成都五环液化天然气技术介绍.ppt

成都五环新锐化工有限公司成都五环新锐化工有限公司 液化天然气技术介绍液化天然气技术介绍 * 四川宏达石油天然气工程有限公司四川宏达石油天然气工程有限公司（主要从事：石油化工、市政行业工（主要从事：石油化工、市政行业工 程总承包、项目管理、工艺包及工程设计）公司包含以下主要关联公司：程总承包、项目管理、工艺包及工程设计）公司包含以下主要关联公司： , , 成都恒绿能源技术有限公司成都恒绿能源技术有限公司是专业从事能源行业研发、设计及工程配套的是专业从事能源行业研发、设计及工程配套的 一体化公司。近年来，在焦炉煤气综合利用、液化天然气、垃圾填埋气综一体化公司。近年来，在焦炉煤气综合利用、液化天然气、垃圾填埋气综 合利用及合利用及GTLGTL等行业取得了不错的成绩。等行业取得了不错的成绩。 成都五环新锐化工有限公司成都五环新锐化工有限公司（主要从事：主要从事：PSAPSA、二氧化碳、焦炉煤气及煤、二氧化碳、焦炉煤气及煤 层气等工业气体分离净化的研究与开发）层气等工业气体分离净化的研究与开发） * 公司简介公司简介 公司资质公司资质 * 设计制造能力设计制造能力 * n 使用PDSOFT 、 Solidworks及COADE CAESAR II进行设备与工程设计 n 使用ANSYS 进行管道和容器的压力分析 设计制造能力设计制造能力 * n 使用ASPEN 、HYSYS 、PRO及HTRI等软件进行工程模拟 天然气液化工艺流程天然气液化工艺流程 计量调压系统天然气压缩系统 净化系统 （脱碳-脱汞-脱水-脱重烃） LNG充装系统LNG储存系统液化冷箱系统 制冷系统 冷剂补充系统 BOG压缩系统 辅助及公用工程系统 l l典型典型MRCMRC工艺流程框图工艺流程框图 * 原料天然气 去天然气压缩系统 由于原料气主要来自于管道气，压力波动频繁，为了使原料气压缩机 能够平稳运转，需要在原料气进入原料天然气压缩系统前进行调压，以稳 定其进口压力。 l l计量调压系统计量调压系统 天然气液化工艺流程天然气液化工艺流程 * 计量系统来 去净化 l l天然气压缩系统天然气压缩系统 从稳压计量来的原料天然气进入天然气压缩机，经 过压缩后再送入末级冷却器冷却，然后送入净化系统。 天然气液化工艺流程天然气液化工艺流程 * 脱酸单元脱汞单元脱水单元脱重烃单元 l l净化系统净化系统 净化系统由脱酸单元、脱汞单元、脱水单元和脱重烃单元组成。 整个系统采用的是专利技术从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气 的组合净化工艺，专利号：ZL 2008 10044270.7。 本工艺采用的净化系统有如下特点： 1.专用活化MDEA溶液吸收酸性气体，脱除精度高，消耗低； 2.独特等压脱水及纯化组合工艺，安全、稳定，无外排再生； 3.专用载硫活性炭脱汞，专用脱硫剂脱硫，且采用可并可串工艺，脱汞 剂、脱硫剂利用充分的组合。 成功案例：泰安15万方液化天然气项目 山西易高60万方液化天然气项目等近四十套装置 天然气液化工艺流程天然气液化工艺流程 * 从压缩系统来 去脱汞单元 补充溶液 工艺特点： 净化程度高； 溶液消耗少，热能耗低； 溶液对碳钢基本不腐蚀； 投资少，操作简单。 该装置的净化系统采用复合胺工艺脱 除原料天然气中的二氧化碳、硫化氢等酸 性气体。由于采用了专有的活化MDEA溶液 配方和专利填料的组合。 l l脱酸单元脱酸单元 天然气液化工艺流程天然气液化工艺流程 * 脱酸单元来 去脱水单元 脱硫脱汞系统采用载硫脱硫脱汞系统采用载硫 活性炭脱汞、专用脱硫剂脱活性炭脱汞、专用脱硫剂脱 硫，并采用两塔工艺，可并硫，并采用两塔工艺，可并 可串操作，不仅可提高吸附可串操作，不仅可提高吸附 剂利用率，而且一旦出现原剂利用率，而且一旦出现原 料气中硫化物、汞的大幅度料气中硫化物、汞的大幅度 波动，也可以在不停车的情波动，也可以在不停车的情 况下更换吸附剂况下更换吸附剂。 l l脱硫脱硫/ /脱汞单元脱汞单元 天然气液化工艺流程天然气液化工艺流程 * 脱汞单元来 去脱重烃单元 脱水单元采用独特的等压脱水工艺，再生气为工艺气，闭路循环，操 作弹性大、易于强化操作。 l l脱水单元脱水单元 天然气液化工艺流程天然气液化工艺流程 * 脱水单元来 去液化系统 去后续系统 BOG气 l l脱重烃（苯及新戊烷等）单元脱重烃（苯及新戊烷等）单元 脱重烃系统采用三床PTSA脱除工艺，利吸附剂在不同压力和温度下吸 附容量存在差异和选择吸附的特性，脱除工艺气中的重烃类杂质。 天然气液化工艺流程天然气液化工艺流程 * 天然气液化装置的净化系统的生产废水含少量重烃，一般会汇集 于废水罐中。我公司承建的LNG装置通常设置有一套废水处理装置， 将有害杂质组分分离，水质达标后排放。装置可手动或自动操作。 处理方案处理方案 工艺技术：采用吸附处理工艺处理。两塔流程，可并可串。 流程说明：废水自收集罐经泵抽出，进入废水预处理塔。除掉机械颗 粒的废水进两塔式吸附净化塔，排放水达标。 此工艺已成功用于十数套含烃废水处理装置，成熟、可靠。 l l污水处理污水处理 天然气液化工艺流程天然气液化工艺流程 * 净化系统来 补充冷剂来自冷剂储存单元 去槽车 l l液化系统液化系统 净化后天然气通过自身膨胀降压获得冷源或外供冷源将温度降至液化点净化后天然气通过自身膨胀降压获得冷源或外供冷源将温度降至液化点 以下获得以下获得LNGLNG 制冷系统 (阶式制冷、膨胀制冷、混合冷剂制冷) 天然气液化总流程天然气液化总流程 * 天然气液化工艺参数天然气液化工艺参数 * 天然气液化典型工艺流程天然气液化典型工艺流程 为获得低达-140-170的冷源，在天然气液化领域中成熟的液化 工艺主要有以下四种：阶式制冷循环工艺、混合制冷循环工艺、膨胀 机制冷循环工艺及高压引射膨胀液化工艺。 1）阶式制冷循环工艺 阶式制冷循环是用丙烷（或丙烯）、乙烷（或乙烯）、甲烷（或氮气 ）等制冷剂（蒸发温度分别为-38、-85、-160）进行的三级 冷冻，使天然气在多个温度等级的制冷剂中与相应的制冷剂换热，从 而使其冷却和液化。 经典的阶式制冷循环的优点是采用了3种制冷剂、9个制冷温度梯度（ 丙烷、乙烷、甲烷各3个温度等级），使各级制冷温度与原料气的冷 却曲线接近，减少了熵值，比能量消耗接近于理论的热力学效率的上 限。而且该工艺操作灵活，开停车快捷，易于初期开车投产。 但是阶式制冷也存在一些缺点，需要三个大型循环压缩机，以及相当 数量的冷换设备；流程长、设备多、控制复杂等。 * 天然气液化典型工艺流程天然气液化典型工艺流程 典型阶式制冷流程示意图 * 天然气液化典型工艺流程天然气液化典型工艺流程 2）混合制冷循环工艺 混合制冷剂制冷循环是采用N2和C1C5烃类混合物作为循环制冷剂 的工艺。该工艺的特点是在制冷循环中采用混合制冷剂，只需要一台 压缩机，简化了流程，降低了造价。但是从理论上讲，混合冷剂的组 成比例应按照天然气原料的组成、压力、工艺流程而异，因此对冷剂 的配比和原料气的气质要求更为严格，一旦确定是不容易改变的。即 使能做到这一点，要使整个液化过程（从常温到-162）所需的冷 量与冷剂所提供的冷量完全匹配是比较困难的，一般只能一部分做到 贴近冷却曲线。因此混合制冷剂循环流程的效率要比阶式循环流程低 既然调节混合冷剂的组成比例使整个液化过程按冷却曲线提供所需的 冷量是困难的，那么合乎逻辑的推论是采用折中的办法，分段来实现 供给所需的冷量，以期液化过程的熵增降至最小。 * 天然气液化典型工艺流程天然气液化典型工艺流程 因而，在混合冷剂循环的基础上，发展成有丙烷预冷的MRC工艺，简 称C3/MRC工艺，它的效率接近阶式循环。此法的原理是分两段供给 冷量：高温段用丙烷循环制冷，按3个温度水平预冷原料天然气到- 40；低温段的换热采用两种方式高压的混合冷剂与较高温度的 原料气换热，低压的混合冷剂与较低温度的原料气换热。充分体现了 热力学上的特性，从而使效率得以最大限度的提高。 * 天然气液化典型工艺流程天然气液化典型工艺流程 * -典型MRC流程示意图 天然气液化典型工艺流程天然气液化典型工艺流程 3）膨胀制冷循环工艺 膨胀机制冷循环是指利用高压制冷剂通过透平膨胀机绝热膨胀的克劳 德循环制冷来实现天然气的液化。 根据制冷剂的不同，膨胀机制冷循环可分为：氮膨胀机制冷循环、氮 -甲烷膨胀机制冷循环、天然气膨胀制冷循环。 与阶式制冷循环和混合冷剂制冷循环工艺相比，氮气膨胀循环流程非 常简单、紧凑，造价略低。起动快，热态起动24小时即可获得满负 荷产品，运行灵活，适应性强，易于操作和控制，安全性好，放空不 会引起火灾或爆炸危险。制冷剂采用单组分气体，因而消除了像混合 冷剂制冷循环工艺那样的分离和存储制冷剂的麻烦，也避免了由此带 来的安全问题，使液化冷箱的更简化和紧凑。但能耗要比混合冷剂液 化流程高40%左右。 * 天然气液化典型工艺流程天然气液化典型工艺流程 为了降低膨胀机制冷循环的功耗，采用N2-CH4双组分混合气体代替 纯N2，发展了N2-CH4膨胀机制冷循环。与混合冷剂循环相比，N2- CH4膨胀机制冷循环具有起动时间短、流程简单、控制容易、制冷剂 测定和计算方便等优点。同时由于缩小了冷端换热温差，它比纯氮膨 胀机制冷循环节省1020%的动力消耗。 N2-CH4膨胀机制冷循环的液化流程由天然气液化系统与N2-CH4膨胀 机制冷系统两个各自独立的部分组成。 在天然气液化系统中，经过预处理后的天然气，进入液化冷箱，进行 液化，为防止节流过程中LNG汽化，在过冷器中进行过冷，节流降压 后进入LNG贮槽。在N2-CH4制冷系统中，制冷剂N2-CH4经循环压缩 机和增压机压缩到工作压力，经水冷却器冷却后，进入预冷器被冷却 到膨胀机的入口温度。一部分制冷剂进入膨胀机膨胀到循环压缩机的 入口压力，与返流制冷剂混合后，作为液化器的冷源，回收的膨胀功 用于驱动增压机；另外一部分制冷剂经液化器和过冷器冷凝和过冷后 ，经节流阀节流降温后返流，为过冷器提供冷量。 * 天然气液化典型工艺流程天然气液化典型工艺流程 典型氮膨胀制冷流程示意图 * 天然气液化典型工艺流程天然气液化典型工艺流程 - - * .N2-CH4双循环膨胀流程 天然气液化典型工艺流程天然气液化典型工艺流程 4）高压引射膨胀液化工艺 该工艺为针对小规模天然气液化处理开发的一项技术，在中国已有四 套商业化装置在运行，效果良好。 在液化箱中高压气体一次在换热器和制冷剂蒸发器中冷却，被送到喷 射器中进行膨胀，其中气体压力降到1.2MPa。在喷射器中被膨胀的 气体在分离器-3中被节流到0.3 MPa ，被送到冷凝蒸发器用 于冷却来自分离器-3的部分蒸汽馏分。经过冷凝蒸发器后回流 液被送到分离器-2，里面的液化天然气被送到储存系统，气体借助 于工作物流的膨胀在喷射器中加压。部分在冷凝蒸发器中冷却的蒸 汽馏分被送到-1，里面分离出不凝轻组分，而冷凝部分和来自分离 器-3的回流液混和。主要来自分离器-3的蒸汽馏分被送到换热器 中用于冷量的回收，之后回流用压缩机-1增压到23MPa，和新进入 的气体混和再次送到液化箱。 * 天然气液化典型工艺流程天然气液化典型工艺流程 * -高压引射膨胀液化 天然气液化工艺流程天然气液化工艺流程- -各种制冷循环效率比较各种制冷循环效率比较 * 液化天然气技术优势液化天然气技术优势 核心工艺技术： 1）净化技术专利技术，专利号：ZL 2008 10044270.7。成功应用 于国内近四十套装置，最大为470万方/天装置； 2）膨胀及MRC液化技术：与联营体绿能控股集团一体化运作。拥 有三段混合制冷天然气液化装置专利技术-专利号为： 200920092366.0。河南绿能控股集团有限公司自成立以来一直积 极从事天然气净化、液化工艺研究开发、LNG工厂设计和建设以及 LNG应用等工作，利用公司自己的工艺技术组织建设了濮阳LNG工厂 15104m3/d全液化项目（已运行多年）、镶黄旗绿能公司 6104m3/d LNG工厂（已运行两年）、陕西众源绿能天然气有限责 任公司定边100104m3/d LNG工厂（已开车），并为延长油田（ 50+100）104m3/d LNG项目、榆林金源公司100104m3/d LNG项目提供PDP，及工程建设管理、开车服务及运行保驾