【精品】煤层气液化流程及技术现状

煤层气液化流程及技术现状

2008-10—13分享到:QQ空间新浪微博开心网人人网

摘要：阐述了煤层气利用的重要性和煤层气液化储运的优点，介绍了级联式液化流程、混合制冷剂液化流程和带膨胀机的液化流程3种典型的煤层气液化流程，分析了煤层气和常规天然气液化技术的研究现状。

关键词:煤层气液化;天然气液化；液化流程;液化技术

TechnologicalProcessofCoalbedMethaneLiquefactionandTechnica

lPresentStatus

ZHANGCun—sen

Abstract：Theimportanceofcoalbedmethaneutilizationandtheadv antagesofcoalbedmethaneliquefaction，storageandtransportare expounded。Thethreekindsoftypicaltechnologicalprocessesofco albedmethaneliquefactionincludingcascadeconnectiontypelique factionprocess，mixedrefrigerantcycleliquefactionprocessand liquefactionprocesswithexpanderareintroduced.Thepresentrese archstatusofliquefactiontechnologiesofcoalbedmethaneandconv entionalnaturalgasareanalyzed。

Keywords：coalbedmethaneliquefaction；naturalgasliquefactio n；liquefactiontechnologicalprocess；liquefactiontechnology

自大型油气田和煤层气开发被2006年2月9日国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》列为16个重大专项之一，煤层气的开发和利用引起了国家及社会的高度重视。煤层气作为煤层的伴生资源,它的开采可以防止矿井发生燃气爆炸和燃气突发灾害事

故。煤层气燃烧的灰尘排放量、SO

2排放量、CO

2

排放量很小，环境性

能好，是常规天然气最现实可靠的补充或替代能源［1］.

采用煤层气液化技术[2~4]

，可以促进煤层气的利用，并且在很大程度上满足大力发展煤层气技术的需求.煤层气液化后体积大约缩小为原来的1/600，经简单的气化装置就可以重新变成气态使用。液化储存的煤层气可以用于城市管网和天然气电厂的调峰，为煤层气的远距离运输提供了条件。开发利用煤层气资源，不但可以弥补煤炭供应缺口，而且可以改善能源质量。大力开发煤层气液化技术，成为当前研究煤层气技术的关键。

1煤层气液化流程［5、6]

煤层气属于天然气的一种，因此煤层气的液化与常规天然气液化的基本原理及流程一样，可以借鉴常规天然气液化技术。天然气液化流程主要有级联式液化流程、混合制冷剂液化流程和带膨胀机的液化流程。在项目建设过程中，天然气液化流程的确定是一个至关重要的技术、经济问题，不同的液化流程在能耗上会有很大的差距。因此,天然气液化流程的选择将直接影响到天然气液化工厂建设及运行的

经济性，需要综合考虑造价、能耗、可靠性等多种因素。

①级联式液化流程

级联式液化流程又称为阶式液化流程,是最早应用于液化天然气装置的工艺流程，其技术成熟，操作稳定，从20世纪60年代开始广泛应用于基本负荷型天然气液化装置。级联式制冷循环流程一般是用丙烷、乙烯、甲烷3种纯制冷剂（蒸发温度分别为-38℃、—85℃、—160℃)进行的三级制冷，使天然气在多个温度等级的制冷阶段中分别与相应的制冷剂换热，从而实现冷却和液化。级联式制冷循环的优点是：能耗较低;制冷剂为纯物质，无配比问题；技术成熟，操作稳定.级联式制冷循环也存在一些缺点:机组多，流程复杂；附属设备多，要有专门生产和储存各种制冷剂的设备；管道与控制系统复杂，维修不便.

②混合制冷剂液化流程

混合制冷剂液化流程即MRC（MixedRefrigerantCycle)，是采

用N

2和C

2

～C

5

的烃类混合物作为循环制冷剂的工艺。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，都是通过制冷剂液体的气化,与天然气进行热交换,使其降温.

混合制冷剂制冷循环保留了级联式制冷循环的优点，而且只用一台压缩机，使流程大大简化，降低了造价。在理论上，混合制冷剂的组成应按照天然气原料的组成、压力、工艺流程确定，一旦确定不易改变。即使能做到这一点，要对整个液化过程(从常温到—162℃左右)提供所要求的冷量很困难。因此混合制冷剂循环流程的效率要比级联式循环流程低。

以混合制冷剂制冷循环为基础的LNG流程中最具代表性且应用广泛的混合制冷剂循环工艺是MRC TM循环，它是由美国APCI公司于20世纪60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公司发明的深冷的、集成化的主换热器和多组分混合制冷剂。MRC TM主换热器是MRC TM制冷系统的核心。

/MRC TM）是对混合制冷剂循环（M 丙烷预冷的混合制冷剂工艺(C

3

RC TM）的改进，也可看作是对传统的级联式循环的改进,对基本负荷型LNG工厂来说，这是目前最先进也是应用最广泛的循环，被称为第三代LNG新型流程.

③带膨胀机的液化流程

以膨胀制冷循环为基础的天然气液化工艺流程是采用透平膨胀机进行等熵膨胀而达到降温目的的过程。根据进入膨胀机的介质的不同，膨胀制冷循环分为天然气膨胀制冷工艺(又称开式膨胀机循环)和氮气膨胀制冷工艺(又称闭式膨胀机循环）.

天然气膨胀制冷工艺的特点是流程简单、设备少、调节灵活、工作可靠、维修方便，而且几乎不耗电,该工艺特别适用于天然气输送压力较高而实际使用压力较低、中间需要降压的场所。对于原料气压力较低的情况，则需增设天然气压缩机进行增压，导致设备造价和操作能耗、费用的增加。与天然气膨胀制冷工艺相比，氮气膨胀制冷工艺的结构也比较简单、设备造价低、维修方便，而且通用性比较强,其缺点是能耗较高。由于氮气膨胀制冷循环是一个密闭的、独立的系统，因此该工艺的选用可不考虑原料气压力的高低,并且可根据需要使进入装置的天然气液化率几乎达到100％。

2煤层气液化技术的现状［7］