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天然气液化流程及装置

文章编号:100929425(2003)0120001206基金项目:国家自然科学基金资助项目(59576001)收稿日期:2002211219作者简介:顾安忠(1939—　),男,上海交通大学机械与动力工程学院制冷与低温工程研究所教授,博士生导师。

1962年毕业于上海交通大学船舶动力系,并就职于上海交通大学。

1982年至1985年在美国伊利诺理工学院(HT )和美国燃气工艺研究院(IG T )作访问学者。

主要研究方向有低温气体液化、分离、贮运技术,液化天然气技术,低温强化传热技术和工业气体的应用技术。

在国内外发表论文140余篇,编著、译著8本。

石玉美(1970—　),女,1998年毕业于上海交通大学制冷与低温工程研究所,获工学博士学位,现为上海交通大学制冷与低温工程研究所教师,副教授。

主要研究方向为天然气,发表论文30余篇。

天然气液化流程及装置顾安忠,石玉美,汪荣顺,朱　刚(上海交通大学机械与动力工程学院制冷与低温工程研究所,上海市华山路1954号　200030) 摘要:介绍了基本负荷型天然气液化装置中采用的流程及其研究进展,并对常用的几种流程进行了比较;接着介绍了调峰型天然气液化流程及目前世界上部分调峰型天然气液化装置。

简介了我国几座天然气液化装置中所采用的流程。

最后对我国的天然气液化技术的发展提出了建议。

关键词:天然气液化;基本负荷型;调峰型;流程;装置中图分类号:TE646 文献标识码:AN atural gas liquefaction processes and systemsG u An 2zhong ,Shi Y u 2mei ,Wang Rong 2shun ,Zhu G ang(Refrigeration and Cryogenic Engineering Institute o f Mechanical and Power Engineering Faculty ,Shanghai Jiaotong Univer sity ,1954Hua Shan Road ,Shanghai 200030)Abstract :The paper describes the processes em ployed by the natural gas liquefaction systems of basic load type and related research progress.A com paris on am ong several comm on processes is made.Natural gas liquefaction processes of peak shaving type and part of natural gas liquefaction systems of peak shaving type operating in the w orld are further spelled out in the paper.In addition ,the processes currently em ployed in the several natural gas liquefaction systems located in our country are described in brief ,Finally the paper offers a suggestion on the development of natural gas liquefaction technology.K eyw ords :Natural gas liquefaction ;Basic load type ;Peak shaving type ;Process ;System 液化天然气(LNG )在远洋运输、边远气田气体的利用、城市用天然气的调峰方面有管输天然气不可比拟的优点。

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。

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,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。

天然气液化装置的工艺流程

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新型天然气液化装置工艺流程及设备特点分析

新型天然气液化装置工艺流程及设备特点分析摘要：近年来，随着社会的发展和进步，人们生活水平的提高，需要大量天然气能源促进社会发展，要想使天然气能源满足社会实际发展所需，仅依靠国内的天然气资源已经无法满足实际需求，因此需要从国外引进大量的天然气资源以作补充，由于液化天然气（LNG）体积约为液化前气体体积的1/625，故有利于储存和输送。

随着 LNG 运输船及储罐制造技术的进步，将天然气液化几乎是目前跨越海洋运输天然气的主要方法。

LNG 生产一般包括天然气预处理、液化及储装三部分，其中液化系统是其核心。

关键词：天然气；液化装置；工艺流程；设备特点；分析1天然气液化装置工艺流程及设备特点分析1.1 液化天然气脱硫脱碳工艺及设备特点当原料气中 H2S 含量低、CO2含量高且需深度脱除 CO2时，可选用活化 MDEA法。

该法在 MDEA 溶液中加有提高吸收 CO2速率的活化剂，可用于脱除大量 CO2，也可同时脱除少量的 H2S，既保留了 MDEA溶液酸气负荷高、溶液浓度高、化学及热稳定性好、腐蚀低、降解少和反应热小等优点，又克服了单纯MDEA 溶液在脱除 CO2等方面的不足，因而具有能耗、投资和溶剂损失低等优点。

因此，我国新建的 LNG工厂均普遍采用活化 MDEA 法。

原料气中不含 H2S 时，其 LNG 工厂脱碳系统再生塔顶脱除的酸气（主要组分是 CO2，一般在95%左右）可直接引至安全处排放；否则需将酸气中微量H2S 脱除后再引至安全处排放。

酸气脱硫一般采用干法，例如采用活性炭脱硫。

需要指出的是，活化 MDEA 法为湿法脱碳，脱碳后的原料气为湿气。

此外，当原料气中 H2S 和 CO2含量很低且处理量较小时，也可考虑采用干法即分子筛脱硫脱碳。

例如，苏州华峰调峰型 LNG 工厂（70×104m3/d）利用西气东输一线管道天然气与城镇燃气管网压差，采用单级膨胀机制冷、部分液化的液化工艺。

该厂预处理系统先采用分子筛（4A）和活性炭复合床层脱水脱苯，再采用分子筛（13X）脱硫脱碳。

天然气液化装置

天然气液化装置天然气是一种清洁、高效的能源，然而由于其体积较大且密度低，不利于储运和使用。

为了提高天然气的储运效率，研究人员开发了一种叫做天然气液化装置的设备，将天然气压缩并冷却使其变成液体状态。

本文将从原理、工艺流程以及应用领域等角度介绍天然气液化装置。

原理天然气液化的基本原理是利用玻意耳-马略第定律，即在一定体积和温度下，气体的压力与其容积呈反比。

因此，将天然气压缩至极高的压力，然后通过降低温度，使其成为液体。

压缩、冷却、液化是天然气液化的基本步骤。

其中，采用的压缩机一般为离心式、螺杆式或往复式压缩机。

工艺流程天然气液化的工艺流程包括压缩、净化、冷却、分离、储存五个基本步骤。

压缩将来自天然气井的原天然气中的杂质和水分经过预处理后，用压缩机将其压缩到几十到几百倍的压力，一般达到15MPa以上的高压气体。

压缩后的气体具有较高的温度和压力，为下一步的冷却工作提供了条件。

天然气中含有水蒸汽、硫化氢、二氧化碳等多种杂质，这些杂质会在后续的液化过程中造成设备腐蚀和质量问题。

因此，在接下来的净化过程中，需要将这些杂质去除。

一般采用吸附法或膜分离法进行净化。

冷却压缩加热后的天然气，需要通过降温使其冷却到-162°C以下才能变成液态。

冷却过程一般采用制冷剂循环或直接膨胀制冷两种方法。

其中，制冷剂循环方式通常采用氨、丙烷或二氧化碳等制冷剂，而直接膨胀制冷方式则是利用泄放高压气体的膨胀冷却效应。

分离天然气中的组分具有不同的沸点和密度，通过分离将其分离成液态甲烷（LNG）和固态二氧化碳（CO2）等，备用于储存和使用。

分离过程中，需要通过出料系统、闸阀和压控阀等进行流量和压力的调节。

储存制成的LNG需要经过贮存，以便在需要的时候使用。

通常采用保温式贮罐进行储存，并且在储存过程中需要进行热能平衡控制，防止热量流失和压力波动。

应用领域天然气液化技术主要应用于LNG船、LNG车辆、LNG加气站、LNG储气罐等多个领域。

新型天然气液化装置工艺流程及设备特点分析

新型天然气液化装置工艺流程及设备特点分析摘要：随着天然气不断被用于各个行业中，其天然气液化行业也采用了各种新型技术，且应用多种了新型的天然气液化装置，从而使致力于提高液化效率与质量。

随着天然气需求量不断提升，适宜选用天然气液化设备并优化天然气液化工艺，以确保社会供应优良天然气。

关键词：新型天然气；液化装置；工艺流程；设备特点一、液化天然气工厂或装置类型（1）基本负荷型工厂是主要从事液化天然气 (LNG) 生产的工厂，包括原料气的预处理、液化以及储装等环节。

这种工厂的特点是处理的气体量较大，并且通常位于沿海地区，其生产能力与天然气供应、储存和远洋运输的能力相适应。

（2）调峰型液化天然气(LNG)工厂包括天然气预处理、液化、储存和再气化等部分。

它的主要作用是调节工业和居民用气需求的不平衡性，并作为应急气源。

与普通LNG工厂相比，调峰型LNG工厂的液化能力较小，而储存和再气化能力较大。

为实现液化，常采用膨胀机制冷或混合冷剂制冷液化工艺。

（3）浮式LNG生产产品储卸控制装置集LNG生产、储卸为一体。

具备投资低、建设周期短、户籍迁移容易等优点和缺点。

特别适合海上天然气田的研究和开发。

控制单元目前采用采用混合制冷机组与压缩机工作或改进的氮气膨胀压缩机工作的水蒸气处理工艺。

（4）接收站工厂用于接收由远洋运输船从基本负荷型LNG工厂运来的LNG，将其储存和再气化，然后进入分配系统供应用户。

二、液化天然气装置的特点及现状（一）液化天然气的特点压缩天然气与液化天然气本质上有很大的差异，其主要特点有三个：首先，液化天然气的密度较高，因此，在运输的过程中，降低了运输和存储成本，提高经济性。

由此可见，液化天然气相较于压缩天然气，具有更佳的成本效益。

这样一来，液化天然气的使用更经济。

其次，相较于压缩天然气. 液化天然气的燃烧释放更多热量,。

最后, 液化天然气在燃烧过程中对环境的污染较低, 是一种清洁能源, 因此，被广泛应用于社会各个行业中。

天然气液化流程和装置

天然气液化装置和流程
一、天然气液化装置
基本负荷型液化装置
调峰型液化装置
浮式液化天然气生产储卸装置
液化天然气接受终端
概念
生产供当地使用或外运的大型液化装置
调峰负荷或补充冬季燃料供应的天然气液化装置
接受用船从基本负荷天然气液化工厂运来的液化天然气，将其储存和再汽化后分配给用户。
采用流程
级联式和混合制冷剂液化流程
一座浮动的LNG生产接受终端，直接泊于气田上方进行作业，不需要先期进行海底输气管道、LNG工厂和码头的建设，降低了气田的开发成本。
疑问：天然气液化装置分类中没有小型撬装式液化天然气装置
二、天然气液化流程（按制冷方式分）
优点
缺点
级联式液化流程
1.能耗低；2.制冷剂为纯物质，无需配比；3.技术成熟，操作稳定。
带膨胀机的液化流程和混合制冷剂液化流程
备注
20世纪60年代最早建设的天然气液化装置采用当时技术成熟的级联式液化流程。20世纪70年代采用流程大为简化的混合制冷剂液化流程。20世纪80年代后新建与扩建的基本负荷型天然气液化流程，则几乎无一例外的采用丙烷预冷混合制冷剂液化流程
与基本负荷型LNG装置相比，调峰型LNG装置是小流量的天然气液化装置，非常年连续运行，生产规模较小，其液化能力一般为高峰负荷量的1/10左右
带膨胀机的液化流程
1.流程简单、调节灵活、工作可靠、易启动、易操作、维护方便；2.用天然气本身为工质时，省去专门生产、运输、储存冷冻剂的费用。
1.送入装置的气流须全部深度干燥；2.回流压力低，换热面积大，设备技术投入量大；3.受低压用户多少的限制；4.液化率低，如再循环，则在增加循环压缩机后，多种制冷剂的设备；3.管道与控制系统复杂，维护不便。

天然气液化设备.doc

天然气液化设备一、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125～514r/min，综合绝热效率为0.75～0.85。

由于往复式压缩机具有效率高、压力范围宽、流量调节方便等特点在天然气工业中应用广泛。