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天然气液化流程简介


来源:本地     发布时间:2014-07-09

   天然气液化装置通常分为基本负荷型和调峰型两种。基本负荷型的液化能力约为(1~4)×104m³/d LNG,调峰型的液化能力约为(0.5~1)×103m³/d LNG。小型 LNG 装置的液化能力约为 1~100m³/d LNG,小于7×104Nm³/d 的处理量。小型天然气液化装置是目前正在研究开发的一种新型的液化装置。

   天然气液化技术比较复杂,涉及的专业面很广,它是天然气预处理、气体分离、深冷技术以及大型低温容器设计与工艺等方面的综合,而其中又以深冷技术为核心。目前可用于天然气液化装置的流程很多,以制冷方式不同可分为: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、氮气-甲烷膨胀等。

   国外的液化装置规模大、工艺复杂、设备多、投资高,基本上都采用级联制冷和混合制冷剂制冷工艺。目前,这两种类型的装置都在运行,新投产的设计主要都是混合制冷剂制冷工艺。

   与国外情况不同,由于我国天然气资源分布偏、散、小的特点以及我国能源的使用情况,我国目前天然气液化装置的研究与探索大多还是以小型 LNG 液化装置为目标。

国内现有的小型天然气液化工艺包括如下

   (1)四川液化天然气装置。由中国科学院北京科阳气体液化技术联合公司与四川简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,为LNG汽车研究提供 LNG 燃料。

   该装置充分利用天然气自身的压力,以天然气作为制冷剂,采用气体透平膨胀机制冷使天然气液化,用于民用天然气调峰或生产 LNG。该工艺流程合理,采用气体透平膨胀机,技术较先进。该装置基本不消耗水、电,属节能工程,但液化率很低。

   (2)吉林油田液化天然气装置。由吉林油田、中国石油天然气总公司和中科院低温中心联合开发研制的 500L/h 撬装式工业试验装置于 1996年12月整体试车成功,该装置采用以氮气为冷剂的膨胀机循环工艺,整个装置由 10 个撬块组成,全部设备国产化。该装置采用气体轴承透平膨胀机,国产分子筛深度脱除天然气中的水和CO2,工艺流程简单,采用撬装结构,符合小型装置的特点。采用纯氮作为制冷工质,冷箱中采用板翅式换热器将天然气进行冷却液化。流程没有充分利用天然气自身压力,将天然气在中压下(5.0MPa 左右)液化,因此该装置功耗大。

   (3)陕北气田液化天然气装置。1999年1月建成投运的 2×104m³/d“陕北气田 LNG 示范工程”是发展我国LNG工业的先导工程,也是我国第一座小型LNG 工业化装置。该装置采用天然气膨胀制冷循环,低温甲醇洗和分子筛干燥联合进行原料气净化,气波制冷机和透平膨胀机联合进行低温制冷,燃气机作为循环压缩机的动力源,利用燃气发动机的尾气作为加热分子筛再生气的热源。装置的成功投运为我国在边远油气田上利用天然气生产 LNG 提供了经验,但该装置为固定式,不能移动。

   (4)中原油田液化天然气装置。中原油田 2001 年建设了我国当时最大的LNG 装置,原料气规模为 26.65×104m³/d,液化能力为 10×104m³/d,储存能力为1200m³,液化率为 37.5%。该装置严格上不属于小型天然气液化流程,但是其与小型流程的处理量比较接近。目前,在充分吸取国外先进工艺技术的基础上,结合国内、国外有关设备的情况,主要针对自身气源的特点,又研究出 LNG 工艺技术方案。该液化工艺选用丙烷预冷+乙烯预冷+节流。

   (5)海南 LNG 工厂利用氮气二级膨胀制冷工艺进行了设计和建设,其流程如图 1-2 所示。


   该装置于2005年3月成功投运。该工程是国内首套利用氮气二级膨胀液化工艺的 LNG 装置,为国内小型 LNG 工厂开创了一种新的天然气液化工艺。

   (6)哈工大低温与超导技术研究所于 2007 年8月在大庆庆深气田新建一个天然气液化技术试验中心—— “哈工大—大庆肇州液化天然气试验中心”,如图1-3 所示。该中心有一套日产20m³LNG的油田伴生气液化装置和一套日产 5m³LNG 的煤层气液化装置。这两套装置完全由哈工大低温与超导技术研究所设计和制造,总投资为1500万元。

   该装置采用混合制冷剂循环液化流程,冷箱内采用4台板翅式换热器进行逐级冷却液化。日产5m³LNG的液化装置是针对低浓度煤层气设计的,包括煤层气净化、液化、精馏、贮存4个部分,全部采用可移动的橇装式模块化结构,可在不同气源地重复安装使用。


关键词:天然气液化 装置 流程


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