LNG液化工廠生產(chǎn)方案設(shè)計(jì)的比選

1、LNG液化工廠生產(chǎn)方案設(shè)計(jì)的比選一、LNG的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)LNG是常壓-260條件下以液態(tài)形式運(yùn)輸和存儲(chǔ)的天然氣，主要成分是甲烷。LNG工廠生產(chǎn)的低溫液態(tài)天然氣，其突出優(yōu)點(diǎn)是LNG能量密度大(約為CNG的3倍)，氣液體積比為6251，建站投資少，占地少，無(wú)大型動(dòng)力設(shè)備，運(yùn)行成本低，加氣站無(wú)噪音，LNG可用專用槽車運(yùn)輸，建站不受天然氣管網(wǎng)制約，因此便于規(guī)模化推廣。更重要的一點(diǎn)是可將LNG用泵升壓汽化后轉(zhuǎn)化為CNG，對(duì)CNG汽車加氣，而不需要提供CNG專用壓縮機(jī)。 二、LNG常用生產(chǎn)工藝方式天然氣液化為低溫過(guò)程。天然氣液化所需冷量是靠外加制冷循環(huán)來(lái)提供，配備的制冷系統(tǒng)就是要使得換熱器達(dá)到最小的冷、熱流

2、之溫差，并因此獲得極高的制冷效率。 天然氣液化的制冷系統(tǒng)已非常成熟，常用的工藝有：階式制冷循環(huán)、混合冷劑制冷循環(huán)、膨脹機(jī)制冷循環(huán)、焦-湯節(jié)流制冷循環(huán)及采用帶引射器高壓節(jié)流工藝。 1、采用LNG 專利工藝ECASCADE（Enhanced Cascades），即簡(jiǎn)化階式制冷工藝。原料氣過(guò)濾、分離后增壓到450psig 進(jìn)入脫碳模塊，采用MDEA 法脫除原料氣中的二氧化碳，凈化氣冷卻后進(jìn)入分子篩脫水；然后在冷箱中被冷卻、液化，節(jié)流到50psig 進(jìn)入LNG 儲(chǔ)槽。冷箱高溫段冷量來(lái)自于乙烯制冷劑的蒸發(fā)，而丙烷制冷壓縮機(jī)為高壓乙烯冷凝提供冷量；冷箱低溫段冷量來(lái)自于循環(huán)增壓天然氣的節(jié)流。設(shè)備全部撬裝化或

3、者模塊化，現(xiàn)場(chǎng)積木式組裝，撬快之間直接法蘭連接。所有設(shè)備、管道、閥門、電氣及儀表等在工廠中預(yù)制、安裝到撬/模塊上，絕緣、噴漆和測(cè)試已經(jīng)完成，現(xiàn)場(chǎng)安裝工程量很少，確保工程質(zhì)量和工期短。特點(diǎn)：1） 撬裝化；2） 制冷系統(tǒng)簡(jiǎn)單、工廠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，保證系統(tǒng)的可靠性；3） 熱啟動(dòng)34 小時(shí)，短時(shí)停機(jī)后冷啟動(dòng)12 小時(shí)。優(yōu)點(diǎn)：能耗低；制冷劑為純物質(zhì)，無(wú)匹配問(wèn)題；技術(shù)成熟，操作穩(wěn)定。缺點(diǎn)：機(jī)組多，流程復(fù)雜；附屬設(shè)備多，專門儲(chǔ)存制冷劑；管路和控制系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)不便。適用范圍：能夠在規(guī)定條件和原料氣組分變化范圍可靠的運(yùn)行，特別適合小型、偏遠(yuǎn)天然氣液化項(xiàng)目。工藝流程圖： 2、采用混合制冷劑制冷循環(huán)（MR 循環(huán)）制冷工

4、藝 整個(gè)工藝主要分為進(jìn)口計(jì)量系統(tǒng)、醇胺脫酸系統(tǒng)、分子篩干燥系統(tǒng)、液化冷箱系統(tǒng)、混合冷劑壓縮系統(tǒng)、氨壓縮系統(tǒng)及LPG、BOG 回收系統(tǒng)。原料氣經(jīng)過(guò)進(jìn)口計(jì)量系統(tǒng)以保證恒定的入口氣體壓力及流量，通過(guò)原料氣過(guò)濾分離器以脫除原料氣中含有的較大顆粒和液體。醇胺脫酸系統(tǒng)和分子篩脫水系統(tǒng)分別將原料氣中CO2 含量脫除至小于50ppm、水含量減小至小于0.5ppm，此時(shí)的天然氣可進(jìn)行液化。天然氣進(jìn)入冷箱前將經(jīng)過(guò)氨預(yù)冷，預(yù)冷至-21左右的天然氣進(jìn)入冷箱，利用冷箱內(nèi)混合制冷劑釋放的大量冷量被液化至LNG，利用壓差進(jìn)入LNG 儲(chǔ)罐。氨和混合制冷劑壓縮系統(tǒng)進(jìn)行壓縮循環(huán)?？偣に嚸枋觯号c階式制冷循環(huán)相比，其優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)組少、

5、流程簡(jiǎn)單、投資省，投資比階式制冷循環(huán)少1520%；管理方便；制冷劑可從天然氣中提取和補(bǔ)充。缺點(diǎn)是：能耗較高，比階式制冷循環(huán)多1020%；混合冷劑的合理匹配較為困難。3、天然氣膨脹機(jī)制冷循環(huán)膨脹機(jī)制冷循環(huán)是指利用高壓制冷劑通過(guò)透平膨脹機(jī)絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷來(lái)實(shí)現(xiàn)天然氣的液化。氣體在膨脹機(jī)中膨脹降溫的同時(shí)，能輸出功，可用于驅(qū)動(dòng)流程中的壓縮機(jī)。膨脹液化工藝流程及其設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：它流程簡(jiǎn)單、設(shè)備簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)靈活、工作可靠、易啟動(dòng)、易操作、維護(hù)方便；它適用于自由壓力能是可以被利用的場(chǎng)合。與階式制冷循環(huán)和混合冷劑制冷循環(huán)工藝相比，氮?dú)馀蛎浹h(huán)流程非常簡(jiǎn)單、緊湊，造價(jià)略低。起動(dòng)快，熱態(tài)起動(dòng)24 小時(shí)即可獲得滿

6、負(fù)荷產(chǎn)品，運(yùn)行靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，易于操作和控制，安全性好，放空不會(huì)引起火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)。制冷劑采用單組分氣體，因而消除了像混合冷劑制冷循環(huán)工藝那樣的分離和存儲(chǔ)制冷劑的麻煩，也避免了由此帶來(lái)的安全問(wèn)題，使液化過(guò)程更簡(jiǎn)化和緊湊。缺點(diǎn)：能耗較高，比混合冷劑液化流程高40%左右，運(yùn)行成本較高，經(jīng)濟(jì)性不好，而且使用了較多高速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，降低了生產(chǎn)可靠性。4、焦-湯節(jié)流制冷循環(huán)焦-湯循環(huán)和膨脹機(jī)制冷循環(huán)流程簡(jiǎn)單，投資少，但效率較低。其中焦-湯循環(huán)最簡(jiǎn)單，投資最少，但效率也最低。膨脹機(jī)制冷循環(huán)和焦-湯節(jié)流制冷循環(huán)，這兩種工藝流程適合于小型LNG裝置。膨脹機(jī)制冷循環(huán)的效率比焦-湯循環(huán)高，特別是有較大的天然氣壓差時(shí)，能實(shí)現(xiàn)LNG生產(chǎn)的最佳經(jīng)濟(jì)性。5、采用帶引射器高壓節(jié)流工藝高壓天然氣流入引射器，在其中高速膨脹，將低壓返流氣吸入并增壓，相當(dāng)于減少了一臺(tái)增壓壓縮機(jī)。單位能耗低、運(yùn)行成本低，經(jīng)濟(jì)效益好；產(chǎn)生的BOG氣經(jīng)冷箱再液化，提高產(chǎn)量，減少排放。 天然氣液化率高，達(dá)99.7%以上，其他未液化的氮?dú)?，氦氣等雜質(zhì)定時(shí)排放，不影響系統(tǒng)產(chǎn)量；冷箱的工作彈性大，原料氣流量操作空間50%-110%，壓力操作彈性空間在12-20Mpa下都能工作。優(yōu)點(diǎn)：主要工藝設(shè)備模塊化、撬裝化，工藝流程簡(jiǎn)單，制冷部件沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件（20年不維修），可靠性高。操作方便，設(shè)備維護(hù)量小一期人員不需增加操作工。能耗較低，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)