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。

再生塔顶部气体在胺液回流冷凝器中被冷却，然后流入胺液回流罐。罐内收

集的液体被胺液回流泵作为回流送返至再生塔的顶部。胺液回流罐顶部未被冷凝

的气体主要为CO2，将在顶部被安全排放。

贫富液换热器出口贫胺液被胺液增压泵压入胺液冷却器，经进一步冷却后再

经胺液循环泵压入胺洗塔，从而结束整个循环。

2.2天然气液化系统

经过脱CO2、脱水、脱汞、纯化预处理后的原料气，经氨液预冷器预冷至-23.9℃,进入液化系统。该气体首先进入冷箱主换热器的“A”通道，以气液两相的

形式在冷气分离器中冷凝、分离出重烃成分。从冷气分离器顶部离开的原料气流

经一个单独的通道"B”被液化，然后以-144.20C离开冷箱进入LNG输送管线，最

终进入LNG储罐。冷箱中充填有珠光砂用于保冷，并用持续的干燥氮气对冷箱进

行吹扫以防止水分进入。

2.3分子筛脱水

对于醇胺脱酸技术，原料气脱酸之后，就要进行分子筛脱水这项工作。分子

筛设备由两台机器组成，这两台机器各自有各自的作用，是切换运行的，一台机

器用于脱水，一台机器用于加热、冷却等过程。两台机器的结合使用，才能真正

达到分子筛脱水的要求。脱酸后的原料气进入脱水设备，分子筛会吸收其中的水

分使其达到适宜的数值内。脱水完成后，原料气会进入加热器被加热，随后又进

入冷却器中被冷却，之后进入再生气压缩机进行增压、冷却，最后重新返回胺洗

塔入口。以上就是分子筛脱水的几个关键步骤，每一个步骤的顺序不可出错，而

且要注意保护原料气是否进入其他气体，防止原料气不纯。

2.4混合制冷剂制冷

LNG装置技术中至关重要，且用途最广的技术就是混合冷剂制冷技术。混合

冷剂制冷技术可制冷至-147.5摄氏度。混合冷剂制冷对于解决原料气的温度起着

关键的作用，能够有效降低原料气温度，保障原料气所需气压大小。在实际操作中，进入混合制冷剂压缩机之前，混合冷剂气体需要去除液滴，保持干燥度。这

时候要使永冷剂压缩机入口处的洗涤器洗去液滴，使得气体保持适宜的干燥度。

气体经过压缩进入混合冷剂压缩机之后，要与高压混合冷剂气体一起进入混合冷

剂机油分离器，脱除其中的润滑油含量。然后，气体需要由活性炭除油器和过滤

器进行除油和过滤工作，除油和过滤之后，再一次对气体进行冷却，使其成为气

液混合物。混合物需要进行分离，分离的时候要确保均匀分离，且各自流出，进

行冷却降压，为天然液化气提供冷量。混合制冷剂制冷技术也不是一项简单的工艺，其中涉及很多内容和知识，包括制冷的步骤、制冷的方法、以及制冷过程中

的气体压强数值等等，这些问题也需要多家关注，不可忽视。

2.5氨预冷制冷系统

氨预冷制冷系统设计为氨液预冷器提供温度至-28.9℃的液体冷剂，该温度对

应于氨制冷压缩机的吸气压力110.3kPa。氨液是由氨气液分离罐供应氨液预冷器，并且受胺液预冷器壳程的液位控制阀调节。氨压缩机从氨液预冷器缓冲罐的壳程

吸取氨蒸气，经压缩后将温度为82.22℃、压力为1481kPa的高压氨气排入氨制

冷压缩机油分离器。氨气中的润滑油含量在其中被脱除至5ppm。氨气通过氨集

油器进一步将润滑油脱除至小于1ppm，然后进入氨压缩机排气冷却器冷却，并

在45℃和1471kPa下冷凝为氨液。氨液靠重力作用流入氨接收器。氨液从氨接收

器离开进入氨气液分离罐，并由氨气液分离罐最终向氨液预冷器的壳程提供氨液，以维持液位处于能够完全覆盖预冷器中所有的换热管束的液位高度。