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1、 关于 LNG 的分析报告 技术科 液化天然气（LNG）是指天然气原料经过预处理，脱除其中的杂质后，再经过低温冷冻工艺在-162下所形成的低温液体混合物。不同 LNG 工厂生产的产品组成不同，这主要取决于气源气组成和生产工艺。一般来说，LNG 的主要组分为甲烷，还有少量的乙烷，丙烷，丁烷和N2等惰性组分。在-162与下为无色无味液体，密度约为430kg/m3，燃点为650，热值一般为 m3，在-162时的汽化潜热约为 510KJ/kg，爆炸极限为 5%15%，压缩系数为。LNG 不同于一般的低温液体，它还具有以下特性：1）LNG 的蒸发。LNG 储存在绝热储槽中，任何热量渗透到罐中，都会导致一
2、定量的 LNG汽化为气体，这种气体称为蒸发气。蒸发气的组成主要取决于液体的组成，它一般含氮气 20%（约为 LNG 中 N2含量的 20 倍），甲烷 80%及微量乙烷。2）LNG 的溢出与扩散。LNG 倾倒至地面上时，最初会猛烈沸腾蒸发，其蒸发率将迅速衰减至一个固定值。蒸发气沿地面形成一个层流，从环境中吸收热量逐渐上升和扩散，同时将周围的环境空气冷却至露点以下，形成一个可见的云团，这可作为蒸发气移动方向的指南，也可作为蒸发气-空气混合物可燃性的指示。3）LNG 的燃烧和爆炸。LNG 具有天然气的易燃易爆特性，在-162的低温条件下，其燃烧范围为 6%13%（体积百分比）；LNG 着火温度即燃点
3、随组分的变化而变化，其燃点随重烃含量的增加而降低，纯甲烷着火温度为 650。目前，LNG 技术已经成为一门新兴工业正在迅猛发展。其主要优点表现在以下几个方面：1）安全可靠。LNG 的燃点比汽油高 230，比柴油更高；爆炸极限比汽油高倍；相对密度为左右，汽油为左右，它比空气轻，即使稍有泄漏，也将迅速挥发扩散，不至于自燃爆炸或形成遇火爆炸的极限浓度。因此，LNG 安全可靠。2）清洁环保。LNG 作为汽车燃料，比汽油、柴油的综合排放量降低约 85%左右，而且无铅、苯等致癌物质，基本不含硫化物，环保性能非常优越。3）经济高效。LNG 液化后体积大约缩小为气态天然气的 1/600，其储存成本仅为气态天然
4、气的 1/701/6，投资省，占地少，储存效率高。此外，LNG 携带的冷量可以部分回收利用。4）灵活方便。LNG 通过专门的槽车或船可以将大量天然气运输到管道难以到达的用户，比地下输气管道投资省，而且安全可靠，风险性小。LNG 有利于生态环境保护，尤其在工业中心和人口稠密地区，LNG 更具优越性。其主要应用表现在以下方面：1）解决边远地区能源供应。通过地面或水上运输工具取代地下远距离管道输送，可以节省投资。2）天然气调峰。由于季节，日用气量波动，LNG 工厂检修或输气管道故障等原因，造成定期或不定期的供气不平衡，建设 LNG 储罐可有效的起到调峰作用。3）LNG 冷量回收利用。LNG 常温下携
5、带有大约 836J/kg 的冷量，可以用以液化和分离空气，生产液氮，液氧或干冰，冷冻物品等。4）生产副产品。在 LNG 生产过程中的不同阶段，可分离出 C2，C3，C4，C5等烃类以及H2S、H2等工业原料及燃料。5）LNG 用作燃料。天然气在液化之前除去了酸性气体，重烃，水，汞等有害成分，它除了用作发电厂，工厂的燃料外，还可以作为汽车燃料。LNG 的市场发展前景广阔，2010 年国际 LNG 市场需求呈现三大趋势：一是 LNG 贸易在全球天然气贸易中的比重加大，天然气市场全球化趋势加快发展；二是 LNG 进口国数量增多，但进口量仍集中在少数国家；三是需求复苏进程总体趋稳。2008 年，全球
6、LNG 贸易总量为亿吨，占全球天然气总贸易的 24%，占全球天然气总产量的%。2009 年，全球 LNG贸易量达到了亿吨，比 2008 年增长%；LNG 贸易正在成为连接全球各地天然气市场的关键因素。LNG 价格基本上遵循替代燃料的定价原则，有的考虑通货膨胀等其他与之挂钩的因素。由于各个目标市场的替代燃料价格不同，致使世界 LNG 价格的差别较大。在亚洲市场，日本LNG价格以替代中东原油的价格为基础，并且与日本进口原油的平均价格挂钩，亚洲LNG价格多采用日本的计价模式，但是 1997 年韩国新签订的 LNG 合同中，LNG 价格除了与原油价格挂钩外，还与国际煤价挂钩。欧洲市场上，其价格以替代管
7、输天然气和燃料油的价格为基准；而在北美市场上，其价格以替代管输天然气的价格为基准。目前，国际 LNG 资源丰富，贸易方式灵活，定价完善，这为中国发展 LNG 创造了很好的外部条件。国内许多城市天然气管网基础设施的不断完善，LNG 接受站的建立以及多个应用领域的用户对 LNG 的需求为我国的 LNG 的发展提供了保证。我国沿海地区和天然气资源较缺乏的偏远地区都将大力发展 LNG，以满足其清洁能源需求。随着我国能源结构的调整及经济的发展，我国主要城市的燃气需求将向天然气为主导气源的方向发展，LNG在车用燃料和中小城市燃气中显然存在较大的应用市场。此外，中国天然气调峰设施较少，建设地下储气库投资较高
8、，LNG 储罐可作为一种相对经济的调峰方式。下面我结合泰安公司生产线介绍一下 LNG 生产工艺流程。一、净化流程：作为液化装置的原料气，首先必须对天然气进行预处理，脱除天然气中的硫化氢、二氧化碳、水分、重烃和汞等杂质，以免这些杂质腐蚀设备及低温下冻结而堵塞设备和管道。泰安公司原料气条件：工作介质:天然气(含饱和水蒸气)压力 MPa(最低 温度 -2025 流量 7000Nm3/h 天然气组成 检测依据 GB/T 13610-2003 组分名称 无空气摩尔分数?%)组分名称 无空气摩尔分数?%)氧气 正戊烷 氮气 异己烷 甲烷 正己烷 二氧化碳 苯 乙烷 环己烷 丙烷 异庚烷 异丁烷 正庚烷 正
9、丁烷 甲基环己烷 异戊烷 甲苯 异辛烷 H2S 含量 （mg/m3）净化后的要求：水含量 ppm 苯含量 10 ppm CO2 20 ppm S 1 ppm 常压露点 -70 工艺流程图 原料气自计量撬 净化气 CO2去 BOG 压缩机 工艺流程介绍 1、脱碳 由界区外导入的天然气压力为，CO2含量%,该气体经过计量撬计量后，与出 CO2吸收塔的净化气换热，从 CO2吸收塔的下部进入，自下而上通过吸收塔。再生好后的 40%活化MDEA 溶液（贫液）经贫液泵升压到，从 CO2吸收塔上部淋入，贫液温度应高于天然气进气温度约 4-7，自上而下通过吸收塔，逆向流动的 MDEA 溶液和天然气在吸收塔内充
10、分接触，天然气中的 CO2被吸收而进入液相，未被吸收的组份从吸收塔顶部引出，与系统原料气换热后，经冷却器降温至40，然后进入气液分离器除去水份。出分离器的气体送入脱硫工序，冷凝液去地下贮槽。CO2吸收塔内的 MDEA 溶液吸收 CO2后，被称为富液，由调节阀控制吸收塔液位，然后去再生单元。2、脱硫 来自胺系统脱除 CO2的天然气进入两床式常温脱硫单元，气体通过阀门自 A 塔底部进入，自顶部引出，再进 B 塔底部，自 B 塔顶出，使气体中S 脱除至1 ppm，送到等压干燥单元。当 A 塔被硫穿透后，切换至原料气先进 B 塔进行脱硫，但塔更换好填料后再进已更换脱硫剂的 A 塔。脱硫塔在操作过程中可
11、并可串,为保证保证连续生产，采用串联形式较好。3、等压干燥脱水 脱硫后的天然气进入干燥塔脱水工序。干燥脱水系统由三台干燥器、一台加热器、一台冷却器、一台分离器组成。三台干燥器中两台为主干燥器,一台为辅助干燥器。主干燥器干燥及再生交替进行,再生分加热和冷却两个步骤，经干燥后的产品气体常压露点为-70。4、脱苯 原料天然气脱除 CO2、硫化物及水后，进入净化吸附塔经变温变压吸附（PTSA）脱除芳烃（苯）等，本装置设有三台吸附器，其中一台吸附而另两台再生。二、液化流程：原料气经过以上四种净化工序后进去液化流程。液化天然气的液化流程有不同的型式，以制冷方式分，可分为以下三种方式：级联式液化流程；混合制
12、冷剂液化流程；带膨胀机的液化流程。天然气液化装置有基本负荷型液化装置和调峰型液化装置。基本负荷型天然气液化装置是指生产供当地使用或外运的大型液化装置，其液化单元常采用级联式液化流程和混合制冷剂液化流程。调峰型液化装置指为调峰负荷或补充冬季燃溶液吸收 溶液再生 干燥 净化 脱硫 料供应的天然气液化装置，生产规模较小，液化部分常采用带膨胀机的液化流程和混合制冷剂液化流程。泰安公司属于后者，采用的是带膨胀机的液化流程。工艺流程图 膨胀机（两组，各 1 开 1 备）氮气 天然气 LNG 去储罐 工艺流程介绍 液化单元分为天然气流程和氮气循环流程。天然气流程：净化气自净化单元出来后，经天然气过滤系统进入
13、冰机进行预冷，温度降至 0左右，然后进入小冷箱进一步冷却，温度降至-48左右，而后进入重烃分离器脱除一部分重烃后进入冷箱进行深度冷却，温度降至-130左右达到液化温度（因为本流程采用带压储存，储罐工作压力为，所以液化温度在-130），LNG 经由低温气液分离器分离进入储罐储存，最后经 LNG 装车泵进入槽车运走。储罐和低温气液分离器未能液化的蒸发气（BOG）再进入冷箱回收冷量后经过 BOG 压缩机压缩进入城市地下管网。氮气循环流程：此流程最关键的两个设备是氮气压缩机（简称氮压机）和膨胀机。氮压机作用是将低压气体压缩获得高压气体，共四台，三开一备。膨胀机作用是将高压气体节流膨胀获得低温，为满足天
14、然气流程逐级冷却的目的，膨胀机分为两组：低温膨胀机（一开一备），高温膨胀机（一开一备）。氮气（38,）自低压氮气平衡罐（工作压力）经过滤器、缓冲罐进入氮压机压缩至高温高压，进入水冷却器冷却后，获得高压气体（40,），而后分别进入两组膨胀机的压缩端进一步压缩至高温高压（80,），经增压后冷却器冷却（40，）,再分别进入冷箱上部进一步冷却（-40,-90，），然后进入两组膨胀机的膨胀端节流膨胀获得低温（-95,-135，），最后由冷箱底部进入冷箱为冷箱和小冷箱的天然气和增压后氮气进行冷却。由冷箱顶部出来的氮气（30，）再进入低压氮气平衡罐循环利用。氮气的损耗可用液氮和 PSA制氮系统进行补充。另外生产运行中的导热油循环系统（为净化单元填料再生提供高温），循环水系统（用于动设备各运动部件冷却），仪表风系统（为程控阀提供压力）等配套设施也是必不可少的。在当下能源日趋紧张的情况下，清洁优质高效的天然气已成为继石油之后最具发展前景的能源和重要的化工原料。LNG 因其节约储运空间和成本，运输方式灵活，提高了燃烧性能，从而备受世人关注与追捧。LNG 市场前景十分广泛，但同时也存在着诸多挑战，尽管如此，在未来的能源市场上，LNG 一定会拥有重要的位置发挥它的作用，造福人类。膨胀端 压缩端 低压氮气平衡罐 氮压机（3 开 1备）水冷器 增压后冷却器 冷箱