LNG卫星气化站冷能利用技术

我国LNG产业的迅猛发展和天然气管网基础建设的相对落后,使得LNG卫星气化站成为各地主要用气来源之一,其冷能利用受到了越来越多的关注。为此,对LNG冷能的利用方式及工艺进行了研究,论述了LNG卫星站冷能利用项目的特点及其关键的实施技术,开发出了LNG冷能开质低温火用发电工艺,提出了福建德化LNG卫星站冷能利用总体原则流程,结果表明输气规模为16×10⁴ m³/d的LNG卫星气化站其LNG所蕴含的冷能可发电200×10⁴ kWh/a,同时可供1 500 t、10 000 m³果蔬保鲜库、800 m²室内滑冰场、4 500 m²供冷面积冷水空调项目的用冷需要,整个项目年节电效益达600万元人民币。     

16×104 m3LNG储罐罐顶气顶升工艺的计算分析

16×10⁴ m³LNG储罐是国际上LNG接收站存储系统的常用储罐,其制作一般采用气顶升工艺。该工艺施工速度快,成本相对较低,但影响因素多、施工难度高、安全风险大,国内项目以前均是由国外工程公司总承包,气顶升方案也均由外方制订,没有给出详细的计算分析过程与步骤,目前,国内施工单位对该工艺的施工一般也是参照国外通俗做法,鲜有详细的计算分析。为此,对大连LNG项目16×10⁴ m³LNG储罐罐顶气顶升工艺方案的供气装置和密封装置进行了计算分析,确定了16×10⁴ m³LNG储罐的施工方案,并以计算分析结果为依据指导实际施工,收效良好,对类似大型LNG储罐罐顶气顶升工艺的设计具有一定参考价值。     

中国低碳能源格局中的天然气

2009年底的哥本哈根会议开启了世界走向低碳能源的新时代。为此,分析了低碳时代世界及中国一次能源构成的变化情况,结论指出：在控制温升不超过2 ℃的情况下,要求把能源消耗产生的CO₂控制在100×10⁸ t/a,这将导致目前石油、煤、天然气、核能与可再生能源在总能耗构成中的比率逆转和终端用能模式巨变,2020-2050年中国天然气将在工业燃料、商住和民用能源、调峰发电、交通几大领域占据主导或重要地位,并将在冷热电联供分布式能源系统、CNG汽车和LNG汽车技术领域自主创新,领先于世界;中国非常规天然气资源丰富、开发前景看好,自给率可达70%;2020-2030年中国天然气消费规模将达到（4 000～6 000）×10⁸ m^3/a,将对世界天然气市场发生积极、正面的影响。     

实施《页岩气发展规划（2016—2020年）》对环境影响研究

大力推动页岩气开发利用,对于缓解中国天然气供需矛盾、优化能源消费结构具有重要的意义。但是在页岩气勘探开发的过程中,也会造成一定的污染。为此,应用定性与定量相结合的方法,分析研究了实施《页岩气发展规划（2016—2020年）》对环境的主要有利与不利影响。结果表明：实施《页岩气发展规划（2016—2020年）》的不利环境影响主要是水资源消耗、水环境污染、能源生产过程中温室气体排放和生态破坏等;有利环境影响主要是优化能源消费结构、能源利用过程中减少大气污染物和温室气体排放量等。根据测算,中国到2020年、2030年页岩气开采与储运全过程需要的水资源量分别为1 294.8×10⁴～2425.5×10⁴ m³、4 316.0×10⁴～8 084.9×10⁸ m³,CH₄排放量分别为9.78×10⁸ m³、32.6×10⁸ m³。按照替代终端消费散烧煤炭估算,到2020年,页岩气的大规模使用会实现年减排SO₂、NO_x、颗粒物（PM）和CO₂ 分别达35.11×10⁴ t、6.59×10⁴ t、67.14×10⁴t和6952.63×10⁴t,到2030年实现年减排SO2、NOx、PM和CO2 分别达118.02×10⁴ t、22.18×10⁴ t、225.6×10⁴ t和3.866 277×108 t,能源利用过程中产生的大气污染物和温室气体减排效果显著。     

“威远气田的气源以有机成因气为主”——与张虎权等同志再商榷

有机成因烷烃气具有以下规律：碳同位素值δ¹³C₁＜δ¹³C₂＜δ¹³C₃＜δ¹³C₄，一般δ¹³C₁＜－30‰；CH₄/³He为10⁹～10¹²。有机成因二氧化碳的δ¹³C_CO2＜－10‰。威远气田天然气的δ¹³C₁值从－31.96‰～－35.7‰，均小于－30‰，δ¹³C₁＜δ¹³C₂，CH₄/³He为1.1734×10¹⁰～2.8811×10¹⁰。其δ¹³C_CO2值从－11.16‰～－15.81‰，均小于－10‰。加之，威远气田烷烃气和二氧化碳占气体组成的主要区间为89.84%～97.16%。因此，威远气田的天然气以有机成因为主。     

从战略高度认识和推进天然气替代交通运输燃料

交通运输能源的低碳多元化是当前中国抑制石油对外依存度过快攀升的紧迫需要。为此,通过分析不同交通运输替代燃料的发展趋势,指出在天然气（LNG/CNG）、电、生物质和煤基燃料3大类交通运输燃料替代物中,LNG和CNG技术最成熟、成本最低、竞争力最强（天然气作为发动机燃料具有单位热值最高、尾气排放最少、CO₂排放量仅为同热值汽柴油排放量的3/4的优点,有利于改善大气质量）,且LNG和CNG的供应具有保障性（至少到2030年,中国将有进口LNG、非常规天然气和小气田就地液化的LNG、管网天然气液化的LNG、城市燃气门站或调压站液化的LNG等4种LNG供应源,足以保障到2030年有1 000×10⁸ m³/a 的LNG和CNG供应量）,价格较低且比较稳定。因此,推进天然气汽车（LNGV和CNGV）在中国的发展,加速其替代目前占中国交通运输能源93%、占原油总耗量60%的汽柴油车的进程,对保障国家战略安全具有极其重要的意义。结论认为,政府及早制定相关规划、标准、法律法规是推进天然气替代交通运输燃料发展的关键。     

LNG卫星站冷能与低温太阳能联合发电循环

针对无工业余热可利用的LNG卫星站,提出LNG冷能和太阳能联合发电循环,该联合发电循环可分为LNG冷能发电系统和太阳能热水系统.对LNG冷能发电系统中的设备进行了火用分析:换热器内的火用损失占流程总火用损的69.23％,泵和膨胀机中存在的火用损失约占总火用损的30.77％;研究了太阳能热水温度、LNG压力、各级膨胀压力...     

中国液化天然气产业现状及前景分析

中国LNG接收站已投产2个,在建、拟建11个,一期规模3 630×10⁴ t,二期3 310×10⁴ t,小型LNG工厂引进技术7套,国产技术19套,日处理天然气729×10⁴ m³。我国在城市燃气、化工、发电等应用方面都已具备较完善的基础设施,沿海港口设施条件良好,具备大规模进口LNG条件;引进LNG风险相对较小、客户分散性好、市场开发相对容易、气源灵活性大;但LNG的“卖方市场”要持续到2010年左右。因此我国沿海近期拟建项目气源落实困难;近期国际油价和建造LNG项目原材料价格起伏很大,使项目投资的不确定性增加。此外,由于中国天然气市场还不成熟,在大力发展LNG产业的同时,还需逐步调整国内能源的比价关系,加强市场培育和市场监管。对发展LNG产业的建议：①整体规划,合理布局;②资源先行,市场导向;③因地制宜,明确定位;④遵循规律,适度竞争;⑤多元引进,扩大储备。     

LNG冷能发电制氢及液化的综合能源系统研究

目的 为实现LNG冷能的回收利用、氢气的绿色制取和液态储运的多重目标,提出LNG冷能发电作为电解水制氢的电力来源,同时提供氢液化用能,并辅助氢预冷的一套综合能源系统。方法 使用HYSYS软件对LNG冷能发电循环及氢液化进行模拟测算,建立系统中各单元物料与电能匹配关系的数学模型,通过模型求解获得了直接膨胀、朗肯循环、联合循环3种发电方式在不同外输压力下的年液氢产量。结果 LNG年接收量为300×10⁴ t时,综合能源系统液氢产量约1 420～3 790 t/a。结论 在相同外输压力下,制氢效率相同时的联合循环发电制氢效益最明显;其他条件相同时,随外输压力的增大,制氢量呈下降趋势;同等条件下,PEM电解制氢效益优于碱性电解法。     

工业副产醋酸甲酯制醋酸正丙酯工艺设计与优化

工业生产精对苯二甲酸的过程中会产生大量醋酸甲酯。为实现醋酸甲酯的有效利用，提出了一种利用酯交换和反应精馏技术的工艺，将醋酸甲酯和正丙醇转化为高附加值的醋酸正丙酯和甲醇，并进行了稳态建模计算。为降低产品分离过程的公用工程消耗，进一步采用变压精馏和热集成技术，对醋酸甲酯处理量为50 kmol/h的工艺进行了优化设计，并从技术(系统能耗和CO₂排放量)和经济(年均总成本)两方面对优化前后的工艺进行了比较。结果表明，优化前，工艺的系统能耗为7.85 MW,CO₂排放量为1.33×10⁴ t/a，年均总成本为4.71×10⁶ CNY/a；优化后，工艺的系统能耗降至4.44 MW,CO₂排放量降至0.75×10⁴ t/a，年均总成本降至3.29×10⁶ CNY/a。本研究可为醋酸甲酯的高效利用和醋酸正丙酯的工业生产提供参考。     

正己烷在Pt/HBeta催化剂上的异构化反应动力学模型

采用等体积浸渍法制备了Pt/HBeta催化剂,并在10 mL固定床反应装置上评价了反应温度和质量空速对Pt/HBeta催化正己烷临氢异构化反应的影响,在此基础上建立正己烷异构化反应动力学模型。结果表明：在 240~260  ℃内正己烷临氢异构化反应可以用拟一级动力学模型来描述,反应的活化能Ea=139.06 kJ/mol,指前因子A=7.3814×1013 h-1;建立了连串反应动力学模型,第一步反应活化能Ea=167.80 KJ·mol-1,A=7.2130×1016 h-1,第二步反应活化能Ea=118.34 KJ·mol-1,A=1.3053×1011 h-1;当反应温度大于260 ℃,拟一级动力学模型不再适合,修正后270 ℃时的反应级数为1.3,280  ℃时的反应级数为1.7。     

中国新建LNG接收站的经营困境及其对策

由于中国自产气和管道进口气无法满足日益增长的天然气消费需求,2015年缺口量将达540×108 m3,因此需要通过建设新的LNG接收站设施、大力增加LNG进口量来弥补。但近年来,我国几个新建的进口LNG接收站都遇到了购销价格严重倒挂的经营困境,即如果按照现行的管道气门站价格销售LNG,每卖1m3天然气将会出现2~3元的亏损。采用比较法和内外因分析法研究了这一现状,结果认为,进口LNG价格倒挂问题的根源主要表现在:①亚太市场与油价挂钩的LNG采购定价机制不合理;②国内销售定价方式不科学,忽视了热值和环保因素;③LNG蕴含冷能高达830~860MJ/t,但国内对LNG冷能利用开发力度不够;④液态LNG直销市场价格承受力强,但国内目前开发效果不理想。针对形成上述困境的有关根源,研究并提出了相应的对策和建议:今后要在建立LNG期货交易中心、多采购HH(美国Henry Hub期货交易中心)价格气源、打造海外LNG生产基地、改变国内定价方式、出台环保补贴政策、发展冷能利用和液态直销产业等方面多做工作,争取尽快破解我国新建LNG接收站的经营难题。     

鄂尔多斯盆地上古生界准连续型气藏气源条件

通过鄂尔多斯盆地上古生界气源条件的综合分析,确定优质烃源岩是控制致密砂岩大气田形成分布的主要因素,并结合试气结果分析致密砂岩大气田形成的生气强度下限。首先对鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩的厚度、有机碳含量和热演化程度等参数进行对比;接着在类比分析的基础上计算求取生气强度,并将其与试气成果结合进行综合分析。气源条件分析结果显示,鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩品质好、分布广、热演化程度高,其生气强度介于10×10⁸~40×10⁸ m³/km²,具有高强度、大范围的供气特点;盆地西部生气强度介于10×10⁸~20×10⁸ m³/km²,而盆地东部生气强度相对较高,多大于16×10⁸ m³/km²。综合分析认为:优质烃源岩是形成致密砂岩大气田的主要因素之一,从宏观上控制了鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩储层内气、水的空间分布状态;由于为近距离成藏,其天然气聚集效率高,因此上古生界准连续型致密砂岩气藏的生气强度下限可降低至10×10⁸ m³/km²左右。     

成熟探区有效烃源岩的评价方法——以辽东湾地区为例

油气勘探成熟区预测资源量与勘探发现不符，问题可能在于有效烃源岩（特别是深层烃源岩）及其油气生成潜力没有得到正确地评价。在辽东湾地区，首先利用地球化学和地球物理手段对各凹陷中5套烃源岩进行了分层评价和油气生成模拟实验，计算得到油气生成强度；然后利用烃源岩埋藏过程中油气的生成模型、孔隙度变化模型及其油气饱和度，计算得到油气排出率，并根据烃源岩与砂岩的不同组合形式对油气排出效率进行校正，得到油气排出强度；最后将油气生成强度和排出强度与油气田储量规模进行了相关分析，根据相关性确定有效烃源岩的性质、分布以及对油气聚集的控制规律。结果表明，在辽东湾地区，生油强度大于25×10⁴t/km²（排油强度大于15×10⁴t/km²）的烃源岩可以形成储量规模大于500×10⁴t的油田，为有效烃源岩。其中，生油强度大于200×10⁴t/km²（排油强度大于125×10⁴t/km²）的烃源岩可形成储量规模大于5 000×10⁴t的油田，为优质烃源岩；而当生油强度低于25×10⁴t/km²（排油强度小于15×10⁴t/km²）时，没有规模储量的油气田，此类烃源岩为非有效烃源岩。与以往以有机碳含量的下限值分析为核心的有效烃源岩评价不同，这种利用油气生成强度和排出强度开展有效烃源岩评价的方法有利于推动中国东部成熟探区的油气精细勘探。     

持续低油价对中国油气工业体系的影响分析及对策

持续低油价严重冲击了我国的油气工业体系,同时也对国家能源安全造成了重大影响,为确保我国油气工业体系的健康发展、寻求应对措施,从分析现阶段低油价的起因入手,以国际能源机构及政府官方披露的数据为依据,对全球油气主要生产国近年油气发展情况、能源政策和未来发展趋势进行了研究。结果发现,某超级大国的油气政策是造成全球油价低位运行的主要原因之一。预计2020年、2030年中国的石油消费量将分别达到6.0×10~8t和6.8×10~8t、天然气消费量将分别达到3 300×10~8m~3和5 200×10~8m~3。为减少中国的油气对外依存度,需保持对油气行业的上游投资,加大科技攻关力度,确保油气生产系统的平稳运行。从中国国家能源战略安全的角度出发,提出了以下对策:①目前需确保我国石油2×10~8t的年产量"底线",国内天然气年产量在2030年力争达到2 700×10~8m~3左右,以此作为我国长远的天然气产量"底线";②谋划石油工业上游业务的长期发展,确保油气风险勘探投资、低渗透致密油气藏及页岩油气藏开发技术攻关试验区建设、科技攻关创新等"三个不能停";③中石油、中石化、中海油需在逆境中求得改革发展,借助"一带一路"的契机,打造国际化技术服务公司;④推进新能源业务,谋划从油公司向综合性能源公司的转变升级。     

提高天然气轻烃回收装置C_3~+收率的方案比选——以中坝气田为例

中国石油西南油气田公司川西北矿区江油轻烃厂回收装置采用透平膨胀机单机膨胀制冷工艺,回收中坝气田天然气中C_3以上组分,因仅配备了排气量为(16~17)×10~4m~3/d的低压气增压机组,在目前天然气处理量为40×10~4m~3/d、高压原料气量最低时仅有17×10~4m~3/d、原料气压力由3.65 MPa降到2.80 MPa左右的情况下,出现了透平膨胀机的膨胀比和冷凝效率降低、低温制冷系统冷量不足、液烃产品产量和C_3~+收率下降等问题,同时,也直接影响着装置的安全、平稳运行。为了提高回收装置的C_3~+收率,提出了4种工艺改造方案:①残余气循环工艺(RSV);②直接换热工艺(DHX);③原料气增压的单级膨胀(ISS)工艺;④原料气增压+DHX工艺。对比上述4种方案的轻烃收率、能耗和经济性后认为:上述第三种方案,即原料气增压的单级膨胀工艺静态投资回收期较短(0.74年),C_3收率为89.43%、液化气产量为19.04 t/d,分别较原工艺提高了46.32%和42.94%,同时其单位能耗较低,具有更好的经济效益,适合于该装置的工艺改造。     

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中原油田第四气体处理厂位于河南省濮阳市柳屯镇 ,拥有一套以回收乙烷为主的大型天然气深冷处理装置 ,装置处理能力为 10 0× 10 4m3 /d ,最大处理能力达 12 0× 10 4m3 /d ,乙烷回收率 85 %。该工程从 1997年审批立项到 2 0 0 0年 12月建成 ,一次投产成功 ,工程概算投资 1 85 0 6亿元 ,竣工决算 1 70 2 9亿元。该处理厂是国内自行设计的一套大型NGL回收装置。文章通过总结中原油田第四气体处理厂工艺设计 ,介绍了NGL回收装置工艺流程、工艺平面布置、自动控制 ,分析了工艺设计特点 ,以期合理应用深冷工艺技术、降低能耗、减少投资、提高产品收率。     

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??For a full and accurate understanding of the position and role of natural gas in China's energy revolution and providing a decision- making reference for the scientific establishment of natural gas development strategies and the deepening of the energy revolution, this paper analyzed the role of natural gas in guiding the energy revolution in China and points out the main direction of natural gas utilization in the Sichuan–Chongqing gas province which takes the lead in China's natural gas industry. The study provides the following findings. First, with a huge space for development, natural gas will play an important role in China's third energy revolution. Second, natural gas resources are abundant and have a huge potential for development in China. Third, natural gas can be used for a large range of purposes in the Sichuan–Chongqing gas province. In addition to be used as city gas, natural gas can also be used for industrial fuel mainly as a substitute for coal, transportation, distributed energy, peak-shaving power generation, and high-end natural gas chemical raw materials. Some conclusions are made. First, as the cleanest fossil energy and the best fuel, natural gas will play an irreplaceable role in China's third energy revolution in the 21st century. Second, the Sichuan–Chongqing gas province is rich in natural gas, hydropower and other renewable resources. By 2020, it will become the largest gas production province in China, with natural gas production over 550×10⁸ m³. By 2030, driven by the rapid development of shale gas, gas production in the province is expected to exceed 800×10⁸ m³. Third, the Sichuan–Chongqing gas province is likely to become the leader in China's third energy revolution.