LNG液化工艺学习.pptx

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1、 预处理的目的：脱脱除除原原料料气气中中的的有有害害杂杂质质及及深深冷冷过过程程中中可可能能固固化化的的物物质质。如：硫化氢、二氧化碳、水分、重烃和汞等。不同类型的LNG工厂所处理的原料气不一样，因此处理方法和工艺也不尽相同。1 1 1 1 天然气的预处理天然气的预处理天然气的预处理天然气的预处理第1页/共43页第一页，编辑于星期六：五点 二十八分。1 1 1 1.1 .1 .1 .1 天然气的预处理天然气的预处理天然气的预处理天然气的预处理表表2.2 2.2 最大允许杂质含量最大允许杂质含量杂质杂质含量极限含量极限依据依据H2O0.1mg/l(ppm)ACO250100mg/lBH2S3.5

2、mg/Nm3CCOS0.1mg/lC总含总含S量量1050mg/Nm3CHg0.01g/Nm3A芳香烃族芳香烃族110mg/lA或或B注：注：1.A1.A为无限时生产下的累积允许值；为无限时生产下的累积允许值；B B为溶解度限制；为溶解度限制；C C为产品规格。为产品规格。第2页/共43页第二页，编辑于星期六：五点 二十八分。1 1 1 1.2 .2 .2 .2 天然气的脱水技术天然气的脱水技术天然气的脱水技术天然气的脱水技术脱水常用方法：包括 冷却法冷却法()、吸收法吸收法 ()、吸附法吸附法()()。第3页/共43页第三页，编辑于星期六：五点 二十八分。（3）吸附法脱水工艺流程 吸附 再生

3、 冷却 1 1 1 1.2 .2 .2 .2 天然气的脱水技术天然气的脱水技术天然气的脱水技术天然气的脱水技术第4页/共43页第四页，编辑于星期六：五点 二十八分。1 1 1 1.3 .3 .3 .3 天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除酸性气体一般是H2S,CO2、COS与RSH等气相杂质。脱除酸性气体常称为脱硫脱碳，或习惯上称为脱硫。在净化天然气时，可考虑同时除去H2S和CO2，因为醇胺法和用分子筛吸附净化中，这两种组分可以被一起脱除。第5页/共43页第五页，编辑于星期六：五点 二十八分。在天然气液化装置中，常用的净化方法有三种，即醇胺法、热钾碱法（Be

4、nfied）、砜胺法(Sulfinol)。1 1 1 1.3 .3 .3 .3 天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除第6页/共43页第六页，编辑于星期六：五点 二十八分。醇醇胺胺法法:利利用用以以胺胺为为溶溶剂剂的的水水溶溶液液，与与原原料料天天然然气气中中的的酸酸性性气气体体发发生生化化学学反反应应来来脱脱除除天天然然气气中中的的酸酸性性气气体体的的，此此法法可可同同时时脱脱除除COCO2 2和和H H2 2S S。目前主要采用。目前主要采用一乙醇胺一乙醇胺及及二乙醇胺二乙醇胺为溶剂。为溶剂。1 1 1 1.3 .3 .3 .3 天然气中酸气的脱除天然气中

5、酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除第7页/共43页第七页，编辑于星期六：五点 二十八分。1 1 1 1.3 .3 .3 .3 天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除第8页/共43页第八页，编辑于星期六：五点 二十八分。1 1 1 1.4 .4 .4 .4 其他杂质的脱除其他杂质的脱除其他杂质的脱除其他杂质的脱除汞：汞的存在会严重腐蚀铝制设备。当汞（包括单质汞、汞离子及有机汞化合物）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，以及检修过程中对人员的危害。所以汞的含

6、量应受到严格的限制。脱除汞依据的原理是汞与硫在催化反应器中的反应。第9页/共43页第九页，编辑于星期六：五点 二十八分。重烃：指C5+以上的烃类，在烃类中，分子量由小到大时，其沸点是由低到高变化的，所以在冷凝天然气的循环中，重烃总是先被冷凝下来。如果未把重烃先分离掉，或在冷凝后分离掉，则重烃将可能冻结从而堵塞设备。重烃在脱水时被分子筛等吸附剂部分脱除，其余的采用深冷分离。1 1 1 1.4 .4 .4 .4 其他杂质的脱除其他杂质的脱除其他杂质的脱除其他杂质的脱除第10页/共43页第十页，编辑于星期六：五点 二十八分。COS：其可以被极少量水水化，形成H2S和CO2，对设备造成腐蚀。易与回收丙

7、烷相混。通常与H2S和CO2在脱酸时一起脱除。氦气：天然气是氦的最主要来源，应加以分离利用。采用膜分离和深冷分离相结合的方式脱除，有很高利用价值。氮气：其含量的增加会使天然气液化更困难。一般采用最终闪蒸法从LNG中选择性脱除。1 1 1 1.4 .4 .4 .4 其他杂质的脱除其他杂质的脱除其他杂质的脱除其他杂质的脱除第11页/共43页第十一页，编辑于星期六：五点 二十八分。2 2 2 2 天然气液化技术天然气液化技术天然气液化技术天然气液化技术天然气的主要成分是甲烷(CH4)，其标准沸点为111K(-162)。标准沸点时液态甲烷密度426kg/m3，标准状态时气态甲烷密度0.717kg/m3

8、，两者相差约600倍。体积的巨大差异是采取液化方式储运天然气的主要原因。第12页/共43页第十二页，编辑于星期六：五点 二十八分。LNGLNG生产步骤和工艺装置图：生产步骤和工艺装置图：2 2 2 2 天然气液化技术天然气液化技术天然气液化技术天然气液化技术第13页/共43页第十三页，编辑于星期六：五点 二十八分。2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺 天然气液化是一个低温过程。原料天然气经净化预处理后，进入换热器进行低温冷冻循环，冷却至-162 左右就会液化。天然气液化工艺有：u节流制冷循环u膨胀机制冷循环u阶式制冷循环u混合冷剂制冷循环u带预冷的混合冷剂制

9、冷循环第14页/共43页第十四页，编辑于星期六：五点 二十八分。阶式循环2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺 经经典典的的阶阶式式循循环环由由三三个个单单独独的的制制冷冷循循环环（丙丙烷烷、乙乙烯烯、甲甲烷烷）串串接接而而成成（3 3个个温温度度水水平平）。为为使使实实际际级级间间操操作作温温度度尽尽可可能能贴贴近近原原料料气气的的冷冷却却曲曲线线，减减少少熵熵增增，提提高高效效率率，用用9 9个个温温度度水水平平（丙丙烷烷段段、乙乙烯烯段段、甲甲烷烷段段各各3 3个个）代代替替3 3个个温温度度水水平平（丙丙烷烷段段-38-38、乙乙烯烯段段-85-85、

10、甲甲烷烷段段-160-160）。天天然然气气3 3温温度度水水平平和和9 9温温度度水水平平阶阶式式循循环环的的冷冷却却曲曲线线，见见图图3.3.2 2和图和图3.3.3 3。第15页/共43页第十五页，编辑于星期六：五点 二十八分。2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺图图3.3.2 2三温度水平阶式循环的冷却曲线三温度水平阶式循环的冷却曲线图图3.3.3 3九温度水平阶式循环的天然气冷却曲线九温度水平阶式循环的天然气冷却曲线第16页/共43页第十六页，编辑于星期六：五点 二十八分。2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺 阶

11、式液化流程也被称为级联式液化流程、复叠式液化流程或串联蒸发冷凝液化流程。由于阶式循环能耗低，技术成熟，最早建成的基地型LNG工厂采用了这种液化工艺。阶式液化流程分三级压缩制冷，逐级提供冷量液化天然气，各级所用的制冷剂分别为丙烷(大气压下沸点-42.3)、乙烯(大气压下沸点-104)、甲烷 (大气压下沸点-162)，每个制冷剂循环中均含有三个换热器。第17页/共43页第十七页，编辑于星期六：五点 二十八分。2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺 阶式制冷原理图阶式制冷原理图1 12 23 39 98 87 76 65 54 4冷却水冷却水LNGLNG残余气残余气

12、天然气天然气1 1、2 2、3 3丙烷、乙烯甲烷压缩机丙烷、乙烯甲烷压缩机 ；4 4、5 5、6 6丙烷、乙烯、甲烷蒸发器；丙烷、乙烯、甲烷蒸发器；7 7、8 8、9 9丙烷、乙烯、甲烷冷凝器丙烷、乙烯、甲烷冷凝器第18页/共43页第十八页，编辑于星期六：五点 二十八分。阶式循环流程图2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺第19页/共43页第十九页，编辑于星期六：五点 二十八分。2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺阶式制冷循环优缺点：u优点：能耗低，使用九阶式液化，使各级制冷温度与原料气的冷却曲线接近，减少了熵增，比能量消耗

13、接近于理论的热力学效率上限。制冷剂为纯物质，没有配比问题，操作稳定。技术成熟，压缩机的喘震减少。第20页/共43页第二十页，编辑于星期六：五点 二十八分。2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺u缺点：机组多，流程复杂。需要三个大型压缩机以及相当数量的备件。附属设备多，要有专门生产和储存多种制冷剂的设备。管道与控制系统复杂、维护不便。需要大量的管线、阀门以及控制原件和调节设备。整个系统的庞大与复杂使得控制系统比较复杂。第21页/共43页第二十一页，编辑于星期六：五点 二十八分。混合制冷剂液化流程（混合制冷剂液化流程（MRC-Mixed-Refrigerant-C

14、ycleMRC-Mixed-Refrigerant-Cycle）MRC是以C1-C5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。混合制冷剂的制冷原理与纯单组分制冷剂的制冷原理大致相同，即都是通过冷剂液体的汽化，与被冷介质进行热交换，使其降温。与纯组分制冷剂不同的是，混合制冷剂产生的冷量是在一个连续的范围之内，纯组分制冷剂产生的冷量是在一个固定的温度上。2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺第22页/共43页第二十二页，编辑于星期六：五点 二十八分。2 2 2 2

15、 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺 以以混混合合制制冷冷剂剂制制冷冷循循环环为为基基础础的的天天然然气气液液化化流流程程是是目目前前应应用用最最广广泛泛的的液液化化工工艺艺。MRCMRC是是目目前前最最具具代代表表性性且且应应用用最最为为广广泛泛的的混混合合制制冷冷剂剂循循环环工工艺艺。MRCMRC循循环环是是由由美美国国APCIAPCI公公司司于于六六十十年年代代末末开开发发成成功功的的混混合合制制冷冷剂剂制制冷冷循循环环，该该工工艺艺的的主主要要特特色色是是APCIAPCI公公司司发发明明的的一一台台深深冷冷的的、集集成成化化的的主主换换热热器器和多组分混合制冷剂。

16、和多组分混合制冷剂。MRCMRC主换热器是主换热器是MRCMRC制冷系统的核心。制冷系统的核心。第23页/共43页第二十三页，编辑于星期六：五点 二十八分。典型的无预冷MRC流程图2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺第24页/共43页第二十四页，编辑于星期六：五点 二十八分。2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺MRC循环主要特点 由于MRC循环采用单一的多组分制冷剂，因此只需一台循环压缩机，而不像阶式制冷循环那样需要有多台制冷压缩机，仅此一项就使得MRC循环的设备投资大大降低。MRC循环的加热曲线可与天然气原料的冷却曲线较

17、好地匹配，因此可大大减少制冷功率。使用一台集成换热器（即MRC主换热器），在设备费用和易于制造方面也具有显著的优势。利用节流阀降压可以减少LNG产品的蒸发损失；采用制冷压缩机的级间分离器，可减少压缩机的操作功率。第25页/共43页第二十五页，编辑于星期六：五点 二十八分。2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺工艺流程 丙烷预冷混合制冷剂循环液化天然气流程由三部分组成：混合制冷剂循环丙烷预冷循环天然气液化回路 在此液化流程中，丙烷预冷循环用于预冷混合制冷剂和天然气，而混合制冷剂循环用于深冷和液化天然气。第26页/共43页第二十六页，编辑于星期六：五点 二十八分。

18、2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺APCIAPCI丙烷预冷混合制冷剂液化流程丙烷预冷混合制冷剂液化流程第27页/共43页第二十七页，编辑于星期六：五点 二十八分。2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺丙烷预冷混合制冷剂液化流程 第28页/共43页第二十八页，编辑于星期六：五点 二十八分。丙烷预冷混合制冷剂液化流程 2 2 2 2 天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺第29页/共43页第二十九页，编辑于星期六：五点 二十八分。3 3 LNGLNG接收终端接收终端第30页/共43页第三十页，编辑于星期六：五

19、点 二十八分。LNGLNG接收终端接收终端的工艺系统包括：的工艺系统包括：LNGLNG卸船卸船工艺系统工艺系统LNGLNG储存储存工艺系统工艺系统LNGLNG再气化再气化/外输外输工艺系统工艺系统蒸发气蒸发气处理工艺系统处理工艺系统防真空补气防真空补气工艺系统工艺系统火炬放空火炬放空工艺系统工艺系统3 3 LNG LNG接收终端的工艺系统接收终端的工艺系统第31页/共43页第三十一页，编辑于星期六：五点 二十八分。4 LNG储存储存第32页/共43页第三十二页，编辑于星期六：五点 二十八分。LNG球形储罐（民用燃气气化站，LNG汽车加注站等）4 LNG储存储存第33页/共43页第三十三页，编辑

20、于星期六：五点 二十八分。uu球形球形LNGLNG储罐储罐 低低低低温温温温液液液液体体体体球球球球罐罐罐罐的的的的内内内内外外外外罐罐罐罐均均均均为为为为球球球球状状状状。工工工工作作作作状状状状态态态态下下下下，内内内内罐罐罐罐为为为为内内内内压压压压力力力力容容容容器器器器，外外外外罐罐罐罐为为为为真真真真空空空空外外外外压压压压容容容容器器器器。夹夹夹夹层层层层通通通通常常常常为为为为真真真真空空空空粉粉粉粉末末末末隔隔隔隔热热热热。球球球球罐罐罐罐的的的的内内内内外外外外球球球球壳壳壳壳板板板板在在在在压压压压力力力力容容容容器器器器制制制制造造造造厂厂厂厂加加加加工工工工成成成成形

21、形形形后后后后，在在在在安安安安装装装装现现现现场场场场组组组组装装装装。球球球球壳壳壳壳板板板板的的的的成成成成形形形形需需需需要要要要专专专专用用用用的的的的加加加加工工工工工工工工艺艺艺艺保保保保证证证证成成成成形形形形，现现现现场场场场安安安安装装装装难难难难度度度度大大大大。球球球球罐罐罐罐的的的的使使使使用用用用范范范范围围围围为为为为2002002002001500m1500m1500m1500m3 3 3 3，工工工工作作作作压压压压力力力力0.20.20.20.21.0MPa1.0MPa1.0MPa1.0MPa。容容容容积积积积200m200m200m200m3 3 3 3时

22、时时时，应应应应当当当当选选选选用用用用在在在在制制制制造造造造厂厂厂厂整整整整体体体体制制制制造造造造完完完完工工工工后后后后的的的的圆圆圆圆筒筒筒筒罐罐罐罐产产产产品品品品出出出出厂厂厂厂为为为为宜宜宜宜。容容容容积积积积超超超超过过过过1500m1500m1500m1500m3 3 3 3，外罐的壁厚太厚，这时制造的最大困难是外罐而非内罐。，外罐的壁厚太厚，这时制造的最大困难是外罐而非内罐。，外罐的壁厚太厚，这时制造的最大困难是外罐而非内罐。，外罐的壁厚太厚，这时制造的最大困难是外罐而非内罐。4 LNG储存储存第34页/共43页第三十四页，编辑于星期六：五点 二十八分。圆柱形圆柱形LNG

23、LNG储罐储罐圆柱形圆柱形圆柱形圆柱形LNGLNG储罐储罐储罐储罐（民民民民用用用用燃燃燃燃气气气气气气气气化化化化站站站站、LNGLNG汽汽汽汽车车车车加加加加注注注注站站站站、卫卫卫卫星星星星式式式式液液液液化化化化装装装装置置置置，工工工工业业业业燃燃燃燃气气气气气气气气化化化化站站站站、小小小小型型型型LNGLNG生生生生产产产产装装装装置）置）置）置）第35页/共43页第三十五页，编辑于星期六：五点 二十八分。立式储罐的工艺流程如图所示，包括：进、排液系统；进、排气系统；自增压系统；吹扫置换系统；仪表控制系统；紧急切断阀与气控系统；安全系统；抽真空系统；测满分析取样系统；以及易熔塞、

24、阻火器等安全设施。4 LNG储存储存第36页/共43页第三十六页，编辑于星期六：五点 二十八分。4 LNG储存储存第37页/共43页第三十七页，编辑于星期六：五点 二十八分。4 LNG储存储存第38页/共43页第三十八页，编辑于星期六：五点 二十八分。uu典型的典型的LNGLNG储槽储槽如右图所示全封闭围护系统如右图所示全封闭围护系统LNGLNG储槽，其容量为储槽，其容量为80000m80000m3 3。属于地上特大型储槽。多用属于地上特大型储槽。多用于于LNGLNG终端接收站。终端接收站。4 LNG储存储存第39页/共43页第三十九页，编辑于星期六：五点 二十八分。地上罐常见的是双层金属储罐

25、，其外层用钢外壳，内层用含镍9%的钢板，内外层之间有环空间，充填珍珠岩绝热层并内充N2。罐底基础有承受载荷的绝热层，为防止冻坏基础，在基础下面加热装置来保持一定的温度。4 LNG储存储存第40页/共43页第四十页，编辑于星期六：五点 二十八分。nLNG冷量利用冷量利用u发电：采用朗肯循环发电，发电：采用朗肯循环发电，LNG冷量回收当量为冷量回收当量为2040kWh/t。u空气分离：制取液体氮、氧、氩，电耗。电耗从常规空气分离空气分离：制取液体氮、氧、氩，电耗。电耗从常规空气分离的的11.2kWh/m3下降下降0.5kWh/m3，还可减少建设费用。，还可减少建设费用。u生产液态二氧化碳：利用生产

26、液态二氧化碳：利用LNG冷量生产液态二氧化碳，电耗为冷量生产液态二氧化碳，电耗为203kWh/m3，与常规方法相比，节约，与常规方法相比，节约10%建设费用和建设费用和50%电电耗。耗。LNG冷量利用第41页/共43页第四十一页，编辑于星期六：五点 二十八分。作业最新国内外LNG现状和发展趋势（不低于7000字）（1）LNG世界贸易状况（不低于1000字）（2）LNG生产状况（不低于1000字）（3）LNG制冷方式状况（不低于1000字）（4）LNG储存设备（不低于1000字）（5）LNG运输（不低于1000字）（6）LNG接收终端（不低于1000字）（8）参考文献（不低于20篇）第42页/共43页第四十二页，编辑于星期六：五点 二十八分。感谢您的观看。第43页/共43页第四十三页，编辑于星期六：五点 二十八分。