工业用LNG替代乙烷方案
TUE-12-利用LNG冷能的轻烃分离高压流程
利用 LNG 冷能的轻烃分离高压流程高婷，林文胜，顾安忠（上海交通大学制冷与低温工程研究所，上海，200240） 摘要：利用 LNG 冷能能以较低的能耗分离回收其中高附加值的 C2+轻烃资源，同时实现 LNG 气化，是 LNG 冷能 利用的有效方式。
本文提出一种新型的利用 LNG 冷能的轻烃分离流程，脱甲烷塔在较高的压力下运行，从而分 离出的富甲烷天然气能以较低能耗压缩到管输压力；脱乙烷塔在常压下运行，可以直接得到常压液态乙烷及 LPG 产品，方便产品的储运。
脱甲烷塔中再沸器的热耗由燃气提供，经计算只需消耗 1 %左右的天然气；脱乙烷塔中 冷凝器所需的冷量由 LNG 提供。
该流程轻烃回收率可达 90 %以上，其中乙烷回收率可达 85 %左右。
以某气源组 分为基础，考察了乙烷含量和乙烷价格变化对装置经济性的影响，结果表明，使用该流程进行轻烃回收效益可观。
关键词：液化天然气（LNG） ；冷能利用；轻烃分离；高压流程；经济性分析 中图分类号：TQ 028; TE64 文献标识码：A 文章编号：Light hydrocarbons separation at high pressure from liquefied natural gas with its cryogenic energy utilizedGao Ting, Lin Wensheng, Gu Anzhong(Institute of Refrigeration and Cryogenics, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240)Abstract: C2+ light hydrocarbons, which are resources with high additional values, can be separated from LNG with low powerconsumption by efficiently utilizing its cryogenic energy, and LNG is gasified meanwhile. A novel light hydrocarbons separation process is proposed in this paper: the demethanizer works at higher pressure, thus the methane-rich natural gas can be compressed to pipeline pressure with low power consumption; the deethanizer works at atmosphere pressure, consequently liquefied ethane and LPG (liquefied petroleum gas, i.e. C3+) at atmosphere pressure can be product directly, which are easy to be stored and transported. The heat consumption of the reboiler in the demethanizer is provided by the combustion of the separated natural gas, which account for about 1 % of the total amount; the cold energy of the condenser in the deethanizer is provided by the cryogenic energy of LNG. The recovery rate is more than 90 % for light hydrocarbons, and about 85% for ethane. On the basis of one typical feed gas composition, the effects of the ethane content and the ethane price to the economics of the process is studied. The results show that, recovering light hydrocarbons from LNG by this process can gain great profits.Keywords: liquefied natural gas (LNG); cryogenic energy utilization; light hydrocarbons separation; high pressure process; economic analysis 都是湿气 （乙烷、 丙烷等C2+轻烃的摩尔含量在10 % 以上） 湿气中的C2+轻烃是优质清洁的乙烯裂解原 ， 料，用其代替石脑油生产乙烯，装置投资可节省30 %，能耗降低30 %，综合成本降低10 %。
展望未来LNG技术的改进思路和方法
展望未来LNG技术的改进思路和方法摘要：由于LNG具有便于经济可靠地远距离运输、便于储存、建站不受供气管网限制便于调峰、利于环境保护及能源再利用等优点。
ＬＮＧ逐渐实现大规模商业化，随着技术的进步，液化成本大大降低，与其他能源的竞争力大大增加。
我国的ＬＮＧ产业虽起步较晚但发展非常迅速，已经成为能源发展的热点之一，但LNG 的很多技术还有待我们去发掘和改进。
关键词：天然气液化；新技术开发；工艺流程；应用天然气经预处理、脱除重质烃、硫化物、CO2、水等杂质后,在冷却到—162℃就会变成液体,即Liquid Natural Gas (LNG)。
在生态环境污染日益严重的形势面前,为了优化能源消费结构,改善大气环境,实现可持续发展的经济发展战略,人们选择了天然气这种清洁、高效的生态型优质能源和燃料。
现在,无论是工业还是民用,都对天然气产生了越来越大的依赖性。
LNG是天然气的液态形式,其体积仅为气态时的1/600。
LNG 是清洁能源,具有明显的环境效益,它的主要组份是甲烷,另有少量的乙烷和丙烷,能充分燃烧,基本没有污染。
以LNG取代燃油后可以减少90%的二氧化硫排放和80%的氮氧化物排放,环境效益十分明显。
LNG生产、运输、使用方面的安全性都很好。
它的生产工艺流程短,是一个物理变化过程,便于安全管理。
据美国运输事故管理局的报告,"与汽油、酒精等燃料相比,20年来LNG有着最好的安全记录"。
LNG使用高效、经济, 就目前国内的情况而言,天然气最大的优势是其价格非常便宜。
可以预见,城市用天然气逐步取代煤气是必然趋势。
由于天燃气具有清洁、高效、使用方便等优点，因此其利用特别广泛。
主要有：1.城市燃气；2.车用燃料；3.工业燃料；4.发电；5.燃气空调；6.燃料电池；7.化工原料；如：提取CO2，高含CO2的天然气与高含烃类气一样，均具有重要的经济意义。
国内外不乏高含CO2的天然气气藏，我国三水盆地深9井由于CO2含量达99.55%，成为有很高经济价值的气藏。
lng技术方案
LNG技术方案1. 引言液化天然气（Liquefied Natural Gas, LNG）作为一种清洁、高效的能源替代品，近年来在能源行业中得到广泛应用。
LNG技术方案是指涉及液化天然气生产、储存、运输和利用方面的技术与方法。
本文将详细介绍LNG技术方案的关键步骤和相关技术。
2. LNG生产技术LNG生产是将天然气处理后将其冷却至低温使其转化为液态状态的过程。
主要包括以下几个步骤：•天然气采集和净化：从气田中取得原天然气，通过除去其中的硫化氢、二氧化碳等杂质，使其达到液化要求。
•加热和加压：在高压下将净化后的天然气加热至高温，以便于后续的冷却。
•冷却：通过循环液体来降低天然气的温度至极低，使其转化为液态。
•分离：将液态天然气中的不同元素分离出来，以得到纯净的LNG。
3. LNG储存技术LNG储存是指将液态天然气存储在特殊的容器中，以备后续使用。
常用的LNG储存技术包括：•地下储槽：将液态天然气存储在地下的特殊容器中，以最大限度地减少蒸发损失。
•LNG船舶储存：将液态天然气存储在专用的LNG船舶中，方便长途运输和供应终端用户。
•LNG罐储存：将液态天然气存储在大型的、高绝热性能的罐体中，用于供应城市天然气管网。
4. LNG运输技术LNG运输是指将LNG从生产地点运输到终端用户的过程。
常见的LNG运输技术有：•LNG船舶运输：使用特殊设计的LNG船舶将液态天然气从生产地点运输到目的地的LNG接收站。
•路径压缩运输：将液态天然气从生产地点通过管道运输到LNG接收站，并在途中使用压缩机对LNG进行压缩。
•LNG罐车运输：将LNG从生产地点通过特殊的罐车运输到终端用户，适用于城市燃气供应等场景。
5. LNG利用技术LNG作为一种清洁、高效的能源替代品，可以广泛用于各个领域的能源供应。
常见的LNG利用技术有：•发电：通过LNG燃料发电机组，将液态天然气转化为电能，用于供应电力网。
•工业用途：LNG可用于工业领域的加热、干燥、燃烧等过程。
工业用LNG替代乙烷方案
谢谢！
工业燃气的应用背景（三）
与丙烷相比，由于天然气密度小、不易堆积， 所以在船舱等密闭空间使用时更安全，而且还可 以在水中作业。 目前丙烷的价格随石油价格大幅增长，与之 相对应我国天然气资源供应日趋丰富，价格低廉。 天然气在工业切割气的规模化应用将成为可能， 尤其在有管道天然气供应的区域将产生较好的经 济效益和社会效益。
液化天然气LNG的应用
替代乙炔、丙烷的安全、环保、经济、高效 的新型工业气体
液化天然气LNG
液化天然气是天然气经过净化之后，通过升温 压缩，在混合制冷剂的作用下，冷却移走热量， 再节流膨胀而降到-162℃的以液态形式存在的 LNG，体积缩小约600倍。 LNG的主要成份是甲 烷，化学名称为CH4，还有少量的乙烷C2H6、 丙烷C3H8，以及氮N2等其他成份组成。 临界温度为：-82.3℃
LNG瓶组供气工艺流程
LNG钢瓶在母站灌装后运抵瓶组站。使用状 况下，通过钢瓶自增压系统将LNG输送至空温式 气化器，与空气换热后转化为温度符合输送要求 的气态NG。当空温式气化器出口的天然气温度达 不到5℃以上时，通过水浴加热器升温，最后经调 压、计量、加臭、加添加剂后送入燃气管道；
LNG瓶组工艺流程模块图
LNG储备站
LNG 瓶组
气化
至焊割
增效
车间
工业燃气的应用背景（一）
工业和建筑行业中，气体火焰加工是一种普 遍使用的金属加工工艺过程。乙炔就是一种最早 的、目前仍被普遍使用的金属焊割气。生产乙炔 的原料电石是一种高耗能产品。尽管我国已禁止 了小型乙炔发生器，但仍有大型的乙炔站在使用。 所以，推动天然气、液化石油气、丙烷气等“绿 色气体”的使用，使金属焊割气更清洁、安全、 绿色、高效，就成为环境标志金属焊割气的导向 目标。
lng加气方案
LNG加气方案引言液化天然气（LNG）作为一种清洁能源，被广泛应用于交通运输、工业生产等领域。
LNG加气方案是指通过LNG加气站将液化天然气转化为气态天然气，并供应给车辆等使用者。
本文将介绍LNG加气方案的基本原理、技术要点以及未来发展趋势。
1. LNG加气方案原理LNG加气方案的基本原理是将液化天然气通过加气站设备转化为气态天然气，再将其供应给需要使用的车辆或设备。
具体的加气过程如下：1.接收和储存LNG：LNG作为液态储存在LNG加气站内的储罐中，储罐通常采用高压储罐或低温储罐来保持LNG的稳定状态。
2.卸储和泵送LNG：通过输送管道将LNG从储罐中泵送至加气设备。
该过程需要保持恒定的压力和温度，以确保LNG的稳定状态。
3.加热和蒸发LNG：将LNG经过加热设备进行加热，使其从液态转化为气态。
该过程需要消耗一定的能量，通常采用燃气或电力来提供热能。
4.过滤和净化气体：经过加热后的气态天然气可能含有一些杂质，需要通过过滤和净化设备将其去除，以确保供应给车辆的气体品质合格。
5.计量和充装气体：将经过净化的气体通过计量设备进行计量，然后将其充装至车辆的燃气储存系统中。
充装过程需要保持一定的压力和流速，以确保充装的效率和质量。
2. LNG加气方案技术要点LNG加气方案需要涉及多个关键技术点，以确保加气过程安全、高效和环保。
以下是几个主要的技术要点：•储罐设计和安全：LNG加气站的储罐需要具备良好的密封性和耐压能力，以确保LNG的储存和输送安全。
同时，储罐还需要具备良好的保温性能，以减少能量损失。
•加气设备和管道设计：加气设备和管道需要具备良好的耐高压和耐低温性能，以应对LNG加气过程中的压力和温度变化。
同时，加气设备和管道的设计需要考虑到设备的可靠性和维护性。
•气体过滤和净化技术：过滤和净化设备需要能够有效去除气体中的杂质和污染物，以确保供应给车辆的气体品质合格。
常见的过滤和净化技术包括活性炭吸附、湿式洗涤等。
乙烯深冷分离工艺中LNG冷能的利用
传统乙烯分离装置热负荷分析
文中以某３０万ｔ／ａ乙烯的深冷分离系统为研
究背景，分析裂解气深冷系统、分馏系统和三机压缩 制冷系统中需要甲烷冷剂、乙烯冷剂和丙烯冷剂提 供的冷负荷大小．以裂解气分离流程为例，质量流量
７３．３１ ３．４５
ｔ／ｈ的裂解气（其组成如表１所示）在１５℃、
ＭＰａ的工艺条件下，冷却至一定温度后经预切
ｃ２比
Ｃ３比
Ｃ４Ｈｓ
１，３－Ｃ４比４．９９
Ｎ・Ｃ４Ｈｉｏ Ｃ５Ｈ１２ ０．０７ ０．０８
Ｃ３１１４
Ｃ６Ｈ１２
０．００３
Ｃ６Ｈ６
流程模拟分析结果表明，该乙烯深冷分离工艺 中的开式甲烷制冷系统需将甲烷冷剂（部分塔顶甲 烷气）从０．６１ ＭＰａ加压至３．９ＭＰａ（消耗压缩功耗约 ６１４ｋＷ），经水冷后进入冷箱，压缩后的脱甲烷塔顶 气在一１１１．８℃全部冷凝，然后再通过节流阀节流 膨胀降压降温，在一１２８．３℃、１．０１ ＭＰａ下进闪蒸 罐．经闪蒸罐后，液相返塔回流，气相进深冷系统为 裂解气提供冷量．而乙烯制冷系统提供的冷量 ５５．５％用于脱甲烷塔进料的深冷；丙烯制冷系统提 供的冷量除了５５．４％用于乙烯精馏塔塔顶尾气冷 凝，还有约１７％用于乙烯冷剂的冷却和冷凝．两系 统的冷量分配如表２、表３所示． 根据表２、表３所示乙烯制冷系统和丙烯制冷 系统提供的冷量分配，利用化工流程模拟软件
ＭＰａ
压缩至１．０５ ＭＰａ，替代原流程中将甲烷冷剂压缩至 ３．９ＭＰａ的工艺，这样甲烷制冷系统所需压缩功耗 仅为１６１ ｋＷ，相比原流程的压缩机功耗６１４ｋＷ，减 少了４５３ ｋＷ．故以１２２×１０４
ｔ／ａ
名称丽矿丽厂丽丽彰品
物流进、出换热网络的运行条件 度／。Ｃ（ｋｇ・ｈ‘１）度／。Ｃ（ｋＷ・Ｋ一）。
某公司LNG应急调峰气源工程高支模方案
某公司LNG应急调峰气源工程高支模方案一、项目概述LNG应急调峰气源工程是为了满足工业和民用用户在用气峰值时期的能源需求而建设的，通过利用液化天然气（LNG）作为主要气源，通过高支模施工技术，建设一体化的储气罐及相关设备，实现在紧急情况下的气源调配和供应。
二、高支模方案1.确定施工方案：根据工程的规模和实际需求，设计出适应的高支模方案，包括储气罐的数量、容量和布局等。
2.选材与预制：选择优质的高支模板材料进行生产，并根据设计要求进行预制，确保质量和尺寸的准确性。
3.现场组装：将预制好的高支模板材料运输到施工现场，按照预定的布局和顺序进行组装，确保整体结构的稳定和安全。
4.加固与支护：在组装好的高支模结构上进行加固和支护，确保能够承受储气罐的重量和压力，同时保证结构的坚固性和稳定性。
5.防水与密封：在高支模结构的内部进行防水和密封处理，以防止液体在运输和使用过程中泄漏，保证储气罐的安全性和可靠性。
6.检测和验收：在完成高支模施工后，进行必要的检测和验收工作，确保储气罐的质量和功能符合设计要求。
三、工程优势1.高支模施工技术可以提高施工效率，缩短工期，降低成本，提高工程的竞争力和可持续性。
2.高支模结构具有较强的承载能力和稳定性，能够满足储气罐在运输和使用过程中的各种力学和工艺要求。
3.储气罐的防水和密封处理可以确保储气罐的安全性和可靠性，减少液体泄漏和损耗，提高能源利用效率。
4.高支模施工技术适用于各种规模和类型的工程，具有较高的适应性和灵活性。
综上所述，某公司LNG应急调峰气源工程采用高支模方案可以提高工程的效率和质量，提供可靠的气源供应，为用户提供优质的能源服务。
LNG接收站冷能用于轻烃回收工艺
LNG接收站冷能用于轻烃回收工艺王雨帆;李玉星;王武昌;王小尚;刘景俊【摘要】近几年，随着大型 LNG 接收站的快速发展，LNG 冷能利用的研究也日益迫切。
利用LNG冷能回收其中高附加值的C＋2轻烃则是一种有效的方式。
提出了一种利用LNG冷能回收轻烃的改进流程，利用脱甲烷塔进料为脱乙烷塔塔顶冷凝器提供冷量，得到液态乙烷和C＋3，方便产品的储运。
以国内某LNG接收站的富气为例，模拟计算得到：该流程中C＋3收率可达97．5％，乙烷回收率可达95．78％。
对装置的经济性进行了分析，结果表明，使用该流程进行轻烃回收效益显著。
并提出了L N G冷能用于轻烃回收工艺中冷能利用率的计算方法，得到单独采用该流程的冷能利用率为38．93％。
针对LNG组分、温度等参数进行了敏感性分析，考察对C＋3收率、乙烷回收率及能耗的影响，可以为接收站的优化运行提供指导。
%In recent years ,with the rapid development of large LNG terminals ,the research of LNG cryogenic energy utilization is increasingly urgent .C+2 light hydrocarbons ,which are resources with high additional values ,can be separated from LNG by efficiently utilizing its cryogenic energy . An improved process of light hydrocarbons separation is proposed in this paper :the cold energy of the demethanizer feed is provided to the condenser of the deethanizer for liquefied ethane and C +3 ,w hich are easy to be stored and transported .Then ,a case study of applying the process was carried out for the rich LNG of a domestic LNG terminal ,which indicated that the recovery rate was about 97 .5%forC+3 ,and about 95 .78% for ethane .And the economics of the process was studied .The results showed that recovering light hydrocarbons from LNGby this process could gain great profits .This paper also proposed a new calculation method of LNG cryogenic energy utilization rate for the process .It is concluded that LNG cryogenic energy utilization rate is 38 .93% with the process used a‐lone .Sensitivity analysis was conducted for the composition ,temperature and other parameters of LNG ,and the effects of them on the recovery rate of C+3 and ethane and the energy consumption were studied .It provided a guidance for optimal operation of the terminals .【期刊名称】《石油与天然气化工》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】6页(P44-49)【关键词】接收站;LNG;冷能利用;天然气;轻烃回收;轻烃分离【作者】王雨帆;李玉星;王武昌;王小尚;刘景俊【作者单位】m.中国石油大学华东储运与建筑工程学院;m.中国石油大学华东储运与建筑工程学院;m.中国石油大学华东储运与建筑工程学院;中国石化青岛液化天然气有限责任公司;中国石化青岛液化天然气有限责任公司【正文语种】中文【中图分类】TE642近几年液化天然气(LNG)工业发展迅速。
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消耗 成本 气体
切割速度 mm/min
燃气消耗量
氧气消耗
切割气成 本
合计 元
消耗量 g/m
金额 元
消耗量 g/m
金额 元
增效天然气 ＞500
25 36 50
0.3 0.63 0.45
200 250 270
0.16 0.20 0.22
0.46 0.83 0.67
乙炔 丙烷
液化天然气的运输
液化天然气（LNG）技术应用超低温冷冻技术使 天然气变为液态，采用低温保冷储罐，通过汽车、 火车、轮船等方式远距离输送天然气，然后经低 温保冷储罐储存，再气化。LNG输送效率高，完 全可靠，能够更好地解决城市天然气气源问题。
液化天然气（LNG)供应流程
LNG生产基地
LNG罐式集装箱槽车
工业燃气的应用背景（二）
天然气不同于乙炔工业燃气的特点，在使用过 程中需要通过加入添加剂来改善天然气的性能。 在加入了添加剂后，焊割性能和质量达到或超过 乙炔气的水平，抗氧化、焊池好、熔深够、能渗 透、成形好、强度高、易浮渣。同时切割断面光 洁，预热时间平均比乙炔短，切割速度比乙炔快， 并有利于切割大厚度钢材。
沸点为：-161.5℃
临界压力为：4.58MPa
熔点为：-182℃
液化天然气特性
着火点为：650℃ 液态密度为：0.368T/m3 气态密度为：0.67kg/m3 气态相对密度: 0.52 气态热值为：36MJ/Nm3（8800kcal/Nm3） 爆炸范围：上限为14.6%、下限为4.7% 华白指数：45MJ/m3 燃烧势为：45.18 运动粘度：1.42x10-5m2/s
工业燃气的应用背景（三）
与丙烷相比，由于天然气密度小、不易堆积， 所以在船舱等密闭空间使用时更安全，而且还可 以在水中作业。 目前丙烷的价格随石油价格大幅增长，与之 相对应我国天然气资源供应日趋丰富，价格低廉。 天然气在工业切割气的规模化应用将成为可能， 尤其在有管道天然气供应的区域将产生较好的经 济效益和社会效益。
LNG储备站
LNG 瓶组
气化
至焊割
增效
车间
工业燃气的应用背景（一）
工业和建筑行业中，气体火焰加工是一种普 遍使用的金属加工工艺过程。乙炔就是一种最早 的、目前仍被普遍使用的金属焊割气。生产乙炔 的原料电石是一种高耗能产品。尽管我国已禁止 了小型乙炔发生器，但仍有大型的乙炔站在使用。 所以，推动天然气、液化石油气、丙烷气等“绿 色气体”的使用，使金属焊割气更清洁、安全、 绿色、高效，就成为环境标志金属焊割气的导向 目标。
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LNG瓶组供气工艺流程
LNG钢瓶在母站灌装后运抵瓶组站。使用状 况下，通过钢瓶自增压系统将LNG输送至空温式 气化器，与空气换热后转化为温度符合输送要求 的气态NG。当空温式气化器出口的天然气温度达 不到5℃以上时，通过水浴加热器升温，最后经调 压、计量、加臭、加添加剂后送入燃气管道；
LNG瓶组工艺流程模块图
瓶组
加热气化 加臭
调压 添加增效
计量
焊割现场
LNG瓶组供气工艺系统图
天然气切割应用图示
华泰船坞天然气切割现场
广东东莞大朗镇LNG瓶组气化站
江苏宏冠船业有限公司LNG瓶组撬装设备
天 然 气 手 动 切 割
天 然 气 手 动 打 孔
天 然切 割
350 500
天然气瓶组供气特点
针对无管道天然气地区的中小型金属加工、船舶 配套等工业企业； 瓶组采用LNG撬装站技术，汇流，气化，调压， 计量、加臭、加添加剂设备部分全部整体成撬， 用户只需与LNG钢瓶、站内管道简单连接，就可 使用； 适用于供气量范围100Nm3/h-300Nm3/h； 1000Nm3/d的企业； 用气量可灵活调整，不受场地面积影响；
燃气性能对比一览表
指标 增效天然气 乙炔 丙烷
最高火焰温度(℃)
与空气密度比 爆炸极限（%) 氧气中燃烧速度 (m/s) 燃点(℃) 切割质量
3400
0.55 5～15 4.6
3150
0.90 2.5～ 80 6.9
2800
1.52 2.1～ 9.5 3.7
580
光洁
305
粘渣
450
不粘渣
焊割性能比较和经济成本分析
增效天然气---工业燃气新亮点
增效天然气是天然气与一定比例添加剂混合而 成的新型工业气体，可全功能、高性能、高效益、 安全可靠的替代乙炔、丙烷和其它工业气体 一、增效天然气火焰温度高达3350℃,超乙炔 200℃，省氧16%、切割速度快10% 二、相对清洁，与其他焊割气相比对环境污染 小； 三、其与空气的相对密度低，容易散发； 四、其着火点较高，爆炸范围相对较窄，使用 安全； 五、较其它工业气体价格低廉，经济性好。
液化天然气LNG的应用
替代乙炔、丙烷的安全、环保、经济、高效 的新型工业气体
液化天然气LNG
液化天然气是天然气经过净化之后，通过升温 压缩，在混合制冷剂的作用下，冷却移走热量， 再节流膨胀而降到-162℃的以液态形式存在的 LNG，体积缩小约600倍。 LNG的主要成份是甲 烷，化学名称为CH4，还有少量的乙烷C2H6、 丙烷C3H8，以及氮N2等其他成份组成。 临界温度为：-82.3℃