5.3.  Chỉ tiêu kỹ thuật của khí được hóa hơi từ LNG

Khí được hóa hơi từ LNG phải đáp ứng các yêu cầu về chỉ tiêu kỹ thuật như được quy định trong bảng sau đây:

Bảng 2 - Chỉ tiêu kỹ thuật của khí được hóa hơi từ LNG

TT

Tên chỉ tiêu

Đơn vị

Yêu cầu

Phương pháp thử

1

...

...

...

°C

max 5

TCVN 9797:2013

(ASTM D4888-06)

2

Nhiệt độ điểm sương của Hydrocacbon ở 45 barg

°C

max 5

Tính toán theo thành phần khí

...

...

...

Hàm lượng lưu huỳnh tổng (H₂S và mercaptan)

ppmv

(mg/Sm3)

max 36 (max 50)

TCVN 10142:2013

(ASTM D5504-12)

4

Hàm lượng lưu huỳnh H₂S

ppmv

...

...

...

max 24 (max 33.4)

ASTM D4810

5

Nhiệt trị toàn phần

MJ/Sm³

min 37; max 47

TCVN 12553:2018

(ASTM D3588)

6

...

...

...

ppmv

(mg/Sm3)

max 7.5 (max 10.6)

ASTM D2504-88

7

Hàm lượng N₂ và CO₂

%mol

max 6.6

TCVN 9794:2013

...

...

...

8

Hàm lượng Hg

pg/Sm3

max 20

ASTM D6350

9

Hàm lượng tạp chất dạng có kích cỡ hạt ≥ 10 µm

ppmw

max 30

...

...

...

5.4.  Tính chất vật lý

5.4.1.  Các tính chất vật lý của khí hóa hơi (Boil-off gas)

LNG được tồn chứa khối lượng lớn dưới dạng lỏng ở nhiệt độ sôi trong các bể chứa lớn cách nhiệt. Bất cứ sự xâm nhập nhiệt vào trong bể chứa sẽ làm cho một lượng chất lỏng hóa hơi thành khí (gọi là khí hóa hơi). Thành phần của khí hóa hơi sẽ phụ thuộc vào thành phần của chất lỏng. Ví dụ, khí hóa hơi có thể gồm 20 % nitơ, 80 % metan và một lượng nhỏ etan. Lượng nitơ trong khí hóa hơi có thể gấp khoảng 20 lần so với lượng nitơ trong LNG.

Khi LNG hóa hơi, nitơ và metan nhẹ nên bay lên trước, bỏ lại chất lỏng, đa phần là hydrocacbon nặng hơn.

5.4.2.  Sự bay hơi tức thời

Như các chất lỏng khác, nếu áp suất LNG thấp hơn áp suất sôi của LNG, ví dụ khi LNG được đưa qua van, một lượng lỏng sẽ bay hơi và nhiệt độ chất lỏng sẽ giảm đến điểm sôi mới tại áp suất này. Hiện tượng này gọi là sự bay hơi tức thời. Vì LNG là hỗn hợp nhiều thành phần, thành phần khí bay hơi tức thời và chất lỏng còn lại sẽ khác với khí hóa hơi và chất lỏng như nêu trong

5.4.1.  Mỗi mức giảm 10³ Pa khí bay hơi tức thời của 1 m³ chất lỏng tại điểm sôi của nó (tương ứng với áp suất trong khoảng từ 1x10⁵ Pa đến 2x10⁵ Pa) sinh ra xấp xỉ 0,4 kg khí.

Việc tính toán chính xác hơn về khối lượng và thành phần các sản phẩm lòng, khí của các lưu chất đa thành phần bay hơi tức thời như LNG rất phức tạp. Các phép tính cho quá trình bay hơi tức thời này cần phải sử dụng đến các phương pháp nhiệt động lực học đã được công nhận hay các chương trình phần mềm mô phỏng thiết bị trên máy vi tính kết hợp với cơ sở dữ liệu thích hợp.

5.4.3.  Tràn LNG

...

...

...

Suất bay hơi giảm đi đáng kể nếu sử dụng các bề mặt cách nhiệt ở nơi có khả năng xảy ra rò rỉ như trong bảng dưới đây.

Bảng 3 - Suất bay hơi

Vật liệu

Suất bay hơi trên một đơn vị diện tích sau 60 s đầu tiên sau rò rỉ, kg/(m².h)

Vật liệu tổng hợp

480

Cát ướt

240

Cát khô

...

...

...

Nước

190

Bêtông chuẩn

130

Bêtông keo nhẹ

65

Khi hiện tượng tràn xuất hiện trên mặt nước, sự đối lưu trong nước diễn ra mạnh, suất bay hơi của LNG trong khu vực đó không đổi. Mức độ của quá trình tràn LNG sẽ lớn dần cho đến khi lượng khí bay hơi bằng với lượng khí hóa lỏng sinh ra do sự rò rỉ.

5.4.4.  Giãn nở và khuếch tán của các đám mây khí

Ban đầu, khí được sinh ra bởi sự hóa hơi có nhiệt độ tương tự như nhiệt độ LNG và có mật độ phân tử cao hơn không khí. Khí này trước tiên sẽ tạo thành một lớp trên mặt đất cho đến khi nó hấp thu nhiệt từ môi trường và ấm lên.

...

...

...

Sự tràn, giãn nở và khuếch tán của các đám mây khí là rất phức tạp và thường được dự đoán qua các mô hình trên máy tính. Các dự báo như trên được thực hiện bởi nhóm chuyên gia trong lĩnh vực này.

Tiếp theo sự rò rỉ, các đám sương mù được hình thành bởi sự ngưng tụ của hơi nước trong không khí. Nếu có thể nhìn rõ được (vào ban ngày và không có sương mù tự nhiên), các đám sương mù này giúp nhận biết quãng đường di chuyển của khí hóa hơi và đám mây sẽ đưa ra dấu hiệu về mức độ bắt lửa của hỗn hợp không khí và khí hóa hơi.

Khi bể chứa chịu áp hoặc đường ống bị rò rỉ, LNG sẽ phun thành tia vào không khí và đồng thời vừa giãn nở vừa hóa hơi. Quá trình này giống như quá trình trộn cường độ lớn với không khí. Phần lớn LNG được chứa trong mây khi lúc ban đầu như một khối khí. Lượng LNG này cuối cùng cũng bay hơi hết khi trộn lẫn với không khí.

5.4.5.  Tính bắt cháy

Hỗn hợp không khí /khí thiên nhiên có thể bắt cháy khi nồng độ khí thiên nhiên trong phạm vi 5 % ÷ 15 % thể tích.

5.4.6.  Cháy vùng LNG (pool-fire)

Năng lượng phát xạ bề mặt (SEP) của ngọn lửa từ cháy vùng LNG có đường kính lớn hơn 10m có thể rất cao và được tính bằng giá trị đo của dòng bức xạ và diện tích cháy vùng xác định. Năng lượng phát xạ bề mặt phụ thuộc vào kích thước cháy vùng, sự bốc khói và các phương pháp đo.

5.4.7.  Sự gia tăng sóng áp suất và hệ quả

Trong đám mây tự do, khí thiên nhiên cháy ở vận tốc nhỏ tạo ra áp suất dư thấp hơn 5x10³ Pa bên trong đám mây. Áp suất cao hơn có thể xuất hiện trong vùng khí bị tắc nghẽn hoặc bị giữ trong không gian hạn chế như các khu vực có nhiều thiết bị hoặc nhà cửa.

...

...

...

Tại nhiệt độ môi trường, không thể hóa lỏng khí thiên nhiên bằng cách tăng áp suất. Tại bất kì áp suất nào, phải hạ nhiệt độ của khí xuống dưới -80°C trước khi hóa lỏng khí thiên nhiên. Điều này có nghĩa là một lượng LNG bất kì bị giam giữ, chẳng hạn giữa hai van hoặc trong bể chứa không có thông hơi, và sau đó được làm nóng lên, thì áp suất sẽ tăng lên đến khi làm cho hệ thống bồn chứa bị hỏng. Do đó, cần phải thiết kế hệ thống thông hơi và/hoặc van xả áp phù hợp cho nhà máy và các thiết bị vận hành LNG.

5.4.9.  Sự cuộn xoáy (rollover)

Hiện tượng này có thể gây quá áp cho bể chứa nếu không có biện pháp ngăn chặn hay thiết kế dự phòng.

Có thể ngăn chặn được sự cuộn xoáy của LNG bằng cách quản lý tốt việc tồn chứa sản phẩm. LNG từ nhiều nguồn và có thành phần khác nhau cần phải được bảo quản trong các bể chứa riêng biệt. Nếu biện pháp này không khả thi, việc pha trộn cần phải được tiến hành kĩ lưỡng cùng với quá trình nạp chất lỏng vào bể.

Hàm lượng nitơ cao trong LNG dự phòng có thể cũng là nguyên nhân gây ra hiện tượng cuộn xoáy ngay sau khi dừng nạp nhiên liệu vào bể chứa. Thực nghiệm cho thấy rằng có thể ngăn chặn hiện tượng cuộn xoáy này bằng cách duy trì hàm lượng nitơ trong LNG dưới 1% và giám sát chặt chẽ suất bay hơi.

5.4.10.  Chuyển pha nhanh (RPT)

Các hiện tượng chuyển pha nhanh do LNG rò rỉ trên nước hiếm khi xảy ra và không gây ra hậu quả nghiêm trọng.

5.4.11.  Sự nổ do giãn nở hơi của chất lỏng sôi (BLEVE)

BLEVE bất thường xảy ra đối với hệ thống khi LNG được chứa trong bồn bị hỏng có áp suất thấp và tốc độ tiến trình bay hơi nhỏ, hoặc được chứa và vận chuyển trong các bồn chịu áp cách nhiệt và đường ống vốn đã được bảo vệ khỏi các thiệt hại do hỏa hoạn.

...

...

...

6.1.  Vật liệu sử dụng trong công nghiệp LNG

Vật liệu được sử dụng khi tiếp xúc với LNG phải được chứng minh có tính chịu gãy giòn. Phần lớn các vật liệu thông thường dùng trong xây dựng sẽ bị hỏng do gãy giòn khi tiếp xúc với nhiệt độ cực thấp, độ dẻo của thép cacbon rất thấp tại nhiệt độ khoảng -160 °C.

6.1.1.  Vật liệu tiếp xúc trực tiếp

Các vật liệu chính không bị hóa giòn khi tiếp xúc trực tiếp với LNG và các ứng dụng phổ biến của chúng được liệt kê trong Bảng 3 (danh sách này có thể được bổ sung).

Bảng 4 - Các vật liệu chính sử dụng tiếp xúc trực tiếp với LNG và các ứng dụng phổ biến

Vật liệu

Ứng dụng chính

Thép không gỉ auxtenit

Bồn chứa, tay móc cho cần trục, đai ốc và bulông, đường ống và khớp nối, máy bơm, bộ trao đổi nhiệt

...

...

...

Bồn chứa

Hợp kim niken, hợp kim sắt-niken

Bồn chứa, đai ốc và bulông

Thép sắt - 36% Niken

Đường ống, bồn chứa

Hợp kim nhôm

Bồn chứa, bộ trao đổi nhiệt

Đồng và hợp kim đồng

Gioăng, mặt chịu mài mòn

...

...

...

Gioăng, miếng đệm

Bêtông (dự ứng lực)

Bể chứa

Than chì (Graphite)

Gioăng, hộp nắp bít

Floetylen propyolen (FEP)

Vật liệu cách điện

Polytetrafloetylen (PTFE)

Gioăng, hộp nắp bít, bề mặt chịu lực

...

...

...

Bề mặt chịu lực

Hợp kim cứng stelit^a

Bề mặt chịu lực

^a) Stelit: Co 55 %, Cr 33 %, W 10 %, C 2 %.

6.1.2.  Vật liệu không tiếp xúc trực tiếp với LNG trong điều kiện vận hành bình thường

Các vật liệu chính được sử dụng ở nhiệt độ thấp nhưng không được thiết kế để tiếp xúc trực tiếp trong điều kiện vận hành bình thường được đưa ra ở Bảng 4 (danh sách này có thể được bổ sung).

Bảng 5 - Các vật liệu chính không tiếp xúc trực tiếp với LNG trong điều kiện vận hành bình thường

Vật liệu

Ứng dụng chính

...

...

...

Ổ bi

Bêtông (cốt thép chịu lực)

Bể chứa

Bêtông keo

Đê ngăn

Gỗ (gỗ mềm, gỗ dán, gỗ xốp nhẹ)

Vật liệu cách nhiệt

Chất đàn hồi (elastome)

Matit, keo

...

...

...

Vật liệu cách nhiệt

Bông khoáng

Vật liệu cách nhiệt

Mica tróc mảnh

Vật liệu cách nhiệt

PVC

Vật liệu cách nhiệt

PS

Vật liệu cách nhiệt

...

...

...

Vật liệu cách nhiệt

Polyisoxyanurat

Vật liệu cách nhiệt

Cát

Để ngăn

Canxi silicat

Vật liệu cách nhiệt

Silic dioxit (thủy tinh)

Vật liệu cách nhiệt

...

...

...

Vật liệu cách nhiệt, để ngăn

Peclit

Vật liệu cách nhiệt

6.2.  Ứng suất nhiệt

Hầu hết thiết bị sử dụng trong hệ thống thiết bị LNG sẽ trải qua quá trình làm lạnh nhanh từ nhiệt độ môi trường xuống nhiệt độ của LNG.

Các biến thiên nhiệt độ xảy ra trong quá trình làm lạnh gây ra các ứng suất nhiệt nhất thời, tuần hoàn và có giá trị lớn nhất dọc theo thành bể tiếp xúc trực tiếp với LNG. Các ứng suất này gia tăng theo chiều dày của vật liệu, và khi chiều dày này vượt quá khoảng 10 mm thi giá trị các ứng suất trở nên đáng kể. Tại các điểm tới hạn đặc biệt, ứng suất chuyển tiếp hay va chạm có thể được tính bằng phương pháp đã được công nhận và được kiểm tra về độ gãy giòn.

7.  An toàn và sức khỏe

7.1.  Tiếp xúc với nguồn lạnh

LNG ở nhiệt độ thấp có thể gây nhiều ảnh hưởng tới các bộ phận của cơ thể khi tiếp xúc. Nếu người tiếp xúc với LNG không được bảo vệ thích hợp trong môi trường nhiệt độ thấp, có thể ảnh hưởng bất lợi tới các phản xạ và khả năng vận động.

...

...

...

Ở 10 °C, việc hạ thấp thân nhiệt có thể gây nguy hiểm. Người bị hạ thân nhiệt nên được đưa ra khỏi khu vực lạnh và nhanh chóng làm ấm trong một bồn tắm nóng với nhiệt độ khoảng từ 40 °C đến 42 °C. Không được làm ấm thân nhiệt bằng cách sưởi.

Tiếp xúc với LNG có thể gây các hiệu ứng rộp da gần giống như vết bỏng. Khí thoát ra từ LNG rát lạnh và có thể gây bỏng lạnh. Các mô nhạy cảm như ở mắt có thể bị hư hại do tiếp xúc với khí lạnh này cho dù thời gian tiếp xúc rất ngắn không ảnh hưởng đến phần da ở mặt và tay.

Các bộ phận cơ thể không được bảo vệ thì không được phép chạm vào đường ống hoặc bể chứa LNG không có cách nhiệt. Các thành phần kim loại cực lạnh có thể dính chặt vào da thịt và có thể làm rách da khi cố gắng gỡ ra.

7.2.  Phương tiện bảo hộ cá nhân

Trong trường hợp có thể phải tiếp xúc với LNG khi vận hành, phải bảo vệ mắt bằng một tấm chắn phù hợp hoặc bằng kính bảo hộ.

Khi làm việc với khí hay chất lỏng lạnh nên thường xuyên mang găng tay da. Găng tay nên đeo lỏng để có thể dễ dàng tháo bỏ khi chất lỏng dính vào hoặc bắn vào chúng. Ngay cả khi sử dụng găng tay, chỉ nên cầm, nắm thiết bị trong một thời gian ngắn.

Nên sử dụng quần yếm không thấm hoặc loại quần áo tương tự, tốt nhất là không có túi hoặc túi kín, và quần nên được đi trùm ra bên ngoài giày ống hoặc giày da. Nếu quần áo bị dính chất lỏng hoặc hơi lạnh cần được hong khô trước khi đi vào một khu vực kín hoặc gần nguồn bắt lửa.

Quần áo bảo hộ chỉ lấy một biện pháp bảo vệ đối với LNG tình cờ văng trúng và cần tránh tiếp xúc với LNG.

7.3.  Tiếp xúc với khí

...

...

...

LNG và khí thiên nhiên đều không độc.

7.3.2.  Ngạt khí

Khí thiên nhiên vốn là một khí gây ngạt. Hàm lượng oxy bình thường của không khí chiếm 20,9% thể tích. Môi trường chứa ít hơn 18 % oxy là có khả năng gây ngạt. Trong trường hợp nồng độ khí thiên nhiên cao có thể gây buồn nôn hoặc chóng mặt do bị giảm oxy trong máu. Tuy nhiên nếu rời khỏi nơi đó, các triệu chứng sẽ mất đi nhanh chóng. Phải đo hàm lượng oxy và hydrocarbon trong không khí tại nơi có thể có khí thiên nhiên trước khi vào.

Ngay cả khi hàm lượng oxy đủ để không gây ngạt, vẫn phải kiểm tra khả năng bắt cháy trước khi đưa người vào. Phải kiểm tra hàm lượng oxy bằng dụng cụ chuyên dụng.

7.4.  Các biện pháp phòng chống cháy

Nên sử dụng bình chữa cháy dạng bột khô (tốt nhất là kali cacbonat) khi vận hành LNG. Người tham gia vận hành LNG phải được đào tạo cách sử dụng bình chữa cháy dạng này khi có hỏa hoạn do chất lỏng gây ra.

Có thể sử dụng bột chữa cháy có bội số nở cao hoặc bọt chữa cháy tạo màng để chữa cháy vùng.

Phải có một nguồn cấp nước để làm mát và tạo bọt nếu có sẵn thiết bị cần thiết. Không nên dùng nước để dập lửa.

Việc thiết kế phòng và chống cháy tuân theo TCVN 8611 (EN 1473).

...

...

...

Hơi LNG không mùi.

MỤC LỤC

1.  Phạm vi áp dụng

3.  Thuật ngữ và định nghĩa

4.  Chữ viết tắt

5.  Đặc tính chung của LNG

5.1.  Tổng quan

5.2.  Các tính chất của LNG

5.2.1.  Thành phần

...

...

...

5.2.3.  Nhiệt độ

5.2.4.  Độ nhớt

5.2.5.  Các mẫu LNG điển hình

5.3.  Chỉ tiêu kỹ thuật của khí được hóa hơi từ LNG

5.4.  Tính chất vật lý

5.4.1.  Các tính chất vật lý của khí hóa hơi (Boil-off gas)

5.4.2.  Sự bay hơi tức thời

5.4.3.  Tràn LNG

5.4.4.  Giãn nở và khuếch tán của các đám mây khí

...

...

...

5.4.6.  Cháy vùng LNG (pool-fire)

5.4.7.  Sự gia tăng sóng áp suất và hệ quả

5.4.8.  Việc tồn chứa LNG

5.4.9.  Sự cuộn xoáy (rollover)

5.4.10.  Chuyển pha nhanh (RPT)

5. 4.11.  Sự nổ do giãn nở hơi của chất lỏng sôi (BLEVE)

6.  Vật liệu sử dụng trong xây dựng

6.1.  Vật liệu sử dụng trong công nghiệp LNG

6.1.1.  Vật liệu tiếp xúc trực tiếp

...

...

...

6.2.  Ứng suất nhiệt

7.  An toàn và sức khỏe

7.1.  Tiếp xúc với nguồn lạnh

7.2.  Quần áo bảo hộ

7.3.  Tiếp xúc với khí

7.3.1.  Tính độc

7.3.2.  Ngạt khí

7.4.  Các biện pháp phòng chống cháy

7.5.  Mùi

...

...

...

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12984:2020 về Khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) - Các yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử đối với LNG thương mại