【文章內(nèi)容簡介】 液化裝置的產(chǎn)量，有的年產(chǎn)達(dá)百萬噸；有的年產(chǎn)僅 數(shù)千噸；有的天然氣液化廠是基本負(fù)荷型；有的則是調(diào)峰 型；有的裝置固定地建在陸上；但也有的建在海洋浮動(dòng)平 臺上。所有這些不同的條件和要求，決定了天然氣液化裝 置流程不可能是單一的模式，在選擇液化流程 時(shí)需綜合考 慮初投資、能耗等多種因素。 ? 小型 LNG裝置 ? ? ? ? 小型 LNG裝置流程通常傾向于選擇比較簡單的 膨脹機(jī)循環(huán) 或 MRC循環(huán) 。對 產(chǎn)量小于 200t/d的裝置，采用 膨脹機(jī)循環(huán) 一般更為經(jīng)濟(jì)，因?yàn)槠淞鞒痰暮? 單抵消了其能耗較高的劣勢，同時(shí)該液化裝置流程與 MRC相比具用以下優(yōu) 點(diǎn)： （ 1）冷箱小。膨脹機(jī)的工質(zhì)一般是氮?dú)饣蚣淄椋驗(yàn)樗鼈円恢北３謿? 態(tài)，因而無需兩相制冷劑系統(tǒng)中的分離器和分配器，加之所需換熱器面積 小，故冷箱也就相對較??； （ 2）適用性強(qiáng)，易于操作。由于膨脹機(jī)循環(huán)對進(jìn)氣成分的變化不敏感， 在工作過程中不需要操作人員對制冷劑組成進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。相反 MRC循 環(huán)雖也可以適應(yīng)進(jìn)氣成分的變化，但一般需操作人員對制冷劑組成進(jìn)行相 應(yīng)的調(diào)整； （ 3）無需單獨(dú)的烴制冷劑儲存。而 MRC循環(huán)需要在工作區(qū)引入并儲存烴 制冷劑。 ? 中型 LNG裝置 ? 對于這種 LNG裝置，需要采用一些經(jīng)過 改進(jìn)的 MRC循 環(huán)。 ? 大型 LNG裝置 ? 大型基本負(fù)荷型 LNG裝置一般均采用 MRC循環(huán)流程 。由 于在大型裝置中對循環(huán)效率的要求較高，因而一般采用 帶預(yù)冷的 MRC循環(huán)。通過查閱有關(guān)文獻(xiàn)了解到近幾年世 界上所建的大型 LNG工廠幾乎都采用了此流程。 投產(chǎn)時(shí)間 20232 202311 20238 20233 20233 202310 202312 104m3/d 10 15 150 15 25 60 100 采用的液化工藝 法國索菲公司級聯(lián)式液化流程 （ CII） 法國索菲公司級聯(lián)式制冷循環(huán) 德國林德公司的 SMRC 美國 SALOF兩級膨脹機(jī)制冷循環(huán) 加拿大 PROPAK氮循環(huán)兩級膨脹制冷 流程 美國 BV公司 Prico液化工藝 （ SMRC） 美國 BV公司 Prico液化工藝 （ SMRC） 投產(chǎn)或擬 地點(diǎn) 上海浦東 河南濮陽 新疆鄯善 廣西北海 海南福山 廣東珠海 鄂爾多斯 規(guī)模 名稱 上海浦東 LNG裝置 中原綠能 LNG裝置 新疆廣匯 LNG裝置 新澳潿洲 LNG裝置 海南海燃 LNG裝置 中海油珠海 LNG裝置 鄂爾多斯 LNG裝置 類別 引 進(jìn) 技 術(shù) 中國已建和在建的商業(yè)化液化裝置表 729（其中引進(jìn)技術(shù)規(guī)模為 375 104m3/d，國產(chǎn)技術(shù)規(guī)模為 354 104 m3/d） 合計(jì) 利用管網(wǎng)壓差、雙級膨脹制冷、部分液化 全液化裝置、 MRC制冷 全液化裝置、 MRC制冷 全液化裝置、（氮?dú)?+甲烷）膨脹制冷 全液化裝置、氮?dú)馀蛎浿评? 全液化裝置、 MRC制冷 利用管網(wǎng)壓差、膨脹制冷、部分液化 全液化裝置、（氮?dú)?+甲烷）膨脹制冷 全液化裝置、氮?dú)馀蛎浿评? 利用管網(wǎng)壓差、膨脹制冷、部分液化 全液化裝置、 MRC制冷 20232 202310 20239 20234 20236 20235 20233 202311 20233 202311 202312 河南安陽 山西晉城 山西晉城 鄂托克前旗 青海西寧 安徽合肥 四川瀘州 山西晉城 山東泰安 江蘇蘇州 黑龍江大慶 10 25 60 60 20 8 5 50 15 7 2 安陽 LNG工廠 晉城 LNG工廠 晉城 LNG工廠（二期） 內(nèi)蒙古時(shí)泰 LNG工廠 西寧 LNG工廠（三期） 合肥 LNG工廠 瀘州 LNG工廠 山西順泰 LNG工廠 泰安 LNG工廠 蘇州 LNG工廠 LNG實(shí)驗(yàn)裝置 全液化裝置、氮?dú)馀蛎浿评? 全液化裝置、（氮?dú)?+甲烷）膨脹制冷 全液化裝置、（氮?dú)?+甲烷）膨脹制冷 利用管網(wǎng)壓差、單級膨脹制冷、部分液化 利用管網(wǎng)壓差、單級膨脹制冷、部分液化 全液化裝置、（氮?dú)?+甲烷）膨脹制冷 利用管網(wǎng)壓差、單級膨脹制冷、部分液化 全液化裝置、氮?dú)馀蛎浿评? 20238 202310 20236 202311 202310 20239 20231 20238 四川成都 寧夏銀川 鄂爾多斯 四川犍為 江蘇江陰 遼寧沈陽 青海西寧 青海西寧 10 30 15 4 5 2 6 20 龍泉驛 LNG工廠 寧夏 LNG工廠 鄂爾多斯 LNG工廠 犍為 LNG工廠 江陰 LNG工廠 沈陽 LNG工廠 西寧 LNG工廠（一期） 西寧 LNG工廠（二期） 國 產(chǎn) 技 術(shù) ? 海上浮動(dòng) LNG裝置 ? 天然氣液化設(shè)備 是 浮式 LNG裝置 的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，直接影響 到整個(gè)裝置運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 （ 1）流程簡單、設(shè)備緊湊、占地少、滿足海上的安裝要求； （ 2）液化流程有制取制冷劑的能力，對不同產(chǎn)地的天然氣適應(yīng) 性強(qiáng)，熱效率高； （ 3）安全可靠，船體的運(yùn)動(dòng)不會顯著影響其性能； （ 4）在面臨惡劣天氣時(shí)能快速停機(jī)，并移動(dòng)至另一生產(chǎn)位置后 能迅速開機(jī)。 ? ? ? 膨脹機(jī)循環(huán)設(shè)備少且布置緊湊可以最大限度的減少船的尺寸 而降低總成本。而且膨脹機(jī)循環(huán)無需制冷劑儲存，因而也是 最安全的流程。這些因素決定了 膨脹機(jī)循環(huán) 將在海上浮動(dòng) LNG 裝置中占 主導(dǎo)地位 。 膨脹機(jī)循環(huán)設(shè)備少且布置緊湊可以最大限度的減少船的尺寸 而降低總成本。 膨脹機(jī)循環(huán)無需制冷劑儲存，因而也是最安全的流程。這些 因素決定了膨脹機(jī)循環(huán)將在海上 FLNG裝置中 占主導(dǎo)地位 。 第三節(jié) 液化天然氣裝置 ? ? ? 基本負(fù)荷型天然氣液化裝置 調(diào)峰型天然氣液化裝置 浮式液化天然氣生產(chǎn)儲卸系統(tǒng) 一、基本負(fù)荷型天然氣液化裝置 ? ? 基本負(fù)荷型天然氣液化裝置 主要用于 天然氣的遠(yuǎn)洋運(yùn)輸， 進(jìn)行國內(nèi)外間 LNG的貿(mào)易，它除了液化裝置和公用工程以 外，還配有港口設(shè)備、棧橋及其它裝運(yùn)設(shè)備。 LNG相應(yīng)的 輸入國要建設(shè) LNG港口接收站，配備卸貨裝置、儲槽、再 氣化裝置和送氣設(shè)備等。 基本負(fù)荷型天然氣液化裝置由天然氣預(yù)處理流程、液化流 程、儲存系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、裝卸設(shè)施和消防系統(tǒng)等組成， 是一個(gè)復(fù)雜龐大的系統(tǒng)工程。 ? ? 對于基本負(fù)荷型天然氣液化裝置，其液化單元常采用 級聯(lián) 式液化流程 和 混合制冷劑液化 流程。 20世紀(jì) 60年代最早建 LNG的天然氣液化裝置，采用當(dāng)時(shí)技術(shù)成熟的級聯(lián)式液化 流程。 到 70年代又轉(zhuǎn)而采用流程大為簡化的混合制冷劑液化流 程。 80年代后新建與擴(kuò)建的基本負(fù)荷型天然氣液化裝置， 幾乎都采用了丙烷頂冷混合制冷劑液化流程。 采用級聯(lián)式液化流程的基本負(fù)荷 型液化裝置 ? ? 在 阿爾及利亞 建造的世界上第一座大型基本負(fù)荷型天然氣 液化裝置 (CAMEL），它采用丙烷、乙稀和甲烷組成的 級聯(lián) 式 液化流程。 第二座基本負(fù)荷型 LNG工廠于 1969年在阿拉斯加建成并開 始運(yùn)行，它與 CAMEL有相近的生產(chǎn)能力，采用的也是 級聯(lián) 式 液化流程。 采用閉式混合制冷劑液化流程的 基本負(fù)荷型液化裝置 ? ? 混合制冷劑液化流程有 開式 和 閉式 兩種，閉式混合制冷劑 液化流程是指制冷劑循環(huán)與天然氣液化過程彼此分開的液 化流程。 利比 亞伊索工廠 的液化裝置采用閉式混合制冷劑 液化循環(huán)。 該廠共有四條液化生產(chǎn)線，每兩條液化線組成一套裝置。 每套裝置設(shè)有單獨(dú)的原料氣預(yù)處理、壓縮機(jī)及換熱器等。 總液化能力為 1075萬 m3／ d。 采用丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流 程的基本負(fù)荷型液化裝置 ? ? 70年代， APCI(美國空氣液化公司 )發(fā)展了丙烷預(yù)冷混合制 冷劑液化流程。于 1973年獲得專利，并在大型的 LNG液 化工廠得到了廣泛應(yīng)用。它是 級聯(lián)式循環(huán) 和 混合制冷劑循 環(huán) 的結(jié)合，用丙烷將天然氣從 40℃ 預(yù)冷至 30℃ ，混合制 冷劑循環(huán)再把天然氣從 30℃ 過冷到 160℃ 。 北加里曼丹的 文萊 首次采用這種液化流程的天然氣液化裝 置，共有五套這樣的裝置，每套液化能力為 m3／ d。 ? ? 雙混合制冷劑液化流程 (DMR)包括兩個(gè)混合 制冷劑循環(huán)，一個(gè) 用于預(yù)冷，另一個(gè)用于液化。殼牌公司通過優(yōu)化設(shè)計(jì) DMR液化 流程，從而可充分利用預(yù)冷循環(huán)和液化循環(huán)中的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)裝 置的動(dòng)力。對于 DMR液化流程，可通過調(diào)節(jié)兩個(gè)循環(huán)中混合制 冷劑的組分，使壓縮機(jī)在很寬的進(jìn)氣條件和大氣環(huán)境下工作， DMR液化流程在投資方面比丙烷須冷混合制冷劑液化流程更有 競爭力。 除了新型液化流程在裝置中應(yīng)用外，還有一些設(shè)備方面的新技 術(shù)也應(yīng)用到裝置 中，如釬焊鋁板翅式換熱器、大型和高性能的 壓縮機(jī)和膨脹機(jī)、大型燃?xì)廨啓C(jī)作為制冷壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)等。 技術(shù)的進(jìn)步極大地推動(dòng)了天然氣液化裝置發(fā)展與進(jìn)步。 Shell DMR工藝原理流程圖 我國的基本負(fù)荷型天然氣液化裝置 ? 中原油田天然氣液化裝置 中原天然氣液化流程示意圖 ； ； CO2塔； ； ； ； 11 、 ； ； ； LNG換熱器； 器； LNG換熱器； ； 原料氣壓力 12MPa，溫度為30℃ ，甲烷的摩爾分?jǐn)?shù)在%%。 中科院低溫中心等單位研制的天然氣液化裝置 天然氣液化綜合處理工廠 一、裝置地點(diǎn)： 湖北省松滋市涴市鎮(zhèn) 二、裝置特點(diǎn)： 該裝置以伴生氣為氣源，設(shè)計(jì)處理能力： 3 104Nm3/d ； 裝置生產(chǎn)產(chǎn)品： LNG（液化天然氣）、 LPG（液化石油氣）、 NGL（輕烴 ) LNG的液化率可達(dá)到 100%； 設(shè)備國產(chǎn)化達(dá)到 100%； 撬裝集成率達(dá)到 80%以上； 二、調(diào)峰型天然氣液化裝置 ? ? 調(diào)峰型液化裝置 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，通常將低峰負(fù)荷時(shí)過剩 的天然氣液 化儲存、次高峰時(shí)或緊急情況 下 再氣化使用。此類裝置的液 化能力較小，儲存能力較大，生產(chǎn)的 LNG一般不作為產(chǎn)品外 售。調(diào)峰型 LNG裝置通常遠(yuǎn)離天然氣的產(chǎn)地，常處在大城市 附近。 調(diào)峰型天然氣液化裝置主要采用以下 三種類型 的液化流程 ： 級聯(lián)式液化流程（曾被廣泛采用，現(xiàn)在基本上不用） ；混合 制冷劑液化流程 ；膨脹機(jī)液化流程，這類裝置充分利用原料 氣與管網(wǎng)氣之間的壓力差，達(dá)到節(jié)能的目的。 采用天然氣直接膨脹液化流程的 調(diào)峰型液化裝置 ? 天然氣直接膨脹液 化流程 是指直接利 用氣田來的有壓力 的天然氣，在膨脹 機(jī)中絕熱膨脹到輸 送管道的壓力，而 使天然氣液化的流 程。美國西北天然 氣公司 1968年建立 的一座調(diào)峰型液化 裝置就是采用此液 化流程。