天然气液化PPT课件.pptx

液化天然气技术 1 1 什么是液化天然气 天然气在常压下 当冷却至约 162 时 则由气态变成液态 称为液化天然气 英文LiquefiedNaturalGas 简称LNG 天然气在液化过程中进一步得到净化 甲烷纯度更高 不含二氧化碳 硫化物 无色 无味 无毒且无腐蚀性 液化天然气的体积约为同量气态天然气体积的1 600 大大方便存储和运输 液化天然气比水轻 重量仅为同体积水的45 一 液化天然气基本知识 2 LNG的主要成份为甲烷 化学名称为CH4 还有少量的乙烷C2H6 丙烷C3H8以及氮N2等其他成份组成 临界温度为 82 3 临界压力为45 8kg cm2 沸点为 162 5 熔点为 182 着火点为650 液态密度为0 425T m3 气态密度为0 718kg Nm3气态热值9100Kcal m3 液态热值12000Kcal kg爆炸范围 上限为15 下限为5 华白指数 W 44 94MJ Nm3 燃烧势 CP 45 18 2 LNG基本特性 3 LNG的优点表现在以下几个方面 1 安全可靠LNG的燃点比汽油高230 比柴油更高 LNG爆炸极限比汽油高2 5 4 7倍 LNG相对密度为0 47左右 汽油为0 7左右 比空气轻 即使稍有泄漏 也将迅速挥发扩散 不至于自燃爆炸或形成遇火爆炸的极限浓度 因此 LNG是一种安全的能源 2 清洁环保根据取样分析对比 LNG作为汽车燃料 比汽油 柴油的综合排放量降低85 左右 其中CO排放减少97 HC减少70 80 3 LNG的优点 4 NOX减少30 40 CO2减少90 微粒排放减少40 噪音减少40 而且无铅 苯等致癌物质 基本不含硫化物 环保性能非常优越 因此 LNG是一种洁净的能源 3 经济高效LNG液化后体积大约缩小为气态天然气的1 625 其储存成本大约是气态天然气的1 7 1 6 投资省 占地少 储存效率高 此外 LNG携带的冷量可以部分回收利用 4 灵活方便不仅比地下输气管道节省投资 而且方便可靠 风险性小 适应性强 5 由于LNG有利于生态环境保护 尤其是在工业中心和人口稠密地区 使用LNG更具优越性 目前世界上环保先进的国家都在推广使用LNG 1 解决边远地区的能源供应LNG可以通过地面或水上运输工具运输到远离天然气田的边远能源消费地 取代地下远距离管道输送 节省大量管线及站场建设的投资 4 LNG的主要用途 6 2 解决边远气田的开发或天然气回收 3 利用LNG作天然气调峰 4 LNG冷量的回收LNG在常温下携带有大约836J kg的冷量 这些冷量可以回收 回收率在50 以上 5 用作燃料家庭 工厂发电 各种运输车辆等 6 化工原料 7 天然气液化是一个低温过程 原料天然气经净化预处理后 进入换热器进行低温冷冻循环 冷却至 162 左右就会液化 天然气液化工艺有 节流制冷循环膨胀机制冷循环阶式制冷循环混合冷剂制冷循环带预冷的混合冷剂制冷循环 二液化天然气生产原理 8 经典的阶式循环由三个单独的制冷循环 丙烷 乙烯 甲烷 串接而成 3个温度水平 为使实际级间操作温度尽可能贴近原料气的冷却曲线 减少熵增 提高效率 用9个温度水平 丙烷段 乙烯段 甲烷段各3个 代替3个温度水平 丙烷段 38 乙烯段 85 甲烷段 160 天然气3温度水平和9温度水平阶式循环的冷却曲线 见图1和图2 2 1阶式制冷循环 9 图3 2三温度水平阶式循环的冷却1三温度水平阶式循环的冷却曲线图2九温度水平阶式循环的天然气冷却曲线线 10 阶式液化流程也被称为级联式液化流程 复叠式液化流程或串联蒸发冷凝液化流程 由于阶式循环能耗低 技术成熟 最早建成的基地型LNG工厂采用了这种液化工艺 阶式液化流程分三级压缩制冷 逐级提供冷量液化天然气 各级所用的制冷剂分别为丙烷 大气压下沸点 42 3 乙烯 大气压下沸点 104 甲烷 大气压下沸点 162 每个制冷剂循环中均含有三个换热器 11 阶式制冷原理 1 2 3 9 8 7 6 5 4 冷却水 LNG 残余气 天然气 1 2 3 丙烷 乙烯甲烷压缩机 4 5 6 丙烷 乙烯 甲烷蒸发器 7 8 9 丙烷 乙烯 甲烷冷凝器 12 阶式循环流程图 13 阶式制冷循环优缺点 优点 能耗低 使用九阶式液化 使各级制冷温度与原料气的冷却曲线接近 减少了熵增 比能量消耗接近于理论的热力学效率上限 制冷剂为纯物质 没有配比问题 操作稳定 技术成熟 压缩机的喘震减少 14 缺点 机组多 流程复杂 需要三个大型压缩机以及相当数量的备件 附属设备多 要有专门生产和储存多种制冷剂的设备 管道与控制系统复杂 维护不便 需要大量的管线 阀门以及控制原件和调节设备 整个系统的庞大与复杂使得控制系统比较复杂 15 混合制冷剂液化流程 MRC Mixed Refrigerant Cycle MRC是以C1 C5的碳氢化合物及N2等五种以上的多组分混合制冷剂为工质 进行逐级的冷凝 蒸发 节流膨胀得到不同温度水平的制冷量 以达到逐步冷却和液化天然气的目的 混合制冷剂的制冷原理与纯单组分制冷剂的制冷原理大致相同 即都是通过冷剂液体的汽化 与被冷介质进行热交换 使其降温 与纯组分制冷剂不同的是 混合制冷剂产生的冷量是在一个连续的范围之内 纯组分制冷剂产生的冷量是在一个固定的温度上 16 以混合制冷剂制冷循环为基础的天然气液化流程是目前应用最广泛的液化工艺 MRC是目前最具代表性且应用最为广泛的混合制冷剂循环工艺 MRC循环是由美国APCI公司于六十年代末开发成功的混合制冷剂制冷循环 该工艺的主要特色是APCI公司发明的一台深冷的 集成化的主换热器和多组分混合制冷剂 MRC主换热器是MRC制冷系统的核心 无预冷的混合制冷剂液化流程 17 典型的无预冷MRC流程图 18 在流程中 MRC主换热器的下部称为温端 上端称为冷端 净化后的天然气由主换热器的底部 温端 进入 从主换热器的顶部 冷端 离开 主换热器内除布置了许多换热盘管外 还在壳体空间安装了许多液体分布器 这些液体分布器是沿垂直方向按一定间隔布置的 目的是将进入壳体空间内的液体均匀地喷洒在换热表面上 或换热空间上 以强化其换热效果 MRC循环还包括混合制冷剂压缩机 一台后冷却器和许多相分离器 MRC循环采用的混合制冷剂是由许多种不同沸点的气体组分构成 利用部分冷凝和逐级闪蒸的原理 高压的混合制冷剂液体经过降压和多级分离 提供了不同温位的制冷剂 换热后的各股制冷剂物流汇合后 进入制冷压缩机 进行制冷循环 19 MRC循环主要特点 由于MRC循环采用单一的多组分制冷剂 因此只需一台循环压缩机 而不像阶式制冷循环那样需要有多台制冷压缩机 仅此一项就使得MR