天然气液化技术研究现状及进展

系统的阐述了国内外关于天然气液化流程的研究成果,着重介绍了一种新型天然气液化技术。目前国外较大型LNG工程主要采用级联式液化流程及混合制冷剂液化流程,且已开展小型天然气液化装置的研究,并已开发了几种小型的天然气液化装置,但其液化流程主要是由大型装置演化而来,并未出现本质变化;国内LNG液化工艺流程研究起步较晚,且由于天然气气源和LNG目标市场的限制,目前投产及在建装置均属于小型天然气液化装置,国内所利用小型天然气液化流程主要为膨胀制冷循环及混合制冷剂循环。超声速旋流分离器被提出应用于天然气液化过程,目前研究表明,其能成功将天然气液化,但关于超声速旋流分离器内部天然气流动过程、液滴凝结及生长热力学过程、液化效率等还需开展进一步的研究工作。     

混合工质循环与氮膨胀循环的经济性分析

近几年国内天然气液化技术主要采用混合工质液化循环和氮膨胀液化循环。为探讨两种流程的经济性，设计了混合工质液化循环和双级氮膨胀液化循环两种流程，分别对这两种流程进行了模拟，优化了流程的参数，并对它们的投资和运行费用等进行了分析。混合工质液化循环比氮膨胀液化循环复杂，设计计算困难，但其运行费用仅为氮膨胀液化循环的三分之二，而初期投资也比双级氮膨胀循环要低。混合工质循环投资少、功耗低、经济性好，应是国内发展小型天然气液化装置的首选流程。     

海南小型LNG工厂液化工艺方案特点

海南LNG工厂在国内首次利用氮气二级膨胀液化工艺。为此,讨论了海南LNG工厂天然气净化、液化系统技术方案的制订,针对原料气气质特点设计了DGA溶液脱酸工艺和氮气膨胀制冷工艺方案,对其进行了流程模拟计算,得到了各物流节点的设计参数,并计算出了天然气液化流程中压缩机能耗、制冷剂流量、各换热器的换热量等参数。装置运行考核结果表明：该DGA溶液脱酸工艺和氮气膨胀制冷工艺技术运用合理,工艺路线可行,工艺技术指标均达到了设计要求,为其他小型LNG工厂提供了一种新的天然气液化工艺选择方案。     

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小型天然气液化装置对利用边远小油气田的天然气（包括伴生气）是很有意义的，同时又为远离天然气管网的用户使用天然气提供了方便，并使汽车使用较为廉价的LNG成为了可能。为此，对小型天然气液化装置备选的液化流程进行了比较，通过分析选择了可能的最佳方案：混合制冷剂Brayton循环。该流程结构简单，设备可靠，便于集成一体化以适应车辆装载要求，可实现快速机动部署；还对其进行了工艺设计和系统分析，得出了小型天然气液化流程设计的相关结论。     

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以目前技术和设备较成熟的串联双级氮膨胀循环的天然气液化流程为模型，针对“西气东输”气源条件，面向中小城市LNG储运、调峰和LNG—CLNG汽车加气站使用的小型天然气液化装置，根据在国内进行的设备调研和系统优化结果，进行了流程的数值模拟计算，给出了主要设备的工程参数及各节点的工艺参数值。该装置的特点是：全部设备国产化、设备投资小、操作运行简单，对气源适用范围广，易于推广。     

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介绍了我国的LNG示范装置、调峰型工厂和基本负荷型工厂的状况，包括这些装置和工厂的生产规模和工艺流程。这些流程包括：级联式、混合制冷剂、带膨胀机的液化流程制冷，并比较了各自的使用特点和优劣。最后指出了我国LNG工厂的发展方向：根据国情，依据具体的设计条件和外围条件，对不同液化流程的投资成本、比功耗、运行要求进行全面的对比分析；要紧跟当前天然气液化流程追求简便、高效的发展趋势，综合考虑各种液化流程的技术特点，开发适合我国实际情况的新型液化流程——流程精简、设备少，冷箱结构紧凑，换热效率高，火用损小，压缩机和驱动机高效、可靠，应大力发展具有调峰、机动能力的中、小型LNG装置，以适应我国已经面临大规模开发利用天然气的新形势。     

海上天然气液化工艺流程优选

LNG-FPSO（LNG Floating Production Storage and Offloading Unit,又称FLNG）是集海上液化天然气的生产、储存、装卸和外运为一体的新型浮式生产储卸装置。作为LNG-FPSO的核心技术,海上天然气液化工艺将对该装置的建造运营费用、运行稳定性和整个系统的安全性产生很大的影响,而现有的3种基本类型的天然气液化工艺（氮膨胀、混合冷剂和级联式制冷液化工艺）都不能完全符合海上天然气液化工艺的设计标准。为此,根据海上作业的特殊工况,组合模拟了6种适用于海上天然气液化的工艺流程,并从制冷剂流量、功耗、关键设备数量、天然气流量敏感性、天然气组成敏感性、易燃制冷剂储存和海上适应性等方面对各流程进行了比较,根据计算结果及对各流程的定性分析,优选出带预冷的氮膨胀液化工艺［即丙烷预冷双氮膨胀流程、混合制冷剂-氮气膨胀（并联）流程和混合制冷剂-氮气膨胀（串联）流程］为LNG-FPSO装置的首选工艺,且发现随着预冷深度的增加,该工艺的海上适应性减弱,功耗降低,处理能力增强。     

天然气液化装置的流程选择

本文首先针对当前主要的天然气液化流程和装置进行了介绍,讨论了混合制冷以及膨胀循环的特点。在流程选择上分析了海上浮动装置以及陆上装置的选择要点。经研究确定,膨胀机制对于小型装置具有更好的适应性,而MRC循环则对于LNG装置有较好的适应性。     

天然气预处理和液化工艺技术的研究进展

调研了国内外天然气预处理和液化方面的最新文献,并对各种工艺技术进行了比较和分析。天然气预处理的工艺技术主要包括：酸性气体的脱除、水的脱除以及汞及重烃的脱除等;液化工艺流程主要有阶式制冷循环、混合制冷剂制冷循环、膨胀机制冷循环。各种液化方式都有自己的工艺特点。阶式制冷循环能耗最小,是目前天然气液化循环中效率最高的一种;混合制冷剂循环同阶式制冷循环相比,混合制冷液化循环具有流程简单、机组少、投资费用低、对制冷剂的纯度要求不高等优点;膨胀机循环能够较迅速和简单地启动和停工。但功耗较大。     

珠海LNG装置技术分析与运行情况

珠海LNG装置是中国海洋石油总公司第一套建成投产的小型天然气液化装置,采用的工艺技术先进,相关技术及设备国产化程度较高。详细介绍了珠海液化天然气装置MDEA混合胺法脱碳、4A分子筛深度脱水、PRCIO混合制冷及LNG储存工艺技术流程,分析了液化装置各单元生产运行的情况,对生产实践中暴露出的问题进行了归纳总结,有针对性地提出了优化操作要点及解决方法,对国内其他在建或已投产的同类天然气液化装置具有一定的技术指导性及借鉴作用。