【文章內(nèi)容簡介】 為循環(huán)制冷劑的工藝。該工藝的特點是在制冷循環(huán)中采用混合制冷劑，只需要一臺壓縮機，簡化了流程，降低了造價。但是從理論上講，混合冷劑的組成比例應按照煤層氣原料的組成、壓力、工藝流程而異，因此對冷劑的配比和原料氣的氣質(zhì)要求更為嚴格，一旦確定是不容易改變的。及時能做到這一點，要使整個液化過程（從常溫到162℃）所需的冷量與冷劑所提供的冷量完全匹配是比較困難的，充其量只能局部或一部分做到貼近冷卻曲線。因此混合制冷劑循環(huán)流程的效率要比九個溫度梯度水平的階式循環(huán)流程低。 既然調(diào)節(jié)混合冷劑的組成比例使整個液化過程按冷卻曲線提供所需的冷量是困難的，那么合乎邏輯的推論是采用折中的辦法，分段來實現(xiàn)供給所需的冷量，以期液化過程的精增降至最小。 因而，在混合冷劑循環(huán)的基礎上，發(fā)展成有丙烷預冷的MRC工藝，簡稱C3/MRC工藝，它的效率接近階式循環(huán)。此法的原理是分兩段供給冷量：高溫段用丙烷壓縮制冷，按3個溫度水平預冷原料煤層氣到40℃；低溫段的換熱采用兩種方式——高壓的混合冷劑與較高溫度的原料氣換熱，低壓的混合冷劑與較低溫度的原料氣換熱。充分提體現(xiàn)了熱力學上的特性，從而使效率得以最大限度的提高。 C）膨脹機制冷循環(huán)工藝 膨脹機制冷循環(huán)是指利用高壓制冷劑通過透平膨脹機絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷來實現(xiàn)煤層氣的液化。氣體在膨脹機種膨脹降溫的同時，能輸出功，可用于驅(qū)動流程中的壓縮機。 根據(jù)制冷劑的不同，膨脹機制冷循環(huán)可分為：氮膨脹機制冷循環(huán)、氮甲烷膨脹機制冷循環(huán)、煤層氣膨脹制冷循環(huán)。 與階式制冷循環(huán)和混合冷劑制冷循環(huán)工藝相比，氮氣膨脹循環(huán)流程非常簡單、緊湊，造價略低。啟動快，熱態(tài)起動24小時即可獲得滿負荷產(chǎn)品，運行靈活，適應性強，易于操作和控制，安全性好，放空不會引起火災或爆炸危險。制冷劑采用單組分氣體，因而消除了像混合冷劑制冷循環(huán)工藝那樣的分離和存儲制冷劑的麻煩、也避免了由此帶來的安全問題，使液化冷箱的更簡化和緊湊。但能耗要比混合冷劑液化流程高40%左右。 為了降低膨脹機制冷循環(huán)的功耗，采用N2CH4雙組分混合氣體代替純N2，發(fā)展了N2CH4膨脹機制冷循環(huán)。與混合冷劑循環(huán)相比，N2CH4膨脹機制冷循環(huán)具有起動時間短、流程簡單、控制容易、制冷劑測定和計算方便等優(yōu)點。同時由于縮小了冷端換熱溫差，它比純氮膨脹機制冷循環(huán)節(jié)省1020%的動力消耗。 N2CH4膨脹機制冷循環(huán)的液化流程由煤層氣液化系統(tǒng)與N2CH4膨脹機制冷系統(tǒng)兩個各自獨立的部分組成。 在煤層氣液化系統(tǒng)中，經(jīng)過預處理裝置脫酸氣、脫水后的煤層氣，經(jīng)預冷器冷卻后，在氣液分離器中分離重烴，氣相部分進入液化器進行液化，在過冷器中進行過冷，節(jié)流降壓后進入LNG貯槽。 在N2CH4制冷系統(tǒng)中，制冷劑N2CH4經(jīng)循環(huán)壓縮機和增壓機（制動壓縮機）壓縮到工作壓力，經(jīng)水冷卻器冷卻后，進入預冷器被冷卻到膨脹機的入口溫度。一部分制冷劑進入膨脹機膨脹到循環(huán)壓縮機的入口壓力，與返流制冷劑混合后，作為液化器的冷源，回收的膨脹功用于驅(qū)動增壓機；另外一部分制冷劑經(jīng)液化器和過冷器冷凝和過冷后，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降溫后返流，為過冷器提供冷量。 D）三種工藝的技術經(jīng)濟比較將階式制冷循環(huán)的能耗設定為1，各種制冷循環(huán)比較見下表所列。各種制冷循環(huán)效率比較制冷工藝與階式制冷的相對能耗階式制冷循環(huán)混合制冷劑制冷循環(huán)N2CH4膨脹制冷循環(huán)各種制冷循環(huán)特性比較指標階式制冷循環(huán)混合冷劑膨脹制冷效率高中低復雜程度高中低換熱器類型板翅式板翅式或繞管式板翅式換熱器面積小大小適應性高中 該項目的液化工藝選用N2CH4循環(huán)壓縮膨脹制冷工藝，達到較低液化能耗，且裝置能夠長周期運行和降低維護成本。 LNG液化站工藝流程描述 原料煤層氣經(jīng)過調(diào)壓和計量，進入煤層氣壓縮機入口平衡分離罐，為原料氣壓縮機通過潔凈、壓力比較穩(wěn)定的煤層氣。 ，經(jīng)過壓縮機自身的末級冷卻器冷卻，進入出口分離器，并經(jīng)計量后進入后續(xù)單元。 原料煤層氣進裝置設置有事故聯(lián)鎖切斷閥，切斷進入裝置的原料煤層源，保證裝置、人員及附近設施的安全。 從原料煤層氣過濾與壓縮單元來的煤層氣從吸收塔下部進入，自下而上通過吸收塔；再生后的MDEA溶液（貧液）從吸收塔上部進入，自上而下通過吸收塔，逆向流動的MDEA溶液和煤層氣在吸收塔內(nèi)充分接觸，氣體中的H2S和CO2被吸收而進入液相，未被吸收的組份從吸收塔頂部引出，進入脫碳氣冷卻器和分離器。出脫碳氣分離器的氣體進入原料氣干燥單元，冷凝液去MDEA地下槽。處理后的煤層中的CO2含量小于50ppmV，H2S含量小于4ppmV。吸收了H2S和CO2的MDEA溶液稱富液，至閃蒸塔，降壓閃蒸出的煤層體送往界外燃料系統(tǒng)。閃蒸后的富液與再生塔底部流出的溶液（貧液）換熱后，升溫到98℃去再生塔進行汽提再生，直至貧液的貧液度達到指標。出再生塔的貧液經(jīng)過溶液換熱器、貧液泵進入貧液冷卻器，貧液被冷卻到40℃，從吸收塔上部進入。 再生塔頂部出口氣體經(jīng)酸氣冷卻器，進入酸氣分離器，出酸氣分離器的氣體送往安全泄壓系統(tǒng)，冷凝液去MDEA地下槽。 再生塔再沸器的熱源由來自水蒸氣系統(tǒng)的低壓飽和蒸汽提供，冷凝液返回水蒸氣系統(tǒng)。原料煤層氣干燥單元設三臺吸附器切換操作，其中一臺吸附、一臺冷卻、一臺加溫再生。從原料煤層氣脫酸性氣體單元來的煤層氣進入吸附器頂部，通過分子篩吸附脫除水分和重烴后，從吸附器底部出來，脫水后煤層氣中含水量小于1ppmV，之后進入煤層氣液化單元。原料煤層氣干燥單元用凈化后的少量的原料煤層氣節(jié)流降壓后作為冷吹和再生介質(zhì)，再生氣出吸附塔后通過冷卻、分離后排至原料壓縮機入口或排至下游管網(wǎng)。低壓煤層氣首先從下而上通過冷卻狀態(tài)的吸附器，之后再生氣通過電加熱器加熱至再生溫度260280℃，然后從吸附器底部進入，將吸附劑吸附的水和重烴解吸。再生氣從干燥器頂部出來，經(jīng)再生冷卻器冷卻后進入再生氣分離器，分離其中的液體后排至原料壓縮機入口或排至下游管網(wǎng)。從原料煤層氣干燥與脫重烴單元來的煤層氣進入浸硫活性炭吸附器，求與浸硫活性炭上的硫產(chǎn)生化學反應生成硫化汞，吸附在活性炭上，從而達到脫除求之目的。179。 脫汞器設置一臺，浸硫活性炭每年更換。 過濾單元設兩臺過濾器，根據(jù)阻力數(shù)據(jù)切換使用，達到過濾分子篩與活性炭粉塵之目的。 在進入液化單元之前，氣體必須進行分析，以保證H2S與CO2含量、水含量以及汞含量達到進入液化單元的要求。 該裝置在原料煤層氣脫酸性氣體單元設置了CO2含量在線分析儀，在原料煤層氣干燥與脫重烴單元設置了原料煤層氣水露點在線分析儀。凈化后的煤層氣進入液化冷箱，在液化換熱器中冷卻到一定溫度后從冷箱抽出進入R22蒸發(fā)器冷卻到一定溫度后返回液化換熱器中繼續(xù)冷卻、冷凝并過冷，再進入過冷器中過冷，去除可能存在的低沸點的組分（如氮氣）后，液體作為LNG產(chǎn)品進入LNG貯槽。該煤層氣液化分離工程采用氮甲烷循環(huán)壓縮膨脹制冷，循環(huán)氣由CHN2組成。N2CH4由循環(huán)壓縮機壓縮，通過水冷卻，進入增壓透平膨脹機增壓端增壓冷卻后，進入液化冷箱，在液化換熱器中冷卻到一定溫度后從冷箱抽出進入R22蒸發(fā)器冷卻到一定溫度返回液化換熱器中繼續(xù)冷卻到一定溫度后進入增壓透平膨脹機膨脹制冷。膨脹機出口的N2CH4進入液化換熱器的冷端，在液化換熱器中復熱，為煤層氣液化和過冷提供冷量，出冷箱后的N2CH4返回到循環(huán)壓縮機的入口，壓縮循環(huán)制冷。詳見工藝流程圖：煤層氣輸氣管線預處理凈化深冷液化LNG儲罐存儲用戶公路運輸裝車 產(chǎn)品方案該裝置的主要產(chǎn)品為液化煤層氣（LNG），、139℃ 下用真空粉末絕熱貯槽貯存。該裝置日處理煤層氣氣量30104Nm179。,104Nm179。，按年開工330天計算，年產(chǎn)液化煤層氣9405104Nm179。 主要工藝設備選型主要設備清單序號設備名稱數(shù)量備注一 原料煤層氣壓縮系統(tǒng)1原料氣過濾分離器2臺2進口平衡罐2臺3原料氣壓縮機組2臺二 原料氣預處理系統(tǒng)1吸收塔1臺2脫碳氣冷卻器1臺3脫碳氣分離器1臺4MDEA循環(huán)泵2臺5閃蒸分離器1臺6貧富液換熱器1臺7貧富液冷卻器1臺8溶液過濾器1臺9酸氣冷卻器1臺10酸氣分離器1臺11MDEA地下儲槽1臺12MDEA地下泵2臺13MDEA地上槽1臺14再生塔1臺15再沸器1臺16吸附器3臺17再生氣電加熱器2臺18再生氣冷卻器1臺19再生氣分離器1臺20脫汞器1臺21出口過濾器2臺三 低溫液化系統(tǒng)1液化冷箱1臺液化換熱器1臺過冷換熱器1臺LNG閃蒸罐1臺低溫管道和手動閥門1套冷箱絕熱材料足量膨脹機過橋1臺四 氮甲烷循環(huán)壓縮系統(tǒng)1進口平衡罐2臺2N2CH4循環(huán)壓縮機2臺3N2CH4循環(huán)壓縮機附屬設備2套4出口平衡罐2臺五 R22預冷系統(tǒng)1R22壓縮冷凝機組2臺2R22蒸發(fā)器2臺六 增壓偷平膨脹機系統(tǒng)1增壓偷平膨脹機組2臺2增壓機后冷卻器1臺七 產(chǎn)品儲存系統(tǒng)1LNG貯槽1臺1750m3子母槽2貯槽自增壓汽化器1臺3BOG加熱器1臺4EAG加熱器1臺八 氮氣系統(tǒng)110m3液氮貯槽1套2液氮汽化器1臺3氮氣緩沖罐1臺4氮氣電加熱器1臺20KW5150Nm3/hPSA制氮系統(tǒng)1套九 儀表空氣系統(tǒng)1螺桿空壓機2臺2氣水分離器2臺3除油過濾器2臺4無熱再生干燥裝置1臺56m3空氣儲罐1臺十 儀表控制系統(tǒng)1中控室儀表控制系統(tǒng)1套DCS系統(tǒng)1套工程師/操作員站2臺操作員站1套打印機1臺機柜2面I/O卡件1套系統(tǒng)軟件1套2壓力、差壓變送器1套3可燃氣體報警儀《探頭》1套4標準孔板1套5調(diào)節(jié)閥1套6吸附塔切二位開關閥1套7二位緊急切斷閥1套8氣動薄膜執(zhí)行機構1套9數(shù)字轉(zhuǎn)速表1套10鉑熱電阻1套11彈簧管壓力表1套12雙金屬溫度計1套13微量水分含量分析儀1臺14微量CO2含量分析儀1臺15UPS1臺16國產(chǎn)分析儀1臺十一 電氣控制系統(tǒng)1電氣控制系統(tǒng)1套十二 手動閥門1常溫手動閥門1套2低溫手動閥門1套十三 放空系統(tǒng)1殘液放空分離器1臺2高壓放空管1現(xiàn)場施工3低壓放空管1現(xiàn)場施工6 氣源供應 氣源該煤層氣液化廠擬建裝置的日處理煤層氣氣量30104Nm3，104Nm3（203噸），將采用帶氟利昂預冷的氮氣與甲烷透平膨脹制冷的方法將原料煤層氣液化的成套設備。該項目氣源為薩摩亞美中能源有限公司在潘莊區(qū)塊生產(chǎn)的煤層氣。經(jīng)檢驗中心對煤層氣的組分分析如下：組分：氣源 煤層氣進裝置氣量 30104Nm3進裝置氣量 進裝置氣量 035℃組成V/V介質(zhì)含量甲烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷己烷異構正己烷苯庚烷及以上組分氮二氧化碳汞水進氣壓力下飽和 氣源供應的可靠性，盆地南部煤層氣資源豐度為2億立方米/km2左右，2001年在該區(qū)2718km2范圍內(nèi)共獲得煤層氣地質(zhì)資源量為4074億立方米，探明儲量754億立方米，預計年產(chǎn)量可以超過30億立方米。目前氣源供應商美中能源在潘莊區(qū)塊的1集氣站提供的煤層氣，現(xiàn)有6口水平分支井，日生產(chǎn)能力30萬方煤層氣，今后每年將達到日產(chǎn)100萬方生產(chǎn)能力，華凱公司與美中能源簽訂有不少于五十年的日供氣量30萬立方米的供氣意向書，所以氣源有足夠的保障。7 總圖布置、土建工程及公用工程 主要標準及規(guī)范1.《石油天然氣工程設計防火規(guī)范》 GB5018320042.《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》 GB5002893（2002版）3.《建筑物防雷設計規(guī)范》 GB500571994（2000 年版）4.《工業(yè)企業(yè)總平面設計規(guī)范》 GB5018719935.《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》 GB5005819926.《建設項目環(huán)境保護管理條例》 國務院令第253號令7.《建設項目環(huán)境保護設計規(guī)定》 國環(huán)字002號8.《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》(19