天然气液化PPT课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（4）灵活方便 不仅比地下输气管道节省投资， 而且方便可靠、风险性小、适应性强。
5
4、LNG的主要用途
由于LNG有利于生态环境保护，尤其是在工 业中心和人口稠密地区，使用LNG更具优越 性，目前世界上环保先进的国家都在推广使 用LNG。
（1）解决边远地区的能源供应 LNG可以通过 地面或水上运输工具运输到远离天然气田的 边远能源消费地，取代地下远距离管道输送， 节省大量管线及站场建设的投资。
9
图3.2三温度水平阶式循环的冷却
1三温度水平阶式循环的冷却曲线 图2九温度水平阶式循环的天然气冷却曲线
线
10
阶式液化流程也被称为级联式液化流程、复叠式 液化流程或串联蒸发冷凝液化流程。由于阶 式循环能耗低，技术成熟，最早建成的基地 型LNG工厂采用了这种液化工艺。
阶式液化流程分三级压缩制冷，逐级提供 冷量液化天然气，各级所用的制冷剂分别为 丙烷(大气压下沸点-42.3℃)、乙烯(大气压下 沸点-104℃ )、甲烷
液化天然气技术
1
一、液化天然气基本知识
1、什么是液化天然气？ 天（英文 Liquefied Natural Gas, 简称LNG）。
天然气在液化过程中进一步得到净化，甲烷 纯度更高，不含二氧化碳，硫化物，无色、无味、 无毒且无腐蚀性。
14
缺点：
⑴机组多，流程复杂。需要三个大型压缩机以及相 当数量的备件。 ⑵附属设备多，要有专门生产和储存多种制冷剂的 设备。
⑶管道与控制系统复杂、维护不便。需要大量的管线、 阀门以及控制原件和调节设备。整个系统的庞大与 复杂使得控制系统比较复杂。
15
混合制冷剂液化流程（MRC-Mixed-Refrigerant-Cycle） MRC是以C1-C5的碳氢化合物及N2等五种以上的
4
NOX减少30-40%，CO2减少90%，微粒排放减少 40%，噪音减少40%，而且无铅、苯等致癌物质， 基本不含硫化物，环保性能非常优越。因此， LNG是一种洁净的能源。
（3）经济高效 LNG液化后体积大约缩小为气态 天然气的1/625，其储存成本大约是气态天然气的 1/7-1/6，投资省、占地少、储存效率高。此外， LNG携带的冷量可以部分回收利用。
3
3、LNG的优点
LNG的优点表现在以下几个方面 （1）安全可靠 LNG的燃点比汽油高230℃，比
柴油更高；LNG爆炸极限比汽油高2.5-4.7倍； LNG相对密度为0.47左右，汽油为0.7左右，比空 气轻，即使稍有泄漏，也将迅速挥发扩散，不至 于自燃爆炸或形成遇火爆炸的极限浓度。因此， LNG是一种安全的能源。 （2）清洁环保 根据取样分析对比，LNG作为汽 车燃料 ，比汽油、柴油的综合排放量降低85%左 右，其中CO排放减少97%，HC减少70-80%，
多组分混合制冷剂为工质，进行逐级的冷凝、蒸发、 节流膨胀得到不同温度水平的制冷量，以达到逐步 冷却和液化天然气的目的。混合制冷剂的制冷原理 与纯单组分制冷剂的制冷原理大致相同，即都是通 过冷剂液体的汽化，与被冷介质进行热交换，使其 降温。与纯组分制冷剂不同的是，混合制冷剂产生 的冷量是在一个连续的范围之内，纯组分制冷剂产 生的冷量是在一个固定的温度上。
天然气液化工艺有： 节流制冷循环 膨胀机制冷循环 阶式制冷循环 混合冷剂制冷循环 带预冷的混合冷剂制冷循环
8
2.1阶式制冷循环
经典的阶式循环由三个单独的制冷循环（丙烷、乙 烯、甲烷）串接而成（3个温度水平）。为使实际级 间操作温度尽可能贴近原料气的冷却曲线，减少熵 增，提高效率，用9个温度水平（丙烷段、乙烯段、 甲烷段各3个）代替3个温度水平（丙烷段-38℃、乙 烯段-85℃、甲烷段-160℃）。天然气3温度水平和9 温度水平阶式循环的冷却曲线，见图1和图2。
节流阀
丙烷 制冷单元
换热器
乙烷制冷剂 甲烷制冷剂
节流阀
乙烷 制冷单元
换热器
节流阀
甲烷 制冷单元
节流阀
13
阶式制冷循环优缺点： 优点：
⑴能耗低，使用九阶式液化，使各级制冷温度与 原料气的冷却曲线接近，减少了熵增，比能量消耗 接近于理论的热力学效率上限。
⑵制冷剂为纯物质，没有配比问题，操作稳定。 ⑶技术成熟，压缩机的喘震减少。
(大气压下沸点-162℃)，每个制冷剂循环中均含 有三个换热器。
11
阶式制冷原理 残余气
天然气
4
5
6
LNG
1
2
3
7
8
9
冷却水
1、2、3—丙烷、乙烯甲烷压缩机 ；4、5、6—丙烷、乙烯、甲 烷蒸发器；7、8、9—丙烷、乙烯、甲烷冷凝器
12
阶式循环流程图
换热器 换热器 换热器
水冷器
原料气
丙烷制冷剂
液化天然气的体积约为同量气态天然气体积 的1/600，大大方便存储和运输。
液化天然气比水轻，重量仅为同体积水的 45%。
2
2、LNG基本特性
LNG的主要成份为甲烷，化学名称为CH4，还有 少量的乙烷C2H6、丙烷C3H8以及氮N2等其他成 份组成。 临界温度为-82.3℃，临界压力为45.8kg/cm2。 沸点为-162.5℃，熔点为-182℃，着火点为650℃。 液态密度为0.425T/m3，气态密度为0.718kg/Nm3 气态热值9100Kcal/m3，液态热值12000Kcal/kg 爆炸范围：上限为15%，下限为5%。 华白指数(W)44.94MJ/Nm3。 燃烧势(CP)45.18。
6
（2）解决边远气田的开发或天然气回收 ， （3）利用LNG作天然气调峰。 （4）LNG冷量的回收 LNG在常温下携带有大约
836J/kg的冷量，这些冷量可以回收，回收率在 50%以上。 （5）用作燃料 家庭、工厂发电、各种运输车辆 等。 （6）化工原料。
7
二 液化天然气生产原理
天然气液化是一个低温过程。原料天然气经 净化预处理后，进入换热器进行低温冷冻循环， 冷却至-162℃ 左右就会液化。
16
无预冷的混合制冷剂液化流程
以混合制冷剂制冷循环为基础的天然气液化流程是目 前应用最广泛的液化工艺。MRC是目前最具代表性且应 用最为广泛的混合制冷剂循环工艺。MRC循环是由美国 APCI公司于六十年代末开发成功的混合制冷剂制冷循环， 该工艺的主要特色是APCI公司发明的一台深冷的、集成 化 的 主 换 热 器 和 多 组 分 混 合 制 冷 剂 。 MRC 主 换 热 器 是 MRC制冷系统的核心。
5
4、LNG的主要用途
由于LNG有利于生态环境保护，尤其是在工 业中心和人口稠密地区，使用LNG更具优越 性，目前世界上环保先进的国家都在推广使 用LNG。
（1）解决边远地区的能源供应 LNG可以通过 地面或水上运输工具运输到远离天然气田的 边远能源消费地，取代地下远距离管道输送， 节省大量管线及站场建设的投资。
9
图3.2三温度水平阶式循环的冷却
1三温度水平阶式循环的冷却曲线 图2九温度水平阶式循环的天然气冷却曲线
线
10
阶式液化流程也被称为级联式液化流程、复叠式 液化流程或串联蒸发冷凝液化流程。由于阶 式循环能耗低，技术成熟，最早建成的基地 型LNG工厂采用了这种液化工艺。
阶式液化流程分三级压缩制冷，逐级提供 冷量液化天然气，各级所用的制冷剂分别为 丙烷(大气压下沸点-42.3℃)、乙烯(大气压下 沸点-104℃ )、甲烷
液化天然气技术
1
一、液化天然气基本知识
1、什么是液化天然气？ 天（英文 Liquefied Natural Gas, 简称LNG）。
天然气在液化过程中进一步得到净化，甲烷 纯度更高，不含二氧化碳，硫化物，无色、无味、 无毒且无腐蚀性。
14
缺点：
⑴机组多，流程复杂。需要三个大型压缩机以及相 当数量的备件。 ⑵附属设备多，要有专门生产和储存多种制冷剂的 设备。
⑶管道与控制系统复杂、维护不便。需要大量的管线、 阀门以及控制原件和调节设备。整个系统的庞大与 复杂使得控制系统比较复杂。
15
混合制冷剂液化流程（MRC-Mixed-Refrigerant-Cycle） MRC是以C1-C5的碳氢化合物及N2等五种以上的
4
NOX减少30-40%，CO2减少90%，微粒排放减少 40%，噪音减少40%，而且无铅、苯等致癌物质， 基本不含硫化物，环保性能非常优越。因此， LNG是一种洁净的能源。
（3）经济高效 LNG液化后体积大约缩小为气态 天然气的1/625，其储存成本大约是气态天然气的 1/7-1/6，投资省、占地少、储存效率高。此外， LNG携带的冷量可以部分回收利用。
3
3、LNG的优点
LNG的优点表现在以下几个方面 （1）安全可靠 LNG的燃点比汽油高230℃，比
柴油更高；LNG爆炸极限比汽油高2.5-4.7倍； LNG相对密度为0.47左右，汽油为0.7左右，比空 气轻，即使稍有泄漏，也将迅速挥发扩散，不至 于自燃爆炸或形成遇火爆炸的极限浓度。因此， LNG是一种安全的能源。 （2）清洁环保 根据取样分析对比，LNG作为汽 车燃料 ，比汽油、柴油的综合排放量降低85%左 右，其中CO排放减少97%，HC减少70-80%，
多组分混合制冷剂为工质，进行逐级的冷凝、蒸发、 节流膨胀得到不同温度水平的制冷量，以达到逐步 冷却和液化天然气的目的。混合制冷剂的制冷原理 与纯单组分制冷剂的制冷原理大致相同，即都是通 过冷剂液体的汽化，与被冷介质进行热交换，使其 降温。与纯组分制冷剂不同的是，混合制冷剂产生 的冷量是在一个连续的范围之内，纯组分制冷剂产 生的冷量是在一个固定的温度上。
天然气液化工艺有： 节流制冷循环 膨胀机制冷循环 阶式制冷循环 混合冷剂制冷循环 带预冷的混合冷剂制冷循环
8
2.1阶式制冷循环
经典的阶式循环由三个单独的制冷循环（丙烷、乙 烯、甲烷）串接而成（3个温度水平）。为使实际级 间操作温度尽可能贴近原料气的冷却曲线，减少熵 增，提高效率，用9个温度水平（丙烷段、乙烯段、 甲烷段各3个）代替3个温度水平（丙烷段-38℃、乙 烯段-85℃、甲烷段-160℃）。天然气3温度水平和9 温度水平阶式循环的冷却曲线，见图1和图2。
节流阀
丙烷 制冷单元
换热器
乙烷制冷剂 甲烷制冷剂
节流阀
乙烷 制冷单元
换热器
节流阀
甲烷 制冷单元
节流阀
13
阶式制冷循环优缺点： 优点：
⑴能耗低，使用九阶式液化，使各级制冷温度与 原料气的冷却曲线接近，减少了熵增，比能量消耗 接近于理论的热力学效率上限。
⑵制冷剂为纯物质，没有配比问题，操作稳定。 ⑶技术成熟，压缩机的喘震减少。
(大气压下沸点-162℃)，每个制冷剂循环中均含 有三个换热器。
11
阶式制冷原理 残余气
天然气
4
5
6
LNG
1
2
3
7
8
9
冷却水
1、2、3—丙烷、乙烯甲烷压缩机 ；4、5、6—丙烷、乙烯、甲 烷蒸发器；7、8、9—丙烷、乙烯、甲烷冷凝器
12
阶式循环流程图
换热器 换热器 换热器
水冷器
原料气
丙烷制冷剂
液化天然气的体积约为同量气态天然气体积 的1/600，大大方便存储和运输。
液化天然气比水轻，重量仅为同体积水的 45%。
2
2、LNG基本特性
LNG的主要成份为甲烷，化学名称为CH4，还有 少量的乙烷C2H6、丙烷C3H8以及氮N2等其他成 份组成。 临界温度为-82.3℃，临界压力为45.8kg/cm2。 沸点为-162.5℃，熔点为-182℃，着火点为650℃。 液态密度为0.425T/m3，气态密度为0.718kg/Nm3 气态热值9100Kcal/m3，液态热值12000Kcal/kg 爆炸范围：上限为15%，下限为5%。 华白指数(W)44.94MJ/Nm3。 燃烧势(CP)45.18。
6
（2）解决边远气田的开发或天然气回收 ， （3）利用LNG作天然气调峰。 （4）LNG冷量的回收 LNG在常温下携带有大约
836J/kg的冷量，这些冷量可以回收，回收率在 50%以上。 （5）用作燃料 家庭、工厂发电、各种运输车辆 等。 （6）化工原料。
7
二 液化天然气生产原理
天然气液化是一个低温过程。原料天然气经 净化预处理后，进入换热器进行低温冷冻循环， 冷却至-162℃ 左右就会液化。
16
无预冷的混合制冷剂液化流程
以混合制冷剂制冷循环为基础的天然气液化流程是目 前应用最广泛的液化工艺。MRC是目前最具代表性且应 用最为广泛的混合制冷剂循环工艺。MRC循环是由美国 APCI公司于六十年代末开发成功的混合制冷剂制冷循环， 该工艺的主要特色是APCI公司发明的一台深冷的、集成 化 的 主 换 热 器 和 多 组 分 混 合 制 冷 剂 。 MRC 主 换 热 器 是 MRC制冷系统的核心。