液化天然气文献综述

化工与生物技术学院

毕业设计文献综述

天然气预处理与液化工艺Pretreatment and liquefaction process of natural gas

学生学号10160211

学生姓名王斌

专业班级油气1002班

指导教师屈成亮助教

联合指导教师陈明辉高工

完成日期2014.3.10

吉林化工学院

Jilin Institute of Chemical Technology

化工与生物技术学院毕业设计文献综述

目录

摘要 (1)

第1章液化天然气基础知识 (2)

1.1液化天然气LNG (2)

1.1.1LNG的基本物理特性 (2)

1.1.2LNG与其他燃料的性质对比 (2)

1.1.3LNG的优点 (3)

1.1.4LNG产业链 (3)

1.1.5中国的LNG工业发展 (3)

1.1.6国内LNG市场定位 (3)

第2章天然气预处理 (4)

2.1酸性气体的脱除 (5)

2.2水分的脱除 (6)

2.3汞及重烃的脱除 (6)

第3章天然气液化工艺 (7)

3.1级联式液化流程 (7)

3.2混合制冷剂液化流程 (8)

3.3膨胀制冷流程 (9)

第4章LNG在中国的应用前景 (11)

参考文献 (12)

摘要

液化天然气作为一种清洁能源，越来越受到人们的欢迎，而天然气预处理与液化技术也已成为天然气工业中一个极其重要的部分。该综述总结了几种天然气预处理与液化的工艺流程。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。一般的脱除酸气和脱水方法有吸收法、吸附法、转化法等。从长输管道来的天然气进行脱除CO2和水后,进入液化工序。目前，天然气液化工业成熟的工艺路线主要有3种类型：阶式制冷工艺、膨胀制冷工艺和混合冷剂制冷工艺。

关键词:液化天然气；净化；液化

第1章液化天然气基础知识

1.1液化天然气LNG

LNG是英文Liquefied Natural Gas的简称，即液化天然气。

液化天然气是一种液态状况下的无色液体，主要由甲烷组成，组分可能含有少量的乙烷、丙烷、氮或通常存在于天然气中的其他组分。

——GB/T19204—2003 LNG是天然气（甲烷CH4）在经净化及超低温状态下（-162℃、一个大气压）冷却液化的产物。液化后的天然气其体积大大减少，约为0℃、1个大气压时天然气体积的1/600，也就是说1立方米LNG气化后可得600立方米天然气。

1.1.1LNG的基本物理特性

1．甲烷含量高于75%，氮含量低于5%

2．密度：426~470Kg/m3之间，视其组分而定

3．温度：大气压下-157~-162℃

4．气态爆炸极限：5%~15%

5．气液体积比约为620：1

1.1.2LNG与其他燃料的性质对比

1.1.3LNG的优点

1．能量密度大，便于储存和运输；

2．储运效率高，占地少，相对投资小；

3．储存压力低，更加安全；

4．组分纯净、燃烧完全、排放清洁；

5．机动灵活，不受燃气管网制约。

1.1.4LNG产业链

LNG产业链包括天然气预处理、液化、储存、运输、接收、应用等环节。其中天然气的液化、储存、运输和应用是整个产业链的主要组成部分。

图1-1LNG产业链

1.1.5中国的LNG工业发展

中国LNG项目得到了迅猛的发展，并形成了一些发展LNG产业的有利条件。中国近海油气生产已形成相当规模，随着渤海、东海、南海的天然气登陆，沿海一带的天然气管网已初步形成；液化天然气可与城市燃气系统贯通、与海上天然气登陆衔接，形成两种气源的互补；“西气东输”和“广东大鹏LNG项目”的示范和宣传作用，极大的促进了中国天然气市场的培育；小型LNG液化厂技术的掌握，有利于小气田和边远气田的开发。

1.1.6国内LNG市场定位

1．在我国天然气供求日趋紧张的趋势下，应优先发展：

2．高能耗、用气量较大，包括发展潜力较大的用户；

3．用气量平稳的用户；

4．能够接受较高气价，即附加值较高的用户；

5．环保压力较大的用户。

第2章天然气预处理

天然气液化之前的原料气净化是一个重要环节。

表2-1原料气中杂质浓度上限

由于液化气厂的进料气中含有大量的酸陛气体、重烃、水及汞等杂质，易形成水合物，造成设备腐蚀、管道堵塞。为了保证天然气的深冷冻液化过程的稳定操作，对其中的C02、H2S、水、汞、重烃类等都有严格的要求。一般要达到如表2-1所示的指标。预处理的主要设备由吸收塔、再生塔及干燥塔组成(见图2-1)。

图2-1天然气预处理系统简图

2.1酸性气体的脱除

酸性气体的脱除通常是采用溶液吸收法。有：①胺法；②Benfield法(以碳酸钾和二乙醇胺为溶剂)；③Sultlnol法(这是一种物理化学吸收法)。然而这些方法中，③中的溶剂同时也能使包括CH4在内的烃类大量溶解，并且这些方法大多数成本高，能耗大。

近年来，一些LNG公司已采用了一些较先进的气体预处理技术，并且已在LNG 工业中起着重要作用。

对于含低浓度酸性气体的原料气(分压小于350kPa)，Amine Guard FS流程较为实用，它是包括一个以胺液为主体的流程和一种UCARSOL类胺溶剂，该溶剂成本低、有较好的热的和化学的稳定性、无腐蚀性、不易起泡，以及该流程除易操作外，与MEA和DEA流程相比需较低的再生热能等优点，其优化了的设计是基于40多年的气体净化经验并已得到技术性杂志的认可，世界上已有550多个工厂采用该流程。

值得一提的是Benfield流程(见图2-2)。它包括K2CO3水溶液、加快质传递的活化剂及防腐剂，已被世界上几百个装置所采用。Benfield流程已有30多年历史，近年来人们对它有所改进。较为典型的有：①Ben-field-100流程(如图2-3所示)，它包括K2CO3吸收液、分子筛等。K2CO3吸收液除去酸性气体及COS，分子筛则除去水分及剩余的酸性气体。产品中有部分气体回流，用于分子筛的再生，然后再返回原料气。该流程能较彻底地除去含S化合物、80％～99％COS、95％～100％甲疏醇及大部分水分；②采用新的活化剂。通常活化剂用于加快CO2的吸收速度，这样可减少装置体积并起节能作用。以往常用二乙醇胺(DEA)、砷、甘氨酸作为活化剂，而现在采用一种新的活化剂P1，其效用已被美国三个合成氨厂所证实，这些厂每天产氨1000～1500t，需纯化2．8MPa压力下含17％CO2的17500m3气体。

图2-2Benfield流程