【導(dǎo)讀】需要采用液化天然氣工。藝，將天然氣最終在溫度為-160℃、壓力為0。5MPa左右的條件下液化成為L(zhǎng)NG。份)再進(jìn)一步冷卻到大約-160℃，變?yōu)橐夯烊粴膺M(jìn)入儲(chǔ)罐。目前，液化天然氣在我國已經(jīng)成為一門新興工業(yè)，正在迅猛。液化天然氣工藝除了用來解決運(yùn)輸和儲(chǔ)存問題外，還廣泛地用于天然氣使用時(shí)的調(diào)。我國的能源消費(fèi)總量占全世界能源消費(fèi)總量的％，屬世界第二位。遠(yuǎn)低于世界水平。世界上已建成投產(chǎn)LNG大型液化裝置逾160套，液化生產(chǎn)能力。以年平均20％的幅度增長(zhǎng)。液態(tài)液化天然氣容器的單位容積儲(chǔ)存量遠(yuǎn)遠(yuǎn)。小型液化天然氣裝置應(yīng)該具備簡(jiǎn)單、有效、可靠的工藝特點(diǎn)，能力。液化天然氣的儲(chǔ)罐更小些，而且是以液體而不是氣體的形式輸出。終端裝置又稱接收站，用于大量接收、儲(chǔ)存由LNG運(yùn)輸船從海上運(yùn)來的LNG。水分的脫除普遍使用分子篩。有些采用復(fù)疊制冷的大型LNG生產(chǎn)裝置為了提高開工率，每個(gè)冷劑系。但操作更加復(fù)雜，

　　

【正文】 實(shí)用及創(chuàng)新特點(diǎn)最近已被世界認(rèn)可，該工藝獲得了化學(xué)工程師學(xué)會(huì)授予的“工程優(yōu)秀獎(jiǎng)” [8] 。 美國德克薩斯大學(xué)工程實(shí)驗(yàn)站，開發(fā)了一種新型天然氣液化的技術(shù) —— GTL 技術(shù)已申請(qǐng)專利。該技術(shù)比目前開發(fā)的 GTL 技術(shù)更適用于小規(guī)模裝置，可加工 104 m3 /d 的天然氣。該實(shí)驗(yàn)站的 GTL 已許可給合成 燃料 (Synfuels) 公司。該公司在 A amp。 M 大學(xué)校園附近建立了一套 GTL 中試裝置，目前正在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性模擬分析。新工藝比現(xiàn)有技術(shù)簡(jiǎn)單的多，不需要合成氣，除了發(fā)電之外，也不需要使用 氧氣 。其經(jīng)濟(jì)性、規(guī)模和生產(chǎn)方面都不同于普通的費(fèi)托 GTL 工藝。第一套工業(yè)裝置可能在 2020 年上半年建成 [9]。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 早在 60 年代，國家科委就制訂了 LNG 發(fā)展規(guī)劃， 60 年代中期完成了工業(yè)性試驗(yàn)， 四川石油管理局 威遠(yuǎn)化工廠擁有國內(nèi)最早的天然氣深冷分離及液化的工業(yè)生產(chǎn)裝置，除生產(chǎn) He 外 ，還生產(chǎn) LNG 。 1991 年該廠為航天部提供 30tLNG 作為火箭試驗(yàn)燃料。與國外情況不同的是，國內(nèi)天然氣液化的研究都是以小型液化工藝為目標(biāo)，有關(guān)這方面的文獻(xiàn)發(fā)表較多 [10]，以下就國內(nèi)現(xiàn)有的 天然氣液化裝置 工藝作簡(jiǎn)單介紹。 四川液化天然氣裝置 由中國 科學(xué)院 北京 科陽氣體液化技術(shù)聯(lián)合公司與四川簡(jiǎn)陽市科陽低溫設(shè)備公司合作研制的 300l/h 天然氣液化裝置，是用 LNG 作為工業(yè)和民用氣調(diào)峰和以氣代油的示范工程。該裝置于 1992 年建成，為 LNG 汽車 研究提供 LNG 。 該裝置充分利用天然氣自身的壓力，采用氣體透平膨脹機(jī)制冷使天然氣液化，用于民用天然氣調(diào)峰或生產(chǎn) LNG ，工藝流程合理，采用氣體透平膨脹機(jī)，技術(shù)較先進(jìn)。該裝置基本不消耗水、電，屬節(jié)能工程，但液化率很低，約 10% 左右，這是與它的設(shè)計(jì)原則一致的。 吉林油田液化天然氣裝置 由吉林油田、 中國石油天然氣總公司 和中科院低溫中心聯(lián)合開發(fā)研制的 500l/h 撬裝式工業(yè)試驗(yàn)裝置于 1996 年 12 月整體試車成功，該裝置采用以氮?dú)鉃槔鋭┑呐蛎洐C(jī)循環(huán)工藝，整個(gè)裝置由 10 個(gè)撬塊組成，全部設(shè)備國產(chǎn)化 [11]。 該裝置采用氣體軸承透平膨脹機(jī)；國產(chǎn)分子篩深度脫除天然氣中的水和 CO2 ，工藝流程簡(jiǎn)單，采用撬裝結(jié)構(gòu)，符合小型裝置的特點(diǎn)。采用純氮作為制冷工質(zhì)，功耗比采用冷劑的膨脹機(jī)循環(huán)要高。沒有充分利 用天然氣自身壓力，將天然氣在中壓下（ 左右）液化（較高壓力下液化既可提高氮?dú)獾闹评錅囟龋挚蓽p少制冷負(fù)荷），因此該裝置功耗大。 陜北氣田液化天然氣 1999 年 1 月建成投運(yùn)的 2 104 m3 /d “陜北氣田 LNG 示范工程”是發(fā)展我國 LNG 工業(yè)的先導(dǎo)工程，也是我國第一座小型 LNG 工業(yè)化裝置。該裝置采用天然氣膨脹制冷循環(huán)， 低溫甲醇洗 和分子篩干燥聯(lián)合進(jìn)行原料氣凈化，氣波制冷機(jī)和透平膨脹機(jī)聯(lián)合進(jìn)行低溫制冷，燃?xì)鈾C(jī)作為循環(huán)壓縮機(jī)的動(dòng)力源，利用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣作為加熱分子篩再生氣的熱源。該裝置設(shè)備全部國產(chǎn)化。裝置的成功投運(yùn)為我國在邊遠(yuǎn) 油氣田 上利用天然氣生產(chǎn) LNG 提供了經(jīng)驗(yàn) [12]。 中原油田 液化天然氣裝置 中原油田 曾經(jīng)建設(shè)了我國最大的 LNG 裝置，原料氣規(guī)模為 5 104 m3 /d 、液化能力為 1 0 104 m3 /d 、儲(chǔ)存能力為 1200 m3 、液化率為 %[13]。目前，在充分吸取國外先進(jìn)工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)、國外有關(guān)設(shè)備的情況，主要針對(duì)自身氣源特點(diǎn)，又研究出 LNG 工藝技術(shù)方案 [14] 。該工藝流程采用常用的分子篩吸附法脫水，液化工藝選用丙烷預(yù)冷 + 乙烯 預(yù)冷 + 節(jié)流。 裝置在原 料氣量 30 104 m3 /d 時(shí)，收率 高達(dá) % ，能耗為 Kwh/Nm3 。其優(yōu)點(diǎn)在于各制冷系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，可靠性、靈活性好。但是工藝相對(duì)較復(fù)雜，須兩種制冷介質(zhì)和循環(huán)，設(shè)備投資高。由于該廠充分利用了油田氣井天 然氣的壓力能，所以液化成本低。 天津大學(xué)的小型液化天然氣裝置 液化天然氣（ LNG ） 小型 LNG 裝置與大型裝置相比，不僅具有原料優(yōu)勢(shì)、市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)而且投資低、可搬遷、靈活性大 [15]。 LNG 裝置主要是用胺基溶劑系統(tǒng)對(duì)天然氣進(jìn)行預(yù)處理，脫除 CO2 等雜質(zhì)；分子篩脫水；液化幾個(gè)步驟。裝置采用單級(jí)混合制冷系統(tǒng)；閉合環(huán)路制冷循環(huán)用壓縮機(jī)壓縮制冷劑。單級(jí)混合制冷劑工藝操作簡(jiǎn)便、效率高，適用于小型 LNG 裝置。 壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)可用燃?xì)廨啓C(jī)或電動(dòng)馬達(dá)。電價(jià)低的地區(qū)可優(yōu)先考慮電動(dòng)馬達(dá)（成 本低、維修簡(jiǎn)單）。在燃料氣價(jià)格低的地區(qū)，燃?xì)馔钙綄⑹歉玫倪x擇方案。經(jīng)濟(jì)評(píng)估結(jié)果表明，采用燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)的液化裝置，投資費(fèi)要比選用電動(dòng)馬達(dá)高出 200 萬 ~ 400 萬美元。據(jù)對(duì)一套 15 106ft 3 /d 液化裝置進(jìn)行的成本估算，調(diào)峰用的 LNG 項(xiàng)目?jī)?chǔ)罐容積為 10 萬 m3 ，而用于車用燃料的 LNG 項(xiàng)目?jī)H需 700m3 儲(chǔ)罐，導(dǎo)致最終調(diào)峰用的 LNG 成本為 ~ 美元 /1000ft3 ，而車用 LNG 成本僅 ~ 美元 /1000 ft3 。 西南石油大學(xué)液化新工藝 該工藝日處理 104 m3 天然氣，主要由原料氣 （ CH4 : % ， CO2 :% ） 脫 CO2 、脫水、丙烷預(yù)冷、氣波制冷機(jī)制冷和循環(huán)壓縮等 系統(tǒng)組成 。 以 SRK 狀態(tài)方程作為基礎(chǔ)模型，開發(fā)了天然氣液化工藝 軟件 。 天然氣壓縮機(jī)的動(dòng)力采用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，小負(fù)荷電設(shè)備用天然氣發(fā)電機(jī)組供電，解決了邊遠(yuǎn)地區(qū)無電或電力緊張的難題。由于邊遠(yuǎn)地區(qū)無集輸管線可利用，將未能液化的天然氣循環(huán)壓縮，以提高整套裝置的天然氣液化率。 裝置采用一乙醇胺法（ MK4 ）脫除 CO2 。由于處理量小，脫 二氧化碳 的吸收塔和再生塔應(yīng)采用高效填料塔 [16] 。由于混合制冷劑，國內(nèi)沒有成熟的技術(shù)和設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，儀表控制系統(tǒng)較復(fù)雜。同時(shí)考慮到原料氣中甲烷含量高，有壓力能可以利用。故采用天然氣直接膨脹制冷作為天然氣液化循環(huán)工藝 [17]。氣波制冷屬于等熵膨脹過程，氣波制冷機(jī)是在熱分離機(jī)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用氣體波運(yùn)動(dòng)的理論研制的。在結(jié)構(gòu)上吸收了熱分離機(jī)的一些優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)增加了微波吸收腔這一關(guān)鍵裝置，在原理上與熱分離機(jī)存在明顯不同，更加有效地利用氣體的壓力，提高了制冷效率。 哈爾濱燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)研究院、工業(yè)大學(xué) 哈爾濱燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)研究院與 哈爾濱工業(yè)大學(xué) LNG 系統(tǒng)主要包括天然氣預(yù)處理、天然氣的低溫液化、天然氣的低溫儲(chǔ)存及天然氣的氣化和輸出等 [18]。經(jīng)過處理的天然氣通過一個(gè)多級(jí)單混冷凝過程被液化，制冷壓縮機(jī)是 由天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 LNG 儲(chǔ)罐為一個(gè)雙金屬壁的絕熱罐，內(nèi)罐和外罐分別是由鎳鋼和碳鋼制成 [19] 。 循環(huán)氣體壓縮機(jī)一般采用天然氣驅(qū)動(dòng)，可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用而使投資快速收回。壓縮機(jī)一般采用非潤(rùn)滑式特殊設(shè)計(jì)，以避免天然氣被潤(rùn)滑油污染 [20]。采用裝有電子 速度控制系統(tǒng) 的透平，而且新型透平的 最后幾級(jí)葉片用鉆合金制造，改善了機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。安裝于透平壓縮機(jī)上的新型離合器是撓性的，它們的可靠性比較高，還可以調(diào)整間隙。 三、 LNG主要市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域 [回目錄 ] 在生態(tài)環(huán)境污染日益嚴(yán)重的形勢(shì)面前 ,為了優(yōu)化 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu) ,改善大氣環(huán)境 ,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的 經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略 ,人們選擇了天然氣這種清潔、高效的生態(tài)型優(yōu)質(zhì)能源和燃料。現(xiàn)在 ,無論是工業(yè)還是民用 ,都對(duì)天然氣產(chǎn)生了越來越大的依賴性。液化天然氣 (LNG) 是天然氣的液態(tài)形式 ,在某些情況下 ,選擇液化天然氣比選擇氣態(tài)天然氣具有更多的優(yōu)點(diǎn)。 LNG 的應(yīng)用實(shí)際上就是天然氣的應(yīng)用 ,但由于其特性 ,LNG 又比天然氣有著更廣泛的用途。 工業(yè)用 LNG 發(fā)電 LNG 使用高效 ,經(jīng)濟(jì) ,在發(fā)電中 ,天然氣的熱能利用率可達(dá) 55%,高于燃油和煤 ,尤其是對(duì)調(diào)峰電廠而言 ,天然氣取代燃油的優(yōu)勢(shì)非常明顯 ?用于發(fā)電是目前 LNG 的最主要工業(yè)用途。 日本一直是世界上 LNG 進(jìn)口最多的國家，其 LNG 進(jìn)口量的 75 %以上用于發(fā)電，用作城市煤氣的占 20 %～ 23 %。 韓國 也是 LNG 進(jìn)口大國，其電力工業(yè)是韓國天然氣公司 ( Kogas) 的最大用戶，所消費(fèi)的 LNG 占該國 LNG 進(jìn)口總量的一半以上。 世界上已建有不少以天然氣或液化天然氣為燃料的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電站。 1999 年到 2020 年期間 ,美國計(jì)劃新增發(fā)電量中約有 90%是天然氣發(fā)電，屆時(shí)，美國天然氣發(fā)電量的比重將達(dá)到 33 %。 20 世紀(jì) 80 年代興起的聯(lián)合循環(huán)電站，發(fā)電量以燃?xì)廨啓C(jī)為主 (約占總電量的 2/ 3)，電站純效率已達(dá) 50 %以上，而常規(guī)的燃煤蒸汽輪機(jī)電站效率只有 30 %～ 35 %。燃?xì)廨啓C(jī)電站和聯(lián)合循環(huán)電站不僅效率高，而且機(jī)動(dòng)性好，從機(jī)組起動(dòng)到滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間短，既可作基本負(fù)荷運(yùn)行，也能作調(diào)峰運(yùn)行。此外，聯(lián)合循環(huán)電站污染小、可靠性高。 目前，我國“ 西氣東輸 ”等大型天然氣輸配工程已經(jīng)全線貫通； 廣東 液化天然氣站線項(xiàng)目一期工程正式啟動(dòng)；建設(shè)總規(guī)模為 500 萬 t/年、一期工程總投資超過 220 億元的 福建 LN G 項(xiàng)目也正式啟動(dòng)。這些項(xiàng)目的投產(chǎn)和啟動(dòng)為發(fā)展我國的天然氣發(fā)電提供了必要的物質(zhì)保障 ,必將對(duì)緩解我國能源供需矛盾、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)起到重要 作用。 陶瓷、玻璃等行業(yè) 一些能源消耗很大的企業(yè)往往距城市或天然氣管道很遠(yuǎn) ,或者根本得不到管道輸送的天然氣 ,這種情況下 LNG 的優(yōu)勢(shì)更明顯 ?最典型的是陶瓷廠 ,使用 LNG 可以使產(chǎn)品檔次提高 ,成本下降 ? 用在玻璃、陶瓷制造業(yè)和石油化工及建材業(yè) (無堿玻璃布 )，可極大地提高產(chǎn)品的質(zhì)量或降低成本，從而因燃料或原料的改變，而成為相關(guān)企業(yè)新的效益增長(zhǎng)點(diǎn)。 中小城鎮(zhèn)生活用 LNG 近年來 ,隨著居民生活水平的提高 ,中小城鎮(zhèn)居民更希望能用潔凈的能源 , LNG 作為清潔能源現(xiàn)備受關(guān)注 ,天然氣燃燒后 產(chǎn)生的二氧化碳和 氮氧化合物 僅為煤的 50%和20%,污染為 液化石油氣 的 1/4,煤的 1/800?由于管道鋪投資設(shè)費(fèi)用 大 ,LNG 氣化站具有比管道氣更好的經(jīng)濟(jì)性 ,在中小城鎮(zhèn)可采用 LNG 氣化站作為氣源供居民使用 ,此外還可用于商業(yè) ,事業(yè)單位的生活以及用戶的采暖等 ? LNG 作為調(diào)峰的備用氣源 作為管道天然氣的調(diào)峰氣源，可對(duì)民用燃料系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)峰，保證城市安全、平穩(wěn)供氣。在美國、 英國 、德國、 荷蘭 和法國等國家，將 LNG 調(diào)峰型裝置廣泛用于天然氣輸配系統(tǒng)中，對(duì)民用和工業(yè)用氣的波動(dòng)性，特別是對(duì)冬季用氣的急劇增加起調(diào)峰作用。我國在 上海 已建成并投入使用 ? 車用 LNG 燃料 LNG 作為可持續(xù)發(fā)展清潔能源 ,具有明顯的環(huán)境效益及社會(huì)效益 ,以 LNG 取代燃油后可以減少 90%的二氧化硫排放和 80%的 氮氧化物 排放 ,環(huán)境效益十分明顯 ,是汽車的優(yōu)質(zhì)代用燃料 ?可以預(yù)見 ,城市在 汽車燃料 方面逐步用 LNG 或天然氣代替燃油 ,近年來 ,它已被世界許多國家重視和推廣 ?俄 羅斯在將 LNG 用于汽車運(yùn)輸 ,鐵路運(yùn)輸 ,水上運(yùn)輸 和空中運(yùn)輸方面積累了許多經(jīng)驗(yàn) ?英國的運(yùn)輸公司大部分采用 LNG 為車用燃料 ? 按照天 然氣的儲(chǔ) 存方式不 同 ,天然 氣汽車 大 致分為 CNGV(壓縮 天然氣汽車 ),LNGV(液化天然氣汽車 ),和 ANGV(吸附天然氣汽車 ),目前在國內(nèi)大量使用的是CNG 型汽車 ,正在推廣的是 LNGV 型汽車 ,ANGV 正處在研制階段 ,隨著 LNG 的大量普及 ,LNGV 型汽車會(huì)逐步向重型車發(fā)展 ,并會(huì)部分取代小型 CNG 型汽車及公交車 ,現(xiàn)國內(nèi)建成的 LNG 公交車 示 范站有新疆的烏魯木齊市、 北京市 、長(zhǎng)沙市 ,正在籌備建設(shè)的有 北海市 、湛江市等 ?目前全國已改裝的 CNG 型汽車已達(dá)數(shù)萬輛 ,但用 LNG 作為汽車燃料特別值得推廣 ,在建造 LNG 加氣站的同時(shí)兼顧 CNG(壓縮天然氣 )加氣站 ,能滿足目前及今后的需求 ? 福建省莆田燃?xì)怆姀S首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn) [回目錄 ] 2020 年 12 月 23 日上午，福建 LNG（液化天然氣）站線項(xiàng)目一期工程新增 4儲(chǔ)罐暨燃?xì)怆姀S首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)儀式，在福建省 莆田 市湄洲灣 秀嶼 港區(qū)隆重舉行。 此次新增的 4儲(chǔ)罐項(xiàng)目建設(shè)完工后將使得福建 LNG 站線項(xiàng)目?jī)?chǔ)罐容量達(dá)到64 萬立方米，能滿足 10 臺(tái)發(fā)電機(jī)組一年多次滿發(fā)、停發(fā)的惡劣工況。新增儲(chǔ)罐將大大增加儲(chǔ)氣調(diào)峰的靈活性，為現(xiàn)有用戶的用氣安全性以及新增用戶的靈活性提供保障。 根據(jù)規(guī)劃， 2020 年 2020 年之間，福建省內(nèi)將形成“兩縱兩橫、南北延伸”的天然氣 管 網(wǎng)格 局。其中環(huán)網(wǎng)布置是從 漳州 沿著漳龍高速至龍巖，從 福州 沿著京福高速至南平 ，再從南平經(jīng)漳平、 永安 、三明、 沙縣 到龍巖，與現(xiàn)在福州至漳州管線形成“兩縱兩 橫”的環(huán)狀供氣管網(wǎng)架構(gòu)，以此環(huán)網(wǎng)為供氣平臺(tái)，接引相應(yīng)輸氣支線和設(shè)置分輸站，覆蓋省內(nèi)主要