30萬方LNG工廠可行性實施報告

PAGE.92/9230萬方LNG工廠可行性研究報告二○一二年八月目錄TOC\o"1-1"\u第一章總論101.1概述101.2可行性報告編制的依據(jù)和原則101.2.1編制依據(jù)101.2.2編制原則101.3項目提出的背景及投資意義111.3.1項目提出的背景111.3.2投資的意義131.4可行性研究的范圍141.5研究結(jié)論16第二章市場分析和價格預測202.1國外產(chǎn)品市場分析202.2國內(nèi)產(chǎn)品市場分析212.3目標市場分析232.4原料供應和價格預測23第三章生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案及產(chǎn)品規(guī)格253.1生產(chǎn)規(guī)模的確定253.1.1項目規(guī)模確定的依據(jù)253.1.2項目規(guī)模的確定253.2生產(chǎn)規(guī)模及設(shè)置253.3產(chǎn)品方案及規(guī)格26第四章工藝技術(shù)方案284.1天然氣液化工藝技術(shù)方案的選擇284.1.1天然氣凈化工藝選擇284.1.2天然氣液化工藝選擇304.1.2.1典型的液化工藝304.1.2.1.1典型的液化工藝選擇314.1.2.1.2建議本項目采用的液化工藝334.1.2.2典型混合冷劑工藝技術(shù)344.1.2.2.1典型混合冷劑工藝技術(shù)的選擇344.1.2.2.2建議本項目采用的混合冷劑工藝流程414.2工藝流程描述414.2.1天然氣凈化工藝414.2.2天然氣液化工藝434.3物料平衡444.4自動控制44全廠自控水平444.4.2控制系統(tǒng)主要功能454.4.3控制系統(tǒng)構(gòu)成454.5設(shè)備選擇474.5.1靜設(shè)備選型原則474.5.2機械設(shè)備選型原則484.5.3其它主要設(shè)備514.6消耗指標634.7裝置內(nèi)管道及附件材料63第五章原材料、輔助材料、燃料和動力供應665.1主要原料供應665.2輔助材料及燃料675.3水、電等動力供應67第六章建廠地區(qū)條件和廠址選擇696.1廠址自然地理概況696.1.1地理位置696.1.2自然條件69基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)706.2公用工程及輔助設(shè)施716.3廠址方案71第七章總圖運輸、儲運及土建727.1總圖布置727.1.1總平面布置727.1.2豎向布置727.1.3綠化727.1.4運輸設(shè)計737.2產(chǎn)品儲存和運輸737.2.1產(chǎn)品儲存74產(chǎn)品運輸747.2.3設(shè)計方案747.3土建747.3.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)747.3.2地基處理757.3.3建構(gòu)筑物一覽表75第八章公用工程778.1給水、排水778.1.1給水系統(tǒng)778.1.2循環(huán)冷卻水系統(tǒng)778.1.3脫鹽水系統(tǒng)778.1.4排水系統(tǒng)778.2供電78用電負荷、負荷等級及電源供應狀況788.2.2防雷防靜電及防爆區(qū)域劃分788.3通信788.3.1概述788.3.2原則788.3.3范圍788.4通風798.4.2通風798.4.3空調(diào)798.5空壓站798.5.1壓縮空氣負荷及質(zhì)量要求798.5.2工藝流程簡述808.5.3設(shè)備選型808.6氮氣站808.6.1氮氣負荷及質(zhì)量要求808.6.2工藝流程簡述818.6.3設(shè)備選型81第九章輔助生產(chǎn)設(shè)施829.1機修829.2分析化驗82第十章能耗分析及節(jié)能措施8410.1節(jié)能原則8410.2節(jié)能措施84第十一章消防8611.1設(shè)計依據(jù)8611.2工程概況8611.3消防措施8611.4消防建構(gòu)筑物8811.5消防管網(wǎng)設(shè)計8811.6安全可靠性評述8911.7存在的問題及解決方案89第十二章環(huán)境保護9012.1建設(shè)地區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀9012.2本項目污染物狀況9012.2.1主要污染源及污染物9012.2.2排放方式和去向9012.2.3可能造成的環(huán)境危害9012.3環(huán)境影響分析及治理措施9012.3.1大氣環(huán)境影響分析及治理措施9112.3.2水環(huán)境影響分析及治理措施9112.3.3土壤影響分析及治理措施9212.4噪聲環(huán)境影響分析及治理措施92第十三章勞動安全衛(wèi)生9313.1職業(yè)危害因素及其影響9313.1.1裝置火災危險因素分析9313.1.2原料、半成品、成品主要危險、危害性質(zhì)9413.2生產(chǎn)過程中有害作業(yè)因素及其危害程度9613.3可能受到職業(yè)危險及受害程度以及防范措施9713.4事故應急預案10113.5安全衛(wèi)生防范措施的預期效果和評價101第十四章企業(yè)組織及定員10314.1企業(yè)組織10314.2生產(chǎn)班制及定員10314.3人員培訓104第十五章項目實施計劃10415.1建設(shè)周期的規(guī)劃10515.2項目實施計劃進度表105第十六章投資估算及資金籌措10716.1項目投資構(gòu)成10716.2投資估算編制依據(jù)10716.3建設(shè)投資估算10716.4資金籌措方案107第十七章財務分析10817.1編制依據(jù)10817.2成本和費用估算10817.2.1依據(jù)及說明10817.2.2成本估算10917.2.3總成本估算10917.3財務評價10917.3.1依據(jù)及說明10917.3.2銷售收入及稅金估算11017.3.3利潤估算及分配11017.3.4清償能力分析11017.3.5贏利能力分析11017.3.6不確定性分析11117.3.7結(jié)論111第十八章結(jié)論和建議11218.1結(jié)論11218.2建議112.第一章總論1.1概述項目名稱：建設(shè)規(guī)模：30x104Nm3/d占地面積：建設(shè)地點：建設(shè)單位：技術(shù)經(jīng)濟：項目總投資23764萬元,報批投資23432萬元。年均利稅1068萬元,投資內(nèi)部收益率〔稅后：11.34%。投資回收期〔稅后：9.45年。1.2可行性報告編制的依據(jù)和原則編制依據(jù)可研報告的編制依據(jù)是中華人民XX國頒布的有關(guān)法律、法令、法規(guī)和政策?？裳袌蟾婢幹扑璧幕A(chǔ)資料和數(shù)據(jù)由建設(shè)單位提供?？裳袌蟾婢幹频囊罁?jù)主要有：1、《化工投資項目可行性研究報告編制辦法》2、《液態(tài)天然氣生產(chǎn)、儲存和裝運》GB/T20368-20063、《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)法》GB50183-20044、《液化天然氣〔LNG生產(chǎn)、儲運和裝運》GB/T20368-20065、《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB50160-20086、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-20067、《化工企業(yè)總圖運輸設(shè)計規(guī)范》GB50489－2009編制原則1、貫徹落實國家的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和布局政策,對建設(shè)條件、技術(shù)路線、經(jīng)濟效益、工程建設(shè)、生產(chǎn)管理以及對環(huán)境的影響等多方面進行分析比較,力求全面、客觀的反映實際情況,為建設(shè)單位提供決策依據(jù)。2、本著投資少、產(chǎn)出多、見效快、效益高的方針,合理利用當?shù)靥烊粴赓Y源,開拓應用天然氣的新途徑,生產(chǎn)出市場潛力大,附加值高的產(chǎn)品。3、液化天然氣工廠的設(shè)計應嚴格執(zhí)行國家有關(guān)安全、衛(wèi)生及環(huán)境保護的有關(guān)政策、法規(guī)及標準規(guī)范,切實做到不發(fā)生事故、不造成人員傷害、不破壞環(huán)境。4、對工藝方案及設(shè)備、材料選擇和設(shè)計進行合理優(yōu)化,立足于成熟的生產(chǎn)技術(shù),盡量選擇國產(chǎn)過關(guān)設(shè)備,引進部分國內(nèi)欠成熟的關(guān)鍵設(shè)備及自控儀表,既要保證裝置安全長期運行,又要降低項目投資,提高項目的經(jīng)濟效益。5、裝置的設(shè)計,盡可能達到布置一體化、裝置露天化、結(jié)構(gòu)新型化、材料輕型化、公用設(shè)施社會化和設(shè)備材料國產(chǎn)化,并充分考慮當?shù)貧庀蟆⑺?、地質(zhì)等當?shù)貤l件。6、貫徹"安全第一、預防為主"的方針,確保本項目投產(chǎn)后符合環(huán)保、消防、勞動保護和職業(yè)安全衛(wèi)生的國家及地方的有關(guān)規(guī)定及要求,保證生產(chǎn)過程的安全和職工身體的健康。1.3項目提出的背景及投資意義1.3.1項目提出的背景1、液化天然氣自身的優(yōu)勢?！?液化天然氣的體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600,大大方便儲存和運輸。液化天然氣比水輕,其重量僅為同體積水的45%。便于進行經(jīng)濟可靠的運輸。液化天然氣用于城市干線供氣和支線管網(wǎng),可節(jié)省大量的工程投資,而且經(jīng)濟,供氣范圍廣。〔2液化天然氣儲存效率高、占地少、投資省。例如,一座100m3的低溫儲罐所裝液化天然氣量<罐內(nèi)壓力為0.1MPa,溫度為－162℃>,相當于6座體積為100m3的天然氣球罐〔內(nèi)壓為1MPa,溫度為常溫所裝天然氣量。但后者的投資要比前者高8倍。〔3有利于城市負荷的調(diào)節(jié),生產(chǎn)過程釋放出的冷量可以利用。液化天然氣氣化時的冷量,用作冷藏、冷凍、溫差發(fā)電等。因此,有的調(diào)峰裝置就和冷凍廠進行聯(lián)合建設(shè)。按目前液化天然氣生產(chǎn)的工藝技術(shù)水平,可將天然氣液化生產(chǎn)所消耗能量的50%加以利用?！?液化天然氣用作汽車燃料經(jīng)濟、安全、環(huán)保。液化天然氣可用作優(yōu)質(zhì)的車用燃料,與燃油汽車相比,具有抗爆性好,燃燒完全、排氣污染少、發(fā)動機壽命長、降低運輸成本等優(yōu)點。液化天然氣與壓縮天然氣和壓縮石油氣汽車相比更加經(jīng)濟、安全、環(huán)保。液化天然氣汽車是以液化天然氣工廠生產(chǎn)的低溫液態(tài)天然氣為燃料的新一代天然氣汽車,其突出優(yōu)點是其排放尾氣污染量是其它車型的1/10,節(jié)能減排效果尤其明顯。另外液化天然氣能量密度大,氣液體積比為625／1,汽車續(xù)駛里程長；建站投資省,占地少,無大型動力設(shè)備,運行成本低；加氣站無噪音；液化天然氣可用專用槽車運輸,建站不受天然氣管網(wǎng)制約,因此便于規(guī)模化推廣。更重要的一點是可將液化天然氣用泵升壓汽化后轉(zhuǎn)化為壓縮天然氣,對壓縮天然氣汽車加氣,而不需要提供壓縮天然氣專用壓縮機?！?生產(chǎn)、使用比較安全。液化天然氣安全性高,其著火溫度為650℃；比汽油高230多度；液化天然氣爆炸極限4.7%～15%,汽油為1%～5%,高出3～4.7倍；液化天然氣密度為470Kg/m3左右,汽油為700Kg/m3左右；不含一氧化碳,不會引起一氧化碳中毒。氣態(tài)天然氣密度比空氣輕,如有泄露易于飄散。在泄露處不容易聚集而引起火災或爆炸。燃燒時不會產(chǎn)生一氧化碳等有毒氣體,不會危害人體健康。正因為液化天然氣具有低溫、輕質(zhì)、易蒸發(fā)的特性,可防止被人盜取造成損失?！?有利于保護環(huán)境,減少污染。屬于國家重點扶持的新興產(chǎn)業(yè)。天然氣是公認的最清潔的燃料。天然氣燃燒后生成二氧化碳和水,與煤炭和重油比較,燃燒天然氣產(chǎn)生的有害物質(zhì)大幅度減少,如以天然氣代替燃煤,可減少氮氧化物排放量80-90%,一氧化碳排放量可減少52%。而液化天然氣則使天然氣在液化過程中進一步得到凈化,甲烷純度更高,不含二氧化碳、硫化物等。并杜絕二氧化硫的排放和城市酸雨的產(chǎn)生。更有利于保護環(huán)境,減少污染。屬于國家重點扶持的新興產(chǎn)業(yè)。2、液化天然氣生產(chǎn)技術(shù)成熟自1964年首次實現(xiàn)液化天然氣工業(yè)生產(chǎn)以來,經(jīng)過近40多年的發(fā)展,液化天然氣的液化、貯存、運輸、再氣化等技術(shù)環(huán)節(jié)和設(shè)備制造都已十分成熟,運輸安全可靠,輸配較為靈活。迄今為止,世界上在天然氣液化領(lǐng)域中成熟的液化工藝主要有以下三種：階式制冷循環(huán)工藝、混合制冷循環(huán)工藝和膨脹機制冷循環(huán)工藝。早在70年代初,日本已使用特制的公路槽車將液化天然氣從碼頭接收站運往配氣中心的衛(wèi)星基地。美國1988年開始采用8.6噸的拖車型槽車運輸液化天然氣供調(diào)峰用。目前國內(nèi)公司已能制造容量50m3、載重量20噸的一系列液化天然氣專用槽車,公路運輸安全可靠。由此可見,液化天然氣在我國已經(jīng)具備了成熟的產(chǎn)業(yè)化和市場應用的條件。1.3.2投資的意義1、我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要從國家產(chǎn)業(yè)政策上看,我國政府已把天然氣利用作為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、改善大氣環(huán)境的主要措施,隨著國民經(jīng)濟高速發(fā)展對清潔能源的需求和對環(huán)保的日益加強,我國對液化天然氣需求越來越大。我國是一個幅員遼闊的國家,但是資源分布不均與經(jīng)濟發(fā)展的不平衡現(xiàn)象非常嚴重。西部資源豐富省份經(jīng)濟相對落后,能源消耗低；而東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)卻缺少能源。所以在我國如何合理的調(diào)配和運輸能源顯得尤為重要。為此我國政府制定了"西氣東輸"、"川氣東輸"和"西電東送"的總體能源調(diào)配政策。作為國家大的產(chǎn)業(yè)政策的一個重要補充和服務部分的液化天然氣工程具有非常廣闊的市場前景。2、規(guī)范并完善天然氣的利用結(jié)構(gòu),降低運營成本天然氣有管網(wǎng)輸氣、壓縮天然氣和液化天然氣等輸送形式,它們各自有其適用范圍。由于天然氣管道初期投資大,適宜于用戶多的大城市,難以每個城市都鋪到,就是天然氣發(fā)達的國家〔如比我國先進40多年的美國、歐洲等,仍有壓縮天然氣和液化天然氣等輸送形式；對我國而言,有大量中小城市是天然氣管道所不及的,而這些中小城市對天然氣的需求同樣迫切,因而,壓縮天然氣和液化天然氣等靈活的輸送形式將在較長時間內(nèi)存在。尤其是液化天然氣,它的經(jīng)濟運輸距離比壓縮天然氣長,對中小城市天然氣供應將發(fā)揮重要作用。另外,對大城市而言,冬夏天然氣用量相差很大,可通過液化天然氣來彌補燃氣的不足和調(diào)峰。3、滿足城市居民及油田用氣調(diào)峰需要天然氣的使用,一旦形成供需關(guān)系,對需方來講不可一日無氣,否則就會造成企業(yè)停產(chǎn)、居民停炊,北方城市冬季就有可能造成供熱無法保障、設(shè)備凍壞等嚴重后果,損失將不可估量。加之無法預測的自然災害影響,造成氣源無法供給城市,帶來無法挽回的損失。近幾年每到冬季,由于供熱系統(tǒng)對天然氣需求越來越大,已造成天然氣出現(xiàn)冬季供氣緊張、夏季天然氣賣不掉的供需矛盾,同時也對天然氣生產(chǎn)企業(yè)造成排產(chǎn)壓力,本項目的建設(shè)將平衡城鎮(zhèn)居民用氣和油田生產(chǎn)企業(yè)天然氣生產(chǎn)調(diào)峰的矛盾,促進整個燃氣網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平穩(wěn)。本項目的建成,將為周邊城市、長途客貨運車輛及油田公司鉆機、熱洗等特種車提供清潔環(huán)保的液化天然氣燃料。夏季氣富裕時,液化天然氣可用作油田專業(yè)用戶需求,冬季油田用戶需求降低時,可用作城市燃氣調(diào)峰。同時對油田公司節(jié)約能源,改善環(huán)境污染等方面具有最直接有效作用,本項目的實施使地區(qū)每年降低二氧化碳排放10萬噸,二氧化硫800噸,有效降低地區(qū)環(huán)境污染。本項目的實施,一是節(jié)約能源、改善環(huán)境污染；二是引入23764萬元人民幣的投資和可觀的稅收,增加經(jīng)濟實力,并帶動其它產(chǎn)業(yè)〔如運輸、服務行業(yè)的發(fā)展；三是可以解決部分人員的就業(yè),為城市建設(shè)與發(fā)展取得明顯的環(huán)保效益和社會效益。1.4可行性研究的范圍本項目可行性研究報告的范圍包括：工藝裝置、存儲系統(tǒng)、公用工程及輔助設(shè)施。充分考慮技術(shù)先進性,配置合理性、規(guī)模經(jīng)濟性、市場前瞻性、安全環(huán)保及系統(tǒng)運行可靠性。1、通過對氣源、市場的分析來確定工廠的建設(shè)規(guī)模。2、通過技術(shù)比較,確定液化天然氣工廠的工藝流程、設(shè)備選擇等方案。3、根據(jù)項目總體要求,對工程的總圖、運輸、公用工程及配套設(shè)施,進行合理規(guī)劃和設(shè)置。4、對項目的技術(shù)安全性進行分析。5、根據(jù)工藝的生產(chǎn)特點,研究環(huán)保、工業(yè)衛(wèi)生及節(jié)能措施；6、分析項目建設(shè)、運行對環(huán)境的影響。7、進行項目投資估算,對項目財務效益進行初步計算、分析和評價。整個項目建設(shè)內(nèi)容見下表1－1表1－1工程建設(shè)的主項表序號主項名稱主項代號備注一生產(chǎn)裝置10001凈化工序11002液化工序1200二輔助生產(chǎn)設(shè)施20001倉庫21002液化天然氣貯罐區(qū)22003液化天然氣裝車站23004火炬系統(tǒng)24005機修25006廢水收集池2600三公用工程30001給排水系統(tǒng)31002消防泵房、水池32003循環(huán)水33004脫鹽水34005變電所35006鍋爐房36007空壓站37008辦公樓41009中心控制室4200包括中心化驗室10綜合生活樓430011總圖510012電氣530013電信540014外管550015門衛(wèi),大門,圍墻560016車棚570017地磅58001.5研究結(jié)論本項目規(guī)模為日處理天然氣35x104Nm3,項目占地56.46畝,建設(shè)周期18個月,年開工時數(shù)8000小時。裝置包括原料氣凈化,并經(jīng)過制冷分離,生產(chǎn)液化甲烷和重烴等產(chǎn)品。工廠的工藝過程包括原料氣預處理、脫碳、脫硫、脫水、制冷液化、產(chǎn)品存儲、裝車及公用工程和輔助設(shè)施等。1、簡要結(jié)論〔1工藝技術(shù)成熟、可靠。本項目的液化技術(shù)充分吸收國內(nèi)外液化工藝的先進技術(shù),特別是采用世界一流工藝技術(shù)和經(jīng)驗,通過對混合制冷、階式制冷和膨脹制冷三種典型的液化工藝進行初選,推薦選用技術(shù)成熟、能耗低、工藝先進的混合制冷工藝。該技術(shù)成熟、可靠、適用,且已經(jīng)過規(guī)?；?、長周期生產(chǎn)考驗,因而本項目的技術(shù)不存在風險?！?本項目日消耗35x104Nm3天然氣。通過深入的市場分析和需求預測,確定的液化天然氣目標市場定位明確,在目標市場內(nèi)銷售液化天然氣有較強競爭力,因此銷售不存在問題。<3>本工程外部條件較好,主要原料和公用工程的供應穩(wěn)定可靠；企業(yè)位于XX大竹縣,有良好的公用工程配套條件,公路發(fā)達,通訊聯(lián)絡(luò)便捷。<4>本項目報批總投資23432萬元,其中建設(shè)投資22810萬元,稅前內(nèi)部收益率14.25%,稅后內(nèi)部收益率11.34％。年均利稅總額1038萬元,投資利潤率：9.25%。投資利稅率10.71%,貸款償還期7.51年,稅后投資回收期9.45年。經(jīng)濟分析表明,投資的經(jīng)濟和社會效益較好,有較強的抗風險能力。綜合考慮,項目可行,有一定示范和推廣意義。綜上所述,本工程項目實施的條件較好,在二年內(nèi)建成并投入運行,經(jīng)濟論證是可行的。推薦工藝方案主要產(chǎn)品及消耗指標見表1-2表1-2主要產(chǎn)品及消耗指標序號項目單位消耗指標備注一主要原材料1天然氣104Nm3/d35包括燃料氣二產(chǎn)品1液態(tài)天然氣t/a84960主產(chǎn)品三公用工程1新鮮水104t/a562循環(huán)水t/a2000連續(xù)Δt=8℃3電力Kw.h/h13377連續(xù)4儀表空氣Nm3/h400連續(xù)5氮氣Nm3/h50連續(xù)四輔助材料及化學品1脫水分子篩t/a4每3年更換1次2活性炭t/a0.5每3年更換1次3MDEAt/a44MDEA消泡劑t/a0.685異戊烷t/a3每年補充40%6丙烷t/a0.5每年補充40%7乙烯t/a2每年補充40%2、主要技術(shù)經(jīng)濟指標匯總本項目原料氣價格按2.52元/Nm3,產(chǎn)品出廠價根據(jù)市場情況確定為3.10元/Nm3。主要技術(shù)經(jīng)濟指標見表1-3。表1-3主要技術(shù)經(jīng)濟指標序號項目單位數(shù)量備注一裝置規(guī)模1液化能力4t/a84960二年操作時間小時8000三主要原材料消耗1原料天然氣104Nm3/d352新鮮水104t/a560.4MPa〔G3電104KW.h/a10701.64脫水分子篩t/a45活性炭t/a0.56MDEAt/a47MDEA消泡劑t/a0.688異戊烷t/a39丙烷t/a0.510乙烯t/a2四三廢排放量1廢氣Nm3/a正常操作時無2廢液噸/年正常操作時無3廢固噸/年少量廢分子篩送回廠家回收五定員人60六占地面積畝56.46七建設(shè)周期月18八總投資萬元237641建設(shè)投資萬元228102建設(shè)期利息萬元4793流動資金萬元475九年均銷售收入萬元31211十年利稅總額萬元1068十一年均總成本萬元29189十二年所得稅后利潤萬元1477十三財務評價指標1投資利潤率%9.252內(nèi)部收益率<稅前>%14.253內(nèi)部收益率<稅后>%11.344投資回收期<稅后>年9.455凈現(xiàn)值<稅前>萬元95636凈現(xiàn)值<稅后>萬元4917第二章市場分析和價格預測2.1國外產(chǎn)品市場分析液態(tài)天然氣是當今世界增長最快的一種燃料,自1980年以來,液態(tài)天然氣出口量幾乎以每年8%的速度增長。20XX全球液態(tài)天然氣貿(mào)易量為1.653億噸,比上一年增長7.3%,目前各國均將液態(tài)天然氣作為一種低排放的清潔燃料加以推廣。20XX全球液態(tài)天然氣貿(mào)易增長達到2264億立方米。北美進口增長36％,達251億立方米。亞洲隨著中國和印度的崛起,日本、韓國、中國、印度成為是主要進口國,20XX亞洲液態(tài)天然氣的需求以日本、中國和印度為引領(lǐng),增長9.5％,達到1480億立方米。目前,液態(tài)天然氣出口國隨著伊朗等國的加入,世界液態(tài)天然氣出口國有14個,從20XX至20XX,全球天然氣液化新增生產(chǎn)能力多在中東,卡塔爾有幾個項目將全部竣工,年生產(chǎn)能力至少可增加3900萬噸。此外,俄羅斯的薩哈林、印尼、尼日利亞、澳大利亞等運作了多年的一些項目也將投產(chǎn)。為了在2020年前成為世界主要的液態(tài)天然氣出口國,伊朗計劃向液態(tài)天然氣項目投資1200多億美元。預計伊朗在2020年前將能夠生產(chǎn)8000萬噸的液態(tài)天然氣。澳大利亞國際石油公司在第九屆礦產(chǎn)石油大會上宣布,將投資40－60億美元開發(fā)巴布亞新幾內(nèi)亞液態(tài)天然氣項目,預計20XX投入生產(chǎn)。巴布亞新幾內(nèi)亞將成為世界第十五個出口液態(tài)天然氣的國家。世界各地的液態(tài)天然氣新項目開始投產(chǎn),國家如卡塔爾、印尼、也門、澳洲和俄羅斯,其總計產(chǎn)量約占全球的四分之一。預計國際市場需求將持續(xù)增加,液態(tài)天然氣資源緊俏；20XX后,新的液態(tài)天然氣生產(chǎn)線將陸續(xù)建成投產(chǎn),供需緊張情況可能緩解。國際燃氣聯(lián)盟協(xié)調(diào)委員會指出,從20XX起,由于項目推遲影響,全球的液態(tài)天然氣供應緊張局面顯現(xiàn),主要液態(tài)天然氣出口國的國內(nèi)天然氣消費增長也會影響出口潛力。美國最大的石油公司埃克森美孚公司負責液態(tài)天然氣業(yè)務的主管湯姆·科達諾20XX12月在世界液態(tài)天然氣峰會上發(fā)表上述講話預測："2020年前,我們預計天然氣日需求量將從今天的水平上增加25%,達到4000億立方英尺。盡管通過管道供應的頁巖氣將增加,但是,液態(tài)天然氣的需求量將繼續(xù)增加,在2020年結(jié)束前將占到總天然氣需求量的10%?？七_諾說："我們預計全球液態(tài)天然氣日需求量在2020年前將增加40%,達到大約400億立方英尺"。2.2國內(nèi)產(chǎn)品市場分析隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國對能源的需求越來越大,南方沿海地區(qū)原有的能源消費結(jié)構(gòu)以煤為主,但遠離生產(chǎn)基地,因此迫切要求使用清潔、高效的能源,以改善環(huán)境,緩解運輸壓力。中國天然氣利用的發(fā)展策略是：立足國內(nèi),利用海外,西氣東輸,北氣南下,海氣登陸,就近供應。我國天然氣工業(yè)發(fā)展滯后,20XX,中國天然氣消費量300億立方米,在一次能源消費結(jié)構(gòu)中比例為3%。20XX要使中國天然氣在一次能源消費總量中所占比例從目前的3%增加到約7%。預計20XX,中國天然氣需求量為1600億立方米左右,2020年,需求量將達到2600億立方米。據(jù)此預測的天然氣需求量與中國今后潛在的、可生產(chǎn)的天然氣產(chǎn)量相比還有巨大的缺口。表2-1中國天然氣產(chǎn)需狀況和潛力資料來源：產(chǎn)業(yè)預測、阿瑟德里特公司〔ADL等近年來中國能源工業(yè)發(fā)展很快。目前,中國能源生產(chǎn)總量僅次于美國和俄羅斯,名列世界第三；能源消費總量僅次于美國,名列世界第二。我國能源結(jié)構(gòu)比例長期以來以煤為主,但已經(jīng)呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢,與此同時,石油、天然氣、電力逐年上升,呈現(xiàn)健康發(fā)展的勢頭。天然氣工業(yè)被列為"十五"期間國民經(jīng)濟鼓勵發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)。表2-2為中國能源消費結(jié)構(gòu)變化趨勢預測〔據(jù)國家發(fā)展計劃委員會能源研究所相關(guān)數(shù)據(jù)。表2-2中國能源消費結(jié)構(gòu)變化趨勢預測年份消費結(jié)構(gòu),%煤炭石油天然氣一次電力2000〔實際67.0023.602.106.902005〔實際63.6024.004.607.40201060.8025.205.608.00201556.6026.508.208.30202053.6027.009.809.20據(jù)此預測,我國的天然氣需求量和目前能源結(jié)構(gòu)下生產(chǎn)及輸送的能力相比存在著極大的差距。我國需要開展多種形式的供應手段和保障體系以適應不斷增長的能源需求。液態(tài)天然氣作為一種清潔、高效、廉價的能源,成為我國本世紀重點開發(fā)利用的目標。發(fā)展大規(guī)模、商業(yè)化的液態(tài)天然氣產(chǎn)業(yè)有利于能源供應方式的多元化。隨著國民經(jīng)濟高速發(fā)展對清潔能源的需求和對環(huán)保的日益加強,我國對液態(tài)天然氣需求越來越大。隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,選擇清潔的能源、大量進口液態(tài)天然氣是必然的發(fā)展趨勢。20XX6月,國家發(fā)改委制定了《關(guān)于我國液態(tài)天然氣進口方案的建議》,提出在XX、XX、XX、XX、上海、XX、XX、XX、天津、廣西等沿海地區(qū)建設(shè)若干液態(tài)天然氣接收碼頭和輸氣干線,基本形成以液態(tài)天然氣為主體的沿海天然氣大通道。這標志著我國液態(tài)天然氣進口工作全面啟動。中國已與澳大利亞西北大陸架天然氣項目合作伙伴簽訂為期25年的液態(tài)天然氣供應合同,這是澳大利亞有史以來最大的天然氣出口合同。國內(nèi)繼XX大鵬液態(tài)天然氣接收站之后,沿海地區(qū)開始建設(shè)其他接收站,目前XX接收站已經(jīng)建成,在建的還有上海和XX接收站,XX接收站已經(jīng)獲批,還有13個接收站在等待批復。20XX中國液態(tài)天然氣〔液態(tài)天然氣進口總量291.3122萬噸。20XX1-12月,中國液態(tài)天然氣進口總量為333.6405萬噸。雖然受全球金融危機影響,但是20XX1至10月中國累計進口量仍然為439.3347萬噸。隨著我國天然氣事業(yè)的蓬勃發(fā)展,大型天然氣輸配工程以及一批液態(tài)天然氣裝置的紛紛啟動,我國液態(tài)天然氣工業(yè)必然會進入一個迅猛發(fā)展的時期。2.3目標市場分析由于中國的天然氣需求市場大,借助LNG衛(wèi)星站投資較小的靈活性和LNG非管道運輸長距離、大面積覆蓋作用,LNG將大大加快實現(xiàn)中國城市天然氣氣化的進程。只要中小城鎮(zhèn)的人口數(shù)量、經(jīng)濟規(guī)模、用氣量達到一定的水平,能承擔起一個衛(wèi)星站的投資,就能借助LNG的功能享受到天然氣給人類帶來的文明。另一方面,LNG非管道運輸對衛(wèi)星站的大面積覆蓋,將大大加快形成LNG接受站所必須的市場容量,對推動新的LNG項目建設(shè)起到了重要的拉動作用,同時提高LNG裝置的資產(chǎn)利用率和資產(chǎn)盈利能力。由于在運輸、經(jīng)濟、環(huán)保、安全等方面的突出特點,液態(tài)烴在國內(nèi)被廣泛用于城市燃氣市場的先期開發(fā)、調(diào)峰、發(fā)電、汽車燃料、建材生產(chǎn)和居民燃氣等領(lǐng)域。隨著國內(nèi)液態(tài)烴應用規(guī)模的不斷擴大,目前液態(tài)烴呈現(xiàn)出供不應求的局面。本項目日產(chǎn)液態(tài)烴254.88t,通過對周邊市場進行分析,用氣方向主要為天然氣汽車以及城市燃氣和工業(yè)用氣。根據(jù)調(diào)查分析,預計到2020年中國天然氣需求量可達2600×108Nm3/a。目前的管道供應還存在較大的缺口,未來液態(tài)烴可順利進入汽車用氣以及城市燃氣和工業(yè)用氣市場,彌補管道天然氣供應不足及城市調(diào)峰。為改善環(huán)境,提高電廠效益,電廠改燒液態(tài)烴是發(fā)展趨勢。由于液態(tài)烴項目簽訂長期穩(wěn)定供應合同,價格穩(wěn)定,發(fā)電燃料成本比燃油發(fā)電成本低20%～30%。本項目建設(shè)的LNG液化廠天然氣液化量為35×104m3/d,其功能無論是城市主供氣氣源型還是調(diào)峰型均具有較強的保障性。LNG氣化使用便捷,運輸靈活高效,工藝流程簡單,價格較LPG更加經(jīng)濟。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高,對天然氣的需求量將會越來越大,LNG具有廣闊的市場前景。2.4原料供應和價格預測1、原料來源及供應狀況本項目的氣源來大竹作業(yè)區(qū),供氣壓力2.0Mpa,二級配氣站預留接口,通過管道供應給本項目。2、原料天然氣價格我國目前天然氣價格主要由上游氣價〔井口氣價和凈化費、管線運輸費和下游的輸配運營費組成。液化天然氣的價格可根據(jù)出口氣價和市場燃料行情進行定價,這就決定了項目投資回收期,但該價格也決定了下游用戶的利益,能否改變用液化天然氣作為能源的關(guān)鍵,所以要根據(jù)國家的指導價格和市場價格進行整個權(quán)衡后來行定價。根據(jù)有關(guān)調(diào)研,結(jié)合本項目原料來源和產(chǎn)品市場情況下,在確保投資者一定的經(jīng)濟效益和保證下游用戶利益的前提下,本項目原料氣價格按2.52元/Nm3考慮,產(chǎn)品出廠價根據(jù)市場情況確定為3.1元/Nm3考慮。第三章生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案及產(chǎn)品規(guī)格3.1生產(chǎn)規(guī)模的確定3.1.1項目規(guī)模確定的依據(jù)1、堅持以市場為導向、效益優(yōu)先和量力而行的原則。2、符合國家產(chǎn)業(yè)及能源政策。3、項目實施后提高經(jīng)濟效益,有效帶動周邊經(jīng)濟。4、要有利于項目的順利實施。5、以市場、規(guī)模效益、資金的投入額度定位產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模,以技術(shù)的成熟、先進、可靠來減少投資的風險。6、充分利用和優(yōu)化公用工程。項目規(guī)模的確定1、從市場需求上考慮：項目建設(shè)所在地位于大竹縣苧麻工業(yè)園區(qū),本項目所在地有豐富的油氣資源,可以為本項目提供可靠的原料氣來源。本項目產(chǎn)品液化天然氣既可以為油田設(shè)備及車輛運輸提供需要的燃料,同時可以滿足周邊地區(qū)的車輛和居民用燃料。通過目標市場需求分析,建設(shè)35x104Nm3/d天然氣綜合利用項目的規(guī)模是符合市場需求的。2、從建設(shè)周期考慮：從工藝技術(shù)和主要設(shè)備考慮,選用國外先進的技術(shù),已有現(xiàn)成系列,技術(shù)先進、自動化程度高、安全可靠,且本項目推薦的技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外有多套成功運行的工業(yè)裝置。為本項目的建設(shè)積累了一定的建設(shè)和操作經(jīng)驗,可縮短建設(shè)周期和制造成本,節(jié)省投資。因而建設(shè)35x104Nm3/d天然氣綜合利用項目的規(guī)模是合適的。3、從投資和能耗考慮從市場需求和建設(shè)周期分析,建設(shè)35x104Nm3/d天然氣綜合利用項目的裝置規(guī)模是合適的,但是根據(jù)市場情況將35x104Nm3/d的規(guī)模設(shè)置為1套30x104Nm3/d和1套5x104Nm3/d的裝置3.2生產(chǎn)規(guī)模及設(shè)置本項目屬于天然氣綜合利用項目。具體建設(shè)內(nèi)容包括天然氣凈化、液化裝置、液化天然氣的存儲、運輸以及相關(guān)系統(tǒng)配套設(shè)施。工程建設(shè)日處理天然氣35x104Nm3,年需天然氣1.17Nm3億。裝置連續(xù)操作年操作時間為8000h。規(guī)模設(shè)置：日處理天然氣30x104Nm3天然氣凈化液化裝置1套日處理天然氣5x104Nm3天然氣凈化液化裝置1套配套的公用工程及輔助設(shè)施1套150臥式產(chǎn)品儲罐3套3.3產(chǎn)品方案及規(guī)格本項目產(chǎn)品方案見表3-2,產(chǎn)品規(guī)格見表3－3、表3-4。表3-2產(chǎn)品方案表序號物料單位數(shù)量備注1液化天然氣t/a84960主產(chǎn)品表3－3液化天然氣產(chǎn)品規(guī)格表序號組分摩爾分率mol%1C199.082C20.213N20.674He0.03合計1001溫度-162℃2壓力15kPa第四章工藝技術(shù)方案4.1天然氣液化工藝技術(shù)方案的選擇天然氣液化工廠的工藝過程基本包括預處理<凈化>、液化、副產(chǎn)品回收、儲存、裝車、及輔助設(shè)施等,主工藝流程包括天然氣預處理和液化工藝?；趯Ρ卷椖吭蠚獾慕M分分析和產(chǎn)品所要求達到的國家城市商用天然氣的處理標準,做如下工藝技術(shù)方案選擇。4.1.1天然氣凈化工藝選擇天然氣中含二氧化碳、硫化氫、水分、和汞等雜質(zhì),這些雜質(zhì)的存在會腐蝕設(shè)備及在低溫下凍結(jié)而阻塞設(shè)備和管道。若天然氣中含有水分,則在液化裝置中,水在低于零度時將以冰或霜的形式凍結(jié)在換熱器的表面和節(jié)流閥的工作部分,另外,防止半穩(wěn)定的固態(tài)化合物。酸性氣體不但對人體有害,對設(shè)備管道有腐蝕作用,而且因其沸點較高,在降溫過程中易呈固體析出,必須脫除。液化天然氣工廠原料氣預處理標準和雜質(zhì)的最大含量見表4-1。表4-1液化天然氣工廠原料氣預處理標準和雜質(zhì)的最大含量雜質(zhì)含量極限依據(jù)H2O＜1ppmVA〔在不限制產(chǎn)量條件下,允許超過溶解極限CO2＜50ppmVB〔極限溶解度>H2S＜3.5mg/Nm3〔4ppmVC〔產(chǎn)品技術(shù)要求COS＜0.1ppmVC總含硫量10～50mg/Nm3CHg＜0.01μg/Nm3A芳香烴類1～10ppmVA或B注：A為無限制生產(chǎn)下的累積允許值；B為溶解度限制；C為產(chǎn)品規(guī)格從氣質(zhì)分析報告來看,本項目原料氣中二氧化碳、硫等組分超標,所以原料氣必須進行進一步凈化。1、脫CO2工藝選擇CO2的脫除方法主要有化學吸收法和分子篩吸附法。其脫除的溶劑與流程選擇主要根據(jù)是：原料氣的組成、壓力、對產(chǎn)品的規(guī)格要求、總的成本與運行費用的估價等。分子篩吸附CO2近些年取得了較大進步,新型、高效的產(chǎn)品不斷被發(fā)現(xiàn)應用。例如上海UOP分子篩廠的13X分子篩就是一種CO2吸附能力很強的分子篩。在原料氣中的CO2濃度低于1%〔mol,吸附效果很好,投資低。但是隨著CO2濃度的增高,投資和運行費用上升很快。天然氣的脫硫通常有三種方法：化學吸收法、物理吸收法和氧化還原法。目前國內(nèi)外天然氣脫硫通常都采用化學吸收法。為了將CO2和H2S同時脫出我們推薦選用化學吸收法。這三種方法的對比見表4-2。表4-2化學吸收方法對比表烷基醇胺法〔Amine法方法脫酸劑脫酸情況應用醇胺法〔MEA、MDEA15～25%〔重--乙醇胺水溶液主要是化學吸收過程,操作壓力影響較小,當酸氣分壓較低時用此法較為經(jīng)濟。此法工藝成熟,同時吸收CO2和H2S的能力強,尤在CO2濃度比H2S濃度較高時應用,亦可部分脫除有機硫。缺點是須較高再生熱、溶液易發(fā)泡、與有機硫作用易變質(zhì)等。常用的方法,應用廣泛。二異丙醇胺法〔DIPA法25%～30%〔重--二異丙醇胺水溶液脫硫情況與醇胺法〔MEA法大致類似,可以脫出部分有機硫化物。在存在時對的吸收有一定的選擇性,腐蝕性小,胺損失小。主要應用于煉廠氣脫硫和施柯特法硫回收裝置尾氣處理。堿性鹽溶液法改良熱鉀堿法20～35%碳酸鉀溶液中加入烷基醇胺和硼酸鹽等活化劑主要是化學吸收過程,當酸氣分壓較高時用此法較為經(jīng)濟。壓力對操作影響較大,尤在CO2濃度比H2S濃度較高時適用。此法所需的再生熱較低。美國和日本合成氨廠在大量使用,已有90多套裝置在使用。砜胺法環(huán)丁砜和二異丙醇胺或甲基單乙醇胺兼有化學吸收和物理吸收作用,當酸氣分壓較高,H2S濃度比CO2濃度較高時,此法較為經(jīng)濟,能脫除有機硫、對設(shè)備腐蝕小。缺點是價格較高,能吸收重烴。為重要的天然氣凈化方法,有130多套裝置在使用。本裝置原料氣中含有H2S和CO2,基于原料氣的組成、壓力、對產(chǎn)品的規(guī)格要求、總的成本與運行費用等因素的考慮。本項目選用化學吸收法中醇胺法較適合。在眾多的醇胺中,N-甲基二乙醇胺〔MDEA是一種價格適中、對二氧化碳、H2S等酸性氣體有很強的吸收能力,而且反應熱小,解吸溫度低,化學性質(zhì)穩(wěn)定,不降解并在國內(nèi)外廣為應用的吸收劑,為大多數(shù)液化天然氣裝置所采用。本可研報告推薦采用MDEA化學吸收法脫H2S和CO2的凈化工藝。2、脫水工藝選擇天然氣脫水按原理可分為低溫脫水、固體干燥劑吸附和溶劑吸收三大類。低溫脫水和溶劑吸收法脫水深度較低,不能用于深冷裝置；因此天然氣液化脫水必須采取固體吸附法,固體干燥劑常見的是硅膠法、分子篩法或這兩種方法的混合使用。由于分子篩具有吸附選擇能力強、低水汽分壓下的高吸附特性,以及同時可以進一步脫除殘余酸性氣體等優(yōu)點,因此本項目采用4A分子篩作為脫水吸附劑。4.1.2天然氣液化工藝選擇.1典型的液化工藝迄今為止,世界上成熟的天然氣液化工藝流程有三種類型,分別是復迭〔階式循環(huán)流程、膨脹機制冷流程和混合冷劑制冷流程。.1典型的液化工藝選擇1、復迭〔階式制冷液化循環(huán)復迭式制冷液化循環(huán)亦稱階式循環(huán),是由幾個制冷循環(huán)復迭而成,多為丙烷、乙烯和甲烷等數(shù)個不同溫度級別的循環(huán)系統(tǒng)串聯(lián),每個系統(tǒng)均有一個壓縮機組,對各自的純冷劑進行壓縮、節(jié)流、閃蒸,從而將原料天然氣冷凝、液化和過冷。原則流程示意見圖4-1。圖4-1階式制冷液化循環(huán)原則流程示意圖在早期的天然氣液化生產(chǎn)中,復迭制冷技術(shù)有較多的應用。這種工藝熱效率高、能耗少,但是缺點是機組多、控制復雜、維修不便,各制冷循環(huán)系統(tǒng)間不能有任何泄露,因而可靠度相對較低,在混合冷劑工藝出現(xiàn)后很快被取代。圖4-1流程是唯一的一種目前仍在使用的非混合冷劑工藝的主流天然氣液化生產(chǎn)工藝。由于其流程復雜,出于開工率考慮,主要機組需要備用,因此投資較大,也僅僅在極少數(shù)的大型的基地型LNG生產(chǎn)設(shè)施上應用。我國在本世紀初采用引進技術(shù)建設(shè)的一套很小的LNG裝置選擇了復迭制冷工藝,開車調(diào)試和生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的諸多問題,也充分體現(xiàn)了復迭制冷工藝本身所存在的一些特點。2、帶膨脹機的天然氣液化循環(huán)帶膨脹機的天然氣液化循環(huán),冷量主要是由氣體在膨脹機中的絕熱膨脹產(chǎn)生的。它又可以分為直接膨脹制冷和間接膨脹制冷兩種。直接膨脹制冷的天然氣液化循環(huán)利用天然氣的自身壓力在膨脹機中絕熱膨脹制冷,使天然氣液化,因此幾乎不消耗額外的能量,但它的液化率比較低,一般在7%?15%。俄羅斯深冷機械制造股份公司開發(fā)了一種新的直接膨脹工藝,使其液化率提高到30%,適用于裝置規(guī)模較小的情況。另一種是間接式膨脹機制冷液化循環(huán),它使用另一種氣體〔例如氮氣和/或甲烷,亦或是經(jīng)處理后的原料天然氣自身經(jīng)過壓縮,進入冷箱,膨脹制冷來液化天然氣,可得到較高的液化率。膨脹機工藝的原則流程示意圖見圖4-2。圖4-2膨脹機工藝的原則流程示意圖膨脹機流程循環(huán)氣量大,液化率低,工作性能受原料氣壓力和組成變化的影響很大。由于效率很低,單位產(chǎn)能的設(shè)備投入也很大。因此僅適用于產(chǎn)能很小而且特殊的場合,比如說原料天然氣壓力高,近處就有低壓管網(wǎng),可以接收裝置在液化過程中所產(chǎn)生的沒有液化的大量的低壓天然氣。3、混合制冷劑液化循環(huán)混合制冷劑液化循環(huán),是20世紀60年代末發(fā)展起來的。它以多組分混合物做為一種制冷劑,代替了復迭式制冷液化循環(huán)中的單組分的多種制冷劑?；旌现评鋭┮话闶??6種組分的混合物,工作時利用混合物中重組分先冷凝,輕組分后冷凝。讓它們依次節(jié)流,蒸發(fā)制冷,最后使天然氣液化。混合冷劑工藝的原則流程示意圖見圖4-3。圖4-3混合冷劑工藝的原則流程示意圖它既達到了類似復迭式工藝流程的目的,又克服了其系統(tǒng)復雜的特點。從而簡化了流程。70年代中期以來,混合制冷劑循環(huán)已經(jīng)成為商業(yè)化天然氣液化流程的首選,逐漸被各種規(guī)模的液化天然氣生產(chǎn)設(shè)施采用。建議本項目采用的液化工藝三種工藝的技術(shù)經(jīng)濟比較：將階式制冷循環(huán)的能耗設(shè)定為1,各種制冷循環(huán)效率比較見左表所列,各種制冷循環(huán)的特性比較見表4-3、表4-4。表4-3各種制冷循環(huán)效率比較制冷工藝與階式制冷的相對能耗階式制冷循環(huán)1混合制冷循環(huán)1.1膨脹制冷循環(huán)1.35表4-4各種制冷循環(huán)特性比較指標階式制冷混合制冷膨脹制冷效率高中低復雜程度高中低換熱器面積小大小適應性中高本項目的規(guī)模為30x104Nm3/d和5x104Nm3/d。30x104Nm3/d如采用膨脹機流程,由于效率很低且設(shè)備數(shù)量較多,投資和運行成本都將顯著增加。而和復迭流程相比,混合冷劑流程機組設(shè)備少,流程簡單,操作容易掌握,管理更加方便,效率也具有競爭性。在世界范圍內(nèi),類似規(guī)模的天然氣液化裝置絕大多數(shù)也都使用混合冷劑流程。所以,建議本項目30x104Nm3/d裝置也選擇混合冷劑工藝路線,而5x104Nm3/d采取俄羅斯深冷機械制造股份公司的天然氣液化工藝。4.1.2.2典型混合冷劑工藝技術(shù)混合冷劑技術(shù)自出現(xiàn)以來,應用于液化天然氣的生產(chǎn)已近50年,雖然仍僅被為數(shù)不多的幾家公司所有,但也已得到長足發(fā)展,有數(shù)種不同形式的變形和專有技術(shù),各自都有自己的優(yōu)缺點和適用場合。典型混合冷劑工藝技術(shù)的選擇從工藝設(shè)計概念上來講,天然氣液化工藝流程按照循環(huán)數(shù)量可分為單循環(huán)混合冷劑工藝,雙循環(huán)冷劑工藝以及三循環(huán)混合冷劑工藝。1、典型單循環(huán)混合冷劑液化工藝典型單循環(huán)混合冷劑液化工藝特點是在冷箱的不同溫度級別上的冷劑壓力級別也不同,這通常通過多級循環(huán)冷劑壓縮機來實現(xiàn)。該工藝功耗合理,但這類流程控制較為復雜,冷劑組分的配比非常苛刻,增加了開車和操作的難度。這種流程的原則流程示意圖見圖4-4。圖4-4典型單循環(huán)混合冷劑液化工藝原則流程示意圖2、整體合并階聯(lián)式液化流程整體合并階聯(lián)式液化流程也是一種單循環(huán)混合冷劑工藝,其基本設(shè)計思想是混合冷劑由氮氣和烴類組成。冷劑的低壓返流由壓縮機壓縮至中壓之后冷卻并進入塔內(nèi)分餾,塔底的重組分進入冷箱的上面的一部分用以預冷。塔頂組分首先在冷箱上部進行預冷之后進行部分冷凝,液態(tài)作為回流,而氣相被進一步壓縮為高壓后再被預冷,之后依次節(jié)流提供冷量。原則流程示意見圖4-5。此種工藝在我國上海的一套小型裝置上使用,但是運行結(jié)果顯示,增加的冷劑精餾塔的作用非常有限,特別是對于中小型裝置,而且大大增加了操作的復雜程度,也降低了運行的可靠性。事實上,通過對混合冷劑的組成及節(jié)流溫度的精確控制,可以同樣達到很高的能量效率但是流程可以簡化許多。圖4-5整體合并階聯(lián)式液化流程示意圖3、改進性單循環(huán)混合冷劑液化藝

這類工藝和典型的單級混合冷劑工藝相比,將混合冷劑分段壓縮,并在段間分離出部分重組分,這樣達到減小二段壓縮功耗的目的。原則流程示意圖見圖4-6、4-7、4-8。圖4-6改進型單級混合冷劑工藝一圖4-7改進型單級混合冷劑工藝二圖4-8改進型單級混合冷劑工藝三4、雙循環(huán)混合冷劑工藝C3+MRC流程比較于經(jīng)典的MR工藝多增加了一級丙烷預冷。丙烷預冷循環(huán)用于預冷混合冷劑和天然氣到約-30°C左右,而混合冷劑用于深冷和液化天然氣。這種流程結(jié)合了階式液化流程和混合冷劑流程的優(yōu)點,運行效率較高,并在大型的LNG裝置上得到廣泛應用。原則流程示意圖見圖4-9。上世紀九十年代以后,隨著世界對LNG需求的日益增大,基地型LNG裝置的規(guī)模也越來越大〔單線能力在每年250萬噸以上,為了適應單線產(chǎn)能的增加和進一步改善大型裝置的能耗,一些公司推出了雙循環(huán)混合冷劑工藝的概念。這一工藝包括兩個混合制冷劑循環(huán),一個用于預冷,一個用于液化,通過充分利用兩個循環(huán)中壓縮機驅(qū)動機的動力,提高裝置的能力。原則流程示意見圖4-10、4-11。圖4-10雙循環(huán)混合冷劑工藝二圖4-11雙循環(huán)混合冷劑工藝三5、三循環(huán)混合冷劑循環(huán)工藝進入二十一世紀后,大型液化裝置單線能力的要求不斷增加,隨之出現(xiàn)了三循環(huán)混合冷劑工藝,適應產(chǎn)能可達每年500萬噸以上。概念是采用三個串聯(lián)的制冷循環(huán),分別用于預冷、冷凝和液化。原則流程有以下幾種,具體見圖4-12、圖4-13。圖4-12三循環(huán)混合冷劑工藝一圖4-13三循環(huán)混合冷劑工藝二建議本項目采用的混合冷劑工藝流程縱觀各種混合冷劑技術(shù),多循環(huán)工藝適合于單線產(chǎn)能在200萬噸以上的生產(chǎn)設(shè)施,且除丙烷預冷工藝外,其它工藝均在概念、開發(fā)或應用的早期階段。對于中小型規(guī)模的裝置,包括丙烷預冷在內(nèi)的多循環(huán)工藝,增加額外的預冷循環(huán),流程效率的改善不明顯但是流程的復雜以及帶來的投資成本的增加卻非常突出,因此適合使用單循環(huán)混合冷劑工藝。本項目的生產(chǎn)規(guī)模在技術(shù)應用層面劃分仍屬于中小型裝置,因此應建議采用改進型的單循環(huán)混合冷劑工藝,在保持工藝簡單性的同時提高流程效率從而實現(xiàn)技術(shù)和經(jīng)濟性的最佳組合。混合冷劑工藝是一種經(jīng)典而又先進的液化流程,特點鮮明。和其他混合冷劑液化流程相比,它的循環(huán)更簡單,控制更方便,開車迅速,操作可靠,對冷劑成分的變化不敏感,對不同組分的原料氣有很強的適應性。由于藝用關(guān)鍵設(shè)備采取模塊化設(shè)計,可以非常方便的通過放大、縮小來得到所需要的生產(chǎn)能力,因此在各種類型、各種規(guī)模的液化天然氣裝置都得到了廣泛的應用。它的優(yōu)勢明顯,很適合應用在我國內(nèi)陸的液化天然氣裝置。綜合考慮本可研工藝技術(shù)按混合制冷工藝考慮。4.2工藝流程描述本項目采用工藝技術(shù),用于對天然氣進行深冷液化分離。該工藝采用了簡單的閉式制冷循環(huán),冷劑經(jīng)壓縮、部分冷凝、冷卻、膨脹然后被加熱提供冷量。冷劑是由氮氣、甲烷、乙烯和異戊烷組成的混合物。本裝置主要包括凈化和液化兩部分。4.2.1天然氣凈化工藝1、原料氣壓縮2.0Mpa<G>原料天然氣自界區(qū)外進入裝置后,首先進入原料氣過濾器,過濾后進入原料氣壓縮機壓縮至4.5Mpa<G>,壓縮后的原料氣進入高壓原料氣過濾分離器。原料氣過濾器的作用是除去原料氣中的液體和固體雜質(zhì)。除去原料氣中的液體雜質(zhì)。收集到的液體進入凝液儲罐。以避免液體帶入凈化單元,對吸收劑污染。過濾后、壓縮后的天然氣進入脫CO2單元。2.、脫CO2脫CO2:天然氣離開過濾器后,進入二氧化碳吸收塔,胺溶液由塔頂流下,與原料氣逆向接觸,將原料氣中二氧化碳濃度降低到50ppm以下。離開二氧化碳吸收塔,塔底的富胺進入富胺閃蒸罐,閃蒸后的胺液流經(jīng)貧/富胺換熱器換熱后,再進入胺再生塔,將胺液中的二氧化碳脫除。吸收塔底出來的富含CO2的MDEA溶液進入MDEA再生系統(tǒng)。MDEA再生:胺再生塔塔頂氣相經(jīng)塔頂?shù)陌吩偕淠骼鋮s至65℃左右,經(jīng)分離后氣體去放空系統(tǒng),液體作為回流全部返回胺再生塔,來自胺再生塔的胺液經(jīng)再生塔底泵輸送到胺再生塔重沸器加熱至120℃,加熱產(chǎn)生的氣相返回胺再生塔；液相從胺再生塔重沸器底出來,經(jīng)富胺/貧胺換熱器冷卻后,進入貧胺緩沖罐。貧胺緩沖罐中的貧胺溶液由貧胺進料泵抽出加壓后,經(jīng)貧胺冷卻器冷卻后,進入吸收塔頂部,開始一個新的循環(huán)。為防止MDEA溶液發(fā)泡,系統(tǒng)中需增加消泡劑罐、胺過濾器以及新鮮MDEA補充裝置等。H2S和硫醇等在該系統(tǒng)一并脫除。3、脫水脫水部分設(shè)兩臺干燥器切換操作,其中一個脫水,另一個再生。脫水：從吸收塔塔頂過濾器出來的天然氣進入干燥器頂部,通過分子篩吸附脫除水分后,從干燥器底部出來,經(jīng)干燥器出口過濾器過濾后進入天然氣液化單元。脫水后的天然氣中水含量＜1ppm。達到指標后的原料氣,離開分子篩床層后,進入脫汞、脫塵系統(tǒng),進行過濾。然后進入液化單元。再生：再生氣采用干燥器出口過濾器后節(jié)流的天然氣和液化天然氣儲罐閃蒸氣的混合氣。液化天然氣儲罐出來的閃蒸氣經(jīng)蒸發(fā)氣壓縮機增壓后,與一部分脫水后調(diào)壓的干氣混合,通過再生氣加熱爐加熱至再生溫度。然后從干燥器底部進入,將分子篩吸附的水分脫除掉。再生氣從干燥器頂部出來,經(jīng)再生氣冷卻器冷卻后,進入再生氣分液罐分液。氣體從再生氣分液罐頂部出來后進入原料氣壓縮機入口循環(huán)利用；液體從再生氣分液罐底部出來去廢液罐進行回收處理。干燥器出來的氣體在一定溫度下恒溫一小時后,即可認為脫水合格,再生結(jié)束。4.2.2天然氣液化工藝1、原料氣液化流程液化采用單循環(huán)制冷工藝。冷劑為一種混合物,由氮氣和從甲烷至異戊烷的碳氫化合物組成。冷劑壓縮機為兩段壓縮,由電機驅(qū)動。預處理合格后的原料氣進入冷劑換熱器。原料氣在冷劑換熱器中向下流動,冷卻至-50度時,被引出冷箱,進入重烴分離罐,脫過重烴的輕組分返回冷箱后,仍然向下流動,在冷劑換熱器底部作為-156度的液化天然氣流出,經(jīng)過節(jié)流膨脹,進入儲罐。由于原料氣在冷箱內(nèi)被冷卻過程始終處于過冷狀態(tài),所以在儲罐內(nèi)只會產(chǎn)生較少的閃蒸氣。液相重烴從重烴分離罐分離后,節(jié)流降壓到1.17Mpa,去重烴回收罐作為副產(chǎn)品外賣。2、制冷劑循環(huán)流程工藝設(shè)計采用一個簡單的閉式制冷循環(huán),冷劑經(jīng)壓縮、部分冷凝、冷卻、膨脹,然后被加熱并提供冷量。冷劑由氮氣、甲烷、丙烷、乙烯、異戊烷組成的混合物。來自冷劑換熱器頂部的低壓冷劑,經(jīng)冷劑壓縮機的第一段壓縮后,進入冷劑壓縮機段間冷卻器,冷卻后的冷劑進入段間罐,進行氣液分離,氣相進入冷劑壓縮機的二段,壓縮至4.5MPa后的冷劑同來自段間罐的泵送液相冷劑混合,然后在冷劑冷凝器冷卻,進入冷劑出口分離器,進行氣液分離。來自冷劑出口分離器的高壓氣相和液相冷劑,分別進入冷劑換熱器。氣相冷劑以其自身的壓力流動,液相冷劑則有冷劑泵送入。氣相和液相冷劑在冷劑換熱器內(nèi)部匯合。分別處理氣相和液相冷劑可以保證冷劑進入冷劑換熱器時,合理的分布。高壓冷劑向下流出冷劑換熱器,然后流經(jīng)湯姆斯－焦爾閥,冷劑節(jié)流膨脹至2公斤,然后返回冷劑換熱器,由下向上流動,吸收原料氣和高壓冷劑的熱量。由冷劑換熱器出來的低壓冷劑,進入冷劑吸入罐然后進入冷劑壓縮機一級入口。3、冷劑的補充和儲存冷劑的補充：乙烯、丙烷、異戊烷由外面購買；甲烷的補充來自干燥脫水后的原料氣；氮氣由界區(qū)外提供。對于該制冷工藝,由于為閉式循環(huán),當制冷系統(tǒng)首次填裝冷劑后,不存在大的泄漏,只需要較少的冷劑補充。4、蒸發(fā)氣壓縮來自液化天然氣儲罐的蒸發(fā)氣由蒸發(fā)氣壓縮機壓縮。壓縮前,先在蒸發(fā)氣換熱器中被壓縮機排出的熱氣體加熱。壓縮機為螺桿壓縮機,操作范圍寬,而且可靠性高。由于由液化天然氣進入儲罐時產(chǎn)生的閃蒸氣、儲罐吸熱產(chǎn)生的閃蒸氣、環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的氣體、液化天然氣進出儲罐造成的氣相變化等所組成,蒸發(fā)氣的體積是連續(xù)變化的。而且蒸發(fā)氣壓縮機的吸入壓力接近常壓。蒸發(fā)氣被壓縮后送到干燥系統(tǒng)用作再生氣利用。4.3物料平衡裝置物料平衡見表4-5。項目物料名稱Nm3/dNm3/ht/ht/a進料天然氣3500001458310.6284960合計3500001458310.6284960出料液化天然氣1458310.6284960合計10.62849604.4自動控制全廠自控水平根據(jù)工廠工藝和生產(chǎn)管理的要求,自控系統(tǒng)本著安全、可靠、平穩(wěn)、經(jīng)濟的原則進行設(shè)計。工廠自動化系統(tǒng)的總體水平,應達到國內(nèi)同類裝置的先進水平。<1>為了保證工廠的裝置安全、平穩(wěn)、長周期的運行,采用分布式控制系統(tǒng)〔DCS-DistributedControlSystem對工藝過程進行集中控制、顯示、記錄和報警。分布式控制系統(tǒng)〔DCS,實現(xiàn)對工廠所有生產(chǎn)過程的連續(xù)監(jiān)測和控制操作；緊急關(guān)斷系統(tǒng)〔ESD,實現(xiàn)對工廠內(nèi)工藝裝置進行緊急關(guān)斷操作；火氣探測系統(tǒng)〔F＆G,實現(xiàn)對工廠內(nèi)生產(chǎn)區(qū)域進行火氣探測和控制操作；安全監(jiān)視系統(tǒng),實現(xiàn)對工廠內(nèi)安全狀況及廠區(qū)環(huán)境進行監(jiān)視。為了提高整個分布式控制系統(tǒng)的可靠性,DCS、ESD、F＆G將獨立設(shè)站,并各自完成不同的功能。<2>在工廠設(shè)置一個中心控制室,對工廠內(nèi)所有參數(shù)進行集中操作與控制。中心控制室包括操作室、機柜室、工程師室、UPS電源室、交接班室、更衣室等。<3>工廠裝置區(qū)為易燃、易爆危險場所。自控設(shè)備要求質(zhì)量可靠、技術(shù)先進、性能穩(wěn)定、安全防爆,有成熟的應用經(jīng)驗。主要系統(tǒng)按本安系統(tǒng)考慮,現(xiàn)場儀表選用本安型儀表?？刂葡到y(tǒng)主要功能顯示動態(tài)工藝流程、主要工藝參數(shù)及設(shè)備運行狀態(tài)。對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控,保證液化天然氣處理廠工藝流程及設(shè)備的正常運行。對異常工作狀態(tài)進行聲光報警,保護人員和設(shè)備的安全。可在線設(shè)定、修改工藝參數(shù)。具有手動操作功能并可實現(xiàn)手動/自動操作的無擾動切換。可以即時記錄、存儲和打印相關(guān)工藝參數(shù)、設(shè)備運行狀態(tài)和報警事件?？娠@示實時趨勢曲線和歷史曲線?？啥ㄆ诖蛴「鞣N生產(chǎn)報表。根據(jù)生產(chǎn)過程中的事故狀態(tài)實現(xiàn)手動及自動緊急關(guān)斷、緊急泄放和安全停車邏輯〔ESD?？蓪橘|(zhì)關(guān)鍵組分進行在線分析。動態(tài)顯示工廠火氣探測系統(tǒng)及消防系統(tǒng)的狀態(tài),對異常狀況進行報警,并可自/手動執(zhí)行火氣狀態(tài)控制邏輯。系統(tǒng)具有較強的開放性、擴展性。可對裝置關(guān)鍵部位進行電視監(jiān)視。可對操作人員進行模擬操作培訓控制系統(tǒng)構(gòu)成工廠控制系統(tǒng)采用分布式控制系統(tǒng)包括：過程控制系統(tǒng)、緊急關(guān)斷系統(tǒng)、火氣探測系統(tǒng)、安全監(jiān)視系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由多臺計算機組成的局域網(wǎng)組成,采用冗余以太網(wǎng)。工控機4臺〔包括工程師站1臺、操作站2臺、ESD控制1臺,均具有組態(tài)功能,互為備用。3臺打印機,互為備用。為了保證控制系統(tǒng)連續(xù)可靠的運行,系統(tǒng)的CPU模塊、電源模塊、通訊模塊及數(shù)據(jù)通訊總線均采用1：1冗余。為了保證工廠裝置的平穩(wěn)、安全運行,應配套功能完善的軟件。機組控制系統(tǒng)隨設(shè)備成套供應,機組控制系統(tǒng)能和DCS系統(tǒng)進行通訊。<1>分布式控制系統(tǒng)〔DCS過程控制系統(tǒng)通過工廠工藝裝置生產(chǎn)過程進行連續(xù)動態(tài)檢測和控制,使整個工廠處于安全穩(wěn)定、連續(xù)生產(chǎn)。DCS系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上分為過程控制層和操作管理層。過程控制層通過I/O控制站〔PM、通訊接口模塊〔CM和網(wǎng)絡(luò)接口模塊〔IM等組成。操作管理層由通過操作站和數(shù)據(jù)存儲管理器〔HM組成。過程控制層和操作管理層之間通過通訊總線相連,掛在通訊總線上的每個設(shè)備是一個節(jié)點,節(jié)點之間可以進行點到點的通訊。<2>緊急關(guān)斷系統(tǒng)〔ESDESD系統(tǒng)是由I/O模塊、邏輯控制器、維護PC、SOE、ESD控制盤等組成。ESD系統(tǒng)要求通過TUV6級認證。工廠ESD系統(tǒng)設(shè)置為事故安全型,ESD系統(tǒng)共分為4級：a級關(guān)斷〔ESD-1為全廠關(guān)斷。該級關(guān)斷級別最高。工廠設(shè)備除應急支持系統(tǒng)〔延時關(guān)斷外全部關(guān)斷。此級別關(guān)斷只能由工廠主要負責人或其指定的人員手動啟用。ESD-1級按鈕設(shè)有明顯的標志及警告排,并有保護裝置防止誤操作,關(guān)斷信號將自動傳送到中心平臺觸發(fā)相關(guān)的關(guān)斷。b級關(guān)斷〔ESD-2為火氣關(guān)斷。該級關(guān)斷由工廠的火災或可燃氣體嚴重泄露引起。由操作人員手動啟動。除能執(zhí)行本級關(guān)斷的特殊功能外,ESD-2關(guān)斷將能觸發(fā)ESD-3及ESD-4級觸發(fā)。ESD-2級按鈕設(shè)有明顯的標志及警告牌,并有保護裝置防止誤操作。c級關(guān)斷〔ESD-3為生產(chǎn)/公用關(guān)斷。該級關(guān)斷由公用系統(tǒng)故障或生產(chǎn)系統(tǒng)的重要裝置故障引起,可手動或自動啟動。除能執(zhí)行本級關(guān)斷外,ESD-3關(guān)斷將自動觸發(fā)ESD-4級關(guān)斷。關(guān)斷信號將自動傳送到中心平臺觸發(fā)相關(guān)的關(guān)斷。ESD-3級按鈕設(shè)有明顯的標志和警告牌,并有保護裝置防止誤操作。d級關(guān)斷〔ESD-4為單元關(guān)斷。該級關(guān)斷由單個設(shè)備故障引起。此級關(guān)斷僅關(guān)斷故障設(shè)備,而不影響其他設(shè)備的正常操作。ESD-4級關(guān)斷可手動、自動啟動。某一級別的關(guān)斷指令均不能引起較高級別的關(guān)斷,只能引起本級別及所有相關(guān)的較低級別的關(guān)斷。<3>火氣探測與消防系統(tǒng)〔F&G利用火焰探頭、感溫探頭、感煙探頭和可燃氣體探頭及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題,及時報警或啟動滅火設(shè)備進行滅火操作。F&G系統(tǒng)合并在與PCS系統(tǒng)內(nèi),還包括F&G控制盤等。<4>安全監(jiān)視系統(tǒng)在工廠的各監(jiān)視點設(shè)置攝像頭,對這些地點進行電視監(jiān)控,以避免發(fā)生人為的破壞,加強工廠的安全防護。4.5設(shè)備選擇靜設(shè)備選型原則1、裝置概況本裝置共設(shè)置兩臺干燥器,間歇操作,內(nèi)裝分子篩干燥劑,分子篩干燥劑需要再生,需按GB150-1998《鋼制壓力容器》的有關(guān)要求設(shè)計和制造。冷箱〔板翅式換熱器是本裝置內(nèi)的主要換熱設(shè)備之一,國內(nèi)生產(chǎn)的板翅式換熱器主要應用在空分裝置,對于天然氣分離裝置還沒有應用。其主要問題是真空鉛焊的工藝過程無法保證焊接質(zhì)量。建議采用美國查特公司冷箱。原料天然氣過濾器〔FI101和胺吸收塔頂出口過濾器〔FI102均采用兩級過濾,底部帶排污罐。2、材料的選擇壓力容器用鋼的選用是考慮了容器的使用條件、設(shè)計溫度、設(shè)計壓力、介質(zhì)特性和操作特點及材料的焊接性能、容器的制造工藝和經(jīng)濟合理性而選擇的。選用國外鋼材制造壓力容器時,應是國外相應壓力容器最新標準所允許使用的鋼材。其使用范圍不應超出該標準的規(guī)定。3、其它1絕熱保溫材料選用硅酸鋁鎂；保冷材料選用聚氨脂泡沫塑料；外保護層為0.5mm厚的鍍鋅鐵皮。2換熱器防腐管程或殼程介質(zhì)為循環(huán)水的碳鋼換熱器,換熱器走循環(huán)水側(cè)應進行防腐,防腐涂料為TH-901。3防火本裝置立式容器支座均應設(shè)置防火層,防火層材料為SJ-Ⅰ型。當容器裙座直徑小于1200mm時,僅在裙座外側(cè)設(shè)置30mm厚的防火層,當裙座直徑大于等于1200mm時,在裙座內(nèi)、外側(cè)各設(shè)一層30mm厚的防火層。機械設(shè)備選型原則本裝置機械部分主要包括原料天然氣壓縮機組、混合冷劑壓縮機組、閃蒸氣壓縮機組。1、原料天然氣壓縮機組1壓縮機組詳細配置方案和特點比較見表4-6：表4-6原料氣壓縮機方案比較方案一方案二離心壓縮機齒輪箱異步電動機往復壓縮機同步電動機BCL2D或HHE1．配置：機組配置一臺。2．特點：〔1機組重量和尺寸小,占地面積小,每臺占地面積約為10000X3500,基礎(chǔ)設(shè)計簡單?！?操作簡單。結(jié)構(gòu)簡單,運轉(zhuǎn)平穩(wěn),工作可靠,易損件少,檢修、維護工作量小。能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多,效率低。〔3對增速齒輪箱質(zhì)量要求高。3．經(jīng)濟性：單臺投資較高,對增速齒輪箱質(zhì)量要求高,建議引進。1．配置：機組配置兩臺,一開一備。2．特點：〔1機組重量和尺寸大,占地面積大。每臺占地面積約為9000X7000,基礎(chǔ)設(shè)計復雜。操作簡單。結(jié)構(gòu)復雜,易損件多,檢修、維護工作量大?！?流量調(diào)節(jié)：卸荷器調(diào)節(jié),有級調(diào)節(jié).能滿足工藝負荷大幅度變動的操作條件。能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少,效率高。3．經(jīng)濟性：單臺投資較低,可以選用國產(chǎn)機組。本研究報告推薦方案二。2單機選型原料氣壓縮機采用往復式壓縮機,一段〔或兩段壓縮,可采用增安型無刷勵磁同步電機或增安型異步電機驅(qū)動。2、混合冷劑壓縮機組1混合冷劑壓縮機組詳細配置方案和特點比較見表4-7：表4-7混合冷劑壓縮機方案比較方案一方案二高壓離心壓縮機低壓離心壓縮機齒輪箱同步電動機高壓離心壓縮機低壓離心壓縮機齒輪箱燃氣透平BCLMCLBCLMCL1．配置：機組配置一臺。2．特點：〔1機組重量和尺