本手册主要阐述了液化天然气的基本理论、新技术和工程应用实践，全面反映了国内外液化天然气的最新应用和技术进展，内容全面、新颖，讨论深入浅出，是一本实用性很强的工具书。本手册主要包括液化天然气技术理论基础、天然气的液化、液化天然气接收站、浮式液化天然气装置、液化天然气站场工程设计、液化天然气贮存和运输、液化天然气设备的主要工艺和材料、液化天然气冷能利用、液化天然气装置的主要设备、液化天然气相关的安全技术、液化天然气应用装置共11章。
本手册可供能源领域，尤其是液化天然气专业的工程技术人员阅读使用，也可供大专院校相关专业的师生教学参考。

本书第1版畅销十余年，是行业唯一一本液化天然气技术的百科全书。
- 新版：
- 新版更新比例超过70%
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新增浮式液化天然气装置、液化天然气应用装置两章，大幅更新液化天然气接收站、液化天然气站场工程设计、液化天然气冷能利用、液化天然气装置的主要设备、液化天然气相关的安全技术。
- 独家：
- 唯一一本液化天然气技术百科全书
- 权威：
- 来自上海交通大学，中国寰球工程有限公司，陕西燃气设计院，上海石油天然气总公司，沪东中华造船集团，查特公司，上海能源建设工程设计研究有限公司的国内液化天然气领域32位一线专家学者共同编写。
- 全面: 涵盖了液化天然气技术的理论基础、工艺流程、设备选型、材料选择、安全规范等方面的知识，全面满足设计、施工、运维和管理人员需求
- 实用: 书中包含大量工程实际技术数据、图表、技术标准，并通过案例传授工程经验，帮助工程技术人员开展工程实践
- 前沿: 本书全面反映了国内外液化天然气技术的进展和应用实例。

第2版前言

天然气是一种优质洁净的低碳化石能源，在国民经济中具有很高的应用价值。当今在双碳目标背景下，在我国能源转型中天然气具有特殊的地位和意义。液化天然气是天然气开发利用的一项关键技术，近年来在能源消费结构中发展很快。液化天然气已形成了一个完整的产业链，它包含天然气液化工厂、液化天然气接收站、液化天然气储运设备等。从1995年发展至今，我国已成为一个天然气产业大国，产业链中的每个环节，其技术、工程和装备都有了长足进步。大量的相关设计、施工和研究工作，迫切需要相应的技术资料的支持。然而，相关的书籍非常缺乏。2010年机械工业出版社出版了《液化天然气技术手册》（以下简称第1版），受到业界和社会上的广泛欢迎。第1版面市以来，液化天然气领域出现了很多的新技术和新装备，为满足社会对该领域研究、设计、运行和管理的需求，对第1版进行修订是适时和必要的。

本手册主编以上海交通大学LNG团队为核心，特邀请国内在液化天然气领域从事设计、施工、研究、开发和教学方面具有丰富经验的专家一起编写，希望本手册的出版发行，能让读者与时俱进，对液化天然气技术有更及时、更具体、更详尽的了解。这是一本具有很高实用价值的专业工具书。

本手册除了介绍液化天然气的理论基础，还涵盖了液化天然气产业链各个环节的工作原理、工程技术、运行管理和应用实例，并引入了工程实际技术数据、图表、技术标准和规范等。本手册主要包括液化天然气技术理论基础、天然气的液化、液化天然气接收站、浮式液化天然气装置、液化天然气站场工程设计、液化天然气贮存和运输、液化天然气设备的主要工艺和材料、液化天然气冷能利用、液化天然气装置的主要设备、液化天然气相关的安全技术、液化天然气应用装置共11章。

本手册由顾安忠（上海交通大学教授，博士生导师）任主编，白改玲（中国寰球工程有限公司教授级高工）任副主编，参编人员还有
林文胜（上海交通大学副教授，博士生导师）、巨永林（上海交通大学教授，博士生导师）、郭宗华（陕西燃气设计院原院长，教授级高工)和郭揆常（上海石油天然气总公司原总工程师、教授级高工)等。还特邀宋炜（沪东中华造船集团主任工程师)、陈文锋（查特公司原总工程师)、鲁国文（上海能源建设工程设计研究有限公司副总工程师）等参与专题撰写。本手册一大亮点是在液化天然气领域占有重要位置的中国寰球工程有限公司和陕西燃气设计院，组织了一批具有丰富工程实践经验的工程技术人员参加本书的编写，提高了手册的权威性。他们有：安小霞、孙金英、宋媛玲、穆长春、贾保印、王红、李卓燕、林畅、李娜、范吉全、兰天、贾琦月、肖峰、邵晨、黄永刚、舒小芹、赵欣、张凯、程玉排、吴鹏程、胡海、刘广智等。顾建明（上海交通大学教授，博士生导师）担任全书主审。

在编写本手册过程中，还得到我国众多能源企业、低温企业的领导、专家和工程技术人员的关注和帮助。特别还得到成都深冷空分设备工程公司、东华科技工程公司、合肥通用机械研究院的大力支持和帮助，在此深表感谢。

本手册由众多著作者撰写，书中难免存在疏漏和不足之处，恳请读者批评指正。

编者



第1版前言

天然气是一种优质洁净的化石能源，在国民经济中具有十分诱人的应用价值。液化天然气是天然气开发利用的一项关键技术，在国内外已形成一个产业，每年以平均8%的速度增长。近年来在中国能源消费结构中，增长很快。液化天然气是一个产业链，包括液化厂、接收终端、储运设备等。大量的相关设计、生产、施工、研究工作要做，迫切需要相应的著作和手册给予知识上的支持，然而目前相关的书籍非常缺乏。2004年由机械工业出版社出版的《液化天然气技术》一书，受到业界和社会上的广泛欢迎，已经四次印刷。为满足该领域研究、设计、运行、管理的需要，编写出版《液化天然气技术手册》是适时和必要的。

上海交通大学低温学科从20世纪70年代开始，就将液化天然气技术作为主要研究目标之一。三十多年来，持续不断地从基础研究到工程实践，从本科专业教学到高层次人才培养，做了大量工作，获得了宝贵的积累。在成功奉献了《液化天然气技术》一书的基础上，主编以上海交通大学LNG技术团队为核心，邀请了国内在液化天然气领域从事设计、施工、研究和教学多年，积累丰富经验的专家一起编写本手册。希望此书的出版发行，能让读者对液化天然气技术有更具体、更详尽的了解。这是一本具有实用价值的专业工具书。

本手册除有液化天然气的理论基础外，主要涵盖液化天然气产业链各个环节的工作原理、工程技术、运行管理和应用实例。作为手册，还引入工程实用技术数据、图表、技术标准和规范等。中心内容包括：液化天然气技术理论基础，天然气液化，液化天然气装置的相关设备，液化天然气接收终端，液化天然气的储存和运输，液化天然气设备的制造工艺和材料，液化天然气工厂和接收终端的设计基础，液化天然气应用技术，液化天然气冷能回收技术，以及液化天然气安全技术等。

参加本书编写工作的有顾安忠(上海交通大学教授、博士生导师)，鲁雪生(上海交通大学研究员)，巨

主编顾安忠，1939年出生于上海市。上海交通大学机械与动力工程学院教授，博士生导师，享受政府特殊津贴。1962年毕业于上海交通大学船舶动力系并留校任教，在制冷专业任教45年。其中1982-1985年赴美国伊利诺理工学院（IIT）和美国燃气工艺研究院（GTI）进修。1993年起任教授，1994年起任博士生导师，2002-2005年担任机械与动力工程学院责任教授。曾担任上海交通大学制冷与低温工程系主任、制冷低温工程研究所所长、工程热物理和能源研究所副所长、国际制冷学会A3委员会委员、中国制冷学会理事、中国工业气体工业协会液化天然气分会秘书长、上海市制冷学会常务理事、上海市低温专业委员会主任等职务，现任上海交通大学液化天然气与清洁能源利用中心主任。

副主编白改玲，教授级高工，石油和化工行业工程勘察设计大师，中国石油天然气集团公司高级技术专家，项目管理工程师（PMP）；寰球工程项目管理（北京）有限公司工作，1989年毕业于西安交通大学低温工程专业，工学硕士学位；长期从事石油化工项目的工程设计及技术管理工作；近20年来主要从事液化天然气（LNG）项目的技术开发及工程推广应用、工艺技术方案策划及审查、项目可行性研究报告编制、基础设计、详细设计、项目管理、标准及设计技术手册编制、工程设计审查及技术评优和鉴定等工作，获得过多项省部级科技进步奖、优秀设计奖、优秀咨询奖、优秀专利奖、先进科技工作者、劳动模范，发表和编著过多篇LNG技术论文、论著和国家及行业标准规范，拥有多项专利和专有技术。

第2版前言
第1版前言
第1章液化天然气技术理论基础1
1.1工程热力学基础1
1.1.1基本概念和定义1
1.1.2热力学基本定律4
1.2流体力学基础6
1.2.1流体的物理性质6
1.2.2流体的可压缩性与热膨胀性7
1.2.3流体的传输特性8
1.2.4表面张力和毛细现象9
1.2.5流体的平衡流体静力学基础10
1.2.6理想流体运动的基本方程流体动力学基础11
1.3传热学基础13
1.3.1导热13
1.3.2对流换热的理论基础及计算14
1.3.3辐射换热的基础理论16
1.4液化天然气的一般特性20
1.4.1热力特性20
1.4.2传输特性24
参考文献31
第2章天然气的液化32
2.1液化前原料气处理32
2.1.1脱水33
2.1.2脱酸性气体（CO2、H2S）46
2.1.3脱其他杂质56
2.2天然气液化流程58
2.2.1级联式液化流程58
2.2.2混合制冷剂液化流程60
2.2.3带膨胀机的液化流程63
2.3天然气液化装置65
2.3.1基本负荷型（基地型）液化装置66
2.3.2典型中小型液化装置83
参考文献94
第3章液化天然气接收站95
3.1概述95
3.1.1功能定位95
3.1.2装置组成96
3.1.3接收站能力和规模96
3.2系统设置及关键设备选择96
3.2.1LNG码头97
3.2.2卸船系统100
3.2.3贮存系统103
3.2.4蒸发气处理系统105
3.2.5液化天然气输送系统109
3.2.6汽化外输系统111
3.2.7计量系统113
3.2.8清管系统115
3.2.9装车系统115
3.2.10装船系统117
3.2.11轻烃回收系统117
3.2.12热值调整117
3.2.13冷能利用118
3.2.14辅助设施118
3.2.15公用工程120
3.2.16控制系统124
3.2.17分析化验126
3.3试运行、性能测试及考核127
3.3.1试运行127
3.3.2单机性能测试及考核131
3.3.3装置性能测试及考核133
3.4消防、节能与环保136
3.4.1消防136
3.4.2节能138
3.4.3环保138
3.5世界各国液化天然气接收站汇集140
参考文献143
第4章浮式液化天然气装置145
4.1概述145
4.1.1浮式液化天然气产业链145
4.1.2浮式液化天然气的发展147
4.2浮式LNG液化特点150
4.2.1浮式LNG液化工艺150
4.2.2塔器153
4.3浮式液化天然气再汽化装置156
4.3.1再汽化工艺156
4.3.2再汽化设备163
4.4浮式LNG装置配套系统168
4.4.1船体168
4.4.2LNG贮存184
4.4.3卸载系统185
4.4.4动力系统187
4.4.5仪表控制系统19２
4.4.6公用系统197
4.4.7救生与消防系统206
4.4.8系泊系统209
4.5全球浮式液化天然气装置汇总215
参考文献218
第5章液化天然气站场工程设计219
5.1站址选择219
5.1.1站址选择原则219
5.1.2站址条件及要求219
5.1.3站址选择的工作阶段及主要工作内容220
5.2设计基础221
5.2.1总体设计要求221
5.2.2设计依据221
5.2.3设计输入条件221
5.3设计原则和要求225
5.3.1总图布置226
5.3.2工艺系统229
5.3.3设备231
5.3.4管道232
5.3.5自动控制236
5.3.6节能、安全及环保237
5.4标准规范240
5.4.1概述240
5.4.2工程建设规范体系240
5.4.3法律法规241
5.4.4国内标准242
5.4.5国外标准245
5.4.6标准体系改革进展246
5.5工程设计技术247
5.5.1稳态模拟247
5.5.2动态模拟248
5.5.3瞬态模拟256
5.5.4模块化设计263
5.5.5三维协同设计及数字化交付268
参考文献278
第6章液化天然气贮存和运输280
6.1液化天然气陆上贮存280
6.1.1LNG 储罐结构形式280
6.1.2LNG 储罐的比较及选择283
6.1.3LNG储罐结构与建造285
6.1.4LNG储罐的特殊要求与施工287
6.1.5大型LNG常压储罐289
6.1.6真空粉末绝热LNG储罐290
6.1.7LNG薄膜罐301
6.2液化天然气陆上运输309
6.2.1液化天然气汽车罐车309
6.2.2液化天然气罐式集装箱311
6.2.3运输的运行管理312
6.3LNG海上运输313
6.3.1LNG船在产业链中的作用及世界 LNG船的现状和发展313
6.3.2LNG船的技术特征和液货舱技术316
6.3.3LNG船的装卸系统324
6.3.4LNG船的安全管理330
6.3.5LNG船的典型船例342
6.3.6LNG船型船体结构357
参考文献361
第7章液化天然气设备的主要工艺和材料362
7.1绝热工艺362
7.1.1绝热工艺理论362
7.1.2绝热材料373
7.2焊接工艺386
7.2.1材料和技术指标386
7.2.2坡口形式和焊接工艺参数388
7.2.3焊接接头和焊缝金属力学性能391
7.2.4焊缝无损检测391
7.2.5船载LNG储罐的焊接391
7.3材料392
7.3.1金属材料394
7.3.2非金属材料415
参考文献422
第8章液化天然气冷能利用424
8.1液化天然气冷能利用及其分析424
8.1.1LNG冷能利用概述424
8.1.2LNG冷能分析数学模型424
8.1.3LNG冷能特性分析425
8.2冷能回收用于BOG再冷凝426
8.3冷能发电428
8.3.1利用LNG冷能改善现有动力循环428
8.3.2利用LNG冷能的相对独立的低温动力循环429
8.3.3日本利用LNG冷能发电概况434
8.4冷能回收用于空气分离435
8.4.1概述435
8.4.2技术方案435
8.4.3应用实例437
8.5LNG冷能用于低温碳捕集444
8.5.1概述444
8.5.2利用LNG冷能回收燃气电厂CO2444
8.5.3利用LNG冷能回收其他工厂CO2447
8.6冷能回收用于食品冷冻冷藏450
8.6.1概述450
8.6.2冷库及冷藏451
8.6.3冷媒选择453
8.6.4冷能用于冷库方案举例455
8.7LNG冷能用于相变储能458
8.7.1概述458
8.7.2液固相变储能459
8.7.3液化空气储能460
8.7.4其他储能方式464
8.8冷能回收的其他应用465
8.8.1液态CO2和干冰生产465
8.8.2低温粉碎465
8.8.3轻烃回收470
8.8.4制冰与空调473
8.8.5海水淡化476
8.8.6LNG冷能综合利用48１
参考文献483
第9章液化天然气装置的主要设备488
9.1压缩机488
9.1.1概述488
9.1.2透平压缩机488
9.1.3往复压缩机510
9.1.4螺杆压缩机520
9.1.5压缩机结构形式的选择528
9.2驱动机531
9.2.1概述531
9.2.2燃气轮机53２
9.2.3蒸汽轮机537
9.2.4电动机543
9.2.5驱动机形式选择548
9.3膨胀机552
9.3.1透平膨胀机552
9.3.2螺杆膨胀机555
9.3.3液力透平556
9.4换热器560
9.4.1概述560
9.4.2板翅式换热器560
9.4.3绕管式换热器568
9.4.4LNG汽化器571
9.4.5汽化器特点584
9.5LNG装卸臂585
9.5.1概述585
9.5.2装卸臂的类型和规格585
9.5.3装卸臂的主要部件587
9.5.4装卸臂的流动阻力589
9.6LNG装置特殊泵590
9.6.1离心泵的基本参数590
9.6.2LNG泵593
9.6.3海水泵604
9.7低温阀门608
9.7.1概述608
9.7.2结构特点及要求608
9.7.3材料要求613
9.7.4阀门的应用案例617
参考文献619
第10章液化天然气相关的安全技术621
10.1液化天然气特性621
10.1.1一般特性621
10.1.2低温特性624
10.1.3燃烧和爆炸625
10.1.4翻滚和快速相变628
10.2泄漏防控技术628
10.2.1泄漏628
10.2.2扩散630
10.2.3LNG泄漏的预防与控制634
10.3风险评估技术636
10.3.1风险评估技术介绍636
10.3.2技术应用案例641
10.4与LNG相关的安全、健康设计原则648
10.4.1LNG低温危害及应对措施648
10.4.2火灾爆炸危害及应对措施648
10.5安全规范与相关标准649
10.5.1国际标准规范650
10.5.2国内标准规范657
10.5.3国内外LNG标准规范的异同664
参考文献665
第11章液化天然气应用装置666
11.1汽车LNG燃料加注站666
11.1.1类型和特点666
11.1.2总体布局667
11.1.3加注工艺672
11.1.4主要设备673
11.1.5供配电、控制及仪表系统678
11.1.6LNG汽车技术682
11.1.7消防工程683
11.2船舶LNG燃料加注站686
11.2.1类型和特点686
11.2.2总体布局687
11.2.3加注工艺690
11.2.4主要设备695
11.2.5供配电、控制及仪表系统698
11.2.6LNG燃料船舶技术698
11.2.7消防工程702
11.3小型LNG汽化装置705
11.3.1小型LNG汽化装置的常见类型和特点705
11.3.2总体布局705
11.3.3工艺及管道系统708
11.3.4控制系统710
11.3.5主要设备选型711
11.3.6消防712
11.3.7公用工程713
11.3.8应用实例715