天然氣液化流程工藝優(yōu)化研究

1、<p>　　天然氣液化流程工藝優(yōu)化研究</p><p>　　摘要：本文論述了目前國內外液化天然氣設備，根據不同的制冷劑，膨脹制冷循環(huán)可分為：氮膨脹制冷循環(huán)，氮甲烷氣體膨脹制冷循環(huán)，天然氣膨脹制冷循環(huán)。和制冷循環(huán)和混合制冷劑制冷循環(huán)過程，氮膨脹循環(huán)的過程非常簡單，緊湊，成本低。啟動快，熱啟動從2開始4小時得到全負荷，操作靈活，適應性強，容易操作和控制，安全性好，不會引起火災或爆炸。 </p>

2、<p>　　關鍵詞：天然氣 液化流程 氮-甲烷制冷 </p><p>　　液化設備系統(tǒng)主要包括凈化系統(tǒng)，液化系統(tǒng)和存儲系統(tǒng)。工藝流程過程優(yōu)化，主要體現(xiàn)在：在制冷模式優(yōu)化和存儲方式的優(yōu)化，下面對制冷模式優(yōu)化進行分析比較。 </p><p>　　一、天然氣液化裝置的國內外現(xiàn)狀 </p><p>　　天然氣的主要成分是甲烷，甲烷常壓沸點- 161℃，臨界溫度-

3、84℃，臨界壓力4.1mpa。液化天然氣液化天然氣的簡稱是LNG，它是天然氣凈化后（脫水，烴，去除酸性氣體去除后的 </p><p>　?。?，采取氣體擴張和外部冷源制冷技術使甲烷轉化成液體形式。 </p><p>　　1、國外液化裝置現(xiàn)狀 </p><p>　　國外液化裝置規(guī)模大，工藝復雜，設備，投資高，基本采用制冷和混合制冷劑的制冷技術，目前兩者在運作，新的生產設

4、計主要是混合制冷劑制冷技術，研究的主要目的是降低能源消耗的液化。從制冷的制冷工藝改為混合制冷劑循環(huán)，有報道和Ⅱ- 2新技術，該技術具有純組分環(huán)，如簡單，無相分離和容易控制，和混合制冷劑循環(huán)的優(yōu)點，如天然氣和制冷劑的制冷溫度的少，效率高，設備簡單等。 </p><p>　　2、國內液化裝置現(xiàn)狀 </p><p>　　與國外的情況進行比較，我們發(fā)現(xiàn)不同的是，國內天然氣液化的研究都是以小規(guī)模的液

5、化技術為目標，下面對國內現(xiàn)有的天然氣液化裝置技術進行簡介。 </p><p>　?。?）四川液化天然氣裝置 </p><p>　　由中國科學院北京分公司天然氣液化技術和四川簡陽市科陽制冷設備公司合作研制的300 L /小時天然氣液化裝置，是使用液化天然氣的工業(yè)及民用燃氣調峰，以氣代油示范項目。該設備建于主要致力于天然氣汽車研究。 </p><p>　　該裝置充分利用

6、天然氣壓力，燃氣渦輪膨脹機制冷液化天然氣，用于民用天然氣調峰或液化天然氣生產，工藝合理，使用天然氣透平膨脹機，更先進的技術。該裝置不消耗水，電，屬節(jié)能項目，但液化率很低，約10%，這是符合其設計原理。 </p><p>　?。?）吉林油田液化天然氣裝置 </p><p>　　通過吉林油田，中國石油天然氣總公司和中科院低溫中心共同開發(fā)500 /小時橇裝工業(yè)試驗裝置在整體試車成功后，該裝置采用

7、氮作為制冷劑膨脹循環(huán)過程，整個裝置由10個撬塊，所有設備的國產化。該裝置采用氣體軸承透平膨脹機國產分子篩；深去除天然氣水和二氧化碳，工藝流程簡單，橇裝結構，符合一個小裝置的特點。純氮作為制冷劑，制冷劑膨脹循環(huán)功率比高。沒有充分利用天然氣壓力，氣體在中壓下（約5.0mpa）（高壓力下液化液化氮制冷溫度可以增加，可以減少制冷負荷），使該裝置能耗比較大。 </p><p>　?。?） 陜北氣田液化天然氣 </p&

8、gt;<p>　　在陜北氣田天然氣液化示范工程是我國液化天然氣工業(yè)發(fā)展試點項目，也是中國第一家小型液化天然氣工業(yè)化裝置。該裝置采用氣體膨脹制冷循環(huán)，低溫甲醇洗和分子篩干燥的原料氣凈化，氣波制冷機和透平膨脹機結合低溫制冷，燃氣發(fā)動機為動力源使用循環(huán)壓縮機，內燃機尾氣作為熱源加熱分子篩再生。設備全部國產化。成功操作裝置中的我國邊遠油田上使用的天然氣生產液化天然氣提供了經驗。 </p><p>　　二、天

9、然氣液化流程工藝優(yōu)化 </p><p>　　根據制冷劑的不同，膨脹機制冷循環(huán)可分為：氮膨脹機制冷循環(huán)、氮-甲烷膨脹機制冷循環(huán)、天然氣膨脹制冷循環(huán)。 </p><p>　　1、氮氣膨脹循環(huán)流程 </p><p>　　和制冷循環(huán)和混合制冷劑制冷循環(huán)過程，氮膨脹循環(huán)的過程非常簡單，緊湊，成本低。啟動快，熱從2開始4小時得到全負荷，操作靈活，適應性強，容易操作和控制，安全性

10、好，不會引起火災或爆炸通風。制冷劑用單組分氣體，從而消除混合制冷劑的制冷循環(huán)的過程，分離和儲存的制冷劑的麻煩，也避免了由此帶來的安全問題，使液化工藝更加簡化緊湊。但能量比混合制冷劑液化流程高出40%左右。 </p><p>　　2、N2-CH4膨脹機制冷循環(huán) </p><p>　　最好降低功耗的膨脹制冷循環(huán)的方式，是采用N2-CH4雙組分混合氣體代替純氮氣，研發(fā)了N2-CH4膨脹制冷循環(huán)。

11、和混合制冷劑循環(huán)相比，N2-CH4膨脹制冷循環(huán)的起動時間短，工藝簡單，易于控制，測量和計算制冷劑等。同時由于減少了冷端傳熱溫差，它比純氮膨脹制冷循環(huán)，節(jié)省能耗，但投資較高。 </p><p>　　N2-CH4膨脹制冷循環(huán)液化天然氣液化過程的系統(tǒng)和N2-CH4膨脹制冷系統(tǒng)在不同的地方。在天然氣液化系統(tǒng)，經過預處理裝置酸氣，脫水后的天然氣，預冷器冷卻后，氣液分離器分離重碳氫化合物，氣相部分進入液化液化，過冷器冷，節(jié)流

12、后加入液化天然氣儲罐。 </p><p>　　在N2-CH4制冷系統(tǒng)，制冷劑N2-CH4循環(huán)壓縮機及壓縮機（壓縮機壓縮制動）的工作壓力，水冷卻器冷卻，冷卻到預冷器入口溫度膨脹機。一部分制冷劑進入膨脹機膨脹循環(huán)壓縮機入口壓力，和胃食管反流混合制冷劑循環(huán)液化，作為冷源，膨脹的能量用來驅動壓縮機的制冷劑；另一部分通過液化和過冷器冷凝器和冷卻，節(jié)流閥節(jié)流冷卻回流冷卻器的冷卻能力，太。 </p><p&

13、gt;　　膨脹機制冷流程中，由于換熱器的傳熱溫差很大，可采用預冷的方法對制冷劑和天然氣進行預冷，則液化過程的能耗可大幅度降低。 </p><p><b>　　三、結束語 </b></p><p>　　從以上的比較表明，級聯(lián)循環(huán)制冷能耗最低，效率高，但系統(tǒng)的復雜程度最高，所以復疊制冷循環(huán)逐漸取代混合制冷劑的制冷循環(huán)。帶膨脹機的制冷循環(huán)是復雜度最低，但最高能耗，運行成本高

14、，經濟不好，并利用高速旋轉機械，可靠性低，和其他制冷循環(huán)比沒有優(yōu)勢。和混合制冷劑的制冷循環(huán)的優(yōu)點在于工藝簡單，適應性強，易操作，通過比較來看能耗較低，是廣泛地用于工程中，因此建議使用混合制冷劑的制冷循環(huán)過程。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 張維江，石玉美，汪榮順. 小型天然氣液化裝置研究進展和關鍵問題[J]. 低溫與超導

15、. 2007（05） </p><p>　　[2] 張立希. 陜北氣田天然氣液化工藝流程初探[J]. 西安石油學院學報（自然科學版）. 1994（03） </p><p>　　[3] 丁浩，李玉星. 影響天然氣液化流程性能的參數分析研究[J]. 油氣田地面工程. 2006（06） </p><p>　　[4] 杜建梅，姜東琪，王文軍，楊穎，常玉春. 典型天然氣液化流