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液化天然气装置的类型与液化工艺2

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液化天然气装置的类型与液化工艺

2007-12-11 15:33:00

来源:中国建材网

 作者:朱文兰  

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摘要:论述了液化天然气装置的类型,贵阳市专业治癫痫病的医院分析了天然气液化工艺的特点,展望了液化天然气在我国的应用。

关键词:液化天然气;城市燃气调峰;液化

Types of LNG Equipment and Liquefaction Technologies

ZHU Wen-lan

摘要:论述了液化天然气装置的类型,分析了天然气液化工艺的特点,展望了液化天然气在我国的应用。

关键词:液化天然气;城市燃气调峰;液化

Types of LNG Equipment and Liquefaction Technologies

ZHU Wen-lan

(Lanzhou Gas and Chemical Industry Group Co.,Lanzhou 730030,China)

Abstract:The types of LNG equipment are discussed,the characteristics of NG liquefaction technologies are analyzed,and the application of LNG in China is prospected.

Key words:liquefied natural gas;city gas peak-shaving;liquefaction

  我国的能源消费总量占全世界能源消费总量的11.1%,属世界第二位。在能源消费结构中,我国天然气比例较低,只是全球平均水平的7.2%,在我国能源消费总量中天然气仅占2.8%,远低于世界水平。因此,加快开发利用天然气,提高天然气在能源消费结构中的比例,优化能源结构,保护环境,对我国社会经济可持续发展具有极其重要的意义。

液化天然气(LNG)用作城市燃气调峰和车用燃料,在发达国家被广泛采用,也将成为我国大中城市促进城市清洁能源应用、发展城市燃气事业的途径之一。

1 液化天然气的发展

    由于在深冷前经过进一步净化,LNG比管道天然气和压缩天然气更洁净;LNG常压储存,比压缩天然气更为安全;LNG体积小,更适合长途运输,而且更适合于城市燃气调峰和作为车用燃料。这些特性和优点使LNG应用得到了广泛的发展,越来越多的国家选择LNG来调整能源结构,LNG运输成为天然气除管道输送外另一种重要方式,LNG的贸易成为除石油之外的重要能源贸易。世界上已建成投产LNG大型液化装置逾160套,液化生产能力以年治疗癫痫效果好的儿童癫痫医院平均20%的幅度增长。

2 LNG装置的类型

2.1 调峰装置

    调峰装置将天然气液化储存用于调峰,主要建设在远离天然气气源的地区。在发达国家广泛用于天然气输气管网中,对城市用气量的波动进行平衡。城市天然气的用量随时间变化,比如在北方,冬季由于取暖的原因用气量要远远大于夏天,以兰州为例,冬夏季天然气峰谷用量相差2—5倍。由于城市用气量的不均匀性,就需要一定的调峰手段,把用气低谷时多余的天然气储存起来用于用气高峰时段。

    城市天然气的调峰通常有两种手段,一种是以气态的方式储存高压气态的天然气,另一种是以液态的方式储存低压低温的液态天然气。液态液化天然气容器的单位容积储存量远远大于气态方式,所以LNG储存调峰单位造价更节省,是先进有效的调峰方式。

用于调峰的小型液化天然气装置应具有较大的市场灵活性,能够满足不同地区的天然气事业在不同发展阶段的需求。小型液化天然气装置应该具备简单、有效、可靠的工艺特点,能力配置要充分结合当地实际情况。

2.2 基地装置

    基地装置又称基荷型装置,主要用于大量生产LNG供出口或贸易。LNG基地装置多建在沿海地区,便于装船运送到输入国或地区。工厂处理量很大,且要与气源的规模和LNG运输船的装运能力相匹配。基地装置的液化能力很大,没有再气化设施。

    在国外也有小型的基地装置生产液化天然气供交通工具或卫星城镇使用,LNG作为交通燃料比较新颖而且前景非常好。生产液化天然气的液化装置本质上和调峰装置相同,只是液化天然气的储罐更小些,而且是以液体而不是气体的形式输出。

2.3 终端装置

终端装置又称接收站,用于大量接收、储存由LNG运输船从海上运来的LNG。储存的LNG气化后进入管网供应用户。

3 LNG的液化工艺[1]

3.1 预处理

原料气一般来自油气田或者长输管道,在其进入装置前,先要将其中夹带的液体和固体杂质去除。在液化前,还要进一步处理纯化,将原料气中的酸性气体、水分、重烃、汞等脱除,以避免CO2、水分和重烃等在低温下冻结堵塞下游管道和设备,以及硫、汞等对设备产生腐蚀。CO2、SO2等酸性气体根据含量的不同可以用物理吸收或者化学吸收脱除。物理吸收使用分子筛,化学吸收使用醇胺、砜胺等溶液。水分的脱除普遍使用分子筛。汞的脱除常使用含硫活性炭、分子筛等[1]。

3.2 液化

  &n沈阳哪个医院治疗癫痫比较好呢bsp; 液化是LNG生产的核心。液化工艺和相关设备配置对装置的效率和造价具有决定性的影响。从 LNG技术诞生以来,先后有节流制冷、膨胀制冷、复叠制冷、混合制冷、带预冷的混合制冷、双混合制冷以及单元混合制冷,其中运用比较多的有以下4种。

    ①复叠制冷

    典型的复叠制冷循环由3个单独的制冷循环组成,多为丙烷、乙烯和甲烷3个不同温度级别的循环系统串联,每个系统均有一套压缩机组。复叠制冷技术成熟,除了天然气液化外,在乙烯深冷分离中也有应用。其缺点是机组多,流程复杂,控制、操作和维修环节繁多,因而可靠度相对较低。有些采用复叠制冷的大型LNG生产装置为了提高开工率,每个冷剂系统都癫痫病的遗传率高不高配备了双透平,虽然这样做可以使装置即使在某个透平出问题时仍然有可能保持生产,但操作更加复杂,单位造价也大大增加。

    ②混合制冷

    混合制冷采用多组分混合冷剂,利用不同组分的沸点不同、部分冷凝的特点,得到所需不同的温度级别,将原料气顺序冷却液化。也有将混合冷剂压缩到不同压力级别然后蒸发提供冷量。与复叠制冷相比,混合制冷只需一套压缩机组,工艺流程大为简化,但由于仍需将冷剂分为不同的温度级别或压力级别,导致能耗较高,控制系统仍然较复杂,对冷剂组分的配比也有比较苛刻的要求。

    ③带预冷的混合制冷

    这种工艺采用较多的是基于丙烷预冷的混合冷剂制冷工艺。液化所需冷量分两段提供。高温段采用丙烷作为冷剂按几个不同的温度级别对原料气和混合冷剂预冷,低温段先后用不同压力级别的混合冷剂把原料气顺序液化。这种工艺结合了复叠制冷与一般的混合制冷的优点,工艺流程相对简单,效率更高,运行费用较低。

    ④单元混合制冷

    美国Black&Veach Prichard Inc.(BVPI)开发的PRICO 制冷技术是一种非常先进的混合冷剂制冷工艺。和其他工艺一样,冷剂先进行压缩,分成气液两相,但只有一个压力级别。气液两相高压冷剂在冷箱入口混合,由上至下通过热交换器,基本上在和LNG相同的温度下流出,经过控制阀减压后返回热交换器,向上流动气化,提供冷量,然后回到压缩段完成闭路循环。

PRICO工艺和其他所有在用LNG液化工艺相比,只有1台压缩机、1个冷箱,流程非常简单,控制更方便,操作更可靠,对冷剂成分的变化不敏感,对不同组成原料气有很强的适应性,其造价和操作费用低。

4 液化天然气在我国的应用前景

    ①城市供气主气源

    通过非管道运输将LNG运到用气地区,可以作为过渡气源或较久性气源。尤其是沿海城市可以充分利用地理优势修建LNG接收站,利用从海外运来的LNG。我国广东、福建、上海等省市均已经开始大型LNG接收站的建设。

    ②城市燃气调峰

    LNG调峰和传统的调峰方式相比,具有储存效率高,储运手段比气态天然气更灵活,有较高的机动性。LNG用作城市调峰气源,其占地少,工期短,维修方便。随着管道燃气事业的发展,城市调峰气源规模将会越来越大。

    ③卫星城镇供气

    大中城市的卫星城镇由于远离气源和长输管道,建设输气管道不经济。LNG运输灵活高效,容器的单位容积储存量大,使用时间长,且小区气化工艺流程简单安全,建设造价省、见效快、方式灵活,价格平稳,是适宜的卫星城镇的供气方式,在发达国家已经广泛应用。

    ④清洁车用燃料

    与汽油、柴油和LPG、CNG相比,LNG具有辛烷值高、抗爆性好、价格低、一次充装量大、行驶里程长、尾气污染小等优点,不论对于交通工具还是工业

生产,都是优质的清洁燃料。

    2003年北京已开始了LNG汽车的试运行,并计划改造完成LNG汽车300辆,以后逐步将北京90%的公交车改造完成为LNG汽车。较近,新疆也已投运LNG汽车,上海LNG城市客车也已经研制成功并通过鉴定。随着国家清洁汽车行动步伐加快,LNG在汽车燃料中将占据越来越重要的地位。

参考文献:

[1]顾安忠,鲁雪生,江荣顺,等.液化天然气技术[M]北京:机械工业出版社,2003。

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