浅析一种新型天然气液化装置

气相气相

3.90Mpa1.48Mpa， 分离器顶部

103.5℃33.3℃出气相冷剂

分离器底部

液相液相 出液相冷剂

3.90Mpa，1.48Mpa，

35.2℃33.3℃

分离器顶部

溢出

气相

冷剂

天然气由常温31℃迅速深冷至-161℃；

预处理后冷箱出入口设温度、压力、流量检测，

的天然气及大量各式自动阀和进行控制，核心

3.7Mpa, 为焦汤手动控制阀：位于冷箱外两管

31.0℃程连接处，可改变制冷剂流量，以调

节LNG生产率

液化流程示意图:下部为天然气液化主流程 上部为制冷剂循环流程

经过第一级压缩，制冷剂压力升至1.54Mpa，温度升至126.5℃，

此时为气态；接着进入一级冷却器冷却至气液混合相，其中液相与气相压力均降至1.48Mpa，温度降至33.3℃；再经过一级气液分离器，冷剂中液相部分直接进入一级冷剂泵增压至3.90Mpa，温度升至35.2℃；气相部分则从一级气液分离器顶部溢出，再次返回冷剂压缩机，进行第二级压缩，得到高压气态冷剂，压力升至3.90Mpa，温度升至103.5℃；此时高压液态冷剂与高压气态冷剂在共同管路处混合，再次组成气液混合相（液相为主），温度变为72.5℃，压力仍为3.90Mpa。

于是，冷剂以气液混合相先后进入二级冷凝器、二级气液分离器，此时，气态冷剂从分离器顶部进入冷箱，液态冷剂通过二级冷剂泵增压后进入重烃热交换器（-70.5℃），该交换器冷量来自于从已经经过冷箱部分降温的进料天然气中分离出的重烃物质（气液混合态-70.5℃），急剧降温后，也进入冷箱。硕士论文，天然气。至此，制冷剂进入冷箱的全过程已全部完毕，至于整个工艺中的其他辅助流程，还包括：闪蒸气和再生气循环压缩工艺流程、LNG储罐工艺流程、火炬燃烧等，这里不再赘述。

当然，以上三大主工艺流程其实只是对工艺管道流程部分做了简要描述，实际工艺细节是比较复杂的，这还不包括分布式自动控制系统和电气系统。

2.4 工艺装置关联设备

该装置设备分为：静设备、动设备及其他设备三大块。

工艺静设备：

⑴ 两台干燥器：内填装分子筛；

⑵ 冷箱：内为高效铝制板翅式换热器，绝热保温材料主要选用硅酸铝镁；保冷材料为聚氨酯泡沫塑料，外保护层为0.5mm厚的镀锌铁皮。

⑶ LNG储罐系统：其为1万立方米常压低温储罐（-162℃），用于储存LNG（液化天然气）成品，其结构为单包容双层金属壁罐，内层为不锈钢，外层为碳钢，中间保冷层为珠光砂并填充氮气，以保持正压。（储罐中的LNG泵选用浸没式专用离心泵）

需要指出的是：整个储罐系统所用仪表及阀门（如：截止阀、球阀、蝶阀）也包含在内。

⑷ 容器类设备：包括闪蒸罐、胺吸收罐、胺储罐及冷剂储罐等二十余套罐设备。

⑸ 反应器类设备：包括再生气分离器、汞脱除器等。

⑹ 冷换、热换类设备：主要是一些冷却器和换热器，共三十余套，如：贫富胺换热器、胺冷却器、再生气冷却器、级间一级冷却器、二级冷凝器等。

⑺ 过滤器及分离类设备：共十余套，主要包括：进气过滤分离器，分子筛过滤分离器，贫胺过滤器、贫胺活性炭过滤器及粉尘过滤器等。

工艺动设备：

⑴ 制冷剂压缩机：10KV高压电机驱动，热变电阻方式软启动，压缩机为离心式，额定排量60000立方/小时。

工作介质：氮气、甲烷、乙烯及异戊烷组成的混合制冷剂；

操作条件：温度165℃，压力4.48Mpa 。

⑵ 低压蒸发气压缩机：0.4KV电机驱动，螺杆式，2000立方/小时，

工作介质：低压蒸发气；

操作条件：温度182℃，压力2.41Mpa。

⑶ 高压蒸发气压缩机：0.4KV电机驱动，螺杆式，2000立方/小时，

工作介质：高压蒸发气；

操作条件：温度182℃，压力5.17Mpa。

⑷ 泵：共有十余台套，主要应包括胺循环泵、胺增压泵、汽提塔回流泵、胺收集泵、冷剂泵（立式筒泵）及一些压缩机润滑油泵等。硕士论文，天然气。

其它：

⑴ 工艺管道：即连接各工艺装置的大量钢管（也包括法兰、三通、大小头、异径管及各式管接头等），并且要求耐低温、防腐、防锈，一般为无缝钢管。

⑵ 自动控制系统：主要包括一套DCS集散控制系统、冷剂压缩机控制盘及蒸发气压缩机控制盘。

⑶ 仪表、阀门及分析仪：包括常规一次仪表和DCS二次仪表，如温度计、压力表、液位计、温度变送器、压力变送器、流量变送器及各种控制方式的自动阀等，还包括一些特殊阀门：奥比特开关阀、深冷控制阀、焦汤控制阀、在线气相色谱仪、在线CO2分析仪，在线水分析仪、便携式气体分析泵、特殊不锈钢阀门，以及大量的安全阀，共计1200多台。

⑷ 仪表散材：主要是大量的仪表控制和信号电缆，还包括电缆槽架、支架、仪表安装材料、仪表取样管、仪表分配盘、仪表空气分布器、分配变压器、总线输送管、电源及电机控制总新、转换器柜、交流分配盘、功率因数改进系统、就地控制站等。

⑸辅助设备：大致分为照明系统设备、通讯系统设备、火灾报警系统设备、采暖通风及空调系统设备。

3、原料、辅料及燃料供应

该项目原料气采用陕西省榆林市靖边县长庆第一天然气净化厂供给，输送方式为管道输送，接气点压力为4.0~4.5Mpa，成分中甲烷纯度为95.97%，同时含由CO2杂质2.805% ，N2为0.138% ，水H2O 70ppm等。

辅料为工艺中所用到的各种原料组分，其中胺液MDEA和分子筛干燥剂为进口，消泡剂为国产，混合制冷剂为国产。

公用装置中的燃料则由本装置中的CH4提供。

4、公用工程及辅助生产设施

⑴概述：该项目电源采用两个独立的10KV电源供电。厂区变电所采用单母线分段连接，0.4KV系统亦采用单母线分段接线，两段间设母联，当某一段失电时母联合上，由另一段带负荷运行，以保证供电连续性。主要设备包括：

电力变压器一台：SCB10-1250/10,10/0.4KV，800KVA；

10KV开关柜若干台：KYN28A-12Z，配单元式微机保护；

低压抽出式开关柜若干台：MNS型。

⑵特殊装置：10KV配电设备均采用单元式微机保护装置；各工艺段电机的联锁通过DCS或电气方式实现；高压电动机、45KW及以上的低压电动机，同时包括工艺有特殊要求的电动机均装设电流表；对于不能直接启动的10KV大功率高压制冷压缩机电机采用热变电阻软启动方式。另外，电力变压器、各高压电动机均设有功剂量，以便于考核，降低能耗。硕士论文，天然气。硕士论文，天然气。

⑶照明：工艺装置的照明分为正常照明和事故照明，对于在具有爆炸危险的环境，必须采用防爆灯；对于具有腐蚀危险的环境，必须采用防腐灯；其他情况则使用一般普通荧光灯，另外，照明电缆采用穿保护钢管敷设。室外道路照明采用光电控制，另外，工艺主装置、控制室、变配电室等场所均设有应急照明。

⑷防雷、防静电及接地：所有房顶易受雷击位均设避雷带或避雷针，突出屋面的金属外壳均应与避雷带相连；

在设备、管道、构架等设置防静电接地装置，以防止静电感应。

安全接地：变压器中性点设接地体，各场所均设安全接地装置，并与变压器中性点接地体相连，采用TN-S系统。

全厂防雷接地、防静电接地和安全接地均相连，构成全厂接地网，接地电阻不大于4欧姆。对于DCS系统，则要单独接地。

5、空压站及氮气站

⑴ 全厂压缩空气、氮气的质量及用量。

在整个LNG工厂内，工艺用压缩空气要求无油、无水，间断供气；仪表空气要求无油、无水、无尘，常压下露点温度为-40℃，并实现连续供气。

以上两者总使用量为：400Nm³/小时，用气压力为0.6Mpa。

全厂补充的氮气要求纯度为99.9%，露点温度为-70℃，用量共50Nm³/小时，用气压力为0.6Mpa.，为间断供气。

⑵ 空压站及氮气站规模。

本工程设置供气量为800Nm³/小时，供气压力为0.8Mpa（表压）的螺杆式空压机两台。 同时增加处理气量为400Nm³/小时的集装式无热再生吸附式干燥装置一套。另外，增加一套撬装式小型制氮装置，供气量为60Nm³/小时。

6、能耗分析及节能措施

本套LNG装置采用单循环混合制冷剂液化方式。不同于老式的级联式液化流程等复杂的制冷工艺，单一制冷系统的使用减少了设备的数量包括消耗，达到了节能环保的目标。

第一，合理调整制冷机组的进口温度和级间换热器出口温度，降低制冷机组耗电量；

第二，工程采用DCS控制系统，换热器、加热炉及冷却器等主要设备前后均设置调压阀，使主要设备能够根据实际情况精确控制，保证了优化运行，从而减少了能量消耗；

第三，采用先进高效板翅式换热器作为主工艺的热交换设备，提高工艺过程的能量交换效率；

第四，再生气加热炉采用节能型加热炉；

第五，设备及管道布置紧凑合理，从而减少散热损失和压力损失；

第六，设备及管道保冷，从而减少能量损失。

7、结论

天然气是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，燃烧时产生二氧化碳少于其他石化燃料，造成温室效应较低，因而能大大改善环境质量。而液化天然气 LNG是天然气的一种独特的储存和运输形式，除了具备普通天然气的优点，它还有利于天然气的远距离运输、降低天然气的储存成本、有利于天然气应用中的调峰，而本文正是简析了这样一种新型的天然气液化制取装置及配套工艺和设施，并通过对该装置的能耗及节能措施的分析，得出了该装置高效可靠且环保节能。是一种较为先进的天然气液化装置。

参考文献：
1郑大振天然气液化流程与装置选型1990（5）
2TrueWRReducingscale,increasingflexibilityaretargetsofnewLNGplants1999(97)
 

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