LNG小知识

无标题文档 天然气液化装置及其应用 一、 简介 天然气是清洁的优质燃料，也是很好的化工原料，它的主要成分是甲烷。由于甲烷与丙、丁烷不同，不能在常温下加压液化，只能在低温下变成液体，因此天然气在使用时，一般只能铺设管道，在气体状态下输送和使用。丙、丁烷则可以在常温下加压液化（称液化石油气）罐装使用。在最近十几年来，用低温制冷的方法将天然气液化的技术发展得很快，液化天然气（ Liquefied Natural Gas ，简称 LNG ）在世界上的产量每年平均递增10以上。天然气在液化以后，体积缩小了600多倍，使得远距离运输更为方便。现在 上运输， 用了低温运输 运送LNG。 LNG技术 了用来 运输 题 ， 用在天然气使用的 装置上， 在用气低 时，将气体液化 来，在用气 时， 将 的液体气化输 管道使用，以 时 气不 的 题。 方法 压缩¡罐 的方法，在¢£和 ¥积上要§currency1一'以上。 近年来，一“ «在fi以液化天然气fl 燃油燃料的· 。因为天然气燃¶清洁，便，是”»的燃油fl用，因 用压缩天然气燃料的技术 在一“ «¿ 。然压缩天气 ´量´、压 、气不多，¯使¨ 用液化天然气燃料。为了在¸ 发展天然气液化技术， 分用 气的天然气£ ，同时fi天然气的 发工，以 燃油 的 ， 低温 Æ ª 气体液化技术 （现 Ø ”化技术º 低温 技术æ） 后分 与 currency1 燃气 ø 、 石油天然气ø ß、 油 管”ß 单位 ，设计制造了两台天然气液化设备，一台产量为每小时300升LNG ， 用了天然气自身压膨胀制冷的循环，另一台产量为每小时500升LNG ， 用了氮气膨胀制冷闭式循环。两台装置均 用了气体轴承透平膨胀机技术，同时 fi了LNG的改装和运fi· 。 二、天然气液化的几 方案 1、 天然气膨胀制冷LNG装置 如果天然气气 有较 的压，¸也可以用 一压直接膨胀制冷，产生的冷量达到使天然气部分液化的目的。 方法一般来说最 的液化率只有1015% 。¸做过的 样的装置是设计产量为每小时300升LNG，它是以天然气为制冷工质，以气体轴承透平膨胀机为主要制冷部件，用输配气 压站管线、出口压差来膨胀制冷的天然气液化装置。该装置因 分用了天然气自身的压能，currency1¨了压缩机æ 动设备，不仅大大降低了电消耗（整个 只有 量的仪表用电），且也§currency1了设备¢£费用。 原料天然气（甲烷含量96.03，乙烷含量2.84，氮气0.17，丙烷0.34，二氧化碳0.44）以4MPa，30的状态分两路 干燥，一路气量为每小时1500多标准立方米，为透平膨胀机膨胀制冷用气，一路天然气在干燥 主要是脱 水分；另一路气量为250多标准立方米，是在冷箱 §流液化的天然气，它在干燥 了脱 水分以 ， 要脱 二氧化碳，因此 用了两æ干燥。膨胀路的天然气在冷箱 过一级热交换，温度降至200K左右，然后在透平膨胀机 膨胀，压由4MPa降低至0.8MPa，温度降低至164K，然后与§流路未液化的天然气汇 ，返流依次二级换热和一级换热，用来冷却和液化§流路的天然气，最后从一级换热出来，温度变为常温，压为0.8MPa ， 管网给用户使用。§流路的天然气从干燥出来后 冷箱， 过一级和二级换热，温度降至176K，§流后温度一步降至144K，每小时生产出300多升LNG ， 量§流后出现的气体与膨胀机膨胀后的天然气汇 ，返流 二级热交换。生产出的液化天然气准备灌装 运往 气点为的燃料，在需要的时候也可以气化 管网用于民用天然气的 。 两套干燥 设有两个吸附筒，可切换使用，切换周期为8小时， 生加热气 用了透平膨胀机增压涡轮的温度较 的排气， 过气体加热炉加热后 吸附筒对分子筛fi 生。为了保证 的安全稳定运fi，配备了较为齐全的监测、控制仪仪表，其 透平膨胀机的转 和干燥生加热炉的温度均 用了自动控制 。 套装置的 点是，用天然气自身的压能膨胀制冷，§currency1了能耗和设备¢£， 用以天然气为介质的气体轴承透平膨胀机， 期运fi可 。 装置 气排 量大，每小时有近1600标准立方米的天然气，以0.8MPa的压 管网，需要一个稳定的用户使用 ， 使得 装置的¿ 使用 到了一定的 制。 上现 能 的气 压最 只有2MPa， 以设备 法达到设计要 ，产量 有达到300升/小时。 2、 氮气膨胀制冷LNG装置 氮气膨胀制冷的LNG装置 用氮气闭式循环膨胀制冷， 样的装置 应 ，原料气æ分在一定 动，上不 到 的 常运转，且很方便做成 式的，¡¢需要£动安装到需要的气上， 用于 小¥气且设备一次 ¢£小。 是 样的 是几 方法 能耗较 的一 。 ¸1996年做的产量为每小时500升LNG的装置 是 用 一流。§currency1到气周 用电'“，全部 用天然气动能 。同时为了使装置便于在«要时，对设备全部 用fi装式 fl 。 氮气由 台4L-20式压缩机压缩，为了§currency1设备¢£， 有 用天然气发电机发电， 由电动机来动压缩机，也 有 用天然气· 压机的方案，是 用天然气发动机¶过轮变 直接动压缩机。 ·fl果证， 方案是 ”可 的。 氮气 压缩机压缩后， 过冷却、 油和干燥，以每小时4600标准立方米的气量和0.85MPa的压 冷箱，然后 过一级热交换和二级热交换，温度下降到165K， 透平膨胀机膨胀后，温度一步下降到115K，压下降为0.15MPa， 然后 返流依次 »级热交换、二级热交换和一级热交换，用来冷却和液化天然气 冷 流来的氮气。最后氮气从冷箱 出来，低压气罐，到压机吸气口。流 有 用体积 大的油¿ 筒式气，是 用了一个 压 气罐和一个低压 气罐， 配有»个气动´ §来 §气量。¯ 压管路压过 时， § ，使气体¶ 低压管路，¯低压管路压过低时，气体由 压 气罐¨低压 气罐 气，¯低压管道和 压管道压过 时， 压管道的气 到 压 气筒，使整个流的压降低。透平膨胀机的转 控制也 用了自控 §，能 使透平¸在设定的转 下运转。在 动时， 能 现 自动和排气温度过低自动 能。 天然气从 气 出来， 过水套炉加热， §流 §流到1MPa ， 然后在气液分离 分离 离态的水， 化脱 水分和二氧化碳，然后 过 冷箱。在冷箱，天然气 过二级、»级热交换 冷却到142K ， §流§流，压降至0.35MPa，温度降至126K，此时大部分天然气 液化， 输液管输出， 在低温 。 量未 液化的天然气 »级、二级热交换返， 冷量以后 天然气的低压管路， 加天然气 化分子筛的 生循环。 天然气 化分子筛的 生，也是 用气体加热炉，用天然气燃¶来加热 生用的天然气。天然气 加热到300以上 化，使分子筛 生， 用常温天然气冷 。流多 的 气天然气 燃料气管路，用气体加热炉、水套炉的燃料和天然气发动机、天然气发电机（ 仪表和水 用电）的动燃料。 为了 氮气循环 氮气的 和为仪表控制 气 ，流 配备了一台碳分子筛变压吸附制氮机，每小时可 20立方米氮气。 台设备 运转Æ ª，每小时可生产450升LNG。 ·fl果表，整个流的设计是 ”的，设备的 ¥也是 的， 标设备的设计和制造以及整套设备的安装和 工也能 流的要 。 在的 题是，部分设备的 Ø 需要加 ，自控仪表 需要一步 整，透平膨胀机的制动能 需要改。 现在来，¯时做 套装置有“º ，生产出来的液体天然气 有用户，只好气化 ， 以运转成后由于 原因 有 fi下一步的工。 3 、 工质循环 对于大气量且气 较稳定的天然气液化 来说较多 用 流， 制冷 液化循环 , 是20世æ60年fl 发展 来的。它以多æ分 做为一 制冷 ，fl 了 式制冷液化循环 的单æ分的多 制冷 ，从简化了流。 制冷 一般是5-6 æ分的 ，工时用 ´æ分 冷 ， æ分后冷 。它依次§流，ø发制冷，最后使天然气液化。 方法是能耗最低的一 ， 目 ， 生产的 工质的压缩机 不成ß，多 口，其 设备 可生产。¡¢ 可用的 件，也有将 工质制冷和天然气直接膨胀fl 在一 的流。以下是¸对上 LNG 站 做的 工质 fl工。 上 LNG站，主要是用于在上 气时¨输配 用户 需的 时气 ，以保 输配 的安全、可和 气。该站由 一« 工艺部分的详细设计、设备 应和技术服务。§currency1到上 最大 产期为10天，每天 气规 为120万标方， 定该站ø 能为2万立方米LNG ， 相¯1200万标方天然气。按照120天液化1200万标方天然气计算，该站的液化能设计为每天液化10万标方天然气。 上 LNG站流 用的是 制冷 循环，该流有如下 点： 1）， 用了»级压缩 在二级压缩后fi气液分离和精馏，然后液体冷箱，冷后§流制冷，气体则 »级压缩一步 压 冷箱 予制冷的方案。2），冷箱 的热交换设计有较大的富裕量，能 应变工 的需要。 3），有较完善的自动控制 ，和净化、脱水的流一样，在液化流 也 用了较完善的自动控制 ，因此整个流在 常运fi时的，变的很方便。全部 ¶常只需要 4 个 可以 常和运fi。 液化流 在的主要 题是： 1），上 LNG站属于 ¥的LNG站，因此 的 较多。 流 有设立 制冷 的气体和液体的 冲 ，时制冷 «须 空，造成损 。 2），流设计 制冷 的æ分有乙烷和异戊烷， 两 æ分需要口。因此，制冷 的 很不方便。3 ）， 制冷 的压机泄 较严´，在排出压较 时（ 于 35bar), 振动加剧，需要改。 乙烯 fl乙烷的计算fl果的讨论 2002 年 6 月， ”化技术º 低温 技术æ曾对上 LNG站的流fi了计算， 用乙烯 fl乙烷，在不增加压机 积流量。不改变压机率和不降低 LNG 产量的 下，得出了一æ较好的 制冷 的æ分（·尔分率）。与原流的æ分相 ，由于乙烯的 常沸点 乙烷低，因此要»使 制冷 的 有大的变化， «须增加乙烯的含量， 单 增加乙烯含量 使压机的率增加，因此，在加 乙烯的同时，增加了丙烷的含量，因为丙烷的 常沸点 乙烷 ， 样 可以使原流 乙烷的能由乙烯和丙烷分担，计算的fl果也说，样的分析是 的。 是， 一æ计算fl果是¡¢原流»级压缩机出口压为46.6bar做出的。目 »级压缩机很“达到设计的46.6bar ，在 压下 有 烈的振动。因此， 需要计算用乙烯 fl乙烷后，在降低»级压缩机出口压 下工的fl果。 在计算 发现， ¯增加丁烷的含量可以同时降低氮、甲烷和丙烷、戊烷的含量，从可以一步降低能耗，压缩机»级压缩的出口压也可降低。压缩机的»级出口压 定为35bar ， 优化后得出了 制冷 的æ分（·尔分率）。此时一级压缩口压为2.7bar(A) ， 温度30 ，排气压7bar(A)，排气温度为82.95 ，率为568.73KW， 流量为口状态下5181m3/h ， 二级压缩出口压为16bar(A)，温度为104.3，率为576.44KW，»级压缩口