【正文】 1. 05單級膨脹機液化流程2. 00丙烷預(yù)冷的單級膨脹機液化流程1. 70兩級膨脹機液化流程1. 70 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 李兆慈 中國石油大學(xué)（北京） 第三章、天然氣液化技術(shù) （四） LNG液化裝置 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 天然氣液化裝置類型： 基本負荷型 調(diào)峰型 浮式 LNG生產(chǎn)、儲卸裝置 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 天然氣液化裝置組成部分： 預(yù)處理流程 液化流程 儲存系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 消防系統(tǒng) 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 基本負荷型天然氣液化裝置 基本液化裝置 ? 基本負荷型液化裝置 指生產(chǎn)供當(dāng)?shù)鼗蛲膺\的大型液化裝置 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 基本負荷型天然氣液化裝置組成 天然氣預(yù)處理流程 液化流程 儲存系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 裝卸設(shè)施 消防系統(tǒng) 是一個復(fù)雜龐大的工程，投資高達數(shù)十億美元。 我國基本負荷型天然氣液化裝置 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 基本參數(shù) 日處理量： m3/d 原料氣： 壓力 12MPa，溫度 30?C 甲烷的摩爾分數(shù)： %~% 儲罐容量： 600m3(2臺，可存 ) 采用流程： 丙烷乙烯復(fù)疊式液化流程 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 天然氣 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 丙烷 丙烷 乙烯 中原油田天然液化裝置示意圖 1分液罐 2過濾器 3脫 CO2塔 4干燥器 5中壓丙烷換熱器 6低壓丙烷換熱器 1 14節(jié)流閥 8高壓天然氣分離器 9乙烯換熱器 10中壓 LNG換熱器 12中壓天然氣分離器 13低壓 LNG換熱器 15低壓天然氣分離器 16LNG儲罐 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 特點 裝置中充分利用了原料天然氣的高壓力，在合理的溫度下節(jié)流，并對節(jié)流產(chǎn)生的氣相或液相流體的冷量進行回收利用，減少了裝置的能耗。 通常將低峰時過剩的天然氣液化儲存，在高峰時或緊急情況下再汽化使用。 主要用于東海天然氣早期開采中上游工程因不可抗拒因素（如臺風(fēng)等）造成的停產(chǎn)、輸氣管線事故，或冬季調(diào)峰，確保供氣安全。 美國 ： 62座 英國： 5座 加拿大： 3座 德國： 2座 澳大利亞、阿根廷、中國、比利時、荷蘭： 各 1座 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 調(diào)峰型 LNG液化裝置的經(jīng)濟性評價原則 ? 流程選擇原則 ? 投資成本 ? 運行費用 ? 裝置的簡便性 ? 運行的靈活性 ? 自動化程度 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 原料氣參數(shù) ? 尾氣的利用和限制 ? LNG的質(zhì)量要求 ? 壓縮機與驅(qū)動系統(tǒng) ? 液化能力 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 經(jīng)濟性分析的評價指標(biāo) L N G 裝置年凈收益： ? ?? ? ? ? 11111??????????????iiRPiiiNGMGY式中：Y— L N G 裝置的年凈收益；M— L N G 產(chǎn)品的單價 G — L N G 裝置的年產(chǎn)量； N — L N G 產(chǎn)品的運行成本 i—資金的年復(fù)利率； ?—技術(shù)方案的實施年限 P— L N G 裝置的初投資； R—實施年限后設(shè)備殘值； ? ?? ? 111??????iii—資金回收系數(shù)；? ? 11 ???ii—資金存儲系數(shù)單位 L N G 產(chǎn)品的利潤： ? ?? ?? ? ? ?? ?HMiGiRPiGiiNMy ???????????????????11111???式中：y—單位 L N G 產(chǎn)品的利潤；H—單位 L N G 產(chǎn)品的生產(chǎn)成本 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 L N G 裝置年凈收益： ? ?? ? ? ? 11111??????????????iiRPiiiNGMGY式中： Y — L N G 裝置的年凈收益； M — L N G 產(chǎn)品的單價 G — L N G 裝置的年產(chǎn)量； N — L N G 產(chǎn)品的運行成本 i —資金的年復(fù)利率； ?—技術(shù)方案的實施年限 P— L N G 裝置的初投資； R—實施年限后設(shè)備殘值； ? ?? ? 111??????iii—資金回收系數(shù)；? ? 11 ???ii—資金存儲系數(shù)單位 L N G 產(chǎn)品的利潤： ? ?? ?? ? ? ?? ?HMiGiRPiGiiNMy ???????????????????11111???式中：y—單位 L N G 產(chǎn)品的利潤；H—單位 L N G 產(chǎn)品的生產(chǎn)成本 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 3 浮式液化天然氣生產(chǎn)儲卸裝置 Floating production,storage and Offloading system,簡稱 FPSO 常規(guī)海上天然氣開發(fā) 海上平臺、海底管道、岸上液化工廠、公路建造、 LNG外輸港口等 投資大、周期長 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 FPSO裝置 ? 低投資、投產(chǎn)快、高效益，集 LNG的生產(chǎn)、 儲存與卸載于一體 ? 適用于海上邊際氣田 ? 可重復(fù)使用 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 液化流程 ? 流程簡單、設(shè)備緊湊、占地少、滿足海上 安裝要求 ? 液化流程有制冷劑制取能力 ? 對不同產(chǎn)地的天然氣適應(yīng)性強，熱效率高 ? 安全可靠，船體的運動不會顯著影響其性能 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 美孚石油公司浮式 LNG裝置的流程 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 儲存系統(tǒng) 日本國家石油公司研究 浮式 L N G 生產(chǎn)裝置的儲存容量距離 / kmL N G 運輸船容量/ 103m3FPSO 儲槽容量/ 103m33218 81 954023 98 1 154827 1 16 1355632 134 156 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 卸貨操作 海上 LNG的裝卸不同于陸上作業(yè)，由于船體間的相互運動，難度很大。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 不同型式 L N G 換熱器的比較等 級型式投資 維護 阻塞 承壓 緊湊性殼管式 4 1 1 3 5板翅式 3 4 4 2 1套管式 5 5 5 1 3繞管式 3 3 3 1 2 注：最好的等級為 1 ，最差的等級為 5 。內(nèi)罐采用耐 低溫的不銹鋼或鋁合金，外殼。 透平膨脹機是一種高速旋轉(zhuǎn)的熱力機械，氣體在透平膨脹機中進行 絕熱膨脹 ，對外做功，能量降低，產(chǎn)生焓降，溫度下降 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、氣體處理量大、運行效率高、維護方便、使用壽命長 透平膨脹機提供冷量的同時可以用于驅(qū)動壓縮機或發(fā)電設(shè)備 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 第五章、 LNG儲存技術(shù) 李兆慈 中國石油大學(xué)（北京） 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 目前的 LNG貯存設(shè)備大多使用雙壁貯槽，其結(jié)構(gòu)材料大多采用金屬制作。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 第四章、 LNG相關(guān)設(shè)備 李兆慈 中國石油大學(xué)（北京） 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 壓縮機 往復(fù)式： 處理量較小裝置 離心式： 大液化裝置，廣泛采用 軸流式： 混合制冷劑冷循環(huán) 小體積螺桿式： 撬裝式小型液化裝置 壓縮機型式 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 電力驅(qū)動 汽輪機 燃氣輪機 驅(qū)動型式 良好密封性 防爆裝置 材料的低溫特性 潤滑方式 ——無油潤滑（低溫） 技術(shù)要求 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 往復(fù)壓縮機 ? 運轉(zhuǎn)速度較慢，中、低速運轉(zhuǎn) ? 新型可改變活塞行程，適應(yīng)不同負荷情況 ? 適應(yīng)范圍廣，海洋、內(nèi)陸 ? 效率高，超過 95% ? 可靠性高，容易維護 ? 立式：無油潤滑 ? 臥式：排量大，運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 離心壓縮機 ? 轉(zhuǎn)速高、排量大、體積小 ? 新型流線型葉輪確保氣體流道平滑、運轉(zhuǎn)平穩(wěn) ? 效率 80%~90% ? 殼體型式：整體型、分開型 ? 單級、多級 ? 軸封型式：機械接觸密封、氣體密封、浮動碳環(huán)密封 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 壓縮機正確選用 ? 進口流量 ? 排出壓力 ? 根據(jù)壓力 —流量曲線，確定結(jié)構(gòu)形式 ? 確定名義工作速度 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 2 換熱器 ? 繞管式 大多數(shù)基本型液化裝置使用，效率高，維修方便 ? 板翅式 主要用于調(diào)峰型的 LNG裝置，成本低、結(jié)構(gòu)緊湊 ? 汽化器 專門用于液態(tài)天然氣轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的換熱器。 采用的 CII液化流程。 調(diào)峰型 LNG裝置通常遠離天然氣的產(chǎn)地，處在大城市附近。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 LNG工廠設(shè)計 ? 典型 LNG工業(yè)鏈投資比例 ? 上游氣田開發(fā) 10% ? LNG工廠 40% ? LNG運輸 30% ? 接收終端 20% 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 基本設(shè)計規(guī)則 ? 所有的設(shè)計必須確保 LNG整個工廠和其中 關(guān)鍵設(shè)備及其控制系統(tǒng)都要能運行； ? 所有的設(shè)計都需采用同一標(biāo)準(zhǔn)。 生產(chǎn)量較小，但主要供應(yīng)外地使用，因此歸入基本負荷型液化裝置范疇。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 帶膨脹機的液化流程分類： ? 天然氣膨脹液化流程 ? 氮氣膨脹液化流程 ? 氮 甲烷膨脹液化流程 ? 其它膨脹液化流程：帶丙烷預(yù)冷等 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 天然氣膨脹液化流程 直接利用高壓天然氣在膨脹機中絕熱膨脹到輸出管道的壓力而使天然氣液化的流程。自 70年代以來，基本負荷型的天然氣液化流程，大多采用混合制冷劑循環(huán)。 上海浦東 LNG調(diào)峰站采用的液化裝置為 CII流程，法國燃氣公司研發(fā) 。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程 PropaneMixed Refrigerant Cycle 簡稱 C3/NRC 結(jié)合了級聯(lián)式液化流程預(yù)混合制冷劑流程的優(yōu)點，流程既高效又簡單。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 經(jīng)典級聯(lián)式液化流程的使用情況生產(chǎn)線 所在國家或地區(qū) 起用年代A r z e w阿爾及利亞1965K e n a i阿拉斯加1969P o i n t F o r t i n特立尼達和多巴哥1999 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 2. 混合制冷劑液化流程 MixedRefrigerant Cycle 簡稱 MRC MRC循環(huán)是以 C1至 C5的碳氫化合物及 N2等多組分的混合制冷劑為工質(zhì) ， 進行逐級的冷凝 、 蒸發(fā) 、 節(jié)流膨脹 ， 從而得到不同溫區(qū)的制冷量 ， 而使天然氣逐步冷卻 ， 直至液化 。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 第三章、天然氣液化技術(shù) （三） 典型液化流程 李兆慈 中國石油大學(xué)（北京） 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 典型天然氣液化流程 制冷方式分： ? 級聯(lián)式液化流程 ? 混合制冷劑液化流程 ? 帶膨脹機的液化流程 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 按功能分： ? 基本負荷型 ：盡量選用能耗較低的液化循環(huán) ? 調(diào)峰型 ：需要考慮流程緊湊、運行靈活、 適應(yīng)性強 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 1. 級聯(lián)式液化流程 亦稱 階式 、 復(fù)疊式 、 逐級循環(huán) 或 串聯(lián)蒸發(fā)冷凝液化流程 ， 此法采用最早 。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ?? ??????? . 2. 2 )2