōu)勢，使用簡單的熱交換器就可以在極高壓下將少量液化天然氣轉(zhuǎn)化為氣態(tài)形式，無需配置的復雜的機械裝置，整體效率更高。
海上集裝箱船
國際海事組織（imo）通過的《國際防止船舶污染公約》（MARPOL）規(guī)定，從2020年起，船舶不得使用硫含量大于0.5%的燃料（船用燃料、柴油等）。國際水域和采取相同規(guī)定的國家沿海地區(qū)。由于低硫液體燃料比液化天然氣更昂貴，因此海洋運輸領(lǐng)域需要大規(guī)模地用無硫液化天然氣替代高硫船用燃料。歐洲市場上，運輸船舶有不少采用了液化天然氣動力裝置，中國的船舶設(shè)計與建造單位也采用了液化天然氣動力裝置。
鐵路機車
佛羅里達（Florida）東海岸鐵路擁有 24 臺采用液化天然氣燃料的GE ES44C4機車。
化工原料
液化天然氣中的甲烷還可用來制造肥料、甲醇溶劑及·合成醋酸等化工產(chǎn)品，而乙烷和丙烷可以通過裂解來生產(chǎn)乙烯及丙烯等塑料原料。
天然氣的分布
天然氣是優(yōu)質(zhì)燃料，但天然氣資源的分布在地理上并不均衡，生產(chǎn)地和消費地相距較遠，常液化處理后運輸，截止到2020年，世界各地區(qū)已探明天然氣儲量見表：
天然氣的液化
將天然氣液化，然后用LNG船跨海運送到世界各地，這種運輸方式已經(jīng)遍及全世界。
優(yōu)點
天然氣資源在某些情況下(例如需要遠距離越過海洋時)，天然氣經(jīng)液化后運輸有時比管道輸送更經(jīng)濟。液化天然氣儲存效率高、占地少、使用方便；清潔，有利于環(huán)境保護，減少城市污染排放。
液化方式
天然氣在液化之前應(yīng)進行凈化加工，脫除天然氣中的水分、酸性物質(zhì)硫化氫、二氧化碳、重烴和汞等雜質(zhì)，以免這些雜質(zhì)腐蝕設(shè)備或在低溫下凍結(jié)而堵塞設(shè)備和管道。天然氣液化過程按制冷方式分為級聯(lián)式液化流程、混合制冷劑液化流程和帶膨脹機的液化流程三種。
級聯(lián)式液化流程
級聯(lián)式液化流程也被稱為階式液化流程、復疊式液化流程或串聯(lián)蒸發(fā)冷凝液化流程，其具體原理是第一級為丙烷制冷循環(huán)，丙烷通過蒸發(fā)把冷能傳遞給天然氣、乙烯和甲烷；第二級為乙烯制冷循環(huán)，乙烯再傳遞冷能給天然氣和甲烷；第三級為甲烷制冷循環(huán)，為天然氣提供冷能。級聯(lián)式液化流程的優(yōu)點是能耗低；制冷劑為純物質(zhì)，無配比問題；技術(shù)成熟，操作穩(wěn)定。缺點是機組多，流程復雜，初投資大；附屬設(shè)備多，要有專門生產(chǎn)和儲存多種制冷劑的設(shè)備；管道和控制系統(tǒng)復雜，維護不便。
混合制冷劑液化流程
混合制冷劑一般是碳氫化合物和氨等五種以上組分的混合物，其組成根據(jù)原料氣的組成和壓力而定。混合制冷劑液化流程利用多組分混合物中重組分先冷凝輕組分后冷凝的特性，將它們依次冷凝、節(jié)流。蒸發(fā)得到不同溫度級的冷量，使天然氣中對應(yīng)的組分冷凝并最終全部液化。與級聯(lián)式液化流程相比，混合制冷劑液化循環(huán)具有流程簡單、機組少、初投資少、對制冷劑純度要求不高等優(yōu)點。其缺點是能耗比級聯(lián)式液化流程高20%左右；對混合制冷劑組分的配比要求嚴格，流程計算困難，必須提供各組分可靠的相平衡數(shù)據(jù)和物性參數(shù)。
帶膨脹機的液化流程
帶膨脹機的液化流程利用高壓制冷劑，通過透平膨脹機絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷實現(xiàn)天然氣液化，流程的關(guān)鍵設(shè)備是透平機。這類流程的優(yōu)點是：流程簡單，調(diào)節(jié)靈活，工作可靠，易啟動，易操作，維護方便；用天然氣本身作為工質(zhì)時，省去了專門生產(chǎn)、運輸、儲存冷凍劑的費用。缺點是：進入裝置的氣體需全部深度干燥；回流壓力低，換熱面積大，設(shè)備金屬投入量大；受低壓用戶多少的限制；液化率低，如再循環(huán)，則在增加循環(huán)壓縮機后，功耗大大增加。
儲運方式
儲存
液化天然氣要求采用低溫、常壓的方式儲存在低溫儲罐中。低溫儲罐由內(nèi)罐和外罐構(gòu)成，中間填充隔熱材料。按照儲罐材質(zhì)可分為金屬罐和預應(yīng)力混凝土儲罐。儲存溫度在-161℃以下，壓力一般不超過0.03MPa，當液化天然氣將運抵接收站時，接收站會將儲罐系統(tǒng)提前冷卻，當達到指定冷卻溫度后再進行灌注，冷卻方法有兩種，一是先利用液氮將卸料管線冷卻至-120 ℃~-110 ℃，液化天然氣后運抵利用小流量液化天然氣對卸料管線進行冷卻及灌注，待卸載系統(tǒng)注滿后，通過冷卻線及罐內(nèi)冷卻噴射環(huán)用液化天然氣對儲罐進行冷卻；二是先利用液化天然氣產(chǎn)生的蒸發(fā)氣對卸料管線、儲罐進行置換及初步冷卻，當置換排放氣中天然氣含量至少達到30%、進罐豎管的溫度達到-120 ℃時，置換結(jié)束；然后利用小流量液化天然氣對卸料管線及儲罐進行先后順序的冷卻和灌注。
運輸
液化天然氣主要有遠洋運輸和公路運輸兩種，其他運輸方式由于安全、技術(shù)和經(jīng)濟等條件難以滿足，進入到現(xiàn)實生活中還需要比較漫長的過程。
海運
液化天然氣的海上運輸是將基本負荷液化廠生產(chǎn)的液化天然氣裝入專用LNG船的密閉容器中，通過長途遠洋運輸，到達配有專用碼頭的海邊LNG接收站。其優(yōu)點是運輸能力大、運量大、運輸途中耗能低，但是需要建造專用LNG遠洋船舶和專用接收碼頭。國際上的液化天然氣貿(mào)易，主要通過遠洋運輸來完成。
公路運輸
公路運輸將液化天然氣裝罐用儲罐運輸，儲罐運抵接受車站后將使用儲罐集裝汽車運輸至各加氣站。因此，該運輸屬于多式聯(lián)運，屬于鐵路運輸為卡車運輸?shù)慕M合式。公路運輸?shù)膬?yōu)點是平均運送時間與靈活性較好，損耗少，但是運能低、成本高，不適合作大批量長距離的運輸。通常作為一種輔助運輸方式使用。
貿(mào)易
從1970年開始，全球液化天然氣貿(mào)易量迅速增長，1970年全球液化天然氣貿(mào)易量為30×108m3，1980 年達到 300×108m3，1985年達到500×108m3，1990 年達到 700×108m3，1998年達到1130×108m3，到2005年，全球液化天然氣貿(mào)易量已達1888×108m3。由于運輸費用的限制，液化天然氣交易集中在大西洋市場(非洲到歐洲，美國)和太平洋市場(美國、中東、亞洲到日本、韓國和臺灣)。截至2017年底，液化天然氣出口國19個，進口國40個，三大液化天然氣出口國是卡塔爾（10.6×104m3）、澳大利亞（7.57×104m3）和馬來西亞（3.67×104m3）。2017年三大液化天然氣進口國是日本（11.4×104m3）、中國（5.3×104m3）和韓國（5.1×104m3）。
安全事宜
安全風險
1.燃燒爆炸風險：液化天然氣存在一定燃爆的風險。液化天然氣易燃，蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，在室溫下的爆炸極限為5~14%，在-162℃附近的爆炸極限為6~13%.。
2.溢出或泄漏風險：設(shè)備的損壞或操作失誤等原因會導致溢出或泄漏，危害現(xiàn)場的人員的安全。危害包括低溫灼燒、凍傷、體溫降低、肺部傷害、窒息等。當蒸氣云團被點燃發(fā)生火災時，熱輻射也將對人體造成傷害。
毒性與腐蝕性
由于液化天然氣的加工過程經(jīng)過了凈化處理，所以其無毒且無腐蝕性，泄漏后不會對人體造成毒性傷害，但吸入過多會導致肌體缺氧窒息死亡。
泄漏檢測
液化天然氣無色、無味，不能加臭味劑，必須用專用檢漏儀檢漏。
消防
液化天然氣起火時可用化學干粉和噴霧水滅火，但是在關(guān)閉氣源之前，火勢無法有效控制，應(yīng)該優(yōu)先防止周圍暴露于火的物品燃燒，再用厚的泡沫層蓋住泄漏燃料的表面加以控制和撲滅。若在切斷氣源之前撲滅了火，必須特別小心，防止正在泄漏的氣體重新被點燃。
急救
將吸入天然氣的患者送離污染區(qū)，安置休息并保持溫暖。液化天然氣的液體與皮膚接觸須的患者用水沖洗，如產(chǎn)生凍瘡，須就醫(yī)診治。
相關(guān)事件
傷亡事件
1979年10月6日，美國哥倫比亞液化天然氣公司（Columbia LNG Corporation）液化天然氣接收站發(fā)生爆炸，爆炸直接摧毀了變電站大樓，造成一人死亡，一人重傷。
2004年1月19日，阿爾及利亞斯基克達（Skikda, Algeria）國家石油公司液化天然氣液化設(shè)施發(fā)生大規(guī)模碳氫化合物氣體爆炸，造成27人死亡，56人受傷。
2013年11月11日，中國烏魯木齊工廠使用的液化天然氣引發(fā)爆炸事故，造成6人死亡、6人受傷。
2017年12月12日，奧地利（Austria）東部、靠近斯洛伐克（Slovakia）邊境的鮑姆加藤（Baumgarten）天然氣中心起火并發(fā)生爆炸，造成1人死亡、21人受傷。
2018年11月7日，中國河北金萬泰化肥有限公司在切換加熱爐天然氣燃料過程中發(fā)生爆炸事故，造成6人死亡、7人受傷。
中國液化天然氣價格集中上漲
2024年4月19日，據(jù)生意社數(shù)據(jù)，本周中國液化天然氣價格持續(xù)上漲，截至18日均價已達4050元/噸，較4月11日上漲3.42%。分析師指出，進口氣價格上漲和供需端支撐是主要原因，技術(shù)面也呈上漲趨勢。因此，預計短期內(nèi)國內(nèi)液化天然氣價格將繼續(xù)上漲。
歐洲進口俄羅斯LNG創(chuàng)新高
2024年8月29日，國際NGO組織“全球見證”（Global Witness）一份報告顯示，據(jù)Kpler的運輸數(shù)據(jù)估計，2024年前7個月，歐盟各國共斥資近53億歐元購入俄羅斯液化天然氣，其中西班牙和比利時是俄羅斯液化天然氣全球第二和第三大進口國。2024年1月至7月，歐盟各國共進口了2200萬立方米液化天然氣，而2021年同期為1500萬立方米，大幅增長了40%。按現(xiàn)貨市場價格計算，1月至7月進口液化天然氣的成本達 52.9 億歐元。
歐盟進口的俄羅斯液化天然氣比2023年創(chuàng)下歷史新高時增加了約1.7%。2024年1月至7月歐盟液化天然氣進口總量1.335億立方米（相當于820億立方米天然氣）中，俄羅斯液化天然氣占2160萬立方米，即16%，使其成為歐盟第二大液化天然氣進口國。
烏克蘭收到美國第一批液化天然氣
當?shù)貢r間2024年12月31日，烏克蘭最大私營電力企業(yè)DTEK證實，烏克蘭已收到從美國發(fā)出的第一批液化天然氣，約有1億立方米。
參考資料 >
全球LNG出口增速今年創(chuàng)近10年新低 特朗普或推動未來供應(yīng)增長.今日頭條.2025-01-01
Implications of Residual Fuel Oil Phase Out.usaee.2023-07-08
FEC goes LNG.chartindustries.2023-07-08
A liquid market Thanks to LNG, spare gas can now be sold the world over.economist.2023-07-08
The LNG industry GIIGNL ANNUAL REPORT 2018.互聯(lián)網(wǎng)檔案館.2023-07-17
The Skikda LNG accident: losses, lessons learned and safety climate assessment.互聯(lián)網(wǎng)檔案館.2023-07-17
烏魯木齊工廠爆炸事故系液化天然氣引發(fā).cntv.2023-07-06
歐洲最大天然氣集散中心爆炸 事故致1人死亡21人受傷.大眾網(wǎng).2023-07-08
天然氣爆炸事故頻發(fā) 安委辦要求加強使用安全管理.cctv.2023-07-06
生意社：受進口氣影響 國內(nèi)液化天然氣集中上漲.今日頭條.2024-04-19
說一套做一套?歐洲進口俄羅斯LNG再創(chuàng)歷史新高.百家號.2024-12-25
烏克蘭已收到從美國發(fā)出的第一批液化天然氣.今日頭條.2025-01-01