【正文】 流和冷股流的曲線匹配得很好。多級分離與單一混合制冷劑循環(huán)相比，其制冷劑流量小，因此功率消耗小，因而，可以達(dá)到階式循環(huán)的功率要求，并且機器配置相對簡單 。對一個固定驅(qū)動器來說，液化天然氣產(chǎn)量可以達(dá)到最優(yōu)化，因此，可以以具有競爭力的價格建造中小型工廠。 近幾年來，在 MRC工藝基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)又開發(fā)了帶預(yù)冷的混合制冷劑制冷循環(huán)工藝，預(yù)冷方式有丙烷預(yù)冷、混合工質(zhì)預(yù)冷、利用氨吸收制冷來預(yù)冷等。在大型的 MRC流程中采用帶預(yù)冷系統(tǒng)，原因是它比用混合制冷來冷卻液化前的天然氣效率高，而且預(yù)冷系統(tǒng)中壓縮機設(shè)備的費用也較適中 [10] 。 2． 3膨脹機循環(huán) 在膨脹級循環(huán)最簡單的形式中，循環(huán)制冷是由單一組分氣流的壓縮和膨脹做功來實現(xiàn)的。高壓循環(huán)氣在與回流冷循環(huán)氣 體的逆流換熱中被冷卻 (圖 6)。在合適的溫度下，循環(huán)氣體以等墑方式通過膨脹渦輪，其溫度降到比通過焦耳 — 湯姆遜節(jié)流閥膨脹達(dá)到的溫度更低的溫度。產(chǎn)生的有用功通常通過升壓壓縮機回收，升壓壓縮機是主循環(huán)壓縮機的補充 [11] 。 由圖 6可知，來自膨脹機的低壓冷氣流通過各級換熱器回流，在換熱器中將進(jìn)入的天然氣和循環(huán)氣體制冷。氣體被主循環(huán)壓縮機和升 壓壓縮機再壓縮。所用的制冷劑循環(huán)氣體可以是甲烷或氮氣。當(dāng)天然氣溫度下降時，使用氮氣可以過冷卻到足夠低的溫度以除去閃蒸氣體。 膨脹機循環(huán)與階式循環(huán)和混合制冷劑循環(huán)相比有一些優(yōu)點。它能夠較迅速和簡單的啟動和停工。當(dāng)預(yù)計生產(chǎn)中有較頻繁的停工時，使用此循環(huán)是非常重要的，例如在調(diào)峰廠。因為制冷劑總是氣態(tài)的，而且換熱器在相對大的溫差下運行，所以當(dāng)制冷回路變化時，氣體進(jìn)料的成分可以變化不大。膨脹機循環(huán)的溫度控制不像混合制冷劑廠的溫度控制具有決定性作用，而且它的循環(huán)性能更加穩(wěn)定。由于循環(huán)流體保持在氣相，所以不存在氣 液相分開進(jìn)入換熱器的問題。 與階式循環(huán)和混合制冷劑循環(huán)相比，膨脹機循環(huán)的主要缺點是它的功率消耗大。但是，循環(huán)的簡易性可以彌補高的功率消耗，尤其是在功率消耗不很重要的小型工廠。 為了提高這種單一膨脹機循環(huán)的效率，有必要對其進(jìn)行一定的改進(jìn)。如：使用帶傳統(tǒng)蒸氣壓縮的天然氣預(yù)冷循環(huán)可以減少大約 20％的功率消耗，典型的代表是丙烷。這就增加了額外的復(fù)雜性，但是如果循環(huán)機器的尺寸和費用的減少可以抵消額外的機器費用，還是會節(jié)省成本的。 丙烷預(yù)冷的另一個替代物是在不同溫度等級上運行的雙膨脹機，這是 20多年來氮氣和氧氣液化的傳統(tǒng)慣例。雙膨脹機的加熱和冷卻曲線比單膨脹機匹配得更好，從而減小了溫度驅(qū)動力，并提高了熱力學(xué)效率。不使用隔離的制冷系統(tǒng)就可得到與預(yù)冷單膨脹機循環(huán)相似的功率消耗。 甲烷膨脹循環(huán)已經(jīng)用于調(diào)峰，通常是進(jìn)料氣的一部分被降到低壓進(jìn)入一個低壓分配系統(tǒng)。在英國的格雷恩島，他們利用低壓分配系統(tǒng)的壓力以低操作費用生產(chǎn)液化天然氣。這類循環(huán)已經(jīng)較成熟，自 20世紀(jì)早期以來，類似的循環(huán)就已經(jīng)用于低溫空氣分離。 由于膨脹機循環(huán)功率需求大，所以它最適合小型工廠。膨脹機循環(huán)已經(jīng)用于需要短期年度運行以及 快速啟動和停工很重要的地方，例如調(diào)峰廠。在海上，膨脹機循環(huán)對任意大小的工廠都是有益的。 目前膨脹制冷循環(huán)主要采用以下 3種形式： (1)天然氣直接膨脹制冷。主要用于原料氣有壓力能可利用、甲烷含量高的場合。其液化率主要取決于膨脹比，膨脹比越大，液化率也越大。該循環(huán)具有流 程簡單、設(shè)備緊湊、投資小、調(diào)節(jié)靈活、工作可靠等優(yōu)點。 (2)氮膨脹制冷。它是直接膨脹制冷的一種變型。其優(yōu)點是對原料氣組分變化有較大的適應(yīng)性，液化能力強、整個系統(tǒng)簡單、操作方便；其缺點是能耗比較高，比混合制冷劑循環(huán)高 40％左右。 (3)氮氣一甲烷混合膨脹制冷。它是氮膨脹制冷循環(huán)的一種改進(jìn)，與混合制冷劑循環(huán)相比較，具有流程簡單、控制容易、啟動時間短，比純氮氣膨脹制冷節(jié)省 10％ — 20％的動力能耗。但是其設(shè)計復(fù)雜，目前國內(nèi)還沒有成熟的經(jīng)驗。 2． 4循環(huán)效率比較 相對于階式循環(huán)，每種循環(huán)所需的功率如表 3所示。由于進(jìn)料組分和壓力對每種循環(huán)的影響不同，所以功率消耗的比較不可能非常精確。例如，膨脹機循環(huán)的功率大大取決于冷凝氣體的焙 — 溫度曲線的曲率，它受操作壓力和 C 2 + ，的影響 [12] 。 表 3各種液化循環(huán)效率 比較 循環(huán) 與階式循環(huán)的相對功耗 (無因次 ) 階式循環(huán) 1． 00 單級混合制冷循環(huán) 1． 25 帶丙烷預(yù)冷的混合制冷循環(huán) 1． 15 多級混合制冷循環(huán) 1． 05 單膨脹機循環(huán) 2． 00 帶丙烷預(yù)冷的單膨脹機循環(huán) 1． 70 雙膨脹機循環(huán) 1． 70 階式循環(huán)與最有效的混合制冷劑循環(huán)相比，其功率消耗的差別是很小的。由于其機器的復(fù)雜性高，故只用于生產(chǎn)能力大的裝置。 生產(chǎn)每千克 LNG所需的實際能量取決于進(jìn)料和環(huán)境條件以及壓縮機效率 (它依賴于壓縮機的類型和尺寸 )。但是，對階式循環(huán)來說，每千克 LNG需要 0． 33kWh 電量是很典型的。 3 結(jié) 論 通過對天然氣液化及儲存技術(shù)進(jìn)行研究，了解到天然氣液化工藝流程主要有階式制冷循環(huán)、混合制冷劑制冷循環(huán)、膨脹機制冷循環(huán)。各種液化方式都有自己的工藝特點。 階式制冷循環(huán)能耗最小，是目前天然氣液化循環(huán)中效率最高的一種。它操作穩(wěn)定、適應(yīng)性強、技術(shù)成熟，但是流程復(fù)雜、機組多，至少要有 3臺壓縮機，要有生產(chǎn)和儲存各種制冷劑的設(shè)備，各制冷循環(huán)系統(tǒng)不允許相互滲漏，管線及控制系統(tǒng)復(fù)雜，管理維修不方便對制冷劑的純度要求嚴(yán)格。 階式循環(huán)最適用于大型裝置。通過優(yōu)化機器的選擇，階式循環(huán)可以與在基本負(fù)荷混合制冷劑廠中占主導(dǎo)地位的帶預(yù)冷的混合制冷劑循環(huán)相競爭。 混合制冷劑循環(huán)同階式制冷循環(huán)相比，混合制冷液化循環(huán)具有流程簡單、機組少、投資費用低、對制冷劑的純度要求不高等優(yōu)點。單級混合制冷劑循環(huán)的能耗要比階式制冷循環(huán)高，為了降低能耗，采用多級混合制冷劑循環(huán)。一般采用三級混合制冷劑循環(huán)較為合理。在大型系統(tǒng)中，一般采用帶預(yù)冷的混合制冷劑循環(huán)。膨脹機循環(huán)能夠較迅速和簡單地啟動和停工，但是功耗大。 參考文獻(xiàn) 1 Collee Taylor Sen, Gllbal LNG industry Expanding Meet Heightenecl Gas Demand amp。 Gas Joumal,2020,8(12):5664 2 婁 承．世界 LNG市場貿(mào)易現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，當(dāng)代石油石化， 2020， 10(7) 3 Kosseim A J,Markovs J,Brookes T． New Developments in Gas Purification for LNG Plants． Proc LNG,1992,10(5) 4 Kikkawa 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of LNG12,Perth,1998 液化天然氣 創(chuàng)建詞條 液化天然氣 液化 天然氣 (LiquifiedNaturalGas，簡稱 LNG)，主要成分 是甲烷 ,被公認(rèn)是地球上最干凈的能源。無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的 1/600，液化天然氣的重量僅為同體積水的 45%左右。其制造過程是先將氣田生產(chǎn)的天然氣凈化處理，經(jīng)一連串超低溫液化后，利用 液化天然氣船 運送。燃燒后對空氣污染非常小，而且放出 熱量 大，所以液化天然氣好。 湄洲灣秀嶼港“福建 LNG” 湄洲灣秀嶼港“福建 LNG” 目錄 ? ? 一、液化天然氣（ LNG） ? ? 二、國內(nèi)外概況及發(fā)展趨勢 ? ? 三、 LNG 主要市場應(yīng)用領(lǐng)域 ? ? 福建省莆田燃?xì)怆姀S首臺機組投產(chǎn) [顯示部分 ] 英漢詞典解釋 液化天然氣 詞性解釋 【化】 liquefied natural gas(LNG) 【經(jīng)】 liquified natural gas liquified natural gas (LNG) 又稱 :液化天然氣 (LNG ) liquefied natural gas (LNG) liquefied natural gas, LNG liquefied natural gas 又稱 :液化天然氣 (LNG) 到愛詞霸英語查看詳解 一、液化天然氣（ LNG） [回目錄 ] 液化 天然氣 是天然氣經(jīng)壓縮、冷卻，在 160 度下液化而成。其主要成分為甲烷，用專 用船或油罐車運輸，使用時重新氣化。 20 世紀(jì) 70 年代以來，世界液化天然氣產(chǎn)量和貿(mào)易量迅速增加， 2020 年 LNG 國際貿(mào)易量達(dá) 億立方米，最大出口國是 印度尼西亞 ，出口 億立方米；最大進(jìn)口國是 日本 億立方米。 二、國內(nèi)外概況及發(fā)展趨勢 [回目錄 ] 1941 年在 美國 克利夫蘭建成了世界第一套工業(yè)規(guī)模的 LNG 裝置，液化能力為 8500 m3 /d 。從 60 年代開始， LNG 工業(yè)得到了迅猛發(fā)展，規(guī)模越來越大，基本負(fù)荷型液化能力在 2. 5 104 m3 /d 。據(jù)資料 [3]介紹，目前各國投產(chǎn)的 LNG 裝置已達(dá) 160 多套， LNG 出口總量已超過 8 106 t/a 。 天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的常壓 沸點 是 16 1 ℃ ，臨界溫度為 84 ℃ ，臨界壓力為 。 LNG 是液化天然氣的簡稱，它是天然氣經(jīng)過凈化（脫水、脫烴、脫酸性氣體）后 [4]，采用節(jié)流、膨脹和外加 冷源 制冷的工藝使甲烷變成液體而形成的 [5]。 國外研究現(xiàn)狀 國外的液化裝置規(guī)模大、工藝復(fù)雜、設(shè)備多、投資高，基本都采用階式制冷和混合冷劑制冷工藝，目前兩種類型的裝置都在運行，新投產(chǎn)設(shè)計的主要是混合冷劑制冷工藝，研究的主要目的在于降低液化能耗 。制冷工藝從階式制冷改進(jìn)到混合冷劑制冷循環(huán)，目前有報道又有 C Ⅱ 2 新工藝 [6]，該工藝既具有純組分循環(huán)的優(yōu)點，如簡單、無相分離和易于控制，又有混合冷劑制冷循環(huán)的優(yōu)點，如天然氣和制冷劑制冷溫位配合較好、功效高、設(shè)備少等優(yōu)點。 法國 Axens 公司與法國石油研究所 (IFP) 合作，共同開發(fā)的一種先進(jìn)的天然氣液化新工藝 —— Liquefin 首次工 業(yè)化，該工藝為 LNG 市場奠定了基礎(chǔ)。其生產(chǎn)能力較通用的方法高 15%20% ，生產(chǎn)成本低 25% 。使用 Liquefin 法之后，每單元液化裝置產(chǎn)量可達(dá) 600 104 t/y 以上。采用 Liquefin 工藝生產(chǎn) LNG 的費用每噸可降低 25% [7] 。該工藝的主要優(yōu)點是使用了翅片式換熱器和熱力學(xué)優(yōu)化后的工藝，可建設(shè)超大容量的液化裝置。 Axens 已經(jīng)給美國、 歐洲 、亞洲等幾個主要地區(qū)提出使用該工藝的建議，并正在進(jìn)行前期設(shè)計和可行性研究。 IFP 和 Axens 開發(fā)的 Liquefin 工藝的安全、環(huán)保、