【正文】 1970年 6% 1980年 16% 1990年 24% 2022年 26% 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 2022年 ， 全球天然氣貿(mào)易量為 108m3， 其中LNG為 108m3， 占總貿(mào)易量 27%。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 第一章、緒論 李兆慈 中國石油大學(xué)（北京） 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 天然氣為三大能源支柱之一，據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)研究報(bào)告， 2022年天然氣將超過煤炭，成為繼石油之后的第二大能源。 ? 解決儲(chǔ)存、運(yùn)輸 ? 調(diào)峰：目前世界上 100多座調(diào)峰型液化 天然氣裝置 ? 汽車、飛機(jī)、船舶等交通工具 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 液化天然氣貯運(yùn) ， 有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)： ? 節(jié)約風(fēng)險(xiǎn)性管線建設(shè)費(fèi)用 ， 有效回收遠(yuǎn)海 、 荒漠地區(qū)的天然氣資源； ? LNG的清潔度高 ， 已除去許多酸性氣體 、 重?zé)N 、水 、 汞等組分； ? 非常適合于用氣負(fù)荷調(diào)節(jié) 、 安全可靠； ? 可使遠(yuǎn)洋 LNG貿(mào)易成為可能； ? LNG的冷量可以用于冷藏 、 冷凍 、 低溫破碎等領(lǐng)域 ， 效益明顯 。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 5%32% 32%39%17% 16%32% 21% 21%24%30% 31%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2022 2022 2020發(fā)電 化工 工業(yè)燃料 城市燃?xì)夂嫌?jì) = 260(不含香港 ) 1068 2107 億方 預(yù)計(jì)發(fā)電和城市燃?xì)馐窃鲩L最快的兩個(gè)行業(yè) 全國天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu) 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中國天然氣供需平衡分析 根據(jù)全國天然氣產(chǎn)量規(guī)劃和未來市場需求預(yù)測 ， 未來國產(chǎn)天然氣將不能滿足我國對天然氣的實(shí)際需求 。 適用于大量水份的粗分離。酸性氣體： H2S、 CO COS等氣相雜質(zhì)。壓力對操作影響較大，在 CO2含量比 H2S含量高時(shí)適用。 利用某一制冷劑的蒸發(fā)來冷凝另一種較低沸點(diǎn)的物質(zhì)而組成逐級液化循環(huán) 。在調(diào)峰負(fù)荷型的流程中，也有 80%是 MRC流程的變種。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 常用液化流程 級聯(lián)式液化流程： 曾廣泛使用，現(xiàn)基本不用 混合制冷劑液化流程： 膨脹機(jī)液化流程： 充分利用原料氣與管網(wǎng)氣之間 的壓力差，達(dá)到節(jié)能的目的 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 我國第一座調(diào)峰型液化天然氣裝置 上海浦東的 LNG調(diào)峰站為我國第一座調(diào)峰型天然氣液化裝置。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 儲(chǔ)罐（槽）的分類 ? 按容量分類 小型儲(chǔ)罐： 5~50m3，常用于民用燃?xì)馄尽? LNG加注站 中型儲(chǔ)罐： 50~100m3，衛(wèi)星式液化站、工業(yè)燃?xì)庹? 大型儲(chǔ)罐： 100~1000m3，小型 LNG生產(chǎn)裝置 大型儲(chǔ)槽： 10000~40000m3，基本或調(diào)峰型液化裝置 特大型儲(chǔ)槽： 40000~202200m3， LNG接收站 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 按絕熱結(jié)構(gòu)分類 真空粉末絕熱： 小型 LNG儲(chǔ)罐 正壓堆積絕熱： 大中型 LNG儲(chǔ)罐與儲(chǔ)槽 高真空多層絕熱： 小型 LNG儲(chǔ)罐 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 按儲(chǔ)罐（槽）的形狀分類 球形罐： 中小容量，少量 大型儲(chǔ)槽，如林德 公司 40000m3和 日本 NKK公司 5000m3 圓柱形罐（槽）： 各種容量 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 按放置形式分類 地上型： 地下型： 半地下型、地下型、地下坑型 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 按罐（槽）的材料分類 雙金屬： 內(nèi)罐、外殼均用金屬材料。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 基本設(shè)計(jì)原則 ? 生產(chǎn)規(guī)模的經(jīng)濟(jì)性 ? 減少設(shè)計(jì)余量 ? 競爭機(jī)制和 EPC承包商 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? LNG工廠設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題 1).工廠的選址與布局 地質(zhì)條件穩(wěn)定，地勢較為平坦 接近氣源且水源供應(yīng)充足 交通便利 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 2).生產(chǎn)線的數(shù)量與產(chǎn)量 上游供應(yīng)能力 下游運(yùn)送能力 LNG工廠的經(jīng)濟(jì)性 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 3).工藝流程技術(shù) 原料氣預(yù)處理流程 液化流程，流程設(shè)備占總投資 30%以上 ①選擇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 ②適應(yīng)性強(qiáng) ③流程簡單 ④環(huán)境友好 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 2 調(diào)峰型天然氣液化裝置 調(diào)峰型液化天然氣裝置 指為調(diào)峰負(fù)荷、補(bǔ)充冬季燃料供應(yīng)或事故調(diào)峰用的天然氣液化裝置。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 流程組成： ? 混合制冷循環(huán) ? 天然氣液化系統(tǒng) 主要設(shè)備： ? 混合制冷壓縮機(jī) ? 混合制冷劑分餾設(shè)備 ? 整體式冷箱 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? CII流程特點(diǎn) ? 流程精簡，設(shè)備少； ? 冷箱采用高效釬焊鋁板翅式換熱器，體積小， 便于安裝； ? 壓縮機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)的型式簡單、可靠、降低了 投資與維護(hù)費(fèi)用 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 MRC液化流程優(yōu)點(diǎn)： ? 流程簡單，機(jī)組設(shè)備少，造價(jià)低，投資費(fèi)用比經(jīng)典級聯(lián)式液化流程約低 15%~20%； ? 操作方便； ? 混合制冷劑的組分可以部分或全部從天然氣中提取與補(bǔ)充。 1P T1P2P2 h2?我們無法改變環(huán)境狀態(tài) ,因此系統(tǒng)的性能取決于壓力 要使液化率 最大，則必須使 最?。? ( hP )T T?? ? ?10?熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于除壓縮機(jī)外的所有設(shè)備，得到 : 0) 11 ??? ?? TTpJTTT C()Ph( ???2hy2p 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ?林德－漢普遜系統(tǒng)的耗功 : )( 12 hhmwQ R ????單位質(zhì)量耗功 : )()(/ 21211 hhssTmw ?????)]()()[( 21211211 hhssThhhhmywmw ff??????????單位質(zhì)量的液化功 : 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 4. 帶預(yù)冷林德－漢普遜系統(tǒng) 預(yù)冷林德－漢普遜系統(tǒng) : 對簡單林德－漢普遜系統(tǒng)，當(dāng)熱交換器入口溫度低于環(huán)境溫度時(shí)，可以改善簡單林德－漢普遜系統(tǒng)的性能指標(biāo)。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 三種基本脫酸氣方法比較方法 脫酸劑 脫酸情況及應(yīng)用一乙醇胺法（ M E A ）一乙醇胺水溶液主要是化學(xué)吸收過程，操作壓力影響較小，當(dāng)酸氣分壓較低時(shí)用此法較為經(jīng)濟(jì)。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 吸附脫水應(yīng)用場合 ? 小流量氣體 ? 露點(diǎn)降高于 44?C：甘醇吸收脫水 +吸附法脫水 ? 氣體流量、 氣溫、壓力變化頻繁 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 常用吸附劑 ? 活性氧化鋁： 對多數(shù)氣體及蒸汽都穩(wěn)定，結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定，脫水后氣體露點(diǎn)達(dá) 73?C。 在燃燒過程中，如果在標(biāo)準(zhǔn)狀況下天然氣不含水蒸氣，此熱值稱為 干基熱值 ；當(dāng)天然氣完全被水飽和時(shí)，則此熱值稱為 濕基熱值 。 我國天然氣正由過去以化工為主的單一消費(fèi)結(jié)構(gòu)逐步向多元化轉(zhuǎn)變 。主要集中在中部 （ 四川 、 陜西 ， 約占 %） 、 西部地區(qū) （ 約占 %） 和海域 （ 約占 21%） 。 中國天然氣資源主要分布在 鄂爾多斯、塔里木、四川、柴達(dá)木、東海及鶯 瓊盆地 等六大氣區(qū)。 由于北美地區(qū)的現(xiàn)有天然氣田的產(chǎn)量增長緩慢 ， 并有下降的趨勢 ， 導(dǎo)致 LNG的需求量急劇增加 ， 尤以美國的 LNG需求增長最為明顯 。主要分布在中國的福建、廣東、上海、江蘇、浙江、山東和遼寧等。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 防止甘醇分解： 再生溫度超過 204?C及系統(tǒng)中有氧氣、液態(tài)烴存在時(shí)，會(huì)降低甘醇的 PH值，促使甘醇分解。 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。 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。 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(gè)獨(dú)立的制冷循環(huán)。 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(jī)液化流程2. 00丙烷預(yù)冷的單級膨脹機(jī)液化流程1. 70兩級膨脹機(jī)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(fù)荷型 調(diào)峰型 浮式 LNG生產(chǎn)、儲(chǔ)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(chǔ)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(fù)荷型天然氣液化裝置 基本液化裝置 ? 基本負(fù)荷型液化裝置 指生產(chǎn)供當(dāng)?shù)鼗蛲膺\(yùn)的大型液化裝置 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 基本負(fù)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(chǔ)存系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 裝卸設(shè)施 消防系統(tǒng) 是一個(gè)復(fù)雜龐大的工程，投資高達(dá)數(shù)十億美元。 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(shí)、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(jì)性評價(jià)原則 ? 流程選擇原則 ? 投資成本 ? 運(yùn)行費(fèi)用 ? 裝置的簡便性 ? 運(yùn)行的靈活性 ? 自動(dòng)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(jī)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ? 液化能力 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 經(jīng)濟(jì)性分析的評價(jià)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(jià) G — L N G 裝置的年產(chǎn)量； N — L N G 產(chǎn)品的運(yùn)行成本 i—資金的年復(fù)利率； ?—技術(shù)方案的實(shí)施年限 P— L N G 裝置的初投資； R—實(shí)施年限后設(shè)備殘值； ? ?? ? 111??????iii—資金回收系數(shù)；? ? 11 ???ii—資金存儲(chǔ)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(jià) G — L N G 裝置的年產(chǎn)量； N — L N G 產(chǎn)品的運(yùn)行成本 i —資金的年復(fù)利率； ?—技術(shù)方案的實(shí)施年限