LNG工艺与技术汇总

典型活性氧化铝组成
硅胶
这是一种坚硬无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒， 为一种亲水性的极性吸附剂。硅胶对极性分子和不饱和烃具 有明显的选择性，因此可用于天然气脱水。其吸附性能和其 它吸附剂大致相同，一般可使天然气的露点达－60℃。硅胶 很容易再生，再生温度为180 ～ 200℃。虽然硅胶的脱水能 力很强，但易于被水饱和，且与液态水接触很易炸裂，产生 粉尘。为了避免进料气夹带的水滴损坏硅胶，除了湿进料气 进吸附塔前应很好地脱除液态水外，有时也采用在吸附床进 口处，加一层不易被液态水破坏的吸附剂，称做吸附剂保护 层。粗孔硅胶，如W型硅胶即可用于此目的。


硅胶是粉状或颗粒状物质，粒子外观呈透明或乳白色固体。 分子式为mSiO2 · nH2O，它是用硅酸钠与硫酸反应生成水 凝胶，然后洗去硫酸钠，将水凝胶干燥制成。其典型组成 如表所示。 天然气脱水用的是细孔硅胶，平均孔径20～30Å
分子筛
分子筛这是一种天然或人工合成的沸石型硅铝酸盐，
天然分子筛也称沸石，人工合成的则多称分子筛。 分子筛的物理性质取决于其化学组成和晶体结构。在
杂质 H2O CO2 H2S COS 总含S量 Hg 芳香烃族 含量极限 <0.1mg/l 50~100mg/l 3.5mg/Nm3 <0.1mg/l 10~50mg/Nm3 0.01µg/Nm3 1~10mg/l 依据 A B C C C A A或B
注：1.A为无限时生产下的累积允许值；B为溶解度限制；C为产品规格。
（3）终站型（Terminal） 用于大量接收由船从基地型 LNG 厂运来的 LNG ，加以 贮存和汽化后再分给用户。液化能力小（主要是再液化贮罐 中LNG蒸发的气体）而汽化能力很大，储罐容量也大。目前 共有38个，分布在日本、韩国等11个国家。 （4）卫星型（Satellite） 为调峰型的一种，用船或特殊槽车从中心运来 LNG 加
（1）吸附法脱水的优缺点
与液体吸ห้องสมุดไป่ตู้脱水的方法比较，吸附脱水能够提供非常
低的露点，可使水的体积分数降至1×10-6m3/m3以下；吸附 法对气温、流速、压力等变化不敏感；相比之下没有腐蚀、 形成泡沫等问题；适合于对于少量气体的深度脱水过程。它 的主要缺陷是基本建设投资大；一般情况下压力降较高；吸
附剂易于中毒或碎裂；再生时需要的热量较多。

吸附脱水
“吸附”的意思是一个或多个组分在界面上的富集（正 吸附或简单吸附）或损耗（负吸附）。其机理是在两相界面 上，由于异相分子间作用力不同于主体分子间作用力，使相 界面上流体的分子密度异于主体密度而发生“吸附”。 按吸附作用力性质的不同，可将吸附分为物理吸附和化 学吸附两种类型。物理吸附是由分子间作用力，即范德华力 产生的。由于范德华力是一种普遍存在于各吸附质与吸附剂 之间的弱的相互作用力，因此，物理吸附具有吸附速率快， 易于达到吸附平衡和易于脱附等特征。
LNG生产厂按使用情况一般分为基地（基本负荷）型、 调峰型、终站型、卫星型四种类型。 （1）基本负荷型（Base Load） 基地型LNG工厂主要供远离气源的用户或出口LNG。单 线液化能力大。 （2）调峰型（Peak shaving） 主要是调节用户高峰负荷或为冬季提供燃料。平时液化 管输来的相对富裕的天然气。这类装置液化能力小，而储存 容量、LNG再气化能力较大。
化学吸附是由化学键力的作用产生的，在化学吸附的
过程中，可以发生电子的转移、原子的重排、化学键的断
裂与形成等微观过程。吸附质与基质之间形成的化学键多 为共价键，而且趋向于基质配位数最大的位置上。化学吸
附通常具有明显的选择性，且只能发生单分子层吸附，还
具有不易解吸，吸附与解吸的速率都较小，不易达到吸附 平衡等特点。物理吸附和化学吸附是很难截然分开的，在 适当的条件下，两者可以同时发生。
（ LNG ），操作温度从环境温度到 -162℃ （ LNG 产生）。这要求生产设备和材料必 须适应这种操作条件。 （3）配套要求严格
由于 LNG工厂整体性强，投资大，要求 LNG 生产装置的能力必须与上游的气
源、输气设施能力和下游的LNG装运能力相匹配 。
1.4目前的权威标准包括：
美国防火协会 NFPA59A：液化天然气（LNG）生产、储运和装运 欧盟： EN1160：液化天然气的设备与安装－液化天然气的一般特性 中国： GB/T 19204-2003 GB/T 20368-2006 液化天然气的一般特性 液化天然气(LNG)生产、储存和装运
LNG工艺与技术
第二章 LNG的生产工艺—预处理
2.1

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 化的物质。如：硫化氢、二氧化碳、水分、重烃和 汞等。不同类型的LNG工厂所处理的原料气不一样， 因此处理方法和工艺也不尽相同。

调峰型工厂
基本负荷型工厂
表2.2 最大允许杂质含量
（2）常用吸附剂
与目前在天然气净化过程中，主要使用的吸附剂有活性 氧化铝、硅胶和分子筛三大类。活性炭的脱水能力甚微，主 要用于从天然气中回收液烃。
活性氧化铝
其主要成分是部分水化的、多孔的和无定型 的氧化铝，并含有少量的其它金属化合物。稳定性好，它常 用于气体、油品和石油化工产品的脱水干燥。活性氧化铝干 燥后的气体露点可低达－73℃ 。活性氧化铝宜在177-316℃ 下再生，因此其再生时耗热量较高。活性氧化铝吸附的重烃 在再生时不易除去。氧化铝呈碱性，可与无机酸发生化学反 应，故不宜处理酸性天然气。
（3）三甘醇水溶液
优点：浓溶液不会凝固；天然气中有硫、氧、CO2存 在时，在一般操作温度下性能稳定；高的吸湿性；容易再 生，用一般再生方法可得到体积分数为98.7%的三甘醇水
溶液；蒸气压低，携带损失量小，露点降大，三甘醇的质
量分数为98%～ 99%时，露点降可达33～ 42℃。 缺点：投资高；当有轻质烃液体存在时会有一定程度

（1）甘醇胺溶液
优点：可同时脱除水、CO2和H2S，甘醇能降
低醇胺溶液起泡倾向。
缺点：携带损失量较三甘醇大；需要较高的
再生温度，易产生严重腐蚀；露点降小于三甘醇 脱水装置，仅限于酸性天然气脱水。
（2）二甘醇水溶液 优点：浓溶液不会凝固；天然气中有硫、氧和CO2存 在时，在一般操作温度下溶液性能稳定，高的吸湿性。 缺点：携带损失比三甘醇大；溶剂容易再生，但用一 般方法再生的二甘醇水溶液的体积分数不超过 95%；露点 降小于三甘醉溶液，当贫液的质量分数为95％一96％时， 露点降约为28℃；投资高。
提浓富液的场所（精馏原理）； 缓冲、贮存、补充液体；
过 滤 器 过滤溶液，除去腐蚀产物及其它杂 质，减少溶液发泡的可能性。
利用此法须注意防止甘醇分解，当再生温度超过204℃ 及系统中有氧气及液态烃存在时，都会降低甘醇的pH值， 促使甘醇分解。因此需要定期检查甘醇的pH值，要控制pH 值大于7。在有条件时将甘醇用氮气保护，以防止氧化。 甘醇法适用于大型天然气液化装置中脱除原料气所含 的大部分水分。 与采用固体吸附剂脱水的吸附塔比较，甘醇吸收塔的 优点：①一次投资较低，压降少，可节省动力；②可连续 运行：③容易扩建；④塔易重新装配；⑤可方便地应用于 在某些固体吸附剂易受污染的场合。
的起泡倾向，有时需要加入消泡剂。
三甘醇脱水由于露点降大和运行可靠，在各
种甘醇类化合物中其经济效果最好，因而国外广
为采用。
我国主要使用二甘醇或三甘醇，在三甘醇脱
水吸收剂和固体脱水吸附剂两者脱水都能满足露
点降的要求时，采用三甘醇脱水经济效益更好。
（4）甘醇法脱水工艺流程
流程中各设备的作用是：



雾液分离器 分离干气携带的ＴＥＧ 吸 收 塔 是气流传质的场所，使气相中的水分 转入ＴＥＧ中； 泵 输送设备； 贫液冷却器 冷却贫甘醇以达到需要的温度； 闪 蒸 器 使富液闪蒸除去进入富液中的轻组分， 减少再生塔的再生负荷； 贫／富液热交换器 使贫液温度下降，富液温度升 高，充分利用热能；
再 生塔 缓冲罐

从分子结构看，每个甘醇分子中都有两个 羟基（ＯＨ）。羟基在结构上与水相似， 可以形成氢键，氢键的特点是能和电负性 较大的原子相连，包括同一分子或另一分 子中电负性较大的原子，所以甘醇与水能 够完全互溶，并表现出很强的吸水性。 因此甘醇水溶液可将天然气中的水蒸气萃 取出来形成甘醇稀溶液，使天然气中水汽 量大幅度下降。
除气流中的水蒸气。 用作脱水吸收剂的物质应具有以下特点：对天然气有很 强的脱水能力；热稳定性好，脱水时不发生化学反应；容易 再生；粘度小；对天然气和液烃的溶解度较低；起泡和乳化
倾向小；对设备无腐蚀性；同时还应价格低廉，容易得到。
1、甘醇脱水的基本原理 甘醇是直链的二元醇，其通用化学式是 CnH2n(OH)2。
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LNG工艺与技术
第一章 LNG工业概述

1.1 液化天然气及其用途
什么叫液化天然气（LNG）?为什么要将天然气液化？
LNG是液化天然气英文Liquefied Natural Gas的缩写。天然气经 净化处理（脱除CO2、硫化物、烃、水等杂质）后，在常压下深冷至162℃，由气态变成液态，称为液化天然气，液化天然气的体积量为同 量气态天然气体积的1/625，重量为同体积水的45%左右。
NGL—natural gas liquid ，天然气凝液。 LPG—Liquefied Petroleum Gas ，液化石 油气。 LNG—Liquefied Natural Gas，液化天然气。


液化后的天然气温度约为-160℃，处于超低温状态。
LNG的化学性质、成分决定着LNG低污染的特点。 天然气经过深冷过程，由于硫的成分以固体形式析出、分 离，LNG就不含有硫化物。也就是说，在燃料前根除了产 生SOx的生成源，这是与天然气的不同之处。