小型撬装天然气液化装置-中科睿凌

小型LNG装置的模块化撬装技术要点

小型LNG装置的模块化撬装技术要点摘要：液化天然气（LNG）因运输便捷、清洁高效而越来越受到能源消费大国和国际石油公司的重视，成为继石油之后又一个全球化的能源产品，其作为一种新型的、绿色的、安全的燃料，在工业领域的使用越来越广泛。我国的LNG发展晚于西方，但随着近几年经济的迅速发展，在这一方面的突破也越来越多，获得的成就也越来越大。不可否认，LNG的优点很多，而且很适合目前我国所推行的可持续发展战略，但是LNG依然需要克服很多问题，需要不断精进自身，获得更好的发展。关键词：小型LNG装置；撬装技术；要点 1我国小型LNG工厂的现状我国的LNG经历了从无到有，从小到大的艰难曲折发展过程。经过近10年发展，从天然气液化，LNG储运，直至终端用户，已经形成了完整的LNG产业链。我国的小型LNG工厂，以其固有的特点和优势，不仅在优化国家能源供应结构，促进经济持续稳定健康发展，实现节能减排和保护生态环境方面发挥着重要作用，而且在改善边远地区居民生活燃料结构，作为运输工具的替代燃料，以及用于城市调峰和事故应急储存，保障城市燃气的安全稳定供应等方面，已经成为管道天然气和进口LNG的有益补充，在我国天然气供应格局中，发挥着越来越重要的作用。对于一些大中型液化天然气系统由于装置庞大，不便于在LNG加气站、城市调峰用气、开发利用边远小气田等领域应用，加之LNG车辆市场的不断发展，为开发利用小型天然气液化系统创造了条件。小型天然气液化系统与大中型相比，最大的特点是设备简单紧凑、投资小、尺寸小型化、装置撬装化。这种装置的开发利用在中国有重要的现实意义和很大的实用价值。 2小型撬装LNG装置的关键技术 2.1醇胺脱酸装置为了利用原料气相对较低的温度，在分离和过滤后原料气被送入气-气换热器，冷却胺洗塔出口的脱酸后气体，同时原料气被加热，若温度仍然太低，则由温控阀控制原料气进入胺塔进气加热器进一步加热。之后，CO2最大含量为3%的原料气首先被送入胺洗塔的底部，气体向上流动与塔内向下流动的浓度约40%的胺溶液直接反应。气体从胺洗塔的顶部出来，CO2浓度将减至小于50ppm，此时气体水分为饱和态。脱酸气体在进入分子筛脱水系统之前通过空冷器和原料气换热冷却会冷凝出45%的饱和水，此部分冷凝水作为胺液系统的补充水。脱酸后的原料气进入胺液分离器脱除液滴后，在进入分子筛脱水系统前，由在线分析仪检测原料气脱酸后CO2的含量。贫胺液由胺液循环泵送入胺洗塔上部，自上而下吸收CO2后形成富胺液，再经由一个液位调节阀离开胺洗塔底部，经过调节阀时压力会降低，然后进入胺液两相分离器以闪蒸出所夹带的烃类。该闪蒸气被送入燃料气洗涤器，作为热媒系统燃料气使用回收。富胺液流经三个过滤器，脱除其中的杂质后进入贫富液换热器，由来自胺再生塔的贫胺液加热后进入再生塔。富胺液在其中通过传质在塔下段成为贫胺液，然后流入胺液重沸器进行加热。胺液重沸器利用热媒系统的导热油所释放的热量加热贫胺液，分离出的蒸汽被送回再生塔自下而上吸收CO2，热贫胺液则接着进入再生塔底段，然后流入贫富液换热器的贫液段冷却。

天然气液化装置制冷方法研究

天然气液化装置制冷方法研究摘要：混合制冷剂循环、复叠式制冷循环、膨胀制冷循环等方法在国内外的天然气液化装置中是比较成熟的几种制冷方法。近些年来，有关于天然气液化装置制冷方法的研究也不断取得新的进步与革新。文章在深入调查研究该领域的相关成果并结合以上成熟的几种方法的基础之上，探讨了这三种天然气液化装置制冷方法的特点，以期为天然气液化装置的改进提供参考。关键词：天然气液化；制冷方法；复叠式制冷；混合制冷剂；膨胀制冷中图分类号：TE646 文献标识码：A 文章编号： 1009-2374（2014）15-0037-02 1 复叠式制冷循环若干个制冷循环在不同温度下被操控并且进行重叠就构成了复叠式制冷循环。不同温度的制冷剂（高、中、低温）应用于复叠式制冷循环的不同温度的部分。低温部分的制冷剂的冷凝要通过高温部分制冷剂的蒸发来达到，最后冷量由低温部分的制冷剂进行蒸发来输出。多个蒸发冷凝器联系复叠式制冷循环的不同温度的部分，即它们既作为低温部分的冷凝级，同时又是高温部分的蒸发器，同时满足了蒸发温度

的需求和冷凝压力的要求，保证较低温度下的蒸发和环境温度下的冷凝。对于天然气液化，现多采用由丙烷、乙烯和甲烷为制冷剂的三级复叠式制冷循环，提供天然气液化所需的冷量，它们的制冷温度分别为该循环远离流程图如图1所示。现今三级复叠式制冷循环多被应用于天然气的液化，即制冷剂采用甲烷、丙烷和乙烯。因这三者的制冷温度分别为-160e、-45e和-100e，所以根据这一特点来为天然气液化的冷量进行给予。图1为三级复叠式制冷循环远离流程图。三个制冷循环冷却器依次对经过净化处理的原料天然气进行冷却、冷凝液化和冷处理，之后通过低温泵送进储槽。复叠式制冷液化循环有其独有的优势，例如其换热面积小，冷热介质的平均温差大，又因为其制冷循环系统各自独立，所以互相之间的干扰少，便于操作，耐受性和适应性更加强大，系统设计不繁杂但是技术成熟。同时，复叠式制冷液化循环也有一定的局限性，具体表现在其机组多导致流程相对复杂，各种制冷设备的需求，各个制冷循环系统要求不得彼此渗漏，系统复杂导致维修困难，以及苛刻的制冷剂纯度的限定。 2 混合制冷剂循环采用单一工质时，节流制冷机由于液体只形成于节流过程中而阻碍了其潜力的发挥。相反，运用混合工质时，液相

天然气液化及储运技术.doc

天然气液化及储运技术一、天然气液化技术液化天然气(LNG)的工艺流程大致分为两部分，即净化过程和液化过程，净化是天然气液化的首要过程。 1.天然气净化天然气净化主要是“三脱”过程，即干燥脱水、脱烃类成份以及脱酸性气体。此外，根据地质条件不同，通常还需进行其他一些净化过程，如除去油脂、除去汞、除去CO2等工艺。 (1) 酸性气体脱除采用溶剂与流程的选择主要根据原料气的组份、压力、对产品的规格要求、总成本与运行费用的估算而定。世界上通用的LNG工厂的酸气吸收工艺主要有三种，即MEA(单乙醇胺法)洗涤吸收过程、BENFIELD(钾碱法)过程和SULFINOL(砜胺法)过程。 MEA法：脱酸剂为15%～25%的单乙醇胺水溶液。主要是化学吸收过程，操作压力影响较小，当酸气分压较低时用此法较为经济。此法工艺成熟，同时吸收CO2和H2S的能力较强，尤其在CO2浓度比H2S浓度较高时应用，亦可部分脱除有机硫。缺点是须较高再生热、溶液易发泡、与有机硫作用易变质等。 BENFIELD法：脱酸剂为20%～35%的碳酸钾溶液中加入烷基醇胺和硼酸盐等活化剂。主要是化学吸收过程，在酸气分压较高时用此法较为经济。该方法流程图如图8-2所示，压力对操作影响较大，在CO2浓度比H2S浓度较高时适用，此法所需的再生热较低。

SULFINOL法：脱酸剂为环丁砜、二异丙醇胺和甲基二醇胺水溶液，兼有化学和物理吸收作用。天然气中酸气分压较高，在H2S浓度比CO2浓度较高时，此法较经济，净化能力强，能脱除有机硫化物，对设备腐蚀小。缺点是价格较高，能吸收重烷。 (2) 脱水干燥天然气采用的脱水方法大都是分子筛吸附。因为它具有吸附选择能力强，低水汽分压下的高吸附特点以及同时可以进一步脱除残余酸性气体等优点。当前使用最多的是0.4nm分子筛。这种分子筛是用适当的粘合剂把人造沸石晶体结合成较大颗粒，比如1.6～3.2mm直径的小球，当天然气通过充满这种分子筛的填料床时，就可以除去水分，得到干燥。 (3) 去汞处理若天然气中含有汞，即使是极少量的汞成份(包括单质汞、汞离子及有机汞化合物)，都会造成铝合金材料设备的腐蚀，还会引起催化剂中毒，造成环境污染及检修时对人体的危害，而当有水分存在时会增强这种伤害，最好的干燥方法也不能保证100%的去除水分，因而必须把汞减少到尽可能低的程度。目前，LNG工艺生产中，采用的是再生的汞吸收剂法去除汞。 2.天然气的液化过程预处理(净化和干燥)后的天然气被送到液化装置液化。天然气液化主要是通过气体深冷凝结实现的，在常压下需深冷至-162℃制取LNG，在压力下操作深冷温度可稍高一些。此外，也可采用液氮的深低温补冷工艺。在深低温制冷生产LNG工艺中，往往可利用天然气压力经膨胀机实现低温

大型天然气液化技术与装置发展趋势

大型天然气液化技术与装置发展趋势【点击上面蓝字能源情报关注我们。推荐和投稿：eipress@https://www.360docs.net/doc/d111781040.html,】【交易】是能源情报新推出的固定栏目，持续征集项目信息、投融资需求、人力资源服务和需求以及其他供需服务信息，请有意者联系我们。能源情报圈QQ群（377701955），有兴趣者欢迎加入。加入请提交：名字+公司+职务+详细联系方式，否则不予通过。《能源数据服务手册2014》继续征订，有兴趣者速速报来！新增微信服务专门号：Energyinsider，大事小情又多了一个联系途径。文/林畅白改玲王红李玉龙，中国寰球工程公司国家能源液化天然气技术研发中心天然气是优质清洁的一次能源，以气态和液态两种形式进行贸易与应用。天然气液化后，体积约为标态下气体的1/600，便于远洋运输和应用。天然气液化工艺技术的研究早在20 世纪初就已开始，但其工业应用最早出现在20 世纪40 年代。 1941 年，在美国克利夫兰建成了首套调峰型天然气液化装置，采用级联式工艺流程，处理能力约为0.23Mt/a 液化天

然气（LNG）。随后1964 年，在阿尔及利亚Camel Arzew 建成了首套基荷型天然气液化装置，采用经典级联流程[1]，装置包括3 条生产线，每条生产能力为0.36Mt/a，装置总产能1.1Mt/a。此后天然气液化工业进入快速发展时期，大批大型液化装置（> 1.0Mt/a）在中东、北非、大洋洲、北美等地相继建成。据统计，目前国外已建成大型基荷型天然气液化装置58 套，生产线近百条。本文就大型天然气液化装置的生产规模和工艺流程等方面进行统计和分析，研究天然气液化技术现状和发展趋势。 1 天然气液化装置 1.1 已建工程装置规模半个多世纪以来，天然气液化装置规模不断扩大，单线生产能力不断提高。据统计，20 世纪60年代和70 年代初，单线产能在0.36～1.7Mt/a。随着工艺技术和设备加工制造技术的进步，规模逐渐扩大。到80 年代末，单线产能已经可以达到2.6Mt/a；90 年代产能进一步提高，在2.5～ 3.3Mt/a，而且这一阶段内新建装置的单线产能规模相差相对

小型天然气液化装置投资与成本

小型天然气液化装置投资与成本小型天然气液化装置采用撬装式模块化结构，优化参数设计，具有工艺简单、流程短、适应性强、设备成本低等优点。
（一）基本装置(单个液化模块)投资和运营成本液化模块型号模块液化能力液化模块驱动功率单次循环液化率液化运行能耗成套装置组成年液化能力系统总动力动力燃气消耗人员配备装置总投资原料成本液化成本储运成本 (万元) (万元/年) (万元/年) (万元/年) （万 Nm ） (kw) (Nm /日)
3 3
SLP2000 (Nm /日) （kw)
3
SLP5000 5000 150 80% <1
备
注
2000 70 80%
不含净化、调压尾气可再循环或作燃料不含净化、调压
(kw.h/Nm )
3
<1
前置模块、液化模块、液体贮罐、燃气发电机组 60-72 100-150 500-800 4 260-300 18-30 18-24 18-24 150-180 200-300 1200-2000 4 450-500 45-75 45-60 45-60 生产天数 300-360 天/年含净化、调压与原料气组分/压力有关一人值班(四人三班倒) 与原料气组分/压力有关 (0.3-0.5 元/ Nm ) (0.3-0.4 元/ Nm ) (0.3-0.4 元/ Nm ) 门站-气站售价 2.0-2.4 元/ 120-144 300-360 Nm 42-90 3-6 105-225 2-5
3 3 3 3
销售收入
(万元/年)
利税投资回收期
(万元/年) (年)
0.7-1.5 元/ Nm
3
表中计算依据：液化成本中人员工资按人均年工资 1.5-2.0 万元计算；

常用的天然气液化流程

常用的天然气液化流程不同液化工艺流程，其制冷方式各不相同。在天然气液化过程中，常用天然气液化流程主要包括级联式:液化流程、混合制冷剂液化流程与带膨胀机的液化流程，它们的制冷方式如下。一、级联式液化流程由若干个在不同温度下操作的制冷循环重叠组成，其中的高、中、低温部分分别使用高、中、低温制冷剂。高温部分中制冷剂的蒸发用来使低温部分中的制冷剂冷凝，低温部分制冷剂再蒸发输出冷量，用几个蒸发冷凝器将这几部分联系起来。蒸发冷凝器既是高温部分的蒸发器又是低温部分的冷凝器。对于天然气液化，多采用由丙烷、乙烯和甲烷为制冷剂的三级复叠式制冷循环。级联式液化流程的优点主要包括： 1、逐级制冷循环所需的能耗最小，也是目前天然气液化循环中效率最高的流程。 2、与混合制冷剂循环相比，换热面积较小； 3、制冷剂为纯物质，无配比问题； 4、各制冷循环系统与天然气液化系统彼此独立，相互影响少、操作稳定、适应性强、技术成熟。级联式液化流程的缺点： 1、流程复杂、所需压缩机组或设备多，至少要有3台压缩机，初期投资大； 2、附属设备多，必须有生产和储存各种制冷剂的设备，各制冷循环系统不允许相互渗漏，管线及控制系统复杂，管理维修不方便； 3、对制冷剂的纯度要求严格。根据级联式液化流程的以上特点，该流程无法满足小型撬装式LNG装置对设备布局要求简单紧凑的要求，因此只适用于大型装置，常用于2 X 104~5 X 104m3/d的装置。通过优化设备的配置，级联式液化流程可以与在基本负荷混合制冷剂厂中占主导地位的带预冷的混合制冷剂循环相媲美。二、混合制冷剂液化流程该工艺是20世纪60年代末期，由级联式制冷工艺演变而来的，多采用烃类混合物(N2、C1、C2、C3、C4、C5)作为制冷剂，代替级联式制冷工艺中的多个纯组分，其组成根据原抖气的组成和压力确是，利用多组分混合物中重组分先冷凝、轻组分后冷凝的特性，将其依次冷凝、分离、节流、蒸发得到不同温度级的冷量，又据混合制冷剂是否与原料天然气相混合，分为闭式和开式两种混合制冷工艺。混合制冷剂液化流程的特点是什么? 以C1~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，进行逐级的冷凝、蒸发、节流、膨胀得到不同温度水平的制冷量，以实现逐步冷却和LNG的工艺流程称之为混合制冷剂液化流程（Mixed-Refrigerant Cycle，MRC），这种流程一般用于液化能力为7 X 104~30 X I04m3/d的装置。与级联式液化流程相比，MRC的优点是： 1、机组设备少、流程简单、投资省，比经典级联式液化流程的投资费用低15%~20%左右； 2、管理方便； 3、对制冷剂的纯度要求不高；; 4、混合制冷剂组分可以部分或全部从天然气本身提取与补充。其缺点是：

天然气液化工艺

天然气液化工艺工业上，常使用机械制冷使天然气获得液化所必须的低温。典型的液化制冷工艺大致可以分为三种：阶式(Cascade)制冷、混合冷剂制冷、带预冷的混合冷剂制冷。一、阶式制冷液化工艺阶式制冷液化工艺也称级联式液化工艺。这是利用常压沸点不同的冷剂逐级降低制冷温度实现天然气液化的。阶式制冷常用的冷剂是丙烷、乙烯和甲烷。图3-5[1]表示了阶式制冷工艺原理。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。制冷剂丙烷经压缩机增压，在冷凝器内经水冷变成饱和液体，节流后部分冷剂在蒸发器内蒸发(温度约-40℃)，把冷量传给经脱酸、脱水后的天然气，部分冷剂在乙烯冷凝器内蒸发，使增压后的乙烯过热蒸气冷凝为液体或过冷液体，两股丙烷释放冷量后汇合进丙烷压缩机，完成丙烷的一次制冷循环。冷剂乙烯以与丙烷相同的方式工作，压缩机出口的乙烯过热蒸气由丙烷蒸发获取冷量而变为饱和或过冷液体，节流膨胀后在乙烯蒸发器内蒸发(温度约-100℃)，使天然气进一步降温。最后一级的冷剂甲烷也以相同方式工作，使天然气温度降至接近-160℃;经节流进一步降温后进入分离器，分离出凝液和残余气。在如此低的温度下，凝液的主要成分为甲烷，成为液化天然气(LNG)。阶式制冷是20世纪六七十年代用于生产液化天然气的主要工艺方法。若仅用丙烷和乙烯(乙烷)为冷剂构成阶式制冷系统，天然气温度可低达近-100℃，也足以使大量乙烷及重于乙烷的组分凝析成为天然气凝液。阶式制冷循环的特点是蒸发温度较高的冷剂除将冷量传给工艺气外，还使冷量传给蒸发温度较低的冷剂，使其液化并过冷。分级制冷可减小压缩功耗和冷凝器负荷，在不同的温度等级下为天然气提供冷量，因而阶式制冷的能耗低、气体液化率高(可达90%)，但所需设备多、投资多、制冷剂用量多、流程复杂。

天然气液化设备

编号：SY-AQ-01719 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑天然气液化设备 Natural gas liquefaction equipment

天然气液化设备导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。一、压缩机压缩机在天然气液化装置中，主要用于增压和气体输送。对于逐级式液化装置，还有不同温区的制冷压缩机，是天然气液化流程中的关键设备之一。天然气液化采用的压缩机，主要有往复式。离心式和轴流式压缩机。往复式压缩机通常用于天然气处理量比较小(100m3 /min以下)的液化装置。轴流式压缩机组从20世纪80年代开始用于天然气液化装置，主要用于混合冷剂制冷循环装置。离心式压缩机早已在液化装置中广为采用，主要用于大型液化装置。大型离心式压缩机的功率可高达41000kW。大型离心式压缩机的驱动方式除了电力驱动外，还有汽轮机和燃气轮机两种驱动方式。各种压缩机的适用范匿见图3-17所示。一般来说，往复式压缩机适用于低排量、高压比的情况，离心式压缩机适用于大排量、低压比的情况。

目前正在发展中的橇装式小型天然气液化装置，则采用小体积的螺杆式压缩机：并可用燃气发动机驱动。用于天然气液化装置的压缩机，应充分考虑到所压缩的气体是易燃、易爆的危险介质，要求压缩机的轴封具有良好的气密性，电气设施和驱动电动机具有防爆装置。对于深低温的制冷压缩机，还应充分考虑低温对压缩机构件材料的影响，因为很多材料在低温下会失去韧性，发生冷脆损坏。另外，如果压缩机进气温度很低，润滑油也会冻结而无法正常工作，此时应选择无油润滑的压缩机。 (一)往复式压缩机往复式压缩机的压比通常是3:1或4:1。压缩机每级增压一般不超过7MPa。小型压缩机最高出口压力一般不超过40MPa，流量范围为0.3～85m3 /min。往复式压缩机的结构形式分为立式和卧式两种。卧式压缩机的排量一般比立式压缩机大。大排量的往复式压缩机设计成卧式结构，可以使运转平稳，安装方便。立式结构的往复式压缩机，活塞环的单边磨损小。往复式压缩机的转速比较低，一般为125～

国内小型天然气液化装置及流程

国内小型天然气液化装置及流程张刘樯(西南石油大学) 周迎(中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司) 师凌冰(中国石油西南油气田分公司川中油气矿广安作业区) 摘要:介绍国内天然气液化的研究现状,总结国内现有的小型天然气液化装置,详细阐述了每一套液化装置的工艺流程,并从深冷技术方面侧重对每套装置的特点进行了分析。按制冷方式不同,国内小型天然气液化装置的液化流程分为三类:级联式液化流程;混合制冷剂液化流程,包括开式、闭式和丙烷预冷;带膨胀机液化流程,包括天然气膨胀、氮气膨胀等。选择L N G 液化流程类型,必须根据具体的设计要求和外围条件进行综合考虑,即对不同液化流程的投资成本、比功耗、运行要求以及灵活性进行全面对比,因地制宜,才能最终决定采用何种液化流程。关键词:天然气液化;小型装置;制冷;流程 1　引言随着我国天然气工业的发展,国内对天然气液化装置及流程的研究也越来越多。由于我国天然气资源分布的特点以及我国能源的使用情况,目前我国对L N G 液化装置的研究主要以小型L N G 液化装置为目标。 2　装置及流程简介 (1)四川天然气液化装置[1]。由中国科学院北京科阳气体液化技术联合公司与四川省绵阳市科阳低温设备公司合作研制的300L/h 天然气液化装置,是用LNG 作为工业和民用气调峰和以气代油的示范工程。该装置于1992年建成,流程如图1所示。高压气体经图1　四川天然气液化装置流程换热器E01预冷,并分离掉重烃。然后,一部分气体进入膨胀机膨胀降温,进入E02换热器,冷却需液化的天然气。未进入膨胀机的天然气经过换热器E02冷却,节流降温后进入L N G 储罐储存。对自蒸发的L N G 进行冷量回收后进入管网。该装置以天然气为制冷工质,以气体轴承透平膨胀机为主要制冷部件,利用输配气管线进出口(从进口到调压站出口)两端的压差能来实现制冷。其主要特点有:①充分利用天然气本身的压力能,在运行过程中除极少的仪表用电外,几乎不消耗电能;②不用压缩机及辅助系统,节省了设备投资;③采用体积小、重量轻、效率高、能长期可靠运行的气体轴承透平膨胀机。 (2)吉林油田天然气液化装置[2]。吉林油田500型L N G 撬装式工业试验装置于1996年12月整体试车成功,各项技术指标均达到或接近设计值,基本达到工业化生产条件,装置流程如图2所示。井口高压天然气(11M Pa )经加热,节流后变成低压天然气(110M Pa ),进行油、气、水分离,用国产分子筛对天然气进行深度脱水和脱二氧化碳处理。用气体轴承膨胀机制冷,将高纯度的氮气制冷到-157℃,并在冷箱中与天然气进行换热,使天然气温度降到-130℃,然后节流降压至 0135M Pa (-145℃ ),使之变成液体,即LN G 产品,将L N G 输送到6m 3的绝热槽车中储存运输。该装置所采用的分子筛深度脱水和深度脱二氧化碳技术、气体轴承膨胀机制冷技术、再生循环压缩机产品开发技术和天然气发动机与氮压机的传动匹配技术在本装置中具有独创性。其中,作为闭式回路的氮气膨胀机循环制冷工艺核心设备的气体轴承膨胀机在当时是一种先进的制冷设备,它同油轴承透平膨胀机相比,具有造价低、结构简单、操作方便、寿命长等优点。 (3)陕北气田天然气液化装置[3]。1999年1月建成投运的“陕北气田L N G 示范工程”设在长 6 油气田地面工程第27卷第5期(200815)

小型LNG装置的模块化撬装工艺技术_曹文胜

第60卷　增刊化工学报 Vol 160　Suppl 1 　2009年12月 CIESC Journal December 2009 研究论文小型LNG 装置的模块化撬装工艺技术曹文胜1,鲁雪生2,林文胜2,顾安忠2 (1集美大学机械工程学院,福建厦门361021;2上海交通大学制冷与低温工程研究所,上海200240) 摘要:以中原油田文23气田1号集气站外输气为例,对小型L N G 装置的模块化撬装进行了工艺技术研究,采用特有的模块化复合吸附工艺和SP 2MRC 混合制冷工艺,得到天然气净化与液化相耦合的全流程节点的温度、压力、摩尔焓、摩尔熵、摩尔流量、气相分率和气液两相组分的摩尔分数。结果表明:L N G 回收率>90%,该装置的能耗成本仅为01379kW ?h ?m -3,相当于0119元?m -3天然气。关键词:小型L N G 装置;模块化撬装;预处理;液化流程中图分类号:TE 646文献标识码:A 文章编号:043821157(2009)S1******* Natural gas purification and liquefaction proce ss of small 2scale LNG project in skid 2mounted package CAO Wensheng 1,LU Xuesheng 2,LI N Wensheng 2,G U Anzhong 2 (1Mechanical Engineering College ,J imei Universit y ,X iamen 361021,Fuj ian ,China; 2 I nstitute of Ref ri geration and Cryogenics ,S hanghai J iao Tong Universit y ,S hanghai 200240,China ) Abstract :In t he field of nat ural gas liquefaction ,t he small 2scale nat ural gas liquefier has att racted more and more attention at home and abroad ,due to it s small volume ,mobile t ransportation ,convenient start 2up and shut 2down ,as well as skid 2mounted package 1In t his paper ,technologic design of t he small 2scale liquefied nat ural gas plant in skid 2mounted package is carried t hrough based on No 11station out going gas of 23t h gas field of Zhongyuan oil field 1The simulative calculation of t he small 2scale L N G project achieves temperat ure ,pressure ,ent halpy ,ent ropy ,flow rate ,component mole fractions in liquid and gas p hase of every node in t he whole p rocess t hat using t he met hods of compound modularized adsorption technology and SP 2MRC ref rigeration 1The result shows LN G recovery is more t han 90%and power consumption co st is only 01379kW ?h ?m -3,which is wort h 0119CN Y ?m -31Key words :small 2scale L N G project ;modularization in skid 2mounted package ;gas p urification ;liquefaction p rocess 2009-12-01收到初稿,2009-12-28收到修改稿。联系人及第一作者:曹文胜(1973— ),男,博士,副教授。基金项目:国家高技术研究发展计划项目(2006AA06Z234);福建省教育厅A 类科技项目(J A07141);集美大学博士科研启动基金项目。　引　言液化天然气(LN G )是当今世界增长最快的能源。全球LN G 贸易量近10年平均年增长1219%, Received date :2009-12-011 Corresponding author :CAO Wensheng ,caows @1631com F oundation item:supported by the High 2tech Research and Development Program of China (2006AA06Z234),the Research Program of Department of Education in Fujian Province (J A07141)and the Doctor Research Fund of Jimei University 1 　 2009年全球LN G 出口量预计上升14%至2108亿吨。我国对LN G 技术的开发和利用越来越重视,LN G 产业链表现出强劲的发展势头。小型撬装LN G 装置是近年来研究的一个热点,它可以在很多领域

2020年常用的天然气液化流程

常用的天然气液化流程常用的天然气液化流程不同液化工艺流程，其制冷方式各不相同。在天然气液化过程中，常用天然气液化流程主要包括级联式:液化流程、混合制冷剂液化流程与带膨胀机的液化流程，它们的制冷方式如下。一、级联式液化流程由若干个在不同温度下操作的制冷循环重叠组成，其中的高、中、低温部分分别使用高、中、低温制冷剂。高温部分中制冷剂的蒸发用来使低温部分中的制冷剂冷凝，低温部分制冷剂再蒸发输出冷量，用几个蒸发冷凝器将这几部分联系起来。蒸发冷凝器既是高温部分的蒸发器又是低温部分的冷凝器。对于天然气液化，多采用由丙烷、乙烯和甲烷为制冷剂的三级复叠式制冷循环。级联式液化流程的优点主要包括： 1、逐级制冷循环所需的能耗最小，也是目前天然气液化循环中效率最高的流程。 2、与混合制冷剂循环相比，换热面积较小； 3、制冷剂为纯物质，无配比问题； 4、各制冷循环系统与天然气液化系统彼此独立，相互影响少、操作稳定、适应性强、技术成熟。级联式液化流程的缺点： 1、流程复杂、所需压缩机组或设备多，至少要有3台压缩机，初期投资大；

2、附属设备多，必须有生产和储存各种制冷剂的设备，各制冷循环系统不允许相互渗漏，管线及控制系统复杂，管理维修不方便； 3、对制冷剂的纯度要求严格。根据级联式液化流程的以上特点，该流程无法满足小型撬装式LNG 装置对设备布局要求简单紧凑的要求，因此只适用于大型装置，常用于2X104~5X104m3/d的装置。通过优化设备的配置，级联式液化流程可以与在基本负荷混合制冷剂厂中占主导地位的带预冷的混合制冷剂循环相媲美。二、混合制冷剂液化流程该工艺是20世纪60年代末期，由级联式制冷工艺演变而来的，多采用烃类混合物(N2、C1、C2、C3、C4、C5)作为制冷剂，代替级联式制冷工艺中的多个纯组分，其组成根据原抖气的组成和压力确是，利用多组分混合物中重组分先冷凝、轻组分后冷凝的特性，将其依次冷凝、分离、节流、蒸发得到不同温度级的冷量，又据混合制冷剂是否与原料天然气相混合，分为闭式和开式两种混合制冷工艺。混合制冷剂液化流程的特点是什么? 以C1~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，进行逐级的冷凝、蒸发、节流、膨胀得到不同温度水平的制冷量，以实现逐步冷却和LNG的工艺流程称之为混合制冷剂液化流程（Mixed-RefrigerantCycle，MRC），这种流程一般用于液化能力为7443X10~30XI0m/d的装置。与级联式液化流程相比，MRC的优点是：

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。目前天然气液化装置工艺路线主要有3 种类型:阶式制冷工艺、混合制冷工艺和膨胀制冷工艺。 1. 阶式制冷工艺阶式制冷工艺是一种常规制冷工艺(图1) 。对于天然气液化过程,一般是由丙烷、乙烯和甲烷为制冷剂的3 个制冷循环阶组成,逐级提供天然气液化所需的冷量,制冷温度梯度分别为- 30 ℃、- 90℃及- 150 ℃左右。净化后的原料天然气在3 个制冷循环的冷却器中逐级冷却、冷凝、液化并过冷,经节流降压后获得低温常压液态天然气产品,送至储罐储存。阶式制冷工艺制冷系统与天然气液化系统相互独立,制冷剂为单一组分,各系统相互影响少,操作稳定,较适合于高压气源(利用气源压力能) 。但由于该工艺制冷机组多,流程长,对制冷剂纯度要求严格,且不适用于含氮量较多的天然气。因此这种液化工艺在天然气液化装置上已较少应用。 2. 混合制冷工艺混合制冷工艺是六十年代末期由阶式制冷工艺演变而来的,多采用烃类混合物(N2 、C1 、C2 、C3 、C4 、C5) 作为制冷剂,代替阶式制冷工艺中的多个纯组分。其制冷剂组成根据原料气的组成和压力而定,利用多组分混合物中重组分先冷凝、轻组分后冷凝的特性,将其依次冷凝、分离、节流、蒸发得到不同温度级的冷量。又据混合制冷剂是否与原料天然气相

小型天然气液化装置

小型天然气液化装置液化天然气（Liquefied natural gas简称LNG）是天然气经过净化处理、低温液化后的液体天然气，体积仅为原来的1/625，比天然气更清洁、热值更高，在储存、运输、贸易和应用等方面更有优势，在天然气产业的发展过程中，液化天然气将是重要的组成部分。随着我国“西气东输”、“北气南调”、“海气上岸”、“进口LNG”等工程的实施，将有力地促进天然气的开发和利用。但上游可采资源的制约和有效利用、下游管输气源的安全和应用局限，以及对资源、市场和投资的规模化需求，导致天然气的开发和利用产业任重道远。针对我国的具体国情、资源条件、市场需求空间和现有技术水平，我们在多年从事天然气开发、生产的经验基础上，联合国内外有关单位利用国内现有技术和设备制造能力，优化推出以甲烷为主要成分的烃类可燃气体，经膨胀制冷、冷却液化为液体天然气（LNG）和部分副产品液化石油气（LPG）的核心部件——小型天然气液化模块。作为对天然气工业开采和管道输送的一种补充，小型天然气液化模块具有工艺简单、流程短、适应性强、设备成本低等优点。采用撬装式模块化结构，统一规格制造，现场对接安装，迁建灵活，时间短。液化模块可与原料气预处理设备、产品液体贮罐、燃气发电机组相联配套组成现场/井场独立液化站/厂，系统并联不同的液化模块数量可以组合成不同规模的液化装置。小型天然气液化模块的有关参数：模块液化能力: 2000(5000)Nm3/日进气贮液压力: 1.5Mpa/0.4(0.8)Mpa 液化运行费用: 20 年投资回收年限: 2-6 年整套小型天然气液化装置的组成标准装置：由前置模块、液化模块、液体贮罐、燃气发电机组四部分组成。其流程为：原料气—→净化调压预处理—→深冷液化—→低温贮存—→LNG。其中：前置模块：根据原料气的组分、压力，按液化模块的流程要求进行净化和调压预处理，液化模块：压缩氮气、膨胀制冷，将净化和调压过的烃类气体进行冷却液化为烃类液体。液体贮罐：用于贮存液化模块分离出的烃类液体（液体天然气和液体石油气）。燃气发电机组：用原料气或液化分离的尾气作燃料，给装置提供压缩、循环、控制电力。成套装置所需模块、零部件全部在国内定制加工和配套，质量可靠，经济实用。小型天然气液化装置适用原料气资源有：常规天然气：如气田天然气，油田伴生气，油气田放空气，等。非常规天然气：如煤层气，煤矿瓦斯，水溶气，垃圾填埋气，沼气等。适用于日供气量2000 Nm3以上的井场、矿区、气源地现场建立净化液化站。小型天然气液化装置液化天然气产品的主要市场及用途：主要供给天然气管网外的终端用户、气化站、加气站、管网下游门站。用途有： 1、工业燃料，用于自备发电、陶瓷、玻壳、工艺玻璃等替换燃煤燃油； 2、清洁燃料，气化站汽化后使用，供楼宇、小区、中小城镇管道燃气服务； 3、汽车燃料，配送给加气站，可提供LNG和CNG两种气源加气服务；

小型撬装式液化天然气装置成功应用

小型撬装式液化天然气装置成功应用液化天然气(LNG)是当今世界增长最快的一种燃料。自从1980年以来，LNG 出口量几乎以每年8%的速度增长。2004年，LNG出口攀升到177.95 ×109 m3，比上一年增长11.2%，这一增长率是全球LNG消费增长率的3倍。目前，LNG 占全球天然气市场的7.4%及天然气出口总量的26.2%。近十年来，我国对天然气的开发和利用越来越受到重视。液化天然气（LNG）技术的开发和产业的发展也有了良好的开端，并体现出强劲的发展势头。上海浦东的LNG装置和河南中原油田的LNG装置的建成，改写了我国没有LNG生产装置的历史。自此之后，在短短的几年里，又有新疆广汇集团的LNG生产装置和海南海燃公司的LNG 生产装置相继投产。新奥燃气集团在北海涠州岛及山西晋城两套LNG生产装置投产，内蒙鄂尔多斯和兰州等地的LNG生产装置投产在即。另外，为了引进国外液化天然气，广东深圳、浙江宁波和福建莆田的液化天然气接收终端正处于建设之中；上海、广东珠海、浙江宁波、山东青岛等地液化天然气接收终端也在紧密筹建之中。对我国来说，液化天然气工业是个新兴产业。很多技术和设备亟需研究和开发。例如：（1）小型天然气液化装置；（2）LNG冷量利用技术；（3）液化天然气工业链中设备的国产化；（4）具有自主知识产权的节能型液化流程；（5）大型LNG储槽技术，等等。小型撬装式LNG 装置技术是近年来国际上研究的一个热门课题，随着LNG应用的不断发展，小型撬装式LNG装置可以在很多领域发挥其灵活、机动的优点。诸如用于开发利用边远小气田、油井残气及沼气等多种气源。也可作为LNG汽车燃料补给站设备或小型管网的调峰装置。小型撬装式天然气液化装置可使零散气田天然气的开发利用成为可能。因此开展这方面的研制具有很好的实用价值。目前世界上除了加拿大以外，美国、芬兰等国都在开展小型液化天然气装置的研发工作。我国天然气气田分散，LNG汽车的发展前景也很好，这种装置在我国可能更具实用价值。小型撬装式LNG装置的工艺技术研究将为LNG市场的开发提供强有力的技术支撑，市场发展潜力巨大，具体表现为：第一，利用小型撬装式天然气液化技术，以及LNG槽车运输方便、不受管网限制等优势，可以将天然气输送到管线无法达到的城市，用LNG启动、培育和抢占CNG汽车市场。第二，LNG具有能量密度大（是标准状态下天然气的625倍）、安全性能高的特点，在管道天然气到达的城市，利用小型撬装式天然气液化装置对城市用气进行调峰，可节约投资40%以上。