液化天然气与压缩天然气.ppt

1 第6章液化天然气与压缩天然气 概述天然气液化工艺压缩天然气 2 第6章液化天然气与压缩天然气 第1节液化天然气生产一 液化天然气生产概述二 LNG工厂或装置类型三 LNG原料气要求 产品组成及特性四 天然气液化工艺五 LNG接收站六 LNG储存七 LNG运输八 LNG冷量利用 第2节压缩天然气生产一 代用汽车燃料二 CNG站三 LPG加气站四 LNG加气站 3 第6章液化天然气与压缩天然气 第1节液化天然气生产一 液化天然气生产概述二 LNG工厂或装置类型三 LNG原料气要求 产品组成及特性四 天然气液化工艺五 LNG接收站六 LNG储存七 LNG运输八 LNG冷量利用 4 1914年天然气液化技术开发成功 1942年在美国的克利夫兰建成了世界上第一座工业规模的LNG生产装置 1959年第一艘LNG运输船 甲烷先锋 号跨海运输 第一次LNG跨海运输 1975世界LNG装置150多套 来往于中东 西欧 日本和美国之间 在天然气长距离运输方面发展迅速 1 3的贸易量是以LNG的方式成交 第1节液化天然气生产 天然气长距离输送的缺点是阻力损失大 投资高 适合平原地区 地形复杂 大海阻隔地区 适用液态运输 因为625m3 1m3液体 天然气液化技术必要 一 天然气液化技术发展简史 5 1914年天然气液化技术开发成功 1942年在美国的克利夫兰建成了世界上第一座工业规模的LNG生产装置 1959年第一艘LNG运输船 甲烷先锋 号跨海运输 这是世界第一次实现液化天然气跨海运输 1975世界天然气液化装置150多套 来往于中东 西欧 日本和美国之间 第1节液化天然气生产 天然气长距离输送的缺点是阻力损失大 投资高 适合平原地区 对于地形复杂 大海阻隔地区 适用于液态运输 因为625m3 1m3液体 因此天然气液化技术也是天然气加工的主要内容之一 一 天然气液化技术发展简史 6 在LNG长距离运输方面发展迅速 1 3的贸易量是以LNG的方式成交 我国从90年代开始陆续建成了几套生产LNG的调峰型工业试验装置 为解决我国沿海一带的能源短缺问题 计划今后从外国进口一部分LNG 今后我国的LNG工业将会有较大的发展 据2003年最新报道 美国亚美国际投资集团与濮阳民营企业双杰油水井技术服务有限公司将共同投资6500万美元在濮阳建设全国最大的液化天然气 LNG 生产基地 将在 年内全部完成 项目全部建成后 其优质液化天然气将极大地缓解我国中西部地区工业及民用天然气严重缺乏的局面 另由中石化欲投资45亿元在青岛胶南董家口码头建立的LNG接收站目前已进入环评阶段 该项目一期工程年转接LNG300万吨 二期工程年转接LNG500万吨 计划气源来自与伊朗和俄罗斯 一 天然气液化技术发展简史 7 基本负荷型 液化能力大 贮存能力也较大 以生产大量LNG供应用户或出口为目的 调峰型 将平时管输来的相对富裕的天然气液化 贮存 以供用气高峰用 液化能力小 贮存和再汽化能力大 终站装置 用于大量接受由船从基本负荷型工厂运来的LNG 将其储存和再汽化后分配给用户 其特点是液化能力小 主要是将储罐蒸发出天然气再液化 而再气化能力及储罐容量很大 二 LNG生产装置分类 8 一 原料气的预处理 原料预处理主要是为深度脱除以下组分 H2O 易生成水合物 用吸附法深度脱除 CO2 与水生成水合物或固体干冰 用胺法脱除 H2S 对设备有腐蚀作用 用胺法脱除 若有必要吸附 COS 防止与水反应生成H2S CO2 也是用胺法脱除之 Hg 对铝制换热器有腐蚀作用 用可再生的HgSIV吸附剂脱除 N2 会增加LNG的蒸发损失 用闪蒸分离法脱除 9 二 天然气液化原理及工艺 1 节流制冷循环2 膨胀机制冷循环3 阶式制冷循环4 混合冷剂制冷 MRC 5 有冷剂预冷的混合冷剂制冷循环6 以低温制冷机为冷源的制冷循环 10 二 天然气液化原理及工艺 1 节流制冷循环依据焦耳 场姆逊效应 使压力气体通过节流阀膨胀而得以冷却并液化 这种循环的典型代表是以Linde循环 节流制冷循环的优点是设备简单 投资少 缺点是能耗高 效率低 一般液化比率仅为1 2 要用于LNG需要量少 同时气体有压差可供利用的小型LNG装置中 2 膨胀机制冷循环即将高压天然气通过膨胀机膨胀 对外输出功 同时使气体自身冷却和液化 膨胀机制冷循环由于操作比较简单 投资适中 特别适合于液化能力较小的调峰LNG装置 11 在多温级的制冷介质中分别与相应的冷剂换热 从而使其冷却和液化 优点 能耗低 液化率高 技术成熟 系统各自独立 操作稳定 缺点 机组多 流程繁 冷剂量大 专门设备 系统复杂 维修不便 3 阶式制冷循环 二 天然气液化原理及工艺 12 优点 能耗低 液化率高 达90 技术成熟 制冷循环与天然气液化系统各自独立 操作稳定 缺点 机组多 流程复杂 冷剂用量大 需要专门生产和储存各种冷剂的设备 管道和控制系统复杂 维修不便 因此 这种循环在70年代曾广泛使用 现在新建的LNG装置已基本不采用 二 天然气液化原理及工艺 3 阶式制冷循环 13 4 混合冷剂制冷 MRC 这种循环采用N2 C1 C5混合物作冷剂 利用混合物部分冷凝 或部分气化 的特点与原料气换热 使其冷却和液化 在换热过程中混合冷剂的制冷温度与原料气的冷却曲线接近一致 优点 一台混合制冷剂压缩机 流程简单 投资比阶式少15 20 管理方便 缺点 能耗比阶式制冷高约20 混合冷剂组份的合理配比困难 二 天然气液化原理及工艺 14 这种循环采用N2 C1 C5混合物作冷剂 利用混合物部分冷凝 或部分气化 的特点与原料气换热 使其冷却和液化 在换热过程中混合冷剂的制冷温度与原料气的冷却曲线接近一致 优点 一台混合制冷剂压缩机 流程简单 投资比阶式制冷少15 20 管理方便 缺点 能耗比阶式制冷高约20 混合冷剂组份的合理配比困难 4 混合冷剂制冷 MRC 15 先用预冷冷剂将天然气冷却到一定温度 再用混合冷剂冷却液化 如右图用丙烷按3个温度等级先将原料冷至 40 然后两级混合制冷将天然气冷却到 160 液化过程换热温差大大降低 有效能效率较高 目前应用广泛 5 有冷剂预冷的混合冷剂制冷循环 16 这种有丙烷预冷的混合冷剂制冷循环是目前广泛采用的一种方法 其效率几乎接近阶式制冷循环 且流程简单 因而是今后的发展力方向 80年代后期新建和扩建的装置几乎无例外地采用此方法 现占有LNG装置的一半 Linde专利流程 有预冷的混合冷剂循环的关键设备是混合冷剂压缩机 预冷系统和换热器等 5 有冷剂预冷的混合冷剂制冷循环 17 以独立的制冷系统 如N2或N2 CH4混合气体膨胀制冷循环等 提供冷量 从而使天然气冷却液化 优点 系统简单 体积小 操作方便 对原料气组分变化适应性强 液化率高 原料气预处理量少 一般用于小型LNG装置 缺点 能耗高 需配备氮气供应系统 关键设备 氮气压缩机 透平膨胀机 换热器 制氮或储氮设备 6 以低温制冷机为冷源的制冷循环 18 三 天然气液化工艺中的主要设备 主要设备 压缩机组 换热器 共占LNG装置总投资的80 左右 常用的压缩机有两类 离心式压缩机和轴流式压缩机 轴流式压缩机自80年代开始用于LNG装置 它的优点是效率高 功率大 投资省 故目前应用较多 大中型LNG装置的压缩机采用的驱动机有两种 蒸汽轮机和燃气轮机 后者效益更好 换热器 绕管式 缠绕管式 换热器 板翅式换热器 目前多用后者 LNG装置的发展方向 进一步简化工艺与设备 提高操作的灵活性 降低LNG单位能量能耗 采用高效的关键设备 压缩机 膨胀机和换热器 减少一次性投资费用 19 第6章液化天然气与压缩天然气 第2节压缩天然气生产一 代用汽车燃料二 CNG站 20 概述 压缩天然气 CNG 的主要用途是作汽车燃料 故也将其称为汽车用压缩天然气 随着社会的不断发展 在车用燃料方面 以下两个方面的问题将日渐突出 随着原油资源的不断减少 车用燃料价格将越来越贵 城市空气中60 的污染来自于汽车尾气 随着汽车数量的增加 其尾气排放物对城市大气的污染越来越严重 因此一直不断探寻符合环保要求的汽车替代燃料 主要包括 LPG CNG LNG 甲醇 电力 太阳能 氢气等 其中CNG技术成熟 安全可靠 经济可行 因而发展最快 近年来 我国汽车用压缩天气的发展也很迅速 21 与汽油相比 CNG用作车用燃料有以下优点 研究法辛烷值高达100以上 抗爆性能强 发动机噪音降低40 CNG是气态 它与空气混合均匀 燃烧完全 气缸不积炭 发动机磨损少 大修时间可延长1 5倍 提高效率10 以上 发动机排出的废气中 CO2减少24 CO减少97 烃类化合物减少72 NOX减少39 SO2减少90 苯 铅含量减少100 颗粒杂质减少41 67 进入发动机气缸内的气态天然气 对润滑油无冲刷稀释作用 故可节省润滑油 汽车发动机的压缩比从7增加到l0 12 发动机的效率可提高25 30 燃料费仅为汽油汽车的2 3 维修费可降低30 一 CNG用作汽车燃料的特点 22 二 CNG的生产及加气站的构成 生产CNG一般需要的工序是 脱水 CNG的水露点应符合我国汽车用压缩天然气的质量