【正文】 狀態(tài)方程 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 表 1 列出了一部分氣體的最高轉(zhuǎn)化溫度。 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 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。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)。 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。 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 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。內(nèi)罐采用耐 低溫的不銹鋼或鋁合金，外殼。 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。 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。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 液化流程能耗比較液化流程 能耗比較級聯(lián)式液化流程1單級混合制冷劑液化流程1. 25丙烷預(yù)冷的單級混合制冷劑液化流程1. 15多級混合制冷劑液化流程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。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 MRC液化流程的缺點： ? 能耗高，比級聯(lián)式流程高 10~20% ? 混合制冷劑的合理配比較為困難； ? 流程計算復(fù)雜，必須提供各組分可靠的平衡數(shù)據(jù)與物性參數(shù)。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 混合制冷劑液化流程分類： ? 閉式混合制冷劑液化流程 ? 開式混合制冷劑液化流程 ? 丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程 ? CII液化流程 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 閉式混合制冷劑液化流程 制冷劑循環(huán)和天然氣液化過程分開，自成一個獨立的制冷循環(huán)。 液化率隨熱交換器入口溫度變化關(guān)系 . 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 預(yù)冷林德－漢普遜系統(tǒng) 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ?應(yīng)用熱力學(xué)第一定律 drffarf hmmhhmhmhmm ?????? 21)(0?定義制冷劑的質(zhì)量流率比 : mmr r??液化率 : y h hh h r h hh hfa cf? ?? ? ??1 21 1?帶預(yù)冷系統(tǒng)的最大液化率 : y h hh hfm a x ? ??6 36 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 林德雙壓系統(tǒng) T－ S圖 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 取熱交換器，兩個氣液分離器，二個節(jié)流閥，作為熱力分析系統(tǒng)，針對穩(wěn)定流動， 根據(jù)能量守恒原則，可得液化率為 : y h hh h i h hh hf f? ?? ? ??1 311 21?中間壓力蒸汽流率比： i m mi? . ./?熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于兩個壓縮機， 單位質(zhì)量氣體的壓縮耗功為 : ? ? ? ? ? ? ? ? ?wmT S S h h i T S S h h.. [ ( ) ( )] [ ( ) ( )]1 1 3 1 3 1 1 2 1 2 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 林德雙壓系統(tǒng)液化功 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 6. 克勞特系統(tǒng) 克勞特系統(tǒng) 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 取熱交換器、節(jié)流閥、氣液分離器作為能量分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)沒有外部熱功交換， 對該系統(tǒng)應(yīng)用熱力學(xué)第一定律 : 231)(0 mhhmhmhmhmm eeefff ???????膨脹機的流量比率 : 進膨脹機質(zhì)量流量占總流量比例 : mmx e /??液化率 : y mmh hh h xh hh hffef? ? ?? ? ??..1 2131?凈耗功 : )( 43 hhmw ee ??)()]()([ 321211 ehhxhhssTmw ??????? 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 克勞特循環(huán)單位質(zhì)量液化功 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 7. 卡皮查系統(tǒng) 卡皮查循環(huán)：帶有高效率透平膨脹機的低壓液化循環(huán)。 焦耳－湯姆遜系數(shù) hJT )PT( ??? ? 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 零效應(yīng)的連線稱為轉(zhuǎn)化曲線，如圖上虛線所示。此法工藝成熟，同時吸收 CO2和 H2S 能力較強，尤其 CO2含量比 H2S 含量高時應(yīng)用，可部分脫除有機硫。 溶劑 一乙醇胺： CO2 二乙醇胺： H2S或 H2S 與 CO2兼有 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 熱鉀堿法（ Benfied） 溶劑為碳酸鉀、催化劑、防腐劑、水組成的混合物。不宜處理酸性天然氣 ? 硅膠： 堅硬無定形鏈狀和網(wǎng)狀硅酸聚合物顆粒，脫水后氣體露點達 60?C；容易被水飽和，接觸液態(tài)水易炸裂 ? 分子篩： 天然或人工合成的沸石型硅鋁酸鹽，天然分子篩稱沸石。 中管網(wǎng)通用