液化天然气工厂

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1、液化天然气工厂一、什么是液化天然气工厂液化天然气工厂是将气态天然气经过压缩、净化处理、低温液化等工 艺过程加工成液态天然气的加工工厂。生产原料为气态天然气，由天然气 管道引入，成品为液化天然气（ LNG ）。液化天然气工厂主要分为基本负 荷型、调峰型两大类。基本负荷型液化天然气工厂是指生产供当地使用或 外运的液化天然气的加工工厂；调峰型液化天然气工厂是指为调峰负荷将 低峰负荷时过剩的天然气液化储存，在高峰时或紧急情况下再气化使用的 加工工厂。液化天然气工厂是 LNG 产业链的一个非常重要的环节。 LNG 产业链是 一条贯穿天然气产业全过程的资金庞大、技术密集的完整链系。 LNG 从生 产到供给

2、终端用户是一个完整的系统，形成 LNG 产业链（如下图所示）， 包括天然气预处理、液化、储存、运输、接收站、再汽化装置等。天然气源LNG皤存词峰型液化飪LNG储存LNG掃存|汽化詁LNG加注站EPLNG汽车液化天然气工厂的生产规模通常为每天 5、15、30、50、100、200万方。一般建设在气田附近或长输管道旁。其中，气田附近的 LNG 工厂建 设规模较大，产品通过专用车辆、船舶等进行长途运输；规模较小的 LNG 工厂也可建于长输高压输配管线的分输站附近，就近销售。液化天然气工厂上游气源来自天然气气田或长输管道，下游客户主要 为 LNG/L-CNG 加气站、城市燃气、工商业用户等，作为清洁能

3、源被广泛 应用于交通运输、居民生活、工商业等领域。二、国内外液化天然气工厂状况世界天然气液化工作始于 20 世纪初，但直到 20 世纪 40 年代才建成 世界上第一座工业规模的天然气液化装置。 1964 年，世界上第一座基本负 荷型 LNG 工厂在阿尔及利亚建成投产。目前，世界天然气液化技术和工艺 已非常成熟。20 世纪 90 年代初 ,中国科学院等单位先后为四川和吉林石化企业建成了 2座LNG中试装置，生产LNG的能力分别为0.3ms/h和0.5m3/h。20 世纪90年代中期,长庆石油勘探局在陕北建立 1座示范性 LNG 工厂,日处理 量为3 X104m3/do 20世纪90年代末，在上海

4、浦东建造了 1座日处理量为10 X104m3/d的LNG工厂,主要作调峰备用气源。该装置是由德国燃气公 司提供的工艺设计、设备供给及技术服务。截至 2011 年底，我国已投产的 LNG 工厂约 38 座，主要有新疆广汇 150万方/天LNG工厂、鄂尔多斯星星能源100万方/天LNG工厂以及四 川达州汇鑫能源100万方/天LNG 工厂等，总产能达1167万方/天；在建 LNG 工厂有 30 多座，预计未来新建产能约 2845 万方/天；未来计划扩能 LNG 工厂 14座；设计或待批准 LNG 工厂项目约 13 座，未来规划产能约 1720 万方/天。液化天然气工厂大致分为厂前区、辅助区、生产区、

5、储罐区、装车区 等基本功能区。厂前区主要包括综合办公楼等基础设施，应远离生产区及储罐区，出 入口紧挨道路，安全并对外联系方便。辅助区有与工艺生产联系紧密的控制室、循环水站、维修及仓库、消防泵房、消防水池及公用工程厂房、导热油炉站等设施。生产区包括冷剂储存区、压缩机厂房、液化装置区和净化装置区等 储罐区主要是 LNG 储罐。装车区主要包括灌装站、事故存液池以及计量间等等。附图：济宁 50 万方 /天液化天然气项目效果图。四、生产工艺液化天然气的生产工艺主要包括原料天然气的净化处理、天然气液化和天然气储存三个单元。工艺流程如下图：1、天然气的净化单元天然气的净化处理， 目的是除去低温过程中会 （因

6、杂质 ）固化而产生堵塞 或腐蚀设备和管道的成分。这些成分包括二氧化碳、硫化氢、水、汞、重 烃等。（1）天然气脱酸酸性气体不但对人体有害，对设备管道有腐蚀作用，而且因其沸点较 高，在降温过程中易呈固体析出，堵塞管道。此外， CO2 含量过高，会降 低天然气的热值，故必须脱除。天然气脱酸气的常用方法有三种：化学吸收法、固体干燥剂吸附法、 膜分离法。其中，化学吸收法分为醇胺法、热钾碱法、砜胺法三种方法。醇胺法利用胺为溶剂与原料气中的酸性气发生化学反应，可同时脱除CO2和H2S。目前主要采用一乙醇胺（MEA）和甲基二乙醇胺（MDEA） 为溶剂。当原料气中只含有CO2，且CO2含量较低时（CO2含量一般

7、在1% 左右），一般选择一乙醇胺（MEA）;若原料气中CO2含量较高（CO2含 量一般 1-8%），或同时含有C02、H2S时，则选用甲基二乙醇胺（MDEA ）。 乙醇胺（MEA ）水溶液浓度为15-18%，甲基二乙醇胺（MDEA ）水溶 液浓度为 50%左右。热钾碱法采用碳酸钾与甲基二乙醇胺为溶剂，并加少量催化剂配成吸 收溶液，可同时除去CO2和h2s。热钾碱法的吸收温度较高，净化程度好， 原料气中CO2含量高时用此法较为经济。砜胺法的吸收溶液是物理溶剂环丁砜、化学吸收剂二异丙醇胺加少量 的水组成，通过物理与化学作用选择性地同时吸收原料气中的 CO2和h2s , 然后在常压或稍高于常压下将溶

8、液加热再生以供循环使用。对于低温装置， 经环丁砜洗涤后的天然气还要经过吸附处理，以达到低温装置对co2和h2s 的要求，该法工艺复杂，投资大。当天然气中酸性气分压较高，且CO2比H2S浓度低时，此法较经济。固体干燥剂吸附法是用分子筛吸附原料气中的 CO2，该法需要两个吸 附塔切换使用，适用于CO2含量很低的原料气，对于CO2含量很高的原料 气，其设备投资和操作费用高、热量消耗大。膜分离法适用于酸性气含量很高的原料气（ 20% ） ，其特点是原料气 中酸性气含量越高，经济上越有利。（2）天然气脱水若天然气中含有水分，则在液化装置中，水在低于零度时将以冰或霜的形式冻结在换热器的表面和节流阀的工作部

9、分。另外，天然气和水会形 成天然气水合物，它是半稳定的固态混合物，可以在零度以上形成，它不 仅可能导致管线堵塞，也可造成喷嘴和分离设备的堵塞。为了避免天然气 中由于水的存在造成堵塞现象，通常须在高于水合物形成温度时就将原料 气中的游离水脱除，使其露点达到-100C以下。常用的天然气脱水方法有冷却法、吸收法和吸附法等。 冷却脱水是利用当压力不变时，天然气的饱和含水量随温度降低而减 少的原理实现天然气脱水。此法只适用于大量水分的粗分离。通常用冷却 法脱除水分的过程中，还会脱除部分重烃。吸收脱水是用吸湿性液体（或活性固体）吸收的方法脱除气流中的水 蒸气。三甘醇脱水由于露点降大和运行可靠，在各类甘醇类

10、化合物中其经 济效益最好，因而国外广为采用。我国主要使用二甘醇或三甘醇作脱水吸 收剂，在三甘醇脱水吸收剂和固体脱水吸附剂两者脱水都能满足露点降的 要求时，采用三甘醇脱水经济效益更好。冷却法和吸收法脱水深度较低，不能用于深冷装置，因此天然气液化 脱水大多采取吸附法。吸附法常用的吸附剂是活性氧化铝、硅胶及分子筛 三大类。分子筛是一种天然或人工合成的沸石型硅铝酸盐，天然分子筛也 称沸石，人工合成的则多称分子筛。要用分子筛脱水，选择 4A 分子筛是比 较合适的，可以吸附CO2和h2s等杂质，但不吸附重烃，是优良的水吸附 剂。分子筛的主要缺点是当有油滴或醇类等化学品带入时，会使分子筛变 质恶化；再生时耗

11、热高。（3）天然气脱汞 汞蒸气会导致铝热交换器和管道产生严重腐蚀。当汞存在时，铝会与 水反应生成白色粉末状的腐蚀产物，严重破坏铝的性质。极微量的汞含量 足以给铝制设备带来严重的破坏，而且汞还会造成环境污染，以及在检修 过程中对人员的危害，所以汞含量如超标就必须脱除。目前，脱汞工艺主要采用专用脱汞剂吸收汞，即用分子筛吸附法或采用浸硫活性炭使汞与硫产生化学反应生成硫化汞并吸附在活性炭上。汞的 脱除可以在脱酸前，也可以在脱水后。（4）天然气脱重烃 重烃的脱除目前有两种十分成熟的工艺，一种是低温分离脱重烃工艺， 另一种是采用活性炭吸附脱重烃工艺。杂质净化标准如图所示 :杂质控制指标h2o1ppmVCO

12、250ppmVHg0.01 “ g/Nm3h2s3.5mg/Nm 3（4ppmV）总S含量10 50mg/Nm 3芳香烃类10ppmV2、天然气的液化单元天然气的液化流程有不同的形式，按制冷方式分，可分为以下三种方 式：级联式液化流程、混合制冷剂液化流程以及带膨胀机的液化流程。需 要指出的是，这样的划分并不是严格的，通常采用的是包括了上述各种液 化流程中某些部分的不同组合的复合流程。天然气液化装置可分为基本负荷型液化装置、调峰型液化装置及浮式 液化天然气生产储卸装置。基本负荷型液化装置是指生产供当地使用或外 运的大型液化装置。对于这种天然气液化装置，其液化单元常采用级联式 液化流程和混合制冷剂

13、液化流程。调峰型液化装置指为调峰负荷将低峰负 荷时过剩的天然气液化储存，在高峰时或紧急情况下再气化使用。与基本 负荷型 LNG 装置相比，调峰型 LNG 装置是小流量的天然气液化装置，非 常年连续运行，生产规模较小，其液化能力一般为高峰负荷量的 1/10 左右 对于调峰型 LNG 装置，其液化部分常采用带膨胀机的液化流程和混合制冷 剂液化流程。浮式液化天然气生产储卸装置是一种新型的边际气田、海上 气田天然气的液化装置，以其投资较低、建设周期短、便于迁移等优点备受青睐。级联式液化流程也被称为阶式液化流程、复叠式液化流程或串联蒸发 冷凝液化流程，主要用于基本负荷型天然气液化装置。混合制冷剂液化流程

14、（MRC）是以（至。5的碳氢化合物及N2等五种 以上的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。 MRC 即达 到类似级联式液化流程的目的，又克服了其系统复杂的缺点。带膨胀机液化流程是指利用高压制冷剂通过透平膨胀机绝热膨胀的克 劳德循环制冷实现天然气液化的流程。气体在膨胀机中膨胀降温的同时， 能输出功，可用于驱动流程中的压缩机。当管路输来的进入装置的原料气 与离开液化装置的商品气有“自由”压差时，液化过程就可能不要“从外 界”加入能量，而是靠“自由”压差通过膨胀机制冷，使进入装置的天然 气液化。流程的关键设备是透平膨胀机

15、。由于带膨胀机的液化流程操作比 较简单，投资适中，特别适用于液化能力较小的调峰型天然气液化装置。目前，天然气液化工艺逐步从阶式制冷、氮（甲烷）膨胀制冷向混合 制冷工艺过渡。3、天然气的储存单元（1）LNG 储罐无论基本负荷型液化装置还是调峰型装置，液化后的天然气都要储存 在储罐内。LNG 为低温深冷介质，储存设备及相关设备设施要具备可靠的耐低温深冷性能。特别是储存设备应至少满足耐低温-162 C以下，应达到-196 C。LNG 储罐通常分为常压、带压两种。其中，常压罐适用于 LNG 的大量储存的装置。其储存特点为：储罐的容积一般较大，结构简单承压能力较低，蒸发率较高常压储罐的无损 （憋压 ）储存时间较短