天然气液化厂流程概述(PPT 55张)
天然气液化技术-PPT精选文档120页
提纲
一、液化天然气综述 二、天然气液化技术现状及发展趋势 三、天然气液化技术关键设备 四、天然气液化项目建设及发展新思路 五、国内天然气液化项目建设模式 六、寰球公司液化天然气业务
二、天然气液化技术现状及发展趋势
1、天然气液化装置典型工艺流程方块图
废水
酸气
排放气
燃 料 气
热油系统 热油 废热回收
OSMR
（BV公司） （LNGL）
C3MR （AP）
DMR
DMR
（Shell） （HQC）
液化能耗kWh/吨LNG
352.8
311.3
300~400 300~400 310~400
注释：此处给出的数据仅包含天然气液化单元的能耗，鉴于天然气液化项目原料
和建设条件的差别对天然气液化能耗影响较大，基于完全相同基准的综合能耗比较 几乎不可能，因此没有相关的公开数据。
267000m3)
一、液化天然气综述
中国到港的
第一艘LNG运输船 2019年5月26日
中石油到港的
第一艘LNG运输船 2019年5月24日
一、液化天然气综述
6、LNG的安全问题
天然气和和LLNNGG是本质安全的烃类物质：N：GN比G空气轻、在空 气中自然扩散、爆炸范围窄，，LNLNGG既不可燃、又不爆炸。
5、国外天然气液化技术现状及分析
市场份额 不同工艺商
二、天然气液化技术现状及发展趋势
5、国外天然气液化技术现状及分析
第一阶段
第二阶段
第三阶段
二、天然气液化技术现状及发展趋势
4、天然气液化技术（续） – 适应性
天然气液化技术的选择对液化装置的投资和操作成本有较大影响； 每一种技术均在某一单线生产能力范围内具有竞争力；不同的液化技术， 均将在LNG工业中发挥作用，不存在某一种标准或者唯一可行的技术； 三种混合冷剂工艺的最经济的单线生产能力适应范围如下表：
天然气液化过程
天然气液化过程LNG是通过将常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。
天然气液化后可以大大节约储运空间，而且具有热值大、性能高、有利于城市负荷的平衡调节、有利于环境保护，减少城市污染等优点。
由于进口LNG有助于能源消费国实现能源供应多元化、保障能源安全，而出口LNG有助于天然气生产国有效开发天然气资源、增加外汇收入、促进国民经济发展，因而LNG贸易正成为全球能源市场的新热点。
为保证能源供应多元化和改善能源消费结构，一些能源消费大国越来越重视LNG的引进，日本、韩国、美国、欧洲都在大规模兴建LNG接收站。
我国对LNG产业的发展也越来越重视，LNG项目在我国天然气供应和使用中的作用尤为突出，其地位日益提升。
1天然气液化流程液化是LNG生产的核心，目前成熟的天然气液化流程主要有:级联式液化流程、混合制冷剂液化流程、带膨胀机的液化流程。
1.1级联式液化流程级联式(又称复迭式、阶式或串级制冷)天然气液化流程，利用冷剂常压下沸点不同，逐级降低制冷温度达到天然气液化的目的。
常用的冷剂为水、丙烷、乙烯、甲烷。
该液化流程由三级独立的制冷循环组成，制冷剂分别为丙烷、乙烯、甲烷。
每个制冷循环中均含有三个换热器。
第一级丙烷制冷循环为天然气、乙烯和甲烷提供冷量;第二级乙烯制冷循环为天然气和甲烷提供冷量;第三级甲烷制冷循环为天然气提供冷量;通过9个换热器的冷却，天然气的温度逐步降低，直至液化如下图所示。
1.2混合制冷剂液化流程混合制冷剂液化流程(Mixed-RefrigerantCycle，MRC)是以C1~C5的碳氢物及N2等五种以上的多组分混合制冷剂为工质，进行逐级的冷凝、蒸发、膨胀，得到不同温度水平的制冷量，逐步冷却和液化天然气。
混合制冷剂液化流程分为许多不同型式的制冷循环。
1.2.1闭式混合制冷剂液化流程下图为闭式混合制冷剂液化流程(Closed MixedRefrigerant Cycle)。
在闭式液化流程中，制冷剂循环和天然气液化过程分开，自成一个独立的制冷循环。
液化天然气的流程和工艺
液化天然气的流程与工艺研究随着“西气东输”管线的建成,沿线许多城镇将要实现天然气化,为了解决天然气的储气、调峰及偏远小城镇的供气问题, 液化天然气(英文缩写为LNG) 技术将有十分广阔的应用前景[1 ,2 ] 。
天然气液化技术涉及传热、传质、相变及超低温冷冻等复杂的工艺及设备。
在发达国家LNG 装置的设计与制造已经是一项成熟的技术。
一、天然气在进入长输管线之前,已经进行了分离、脱凝析油、脱硫、脱水等净化处理。
但长输管线中的天然气仍含有二氧化碳、水及重质气态烃和汞,这些化合物在天然气液化之前都要被分离出来,以免在冷却过程中冷凝及产生腐蚀。
因此我们需要进行预处理。
天然气的预处理包括脱酸和脱水。
一般的脱除酸气和脱水方法有吸收法、吸附法、转化法等。
1. 1 吸收法该种方法又分为化学溶剂吸收和物理溶剂吸收两类。
化学溶剂吸收是溶剂在水中同酸性气体作用,生成“络合物”,待温度升高,压力降低,络合物分解,释放出酸性气体组分,溶剂循环回用。
常用的溶剂有一乙醇胺(MEA) 和二乙醇胺(DEA) ,以上方法又叫胺法.物理吸收法的实质是溶剂对酸性气体的选择性吸收而不是起反应。
一般来说有机溶剂的吸收能力与被吸收气体的分压成正比,较新的方法是由醇胺和环丁砜加水组成的环丁砜法或苏菲诺法。
1. 2 吸附法吸附法实质上是固体干燥剂脱水。
一般采用两个干燥塔切换吸附与再生,处理量大的可用3 个或4 个塔。
固体干燥剂种类很多,例如氯化钙、硅胶、活性炭、分子筛等。
其中分子筛法是高效脱水方法,特别是抗酸性分子筛问世后,即使高酸性天然气也可以在不脱酸性气体情况下脱水。
所以分子筛是优良的脱水剂。
从长输管道来的天然气进行脱除CO2 和水后,进入液化工序。
二、天然气液化系统主要包括天然气的预处理、液化、储存、运输、利用这5个子系统。
一般生产工艺过程是,将含甲烷90 %以上的天然气,经过“三脱”(即脱水、脱烃、脱酸性气体等) 净化处理后,采取先进的膨胀制冷工艺或外部冷源,使甲烷变为- 162 ℃的低温液体。
天然气液化流程
• 根据以上的两个原则，运用计算机语言编 制程序对制冷剂进行了选择，可以挑选一 些有代表性的制冷剂组分和配比作为本次 研究中所采用的制冷剂。
• 总共选择出了三大类制冷剂。它们分别是 由甲烷、乙烷、丙烷和氮气组成的4组分制 冷剂:由甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷和氮气 组成的5组分制冷剂;由甲烷、乙烷、丙烷、 异丁烷、异戊烷和氮气组成的6组分制冷剂。
• 其中混合制冷剂多是以C1至C5的碳氢化合物及N2等五种 以上的多组分混合制冷剂为工质。混合制冷剂循环的总效 率主要是取决于天然气原料与混合制冷剂之间的温度匹配 情况，而后者是有许多因素决定的，其中最重要的因素是 混合制冷剂的组成。
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确定混合制冷剂构成的一般原则: • l)混合制冷剂是由一些具有不同沸点的气体组分构成的，
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• 在天然气液化流程模拟计算中，焓熵的计 算是在相平衡计算的基础上进行的。相平 衡计算得出节点的气液两相的组成和流量， 对气液两相分别计算求得各自的焓和熵， 然后再将气液两相的焓熵相加算出节点的 焓和熵。对于焓熵的计算一般采用LKP方程， LKP方程被认为是计算压缩因子、定压热容、 定容热容、焓和熵的最佳方法。本文也采 用 LKP方程计算天然气液化模拟流程中节 点的焓和熵。
• 用 HYSYS 软件计算天然气液化流程中的参数，可用PR 方程作为制 冷剂和天然气的相平衡特性计算的状态方程。
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• 天然气液化流程的气液相平衡计算都是温 度和压力的闪蒸计算，其实质是已知混合 物在进行闪蒸前的温度、压力、流量以及 其中各组分的摩尔含量，来计算经气液分 离后的两相各自流量和各组分在两相中的 含量。为接下来的各部分物质的焓熵计算 打下基础
包括:氮、甲烷、乙烷，以及更重要的烃类组分。 • 2)第三最低沸点的组分应该是混合制冷剂中百分含量最高
LNG液化工艺ppt课件
最终闪蒸法从LNG中选择性脱除。
2018/11/20
LNG
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2 天然气液化技术
天 然 气 的 主 要 成 分 是 甲 烷 (CH4) ， 其 标 准 沸 点 为
111K(-162℃) 。
标准沸点时液态甲烷密度 426kg/m3 ，标准状态时气
态甲烷密度 0.717kg/m3 ，两者相差约 600 倍。体积的 巨大差异是采取液化方式储运天然气的主要原因。
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LNG
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1.4
其他杂质的脱除
重烃：指 C5+ 以上的烃类，在烃类中，分子量由小到
大时，其沸点是由低到高变化的，所以在冷凝天然气
的循环中，重烃总是先被冷凝下来。如果未把重烃先
分离掉，或在冷凝后分离掉，则重烃将可能冻结从而
堵塞设备。重烃在脱水时被分子筛等吸附剂部分脱除，
其余的采用深冷分离。
化天然气，各级所用的制冷剂分别为丙烷(大气压下
沸点-42.3℃)、乙烯(大气压下沸点-104℃ )、甲烷 (大气压下沸点-162℃)，每个制冷剂循环中均含有三 个换热器。
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天然气
天然气液化工艺
残余气 5 6
阶式制冷原理图
4
LNG
1 2 3
7
8
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冷却水
1、2、3—丙烷、乙烯甲烷压缩机 ；4、5、6—丙烷、乙烯、 甲烷蒸发器；7、8、9—丙烷、乙烯、甲烷冷凝器
LNG液化工艺
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LNG
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1
天然气的预处理
预处理的目的：
脱除原料气中的有害杂质及深冷过程中可能固化的物
天然气液化PPT课件
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4、LNG的主要用途
由于LNG有利于生态环境保护，尤其是在工 业中心和人口稠密地区，使用LNG更具优越 性，目前世界上环保先进的国家都在推广使 用LNG。
（1）解决边远地区的能源供应 LNG可以通过 地面或水上运输工具运输到远离天然气田的 边远能源消费地，取代地下远距离管道输送， 节省大量管线及站场建设的投资。
9
图3.2三温度水平阶式循环的冷却
1三温度水平阶式循环的冷却曲线 图2九温度水平阶式循环的天然气冷却曲线
线
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阶式液化流程也被称为级联式液化流程、复叠式 液化流程或串联蒸发冷凝液化流程。由于阶 式循环能耗低，技术成熟，最早建成的基地 型LNG工厂采用了这种液化工艺。
阶式液化流程分三级压缩制冷，逐级提供 冷量液化天然气，各级所用的制冷剂分别为 丙烷(大气压下沸点-42.3℃)、乙烯(大气压下 沸点-104℃ )、甲烷
液化天然气技术
1
一、液化天然气基本知识
1、什么是液化天然气？ 天（英文 Liquefied Natural Gas, 简称LNG）。
天然气在液化过程中进一步得到净化，甲烷 纯度更高，不含二氧化碳，硫化物，无色、无味、 无毒且无腐蚀性。
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缺点：
⑴机组多，流程复杂。需要三个大型压缩机以及相 当数量的备件。 ⑵附属设备多，要有专门生产和储存多种制冷剂的 设备。
⑶管道与控制系统复杂、维护不便。需要大量的管线、 阀门以及控制原件和调节设备。整个系统的庞大与 复杂使得控制系统比较复杂。
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混合制冷剂液化流程（MRC-Mixed-Refrigerant-Cycle） MRC是以C1-C5的碳氢化合物及N2等五种以上的
液化工厂工艺流程(2017.10.30)
• 来自脱硫脱汞系统后的原料气，到达本单元，脱水工艺
采用变温吸附法脱除其中的水和C6+重烃，处理后水含量 低于1ppm，芳香烃类含量在10ppm以下，环烷烃含量在 10ppm以下。
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液化工厂工艺流程
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液化工厂工艺流程
• （6）液化冷箱系统
• 经过脱酸、脱硫脱汞、脱水三项预处理达标之后的常温
• 工艺过程如下： • 混合冷剂经压缩机第一级压缩后经级间冷却器冷却至 40℃，随后进入一级分离罐，气相部分进入混合冷剂压 缩机第二级继续加压，并经末级冷却器冷却至40℃，再 进入末级分离器进行分离，一级分离器分离出来的液体 经冷剂泵打到一定压力后（目前是3.77MA）与末级分离 器分离出来的液体混合后进入到主换热器的预冷段，末 级分离器出来的气态冷剂进入到主换热器预冷段冷却。 • 在主换热器中参与完换热后的低压混合冷剂经冷剂吸入 罐缓冲后进入混合冷剂压缩机入口，如此循环反复，为 天然气液化提供冷量。
山西压缩天然气集团有限公司
SHANXI COMPRESSED NATURAL GAS GROUP CO.,LTD 国新能源
液化工厂工艺流程
运行管理部 2017年10月30日
原料气处理流程 调压计量单元 原料气增压系统 脱酸系统 脱硫脱汞系统 脱水系统
液化冷箱系统
LNG储存系统 LNG充装系统
原料气进入冷箱，利用混合冷剂制冷循环工艺（简称 MRC），经过预冷却器、主换热器冷却至-162℃，制成 LNG输送至储存单元，日生产320吨LNG，折合710立方。
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液化工厂工艺流程
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液化工厂工艺流程
• （7）LNG储存系统
•
来自液化冷箱单元的零下162摄氏度的LNG，用管道输
天然气液化厂流程概述
天然气液化厂流程概述天然气液化厂是将天然气转化为液化天然气（LNG）的设施。
其目标是将天然气从气态转变为液态，以方便储存、运输和使用。
天然气液化厂的流程通常包括以下几个主要步骤：1. 天然气处理：首先，原始的天然气从气田或井口输送至液化厂。
在这个步骤中，对天然气进行处理以去除其中的杂质，例如硫化氢、二氧化碳和其他杂质。
这些杂质会影响天然气的质量和液化过程的效率。
2. 脱水：接下来，天然气中的水分被脱除。
这是因为在液化过程中，水分可能会冷冻并损坏设备。
通常会使用脱水塔或者分子筛来去除天然气中的水分。
3. 压缩：在脱水后，天然气被压缩以增加其密度，并准备好进入液化过程。
压缩可以通过多级压缩机实现。
4. 冷却：压缩后的天然气会进入冷却装置。
这个装置一般包括一个或多个冷却器和冷冻机组。
在冷却过程中，天然气的温度逐渐降低至其临界温度以下。
通常使用液化天然气本身来提供冷却效果。
5. 分离：一旦天然气达到液化温度，它会进入分离装置。
在这里，液态的天然气（LNG）和剩余的气态成分会被分离。
6. 储存与输送：分离后的液态天然气被储存在大型储罐中，通常是低温、真空或绝热的储罐。
这些储罐通常被设计成具有高度隔热的结构，以确保液态天然气的低温被有效保持，从而减少损失。
7. 复燃：在需要使用液态天然气时，将其从储罐中取出，并将其通过加热来恢复为气态天然气。
这可以通过加热设备（例如换热器或蒸汽煮沸器）来实现。
综上所述，天然气液化厂的流程主要包括天然气处理、脱水、压缩、冷却、分离、储存与输送以及复燃等步骤。
这些步骤的目的是将天然气转化为液态，以方便储存和运输，从而满足天然气的需求。
天然气液化厂是将天然气转化为液化天然气（LNG）的设施。
其主要目标是将天然气从气态转化为液态，以方便储存、运输和使用。
液化天然气具有高能量密度、便于储存和运输、低排放等特点，因此在能源行业中具有广泛的应用。
天然气液化厂的流程通常包括天然气处理、脱水、压缩、冷却、分离、储存与输送和复燃等主要步骤。
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固体杂质 水或水蒸气 硫化物 二氧化碳 重烃 氮气氦气等惰性 汞
LNG原料气质量要求
因此净化处理的主要原因有：
最大允许含量
原因
⑴ 为了满足液化天然气 的应用规范：
水（ H2O ）
二氧化碳（CO2） 硫化氢（ H2S ） COS 总硫（*） 汞 芳香族化合物
<0.1ppm (v)
（ 2）
（ 3）
通常，原料气中的二氧化碳、硫化氢和COS采用醇胺法或其 他方法脱除；水采用分子筛吸附法（主要用4A分子筛）脱 除；汞采用可再生的HgSIV吸附剂脱除（该吸附剂几乎可以 脱除所有的汞，同时还可以脱水）；氮气采用闪蒸分离法 脱除。
除了烃类之外，其他杂质都是在预处理单元中去除的，预 处理单元一般包括：
沉降段：气体得到初步分离后，由于分离器的流动截面大，气体流速 降低，当气体的上升速度低于微粒的沉降速度时，气体中的微粒就会 向下沉降而分离，沉降段是重力式分离器清除较大尘粒的主要阶段。
第二节 天然气脱水
天然气工业中常用的脱水方法有五种：
一、冷却脱水法
直接冷却法 加压冷却法 膨胀制冷冷却法 用机械制冷(冷剂制冷)的油吸收法或冷凝分离法 当气体压力较低，使用直接冷却法脱水后的气体露点达不到要求， 而采用加压冷却或机械制冷冷却又不经济时，则需采用其它脱水 方法。
另外，天然气中微量汞对铝制品换热器有腐蚀作用，也应 加以脱除。1973年，LNG工业才开始意识到即使天然气中 含有极少量的汞成分（包括单质汞、汞离子及有机汞化合 物），就会造成铝合金材料设备的腐蚀。它还会引起催化 剂中毒，造成环境污染以及检修过程中对人体的危害等不 良后果。由于水的存在会大大增强这种伤害，而最好的干 燥法也不可能将所有的水分全部去除掉，因此必须把汞减 少到尽可能低的水平。
的最常用设备。
重力式分离器有立式和卧式两类，各种重力式分离器原理基本相同， 由分离、沉降、除雾和储存四个部分组成。
分离段：气体从切线方向进入分离器，在离心力作用下，气体中的固 （液）体微粒初步得到分离。在另一类型的分离器中，气体从中心进 入分离器，经弯头喷向伞形板，气体中的微粒被粘附而达到初步分离。
左右，可使70％C2，90％以上的C3冷凝下来。
这样，对天然气露点的要求很高，使分子筛脱水在现场获得 广泛使用。
脱水流程
湿气经分离器分出凝析液后进入1＃固定床吸附塔，脱水后 干气去下续工艺。2＃经加热器加热对吸附剂再生然后冷却 床层 ，再生后的气体经冷却后进分水器分出液态水，此时 各塔的作用是：
50-100ppm (v) 4ppmv(5mgS/Nm3) <0.1 ppm 10~50毫克/Nm3 <0.01 μ g/Nm3 1~10ppm (v)
（ 2）
（ 2） （ 1） （ 3） （ 1） （ 3） （ 2）
⑵ 防止在低温下设备受
堵； ⑶ 避免设备的腐蚀和磨
蚀。
重烃
固体物质
<70 ppm
二、固体干燥剂吸附脱水
固体表面对临近气体（或液体）分子存在吸附力，在固体表 面可捕捉临近的气液分子，这种现象称吸附。吸附有化学吸
附和物理吸附两种
固体吸附剂：作为天然气脱水的固体吸附剂应具备下列条件：
命长； 无毒，无腐蚀性；
价格便宜。
常用的吸附剂有：硅胶、活性氧化铝、分子筛等。
分子筛
分子筛是以Al2O3与SiO2为基料的人工合成无机吸附剂，为具 有骨架结构的碱金属或碱土金属的硅铝酸盐晶体。 分子筛孔道直径均匀，大于孔道直径的气体分子不能被吸附， 如：H2O的分子直径3.1Å，能被4A分子筛吸附；而C2H6的分 子直径4.4Å，不能吸附，因而分子筛的吸附具有选择性。 分子筛表面具有大量较强的局部电荷。因而对极性分子和不 饱分子有很高的亲和力。水和硫化氢是强极性分子，所以分 子筛是干燥气体、脱硫化氢的优良吸附剂。 用分子筛脱水时，干气能达到的最小露点远低于其它两种吸 附剂。若用深冷法从天然气内回收C2H6和C3+等组分或使天然 气液化时，只能使用分子筛，别无他选。
对管道输送而言，要求气体露点小于最低管输气体温度5℃，对
脱水要求较低。目前，天然气脱水常和从天然气中回收的乙、丙、 丁烷相结合（称为轻烃回收）。轻烃回收常用：
浅冷法：通过以氨为制冷剂的压缩式制冷机，使气体温度降
至-20℃左右，从气流中分离出来。 深冷法：通过膨胀机或热分离机，使气体温度降至-80～-90℃
动力消耗，还应控制原料气中氮气、氦气等惰性气体含量。
COS虽本身无腐蚀性，但它与极少量的水反应后，可形成硫化氢 和二氧化碳，从而产生腐蚀，如果在运输和储存中出现潮湿，即
使是0.5ppm（V）的COS被水化，也会产生腐蚀事故；而且COS
的正常沸点（-48℃）靠近丙烷的沸点（-42℃），当分离回收丙 烷时，约90%的COS出现在丙烷尾气或液化石油气中。
天然气液化厂总流程
液化天然气工厂主要包括原料天然气净化、天然气液化、液化天 然气储存和液化天然气的装卸等几个单元，其中液化天然气的净 化处理是一个非常重要的过程。天然气液化前的净化主要是为了
脱除原料中的有害杂质及深冷过程中可能固化的物质。
对调峰型LNG工厂，其原料气多是已先期净化的管输天然气。但 管输天然气的气质标准比液化前对原料气的气质要求低，因此必
⑴ 来料气体的过滤和与液相的分离（如果有液相）； ⑵ 利用吸收法去除CO2、H2S等酸性气体及其它可能的 硫化物； ⑶ 用固体层床吸附脱水； ⑷ 用固体层床吸附除汞。
重烃，特别是芳香族是在深冷段通过分馏萃取。
第一节 分离和除尘
重力式和旋风式（离心式）分离器是脱除气体中所带固体尘粒和凝析液滴
须对管输气再次净化。
基本负荷型LNG工厂靠近气源建立，井口气或先期简单处理，或 直接进入LNG工厂，其原料气的杂质含量较高。
如果直接作为LNG装置的原料仍是不够纯净，还必须深度脱除水、 水蒸气、硫化物、二氧化碳，并逐级冷凝分离出丙烷以上的烃类， 以防在低温下形成固体堵塞管线和设备。为了减少NG液化过程的