中国液化天然气的发展

中国液化天然气的发展

顾安忠石玉美汪荣顺

（上海交通大学机械与动力工程学院，200030）

摘要：文章主要介绍我国在LNG（简称LNG）工厂、LNG接收终端、LNG运输槽车和LNG气化站等方面的研究进展以及上海交通大学在天然气应用基础方面的研究成果。提出了在LNG方

面有待开展的主要工作，即：（1）小型天然气液化装置；（2）LNG冷量利用技术；（3）LNG工业

链中设备的国产化；（4）LNG船技术。我国在发展LNG过程中，必须认识到该行业的三个方面的

特点：LNG的专业化、社会化和国际化。

关键词：LNG工厂 LNG接收终端 LNG槽车 LNG槽船 LNG气化站

为了改变能源结构、改善环境状态、发展西部经济，中国政府十分重视天然气的开发和利用。近十年来，中国的液化天然气（Liquefied natural gas简称LNG）开发已起步，在LNG链的每一环节上都有所发展，尤其是近几年内，在某些环节上的进展还比较大。已建天然气液化工厂有上海的LNG事故调峰站和河南中原天然气液化工厂。新疆正在筹建一座规模更大的天然气液化工厂。中国为了引进国外LNG，正在广东深圳建造LNG接收终端；并准备在福建建造第二座LNG接收终端。在LNG运输方面，储罐制造商生产的LNG槽车已投入运行，正计划开发制造运输LNG的集装箱。中国政府开始着手建造LNG船的计划。在LNG应用方面，山东、江苏、河南、浙江和广东等省的一些城镇建立了气化站，向居民或企业提供燃气。为了适应LNG在中国的迅速发展，相应的LNG标准制定工作也已经开展。在高等院校，展开了对天然气应用的基础研究。

天然气是当今世界能源消耗中的重要组成部分，它与煤炭、石油并称为世界能源的三大支柱。天然气是一种洁净的能源。我国具有丰富的天然气资源。随着我国西部大开发中四大工程之一的“西气东输”工程的实施，将有力地促进天然气的开发和利用。

LNG是气田开采出来的天然气，经过脱水、脱酸性气体和重烃类，然后压缩、膨胀、液化而成的低温液体。LNG是天然气的一种独特的储存和运输形式，它有利于天然气的远距离运输、有利于边远天然气的回收、降低天然气的储存成本、有利于天然气应用中的调峰，同时，由于天然气在液化前进行了净化处理，所以它比管道输送的天然气更为洁净。LNG工业链是非常庞大的，主要包括天然气液化、储存、运输、接收终端、气化站等，见图1。

图1 LNG工业链

下面分别介绍我国在LNG工业链各环节：即LNG工厂、LNG接收终端、LNG运输、LNG 气化站等方面的现状和进展。

1 LNG工业链

1.1LNG工厂

两套小型的LNG示范装置

我国从20世纪80年代末开始就进行LNG装置的实践，下面介绍两个小型LNG装置，这些小型装置的研制与开发为我国探索天然气液化技术提供了宝贵的经验。

（1）陕北气田LNG示范工程

陕北气田LNG示范工程，以偏远单井所产小量天然气为原料，经净化、预冷、深冷液

化、循环压缩等工艺过程，将天然气液化，用槽车运送到使用地点。这可充分利用偏远单井的天然气资源。

该LNG工程设在长庆油田靖边基地内，于1999年1月建成，采用林五井所产天然气为原料，日液化天然气量为2×104m3。原料气中甲烷的体积分数达%。原料气压力25 MPa，液化装置中天然气的入口压力为 MPa。

该装置有以下特点：①采用天然气膨胀制冷循环；②采用低温甲醇洗和分子筛联合进行原料气净化；③采用气波制冷机和透平膨胀联合进行低温制冷；④采用燃气发动机作为压缩机的动力源；⑤利用燃气发动机的尾气作为加热分子筛再生气的热源。陕北气田LNG 示范工程液化过程工艺流程见图2。

图2 陕北气田LNG示范工程液化过程工艺流程

1.氨蒸发器；

2.第二预冷器；

3.第三预冷器；

4.深冷换热器；

5.分离器；

6.气波制冷机；7、8.透平膨胀机；9、11、13.水冷却器；

10.第一预冷器；12、14.循环压缩机；储罐

（2）中国科学院低温中心等单位研制的天然气液化装置

中国科学院低温中心与四川省绵阳燃气集团总公司、中国石油天然气总公司勘探局、吉林油田管理局等单位联合研制了两台天然气液化设备，一台容量为 m3/h LNG，采用天然气自身压力膨胀制冷循环；另一台容量为 m3/h LNG，采用氮气膨胀闭式制冷循环。

图3为利用天然气自身压力膨胀制冷循环，其进气压力4MPa，出口压力为 MPa。高压气体经换热器1预冷，并分离掉重烃。然后，一部分气体进入膨胀机膨胀降温，进入第2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2冷却，节流降温后进入LNG储罐储存。对自蒸发的LNG进行冷量回收后进入管网。

图3 天然气膨胀液化装置流程示意图

中原天然气液化工厂

2001年，我国第一座小型天然气液化装置在中原油田试运行成功，这标志着我国在生产LNG方面迈开了关键的一步。其生产的LNG通过槽车运输的方式供应给山东、江苏等省的一些城市。

中原油田有丰富的天然气储量，天然气远景储量为2 800×108 m3，现已探明地质储量为×108 m3，这些天然气能为液化装置提供长期稳定的气源。

该液化装置生产LNG的能力为×104 m3/d，原料气压力为12 MPa、温度为30℃、甲烷含量%~%。图4为液化流程示意图。下面简单介绍该装置的预处理流程、液化流程和储存系统等。

图4 中原天然气液化流程示意图

1.分液罐；

2.过滤器；

3.脱CO2塔；

4.干燥器；

5.中压丙烷换热器；

6.低压丙烷换热器；7、11、14.节流阀；8.高压天然气分离器；

9.乙烯换热器；10.中压LNG换热器；12.中压天然气分离器；

13.低压LNG换热器；15.低压天然气分离器；储槽

原料天然气进入装置后，首先进入原料分液罐除去原料气中的液体，然后进入过滤器，过滤掉粒径大的液体和固体。过滤后的天然气进入脱CO2设备，用一乙醇胺(MEA)法脱除CO2；脱CO2后的天然气用分子筛进行脱水处理。预处理流程中有两台干燥器切换使用，其中一台干燥，另一台再生。

净化后的天然气，首先利用丙烷制冷循环提供的冷量冷却天然气。然后进行节流降温，产生的气相经乙烯换热器和中压LNG换热器冷却，再经节流降温，产生的液相进一步冷却及节流后进入储罐储存。

液化装置液化生成的LNG进入储罐储存。每台储罐包括外罐和内罐，在内罐和外罐之