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二、天然气液化技术发展趋势2.1天然气液化工艺2.1天然气液化工艺由于甲烷的临界温度为190.555K，天然气液化温度必须低于甲烷的临界温度因此LNG是一种化温度必须低于甲烷的临界温度，因此LNG是一种低温流体。天然气液化过程即为一获得低温的过程。根据制冷方式，天然气液化流程可以分为：1）级联式液化流程2）混合制冷剂液化流程3）带膨胀机的液化流程1）级联式液化流程1）级联式液化流程利用某一制冷剂的蒸发来冷凝另一种较低沸点的物质利用某一制冷剂的蒸发来冷凝另一种较低沸点的物质而组成逐级液化循环。2）混合制冷剂液化流程Mixed-RefrigerantCycle简称MRCMRC循环是以C至C的碳氢化合物及N等多MRC循环是以C1至C5的碳氢化合物及N2等多组分的混合制冷剂为工质，进行逐级的冷凝、蒸发、节流膨胀，从而得到不同温区的制冷量，而使天然气逐步冷却，直至液化。使天然气逐步冷却，直至液化。3）带膨胀机的液3）带膨胀机的液化流程Expander-CycleCycle利用高压制冷剂通过透平膨胀机剂通过透平膨胀机绝热膨胀制冷实现绝热膨胀制冷实现天然气液化的流程。国内天然气液化技术发展2.2国内天然气液化技术发展90年代初：四川、吉林石化2座液化天然气装置，生产能力分别为0.3m3/h、0.5m3/h（中科院）90年代中期：长庆石油勘探局，示范性液化天然气工厂，日处理量3万m3，开发陕北气田边远单井；1）河南中原绿能高科有限公司2001年，我国第一座小型的基本负荷型天2001年，我国第一座小型的基本负荷型天然气液化装置在中原油田试运行成功，标志着我国在生产液化天然气方面迈开了关键一步。基本参数基本参数日处理量：15.0万m3/d原料气：压力12MPa，温度30°C甲烷的摩尔分数：9335%9583%甲烷的摩尔分数：93.35%~95.83%储罐容量：600m3(2台，可存4.5天的产品)采用流程：丙烷乙烯复叠式液化流程丙烷丙烷天然气123478丙烷丙烷天然气5610910121315111416乙烯16分液罐过滤器脱CO塔干燥器中压丙烷换热器低压丙烷换热器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16-LNG储罐中原油田天然液化装置示意图特点装置中充分利用了原料天然气的高压力，装置中充分利用了原料天然气的高压力，在合理的温度下节流，并对节流产生的气相或液相流体的冷量进行回收利用，减少了装置的能耗。装置中的换热器采用了高效板翅式换热能耗。装置中的换热器采用了高效板翅式换热器，增强了换热效果。器，增强了换热效果。特点装置中充分利用了原料天然气的高压力，装置中充分利用了原料天然气的高压力，在合理的温度下节流，并对节流产生的气相或液相流体的冷量进行回收利用，减少了装置的能耗。装置中的换热器采用了高效板翅式换热能耗。装置中的换热器采用了高效板翅式换热器，增强了换热效果。器，增强了换热效果。2）新疆广汇天然气液化装置2）新疆广汇天然气液化装置广汇液化厂利用新疆吐哈油田丰富的天然气资源，引进linde的天然气液化技术装备。一期工程于2002年6月13日开工建设，于2004年9月3日投产运行。设计天然气日处理能力为150万立方米，是我国目前生产规模昀大。整个装置包括天然气处理、天然气液化、LNG储存和LNG配送系统。液化工艺采用高效单程闭式混合冷剂循环制冷，冷剂由氮气、甲烷、乙烯、丙烷和戊烷组成。广汇新疆吐鲁番液化厂广汇工厂3）中海油珠海天然气液化装置工程的设计规模为60×1043/d工程的设计规模为60×104m3/d。珠海天然气液化厂主要包括：进站调压计珠海天然气液化厂主要包括：进站调压计量、脱碳单元、天然气脱水、天然气液化单元、制冷单元、LNG储存单元、LNG装车单元。空冷器冷箱储罐4）上海浦东天然气液化装置4）上海浦东天然气液化装置上海浦东的LNG调峰站为我国第一座调峰型天然气液化装置。主要用于东海天然气早期开采中上游工程因不可抗主要用于东海天然气早期开采中上游工程因不可抗拒因素（如台风等）造成的停产、输气管线事故，或冬季调峰，确保供气安全。由法国燃气公司设计制造，1999年开始运行。采用的CII液化流程。采用的CII液化流程。基本参数基本参数液化能力：165m3/dLNG汽化能力：120m3/dLNG储槽容积：2万3储槽容积：2万m3储槽日蒸发率：0.08%储槽日蒸发率：原料气：城市管网气原料气压力：1.5MPa加压至5MPa脱硫：MEA(化学吸收法)脱硫：MEA(化学吸收法)脱水：分子筛脱水：分子筛CII液化流程CII液化流程新型的双级混合制冷剂液化流程，即整体结合式级联型液化流程（IntegralIncorporated式级联型液化流程（IntegralIncorporatedGascade简称CII流程）。上海调峰LNG工厂湖北省松滋市天然气液化综合处理工厂1该装置以伴生气为气源设计处理能力3104N3/d1、该装置以伴生气为气源，设计处理能力：3х104Nm3/d；2、装置生产产品：LNG（液化天然气）、LPG（液化石油气）、NGL（轻烃）；NGL（轻烃）；3、LNG的液化率可达到100%；4、设备国产化达到100%；5、撬装集成率达到80%以上；中石油四川犍为县液化厂（日4万方）江阴天力江阴天力西宁20万立方米LNG装置港华煤层气液化装置港华煤层气液化装置宁夏30×104Nm3/d天然气液化装置23新型天然气液化工艺2.3新型天然气液化工艺1）俄罗斯小型LNG生产装置俄罗斯小型生产装置俄罗斯较多地区在输气主干线上建设了小型LNG俄罗斯较多地区在输气主干线上建设了小型LNG生产装置，产品装在储罐内用汽车运输到无管网的城镇和居民点，用作工业、民用及汽车燃料。列宁格勒州在尼古立斯和贝鲍尔格配气站上建设的小型LNG生州在尼古立斯和贝鲍尔格配气站上建设的小型LNG生产装置，利用配气站的压差作为主要能源，故能耗极低。主要特点是利用管道的压差，采用涡流管制冷技术，能耗较低。2）RFS(ReFuelingStation)系统2）RFS(ReFuelingStation)系统机车燃料加注站(RFS)系统能以LNG与CNG两种形式同时向机车供给燃料RFS系统能适应多种进气成分与压力同时向机车供给燃料。RFS系统能适应多种进气成分与压力，对进气条件具有较大的操作弹性。系统采用燃气轮机驱动制冷剂压缩机，实现能量自给。储槽中自蒸发气体再液化，返流到LNG储罐。返流到LNG储罐。RFS系统示意图RFS系统示意图3）GTI研制的MNGL工艺研制的艺美国燃气工艺研究院(GTI)研制LNG生产能力为4～美国燃气工艺研究院(GTI)研制LNG生产能力为440m3/d的小型天然气液化装置(MNG)。MNG采用MRC液化循环。装置轻便，可安放在一台拖车上搬运。4）法国IFP-Axens开发的液化工艺LiquefinLiquefin工艺采用混合制冷剂替代丙烷对天然气进行预冷冻与普通双循环工艺相比较新工艺的预冷冻循环在冷冻，与普通双循环工艺相比较，新工艺的预冷冻循环在-50～-80℃低温度下操作。在这样低温度条件下，混合制冷剂完全冷凝，不需要相分离。制冷剂用量可明显降低，在某些情况下制冷剂与LNG的摩尔比可低于1情况下制冷剂与LNG的摩尔比可低于1。5）3S（SuperSonicSeparator）技术5）3S（SuperSonicSeparator）技术该技术的发展基于航天技术的空气动力学成果的应用。该技术的发展基于航天技术的空气动力学成果的应用6）其他6）其他Pulsetube循环B循环Brayton循环热声制冷天然气液化装置（罗斯阿拉莫斯国家实验室）热声制冷天然气液化装置（罗斯阿拉莫斯国家实验室）磁制冷式天然气液化器磁制冷式天然气液化器24天然气液化技术发展趋势2.4天然气液化技术发展趋势1）工艺模拟技术普遍应用于工艺设计工艺模拟图2）LNG-FPSO正从梦想走向现实正从梦想走向现实LNGFPSO技术是基于现在陆上LNG的设计LNG-FPSO技术是基于现在陆上LNG的设计、安装、生产、运输、装卸的技术和经验开展的，要适应海上的生产，还要解决以下的问题：◆LNG储罐和船体的合理整合；◆LNG储罐和船体的合理整合；◆陆上LNG处理装置的海上化；◆由于空间限制，满足安全要求的设施布置；◆适合海上条件的卸料系统的动态设计。液化规模化3）液化厂规模化2005年投产的埃及Damietta项目单条生产线产能列世界第(550万t/)但QtⅡ项目在采用空气化工产界第一(550万t/a)，但QatargasⅡ项目在采用空气化工产品公司(AirProducts)的AP-XTM新工艺后，将建成产能780万t/a的生产线。4）北极地区液化工艺研究4）北极地区液化工艺研究位于北纬60°的阿拉斯加kenaiLNG处理厂自1969已成位于北纬60的阿拉斯加kenaiLNG处理厂自1969已成功运作。但到目前为止，还是唯一一座位于寒冷地区的基本负荷型天然气液化厂。位于北纬71°的挪威SnφhvitLNG处理厂和位于北纬位于北纬71的挪威SnφhvitLNG处理厂和位于北纬47°的俄罗斯SakhalinⅡ期LNG工厂目前已相继投入运行。北纬地区提供了更加寒冷的年平均环境温度，因此也存在着更大更高效的LNG生产系列的可能性在着更大更高效的LNG生产系列的可能性。尽管如此，除了由于恶劣天气导致的明显的建筑和操作方面的问题外，较大的温度变化也是一大挑战。5）装置的小型化和橇装化5）装置的小型化和橇装化边际气田的开发油田伴生气回收管道气液化橇装化橇装化