【文章內(nèi)容簡介】 建中閩物流、九安喜順物流有限公司等企業(yè)，各地的小型物流企業(yè)和個人車主競爭力相對來說較弱。液化氣物流市場競爭格局與液化氣業(yè)務發(fā)展直接相關，與液化氣處理項目配套的物流公司將會是地方液化氣物流市場的主導企業(yè)，其可以將小型企業(yè)及掛靠企業(yè)擁有的液化氣運輸車通過業(yè)務外包方式統(tǒng)一納入管理體系。預計2011~2015年，我國液化氣公路運輸物流市場發(fā)展將會加快，液化氣大型物流企業(yè)在2015年前后將會達到20多家，市場總體規(guī)模達到40億元。 我國液化氣物流發(fā)展預測年份大型物流公司（家）液化氣運輸車保有量（臺）物流市場規(guī)模（億元）20114110020126150020131020002014142400201520300040 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 工藝方案設計基礎本裝置的原料氣為天然氣本裝置年開工天數(shù)為333天。原料氣進廠條件溫度：40℃壓力：5MPaG流量: 108 Nm3/a 產(chǎn)品方案和規(guī)模 產(chǎn)品方案的選擇產(chǎn)品方案的選擇應遵循下列原則：⑴項目產(chǎn)品的選擇，必須堅持以市場需求為導向，特別是要選取那些市場相對短缺或市場容量較大的產(chǎn)品；⑵項目的產(chǎn)品品種、生產(chǎn)規(guī)模以及工藝技術應符合國家和地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃，應符合國家和地方的產(chǎn)業(yè)政策，特別是要符合“節(jié)能、減排”的要求；⑶項目的產(chǎn)品品種及其工藝技術應能充分發(fā)揮地方的資源優(yōu)勢，適應現(xiàn)有建設條件，并有利于項目間相互銜接，形成綜合利用資源，消除或減少“三廢”排放的合理產(chǎn)業(yè)鏈。根據(jù)吳忠縣現(xiàn)有的實際情況，本項目實現(xiàn)從天然氣到聚丙烯、回收輕烴及焊割氣的完整產(chǎn)業(yè)鏈，節(jié)約天然氣的長途運輸成本，形成一套比較完善的聚丙烯產(chǎn)業(yè)鏈。 本項目的建設規(guī)模本項目的生產(chǎn)規(guī)模如下：液化天然氣： 產(chǎn)品品種及規(guī)格本項目產(chǎn)品為液化天然氣。 產(chǎn)品產(chǎn)量及規(guī)格，本裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量及規(guī)格見下表。項目理論計算數(shù)據(jù)備注液化天然氣產(chǎn)量標準氣體狀態(tài) 104Nm3/d液體狀態(tài) m3/d695組分變化將導致液體體積和質(zhì)量的變化質(zhì)量 t/d986貯存壓力貯存溫度℃162液化天然氣產(chǎn)量是指液化冷箱出口的質(zhì)量流量計的測量累計值 技術方案 技術比較天然氣液化工廠的工藝過程基本包括預處理（凈化）、液化、儲存、裝車及輔助系統(tǒng)等，主要工藝流程包括天然氣凈化、液化和分離工藝?！√烊粴鈨艋に囘x擇作為原料氣的天然氣，在進行液化前必須對其進行徹底凈化。即除去原料氣中的酸性氣體、水分和雜質(zhì)，如H2S、COH2O、Hg和芳香烴等，以免它們在低溫下凍結而堵塞、腐蝕設備和管道?！NG原料氣最大允許雜質(zhì)含量雜質(zhì)含量極限依據(jù)H2O＜1ppmVA（在不限制產(chǎn)量條件下，允許超過溶解極限）CO250～100ppmVB（極限溶解度）H2S＜(4ppmV)C（產(chǎn)品技術要求）總含硫量10～50mg/Nm3CHg＜A芳香烴類≤10ppmVA或B環(huán)烷烴總量≤10ppmVA或B從原料氣數(shù)據(jù)來看，原料氣中水、COHg和芳香烴的含量均超標，必須進行凈化。A）脫CO2工藝選擇天然氣中含有的H2S和CO2統(tǒng)稱為酸性氣體，它們的存在會造成金屬腐蝕并污染環(huán)境。此外，CO2含量過高，會降低天然氣的熱值。因此，必須嚴格控制天然氣中酸性組分的含量，以達到工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的要求。用于天然氣脫除酸氣的方法有溶劑吸收法、物理吸收法、氧化還原法和分子篩吸附法。目前普遍公認和廣泛應用的溶劑吸收法。它是以可逆的化學反應為基礎，以堿性溶劑為吸收劑的脫硫方法，溶劑與原料氣中的酸組分（主要是CO2）反應而生成化合物；吸收了酸氣的富液在升高溫度、降低壓力的條件下又能分解而放出酸氣，從而實現(xiàn)溶劑的再生利用。溶劑吸收法所用溶劑一般為烷醇胺類，主要有一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、二異丙醇胺（DIPA）、甲基二乙醇胺（MDEA）等。本方案從適用性和經(jīng)濟性的角度考慮，選擇甲基二乙醇胺（MDEA）作為脫除酸性氣體的溶劑。MDEA（NMethyldiethanolamine）即N甲基二乙醇胺，分子式為CH3N(CH2CH2OH)2，沸點246~248℃，閃點260℃，凝固點21℃，能與水和醇混溶，微溶于醚。在一定條件下，對二氧化碳等酸性氣體有很強的吸收能力，而且反應熱小，解吸溫度低，化學性質(zhì)穩(wěn)定，無毒而不降解。純MDEA溶液與CO2不發(fā)生反應，但其水溶液與CO2可按下式反應：CO2 + H2O == H+ + HCO3 (1)H+ + R2NCH3 == R2NCH3H+ (2)式（1）受液膜控制，反應速率極慢，式（2）則為瞬間可逆反應，因此式（1）為MDEA吸收CO2的控制步驟，為加快吸收速率，在MDEA溶液中加入活化劑(R2/NH)后，反應按下式進行：R2/NH + CO2 == R2/NCOOH (3)R2/NCOOH + R2NCH3 + H2O ==R2/NH + R2CH3NH+HCO3 (4)(3)+(4)：R2NCH3+ CO2 + H2O == R2CH3NH+HCO3 (5)由式（3）～（5）可知，活化劑吸收了CO2，向液相傳遞CO2，大大加快了反應速度。MDEA分子含有一個叔胺基團，吸收CO2后生成碳酸氫鹽，加熱再生時遠比伯仲胺生成的氨基甲酸鹽所需的熱量低得多。從能耗、處理規(guī)模和投資運行成本等角度，MDEA胺液法是最合適的工藝，因此本方案選擇MDEA胺液法脫酸氣。B）脫水工藝選擇天然氣中水分的存在往往會造成嚴重的后果：水分與天然氣在一定條件下形成水合物阻塞管路，影響冷卻液化過程；另外由于水分的存在也會造成不必要的動力消耗；由于天然氣液化溫度低，水的存在還會導致設備凍堵，故必須脫水。天然氣脫水工藝方法一般包括：低溫脫水、固體干燥劑吸附和溶劑吸收三大類。冷凍分離主要用于避免天然氣在溫度低時出現(xiàn)水化物，然而它所允許達到的低溫是有限的，不能滿足天然氣液化的要求；溶劑吸收通常包括濃酸（一般是濃磷酸等有機酸）、甘醇（常用的是三甘醇）等，但這些方法脫水深度較低，不能用于深冷裝置；固體干燥劑脫水法常見的是硅膠法、分子篩法或這兩種方法的混合使用。天然氣液化脫水必須采取固體吸附法，由于分子篩具有吸附選擇能力強、低水汽分壓下的高吸附特性，以及同時可以進一步脫除殘余酸性氣體等優(yōu)點，因此本方案采用4A分子篩作為脫水吸附劑。C）脫汞工藝選擇目前，脫汞工藝主要有兩種：即美國UOP公司的HgSIV分子篩吸附法和采用浸硫活性炭使汞與硫產(chǎn)生化學反應生成硫化汞并吸附在活性炭上。前者成本高，適用于汞含量高的場合；后者運行成本低，適用于汞含量低的場合。一方面，HgSIV分子篩運行成本很高；另一方面，本裝置的原料氣中汞含量比較低。因此， 采用浸硫活性炭脫汞，此種工藝本公司已有有成功的使用經(jīng)驗?！√烊粴庖夯に囘x擇迄今為止，在天然氣液化領域中成熟的液化工藝主要有以下三種：階式制冷循環(huán)工藝、混合制冷循環(huán)工藝和膨脹機制冷循環(huán)工藝。A）階式制冷循環(huán)工藝階式制冷循環(huán)是用丙烷（或丙烯）、乙烷（或乙烯）、甲烷（或氮氣）等制冷劑（蒸發(fā)溫度分別為38℃、85℃、160℃）進行的三級冷凍，使天然氣在多個溫度等級的制冷劑中與相應的制冷劑換熱，從而使其冷卻和液化。經(jīng)典的階式制冷循環(huán)的優(yōu)點是采用了3種制冷劑、9個制冷溫度梯度（丙烷、乙烷、甲烷各3個溫度等級），使各級制冷溫度與原料氣的冷卻曲線接近，減少了熵值，比能量消耗接近于理論的熱力學效率的上限。而且該工藝操作靈活，開停車快捷，易于初期開車投產(chǎn)。但是階式制冷也存在一些缺點，需要三個大型循環(huán)壓縮機，以及相當數(shù)量的冷換設備；流程長、設備多、控制復雜等。B）混合制冷循環(huán)工藝混合制冷劑制冷循環(huán)是采用N2和C1～C5烴類混合物作為循環(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天然氣原料的組成、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。即使能做到這一點，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，以期液化過程的熵增降至最小。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天然氣到～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)天然氣的液化。氣體在膨脹機中膨脹降溫的同時，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)、天然氣膨脹制冷循環(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。起動快，熱態(tài)起動2～4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。在天然氣液化系統(tǒng)中，經(jīng)過預處理裝置脫酸氣、脫水后的天然氣，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N2制冷系統(tǒng)中，制冷劑N2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?！「鞣N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)混合冷劑制冷循環(huán)R22預冷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綜合權衡投資、能耗以及運行維護等因素，本裝置的液化工藝選用混合冷劑制冷工藝。 工藝技術方案天然氣首先做預處理（包括脫酸、脫水、脫苯和脫汞），然后采用MRC工藝去液化。下圖為裝置的總體系統(tǒng)框圖點畫線內(nèi)為主工藝單元，LNG生產(chǎn)主要在工藝單元內(nèi)完成。點畫線之外為公用工程系統(tǒng)，為工藝單元提供電力、熱源和冷卻。所有單元設備通過儀表控制系統(tǒng)（過程控制和安全控制）連接為有機整體，完成對裝置各測控點的測量、控制。（LNG）u 原料天然氣過濾與調(diào)壓單元 原料天然氣從界區(qū)來，首先進入過濾分離器，過濾掉可能存在的機械雜質(zhì)、灰塵，并分離出其中的液體（主要為游離水和液態(tài)烴），為后續(xù)系統(tǒng)提供潔凈的天然氣。潔凈的原料天然氣進入調(diào)壓器，然后經(jīng)計量后進入后續(xù)單元。原料氣進裝置設置有事故聯(lián)鎖切斷閥，在事故發(fā)生后將切斷進入裝置的原料氣源，同時通過旁路放空原料氣，保證裝置、人員及上游設施的安全。u 原料天然氣脫酸性氣單元從原料天然氣過濾與壓縮單元來的天然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溶液和天然氣在吸收塔內(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。處理后的天然中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，降壓閃蒸出的天然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℃去再生塔上部，在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供熱系統(tǒng)的導熱油提供，導熱油在供熱系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)使用。u 原料氣脫水脫苯單元該單元設三臺脫水分子篩吸附器，實行切換操作，其中一臺吸附、一臺冷卻、一臺加溫再生。從原料氣壓縮單元來的原料氣進入吸附器頂部，通過分子篩吸附脫除水分后，從吸附器底部出來，脫水后天然氣中含水量小于1ppmV。脫水吸附劑用冷箱返流和貯槽的BOG氣體（主要是甲烷和氮氣）復熱后作為冷吹和再生介質(zhì)，再生氣出吸附塔后通過冷卻、分離后排至燃料氣單元，為導熱油爐等提供燃料再生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260～280℃，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燃料氣單元。原料氣脫重烴單元設兩臺吸附器切換操作，其中一臺吸附、一臺再生。從原料氣壓縮單元來的原料氣進入吸附器頂部，通過吸附劑吸附脫除重烴后，從吸附器底部出來，重烴含量小于20ppmV，之后進