天然气液化工厂控制系统方案（天然气液化厂工艺流程）

本文目录一览：

• 1、关于液化天然气供气项目方案的问题
• 2、车用LNG汽化器设计方案
• 3、求一份液化天然气净化系统生产工艺流程、生产方法及控制方法设计？我邮箱 1320057502@qq.com 谢谢！
• 4、液化天然气的发展概况

关于液化天然气供气项目方案的问题

1、占地面积方面：考虑的周边状况，需要建设LNG储蓄罐及相关消防设施，考虑到安全间距，保守估计占地面积在至少20亩以上；

2、平面设置，找个设计公司即可完成，可参照相关国标，只要保持安全间距即可；

3、工艺：液化天然气是天然气经过净化之后，通过压缩升温，在混合致冷剂作用下，冷却移走热量，再节流膨胀而得到-162℃的以液态形式存在的LNG，体积缩小约600倍。

LNG站工艺设备设施

(1)LNG 真空储罐

(2)空浴式气化器

(3)水浴式气化器

(4)增压器

为了使储罐中的LNG能够自流进入气化器，必须保证储罐的压力高于气化器。为此设置了储罐自增压气化器，当储罐压力低于设定值时，自力式升压调节阀开启，LNG进入自增压气化器，气化后的天然气回到储罐顶部，达到为储罐增压的目的。

(5)BOG处理装置

BOG(Boil Off Gas)是储罐及槽车的蒸发气体。低温真空粉末绝热储罐和低温槽车的日蒸发率一般为0.3%，这部分气化了的气体如不及时排出，会使储罐上部气相空间的压力升高。为保证储罐的安全，装有降压调节阀，可根据压力自动排出BOG。因此在设计中设置了BOG加热器及BOG缓冲罐，用以回收BOG。回收的BOG冬季用于燃气锅炉做燃料，夏季不使用锅炉时，通过缓冲灌的压力控制，并入输气管网。

(6)阀门、输送管及管件

4、经济估算：首先你要计算你的气源采购价、运输成本（含损耗）、管道设施、运营成本等，这需要实际情况进行核算，差别也较大。按照年用气量一亿方计算，销售额可能达到3-4亿。

车用LNG汽化器设计方案

这个论坛实时更新: 中国海油目前正开发4个LNG，即广东一期，福建、浙江和上海，另有三个项目正在积极考虑推动，即广东LNG二期，珠海LNG和海南LNG。 2011年通过中海油进口LNG的总量在20-30百万吨之间。 ================= 中海油落实上海LNG气源 商报讯（记者 蔡元元）悬而未决的上海液化天然气（LNG）接收站的气源问题现出曙光，中海油总经理傅成玉在德国汉堡参加一次国际会议期间对媒体透露，中海油已经与马来西亚国家石油公司（Petronas）签订了上海LNG项目的供气协议。 傅成玉称，马石油向上海供应液化天然气的协议已经签订，但双方尚未公布。根据此前公开的消息，这项协议将为期25年。傅成玉拒绝向媒体透露协议规定的交易价格，但他表示，如果马石油将这项协议的交易价格作为基准价格的话，这一价格将可能成为亚洲地区液化天然气的定价标准。 傅成玉向媒体透露的信息无疑是对上海LNG项目气源传言的确认。早在7月底业内就有消息称中海油与马石油签订了25年的液化天然气供应协议，且正在等待政府批准。 据了解，中海油与马石油商定的购气价格约在5至6美元每百万英热单位之间，高于中海油与澳大利亚西北大陆天然气公司达成的向广州LNG项目供气的价格。由于国际原油价格的上涨，中海油以广州LNG项目的购气价格签订新的供气协议几乎成为不可能，但5至6美元的价格仍然远低于市场价格，当前将天然气输送到北亚地区的价格约为9至11美元每百万英热单位。 上海液化天然气有限责任公司（即上海LNG项目）的有关负责人昨天表示，该公司尚未得到关于气源谈判方面的消息，但据透露，上海LNG项目的竣工时间已经从原定的2008年推迟到2009年，主要原因是由于目前尚未获得国家发改委的项目核准。 1 液化天然气知识 1 天然气的用途：I 化工燃料，居民生活燃料，汽车燃料，联合发电，热泵、燃料电池等。nqP 2 液化天然气：: 天然气的主要成分为甲烷，其临界温度为190.58K，LNG储存温度为112K（-161℃）、压力为0.1MPa左右的低温储罐内，其密度为标准状态下甲烷的600多倍，体积能量密度为汽油的72%。;Fd, 3 LNG工厂主要可分为基本负荷型、调峰型两类。液化流程以APCI（美国空气液化公司）流程为主。（丙烷预冷混合制冷剂液化流程）H( 4 我国天然气仅占能源总耗的2.6%，到2011年，这一比值预期达到7%—8%。)@Dt3 5 中国的LNG工厂：20世纪90年代末，东海天然气早期开发利用，在上海建设了一座日处理为10万立方米的天然气事故调峰站。2001年，中原石油勘探局建造第一座生产型的液化天然气装置，日处理量为15万立方米。2002年新疆广汇集团开始建设一座处理量为150万立方米的LNG工厂，储罐设计容量为3万立方米。. 6 LNG接收终端：深圳大鹏湾，福建湄州湾，浙江、上海等地。] 7 天然气的预处理：脱除天然气中的硫化氢、二氧化碳、水分、重烃和汞等杂质，以免这些杂质腐蚀设备及在低温下冻结而阻塞设备和管道。!,_K= 8 脱水：若天然气中含有水分，则在液化装置中，水在低于零度时将以冰或霜的形式冻结在换热器的表面和节流阀的工作部分，另外，天然气和水会形成天然气水合物，它是半稳定的固态化合物，可以在零度以上形成，它不仅可能导致管线阻塞，也可以造成喷嘴合分离设备的堵塞。[K*av 9 目前常用的脱水方法有：冷却法、吸收法、吸附法等。k 10 冷却脱水是利用当压力不变时，天然气的含水量随温度降低而减少的原理实现天然气脱水，此法只适用于大量水分的粗分离。48}*i2 11 吸附脱水：利用吸湿液体（或活性固体）吸收的方法。三甘醇脱水，适用于大型天然气液化装置中脱出原料气所含的大部分水分。7nu= 12 吸附脱水：主要适用的吸附剂有：活性氧化铝、硅胶、分子筛等。现代LNG工厂采用的吸附脱水方法大都是采用分子筛吸附。在实际使用中，可分子筛同硅胶或活性氧化铝、串联使用。8+- 13 脱硫：酸性气体不但对人体有害，对设备管道有腐蚀作用，而且因其沸点较高，在降温过程中易呈固体析出，必须脱除。F- 14 在天然气液体装置中，常用的净化方法有：醇胺法，热钾碱法，砜胺法。M@xZhT 15 天然气液化流程： 级联式液化流程、混合制冷剂液化流程、带膨胀机的液化流程。j-$ 16 天然气液化装置有基本负荷型和调峰型，基本负荷型天然气液化装置是指生产供当地使用或外运的大型液化装置，其液化单元常采用级联式液化流程和混合制冷剂液化流程。调峰型液化装置指为调峰负荷或补充冬季燃料供应的天然气液化装置，通常将低峰负荷时过剩的天然气液化储存，在高峰时或紧急情况下在汽化使用。其液化单元常采用带膨胀机的液化流程和混合制冷剂液化流程。n 17 目前世界上80%以上的基本负荷型天然气液化装置中，采用了丙烷预冷混合制冷剂液化流程。流程由三部分组成：混合制冷剂循环，丙烷预冷循环，天然气液化回路。在此液化流程中，丙烷预冷循环用于预冷混合制冷剂和天然气，而混合制冷剂循环用于深冷和液化天然气。|Rt 18 法国燃气公司开发的整体结合式级联型液化流程（CII流程）代表天然气液化技术的发展趋势。在上海建造的CII液化流程是我国第一座调峰型天然气液化装置中所采用的流程。njJX3 19 带膨胀机的液化流程：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实现天然气液化的流程。气体在膨胀机中膨胀降温的同时，能输出功，可用于驱动流程中的压缩机。投资适中，适合用于液化能力较小的调峰型天然气液化装置。~}( 20 典型级联式液化流程的比功耗为0.33KW?h/kg。丙烷预冷单级混合制冷剂液化流程为其1.15倍。47$Ao0 21 天然气液化装置由天然气预处理流程、液化流程、储存系统、控制系统及消防系统等组成。{z 作者： 傲天笑 2006-7-8 09:34 回复此发言 -------------------------------------------------------------------------------- 2 液化天然气知识 22浮式液化天然气生产储卸装置是一种新型的边际气田、海上气田天然气的液化装置，以投资较低、建设周期短、便于迁移等优点。J 23 LNG项目大多由SHELL、道达尔等大型跨国石油公司与资源拥有国政府合资建设。\ 24 目前，LNG占全球燃气市场的5.6%及燃气出口总量的25.7%。J08D 25 在典型的LNG工业链中，各主要环节的投资费用所占的比例如下：上游气田开发10%，LNG工厂40%，LNG运输30%，接收终端20%。a\:=Z 26 接收海运LNG的终端设施称为LNG接收终端。它接收用船从基本负荷型天然气液化工厂运来的LNG，将其储存和再汽化后分配给用户。接收终端的再汽化能力很大，储槽容量也很大。它主要由专用码头、卸货装置（LNG卸料臂）、LNG输送管道、LNG储槽再汽化装置及送气设备、气体计量和压力控制站、蒸发气体回收装置、控制及安全保护系统、维护保养系统等组成。K+ 27 LNG接收终端工艺流程有两种：一种是直接输出式；；另一种式再冷凝式。直接输出式流程，蒸发气在压缩机增压后，送至稳定的低压用户，在卸船的工况下，低压用户应能接收大量蒸发气。再冷凝式流程，蒸发气经过压缩后，进入再冷凝器与储槽中的由泵输出的LNG进行换热，蒸发气被冷却液化，经外输泵增压后，进汽化器输送给用户。) 28 我国在建的第一座LNG接收终端： cl) 1 LNG卸船系统：卸船系统由卸料臂、卸船管线、蒸发气回流臂、LNG取样器、蒸发气回流管线，以及LNG循环保冷管线组成。O684 LNG运输船*码头后，经码头上卸料臂将船上LNG输出管线与岸上卸船管线连接起来，由船上储罐内的输送泵（潜液泵）将LNG不断输送到终端的储槽内。随着LNG不断输出，船上储罐内气相压力逐渐下降，为维持气气相压力值一定，将岸上储槽内一部分蒸发气加压后，经回流管线及回流臂送至船上储罐内。yltM LNG 卸船管线一般采用双母管式设计。卸船时两根母管同时工作，各承担50%的输送量。当一根母管出现故障时，另一根母管仍可工作，不致使卸船中断。在非卸船期间，双管可使卸船管线构成一个循环，便于对母管进行循环保冷，是其保持低温，减少因管线漏热使LNG蒸发量增加。通常由岸上储槽输送泵出口分出一部分LNG来冷却需保冷的管线，再经循环保冷管线返回罐内。每次卸船前还需用船上LNG对卸料臂等预冷，预冷完毕后再将卸船量逐步增加至正常输量。卸船管线上配有取样器，在每次卸船前取样并分析LNG的组成、密度及热值。Ix 2 LNG储存系统：LNG储存系统由低温储槽、附属管线及控制仪表组成。低温容器内液体在储存过程中，尽管容器有良好的隔热，但是还是会有一些热量通过各种方式传入容器中。由于热量的漏入，将会使一部分低温液体汽化，则容器中的压力会随之上升。储槽的日蒸发率约为0.06%—0.08%。卸船时，由于船上储罐内输送泵运行时散热、船上储罐与终端储槽的压差、卸料臂漏热及LNG液体蒸发气的置换等，蒸发气量可数倍增加。为了最大程度减少卸船时的蒸发气量，应尽量提高此时储槽内的压力。一般来说，接收终端至少应有2个等容积的储槽。{ 3 LNG再汽化/外输系统：LNG再汽化/外输系统包括LNG储槽内输送泵（潜液泵）、储槽外低/高压外输泵、开架式水淋蒸发器、浸没燃烧式蒸发器及计量设施等。$.Bj 储槽内LNG经罐内输送泵加压后进入再冷凝器，使来自储槽顶部的蒸发气液化。从再冷凝器中流出的LNG可根据不同用户要求，分别加压至不同压力。一部分LNG经低压外输泵加压至4.0MPa后，进入低压水淋蒸发器中蒸发。水淋蒸发器在基本负荷下运行时，浸没燃烧式蒸发器作为备用，在水淋蒸发器维修时运行或在需要增加气量调峰时并联运行；另一部分LNG经高压外输泵加压至7.0MPa后，进入高压水淋蒸发器中蒸发，以供远距离用户使用。高压水淋蒸发器也配有浸没燃烧式蒸发器作为备用。~{*h3 在汽化后的高、低压天然气（外输气）经计量设施分别计量后输往用户。为保证罐内输送泵、罐外低压和高压外输泵正常运行，泵出口均设有回流管线。当LNG输送量变化时，可利用回流管线调节流量。在停止输出时，可利用回流管线打循环，以保证泵处于低温状态。%G 作者： 傲天笑 2006-7-8 09:34 回复此发言 -------------------------------------------------------------------------------- 3 液化天然气知识 4 蒸发气处理系统：蒸发气处理系统包括蒸发气冷却器、分液罐、压缩机及再冷凝器等。此系统应保证LNG储槽再一定压力范围内工作。储槽的压力取决于罐内气相（蒸发气）的压力。当储槽处于不同工作状态，例如储罐有LNG外输，正在接收LNG，或既不外输也不接收LNG时，其蒸发气量均有较大差别，如不适当处理，就无法控制气相压力。因此，储槽中应设置压力开关，并分别设定几个等级的超压值及欠压值，当压力超过或低于各设定值时，蒸发气处理系统按照压力开关进行相应动作，以控制储槽气相压力。5DV_ 5 储槽防真空补气系统：为防止LNG储槽在运行中产生真空，在流程中配有防真空补气系统。补气的气源通常为蒸发器出口管引出的天然气。有些储槽也采取安全阀直接连通大气，当储槽产生真空时，大气可直接由阀进入罐内补气。V$kqc 6 火炬/放空系统：当LNG储槽内气相空间超压，蒸发气压缩机不能控制且压力超过泄放阀设定值时，罐内多余蒸发气将通过泄放阀进入火炬中烧掉。当发生诸如涡旋现象等事故时，大量气体不能及时烧掉，则必须采取放空措施，及时把蒸发气排放掉。29 开架式汽化器： tBs({ 以海水作热源的汽化器，用于基本负荷型的大型汽化装置，最大天然气流量可达180t/h。汽化器可以在0%—100%的负荷范围内运行。可以根据需求的变化遥控调整汽化量。MZ$m$ 整个汽化器用铝合金支架固定安装。汽化器的基本单元是传热管，由若干传热管组成板状排列，两端与集气管或集液管焊接形成一个管板，再由若干个管板组成汽化器。汽化器顶部有海水的喷淋装置，海水喷淋在管板外表面上，依*重力的作用自上而下流动，LNG在管内向上流动，在海水沿管板向下流动的过程中，LNG被加热汽化。虽然水的流动是不停止的，但这种类型的汽化器工作时，有些部位可能结冰。使传热系数有所降低。M 水加热型汽化器的投资较大，但运行费用较低，操作和维护容易，比较适用于基本负荷型的LNG接收站的供气系统。但这种汽化器的汽化能力，受气候等因素的影响比较大，随着水温的降低，汽化能力下降。通常汽化器的进口水温的下限大约5℃。2Sc 大型的汽化器装置可由数个管板组组成，使汽化能力达到预期的设计值，而且可以通过管板组对汽化能力进行调整。!G+ 水膜在沿管板下落的过程中具有很高的传热系数，可达到5800 W/ m2K 。在传热管内侧，LNG蒸发时传热系数相对较低，新型的汽化器对传热管进行了强化设计。传热管分成汽化区和加热区，采用管内肋片来增加换热面积和改变流道的形状，增加流体在流动过程中的扰动，达到增强换热的目的。管外如果产生结冰，也会影响传热性能。为了改善管外结冰的问题，采用具有双层结构的传热管，LNG从底部的分配器先进入内管，然后进入内外管之间的夹套。夹套内的LNG直接被海水加热并立即汽化，然而在内管内流动的LNG是通过夹套中已经汽化的LNG蒸汽来加热，汽化是逐渐进行的。夹套虽然厚度较薄，但能提高传热管外面的温度，所以能抑制传热管外表结冰，保持所有的传热面积都是有效的，因此提高了海水与LNG之间的传热效率。d 30 具有中间传热流体的汽化器：采用中间传热流体的方法可以改善结冰带来的影响，通常采用丙烷、丁烷等截止作中间传热流体。实际使用的汽化器的传热过程是由两极换热组成：第一级是由LNG和丙烷进行换热；第二级是丙烷和海水进行换热。这样加热介质不存在结冰的问题。r%c? 31 燃烧加热型汽化器：在燃烧加热型汽化器中，浸没式燃烧加热型汽化器是使用最多的一种。结构紧凑，节省空间，装置的初始成本低。它使用了一个直接向水中排出燃气的燃烧器，由于燃气与水直接接触，燃气激烈地搅动水，使传热效率非常高。水沿着汽化器的管路向上流动，LNG在管中汽化，汽化装置的热效率在98%左右。适合于负荷突然增加的要求，可快速启动，并且能对负荷的突然变化作出反应。可以在10%—100%的负荷范围内运行，适合于紧急情况或调峰时使用。^*u bhuaswlfof2717755770

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参考资料里面有用流程图的形式介绍天然气液化工厂常用的脱碳、脱水、脱汞等脱杂质工艺流程；

液化天然气的发展概况

1941 年在美国克利夫兰建成了世界第一套工业规模的LNG装置，液化能力为 8500 m3 /d 。从 60 年代开始， LNG 工业得到了迅猛发展，规模越来越大，基本负荷型液化能力在 2.5 × 104 m3 /d 。各国投产的 LNG 装置已达 160 多套， LNG 出口总量已超过 46.18 × 106 t/a 。

天然气的主要成分是甲烷，甲烷的常压沸点是 -16 1 ℃ ，临界温度为 -84 ℃ ，临界压力为 4.1MPa 。 LNG 是液化天然气的简称，它是天然气经过净化（脱水、脱烃、脱酸性气体）后[4]，采用节流、膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体而形成的[5]。 中国天然气贸易的发展，不但反映了世界天然气市场格局的变化，而且正在为世界天然气市场注入新的活力。

2011年中国天然气产量首次突破1000亿立方米，达到1011.8亿立方米，同比增长6.4%。2012年前8个月产量累计达到697.7万吨，同比增长5.4%。天然气管道建设也如火如荼。2011年全国新增天然气长输管道里程超过5000公里，全国干、支线天然气管道总长度超过5万公里。2013年10月16日，西气东输三线工程在北京、新疆和福建三地同时开工，沿线经10个省区，总长度7378公里，设计年输气量300亿立方米。

液化天然气则随着海上液化天然气进口量的不断增加以及陆上液化天然气液化工厂的建设，国内资源供应得到了保障。2011年我国进口液化天然气1221.5万吨(约合171亿立方米)，约为上年进口量的1.3倍。我国海上液化天然气进口量今后将会逐年增加，2015年有望达到4000万吨，年均复合增长率超过30%。 2013年11月22日俄罗斯国家杜马通过一项法律允许俄液化天然气出口自由化，这项法律将打破多年来液化天然气出口由俄罗斯天然气工业股份公司垄断的局面。

上述法律自2013年12月1日起生效。按照规定，俄罗斯将有两类能源公司获得液化天然气出口权。持有2013年1月1日前颁发的联邦矿产资源开采许可证，并被允许建立液化天然气工厂，或将开采出的天然气用于生产天然气的公司。此外，拥有包括黑海和亚速海在内的内海、领海及大陆架矿产资源开采权，并将开采出的天然气或按产品分成协议获得的天然气进行液化，国有资本超过50%的公司。

根据该法，俄工业贸易部将颁发液化天然气许可证的权力转交给能源部。天然气出口商将向俄能源部提供按俄政府规定的程序出口天然气的信息，此举是为了协调液化天然气出口，避免在俄出口商之间形成竞争。

俄政府希望，液化天然气出口自由化将有助于提高俄在世界天然气市场的份额，保持天然气价格稳定。

2013年前10个月，俄天然气出口量为1633．53亿立方米，其中远距离出口量同比增长17．7%，为1098．71亿立方米；近距离出口量同比下降16%，为416．63亿立方米。此外，前10个月出口至亚太地区的液化天然气同比略降1．6%，为118．15亿立方米。 中国三大国有石油公司之一的中国海洋石油总公司(China National Offshore Oil Corp., 简称∶中海油集团)正发行10年期美元计价债券，初步指导息率为同期美国国债加约210点子。今次是该集团首次在国际市场上发债集资，以作为其投资澳大利亚昆士兰Curtis液化天然气(liquefied natural gas 简称∶LNG)项目之用。

销售文件没有显示具体发债金额，仅称为基准规模。在美元债市场，基准规模一般指5亿美元或以上。

中海油集团是中央特大型国有企业，也是中国最大的海上油气生产商，总部设在北京。主要业务包括油气勘探开发、专业技术服务、炼化销售及化肥、天然气及发电、金融服务、新能源等六大业务板块。

该集团是在香港上市的中国海洋石油有限公司(CNOOC Ltd.,0883.HKCEO 简称∶中海油)的母公司，上市的中海油曾在国际债券市场多次发债，在今年5月初刚发行了40亿美元、四档不同年期的美元债，但中海油集团则是首次在海外发债。

销售文件显示，今次发债由中海油集团旗下全资附属公司CNOOC Curtis Funding No. 1 Pty Ltd担任发债体，由中海油集团提供担保。有关债券获穆迪(Moody's)初步Aa3及标准普尔(Standard Poor's)初步AA-评级，并计划于香港联合交易所上市。

文件显示，中海油集团计划把今次发债集资所得，用于旗下CNOOC (AUS) Investment或子公司的一般企业用途，当中部分将用作收购Curtis液化天然气项目之用。

中海油集团在5月时与英国石油公司(BP PLC, BP.LN)签订一项19.3亿美元的约束性协议，以取得Curtis液化天然气项目的40%权益，令其总权益由10%增至50%，协议还包括一个20年的供应合约。

销售文件显示，中国银行(Bank of China)、高盛(Goldman Sachs)、摩根大通(JP Morgan)及瑞银(UBS)担任今次发债的联席全球协调人，该4间投行，连同工银国际(ICBC International)、建银国际(CCB International)、农银国际(ABC Internaitonal)、交银国际(BOCOM International)，担任今次发债的联席账簿管理人及联席牵头经办人，预计最快于今天内定价。 2.1 国外研究现状

现在世界能源生产总量中，天然气已占到1/3，并有可能在不远的将来逐步将现时广受欢迎的石油和煤炭挤到次要地位。2020年前，天然气在世界能源需求中的比例将会达到45%-50%。目前，世界天然气年需求量超过2.5×10m，进入国际贸易的为(6250-6500)×l0m，而其中以LNG方式出售的约占33%。据第20届世界天然气大会和相关资料预测，2030年前，世界天然气的潜在需求将增加到4×10m，液化天然气历来是一种细分市场产品。它的消耗量正以每年10%的速度增长，全球液化天然气需求将从2010年的2.18亿吨增至2015年的3.1亿吨，到2020年可达到4.1亿吨。2011年上半年，液化天然气需求同比增长8.5%，全年增长12%，主要是受来自于日本、英国和印度新增需求，以及韩国传统买家需求增长的刺激。预计到2015年，我国天然气供应结构为国产气1700亿立方米，净进口900亿立方米，天然气消费量将达到2600亿立方米，占一次能源消费中的比重则将从目前的4%上升至7%至8%。2011年中国天然气的消费量为1313亿立方米，届时天然气占一次性能源的消费比例可能将提升至10%至15%。

近年来，随着世界天然气产业的迅猛发展，LNG已成为国际天然气贸易的重要部分。与十年前相比，世界LNG贸易量增长了一倍，出现强劲的增长势头。据预测，2012年国际市场上LNG的贸易量将占到天然气总贸易量的36%，到2020年将达到天然气贸易量的40%，占天然气消费量的15%。

国外的液化装置规模大、工艺复杂、设备多、投资高，基本都采用阶式制冷和混合冷剂制冷工艺，目两种类型的装置都在运行，新投产设计的主要是混合冷剂制冷工艺，研究的主要目的在于降低液化能耗。制冷工艺从阶式制冷改进到混合冷剂制冷循环，目前有报道又有 C Ⅱ -2 新工艺[6]，该工艺既具有纯组分循环的优点，如简单、无相分离和易于控制，又有混合冷剂制冷循环的优点，如天然气和制冷剂制冷温位配合较好、功效高、设备少等优点。

法国Axens 公司与法国石油研究所 (IFP) 合作，共同开发的一种先进的天然气液化新工艺—— Liquefin 首次工业化，该工艺为 LNG 市场奠定了基础。其生产能力较通用的方法高 15%-20% ，生产成本低 25% 。使用 Liquefin 法之后，每单元液化装置产量可达 600 × 104 t/y 以上。采用 Liquefin 工艺生产 LNG 的费用每吨可降低 25% [7] 。该工艺的主要优点是使用了翅片式换热器和热力学优化后的工艺，可建设超大容量的液化装置。 Axens 已经给美国、欧洲、亚洲等几个主要地区提出使用该工艺的建议，并正在进行前期设计和可行性研究。 IFP 和 Axens 开发的 Liquefin 工艺的安全、环保、实用及创新特点最近已被世界认可，该工艺获得了化学工程师学会授予的“工程优秀奖” [8] 。

美国德克萨斯大学工程实验站，开发了一种新型天然气液化的技术—— GTL 技术已申请专利。该技术比目前开发的 GTL 技术更适用于小规模装置，可加工 30.5 × 104 m3 /d 的天然气。该实验站的 GTL 已许可给合成燃料(Synfuels) 公司。该公司在 A M 大学校园附近建立了一套 GTL 中试装置，目前正在进行经济性模拟分析。新工艺比现有技术简单的多，不需要合成气，除了发电之外，也不需要使用氧气。其经济性、规模和生产方面都不同于普通的费托 GTL 工艺。第一套工业装置可能在 2004 年上半年建成[9]。

2.2 国内研究现状

早在20世纪 60 年代，国家科委就制订了 LNG 发展规划， 60 年代中期完成了工业性试验，四川石油管理局威远化工厂拥有国内最早的天然气深冷分离及液化的工业生产装置，除生产 He 外，还生产 LNG 。 1991 年该厂为航天部提供 30tLNG 作为火箭试验燃料。与国外情况不同的是，国内天然气液化的研究都是以小型液化工艺为目标，有关这方面的文献发表较多[10]，以下就国内现有的天然气液化装置工艺作简单介绍。

2011年，我国液化天然气行业市场销售CRN值约为80%，其中中石油、中石化、中海油三大国企的比重达到近六成，销售地区主要集中在天津、山东、广东、新疆、陕西等地。在LNG进口方面，截至2011年底，中国共投运LNG接收站5座，接收能力合计达1580万吨/年；到2014年全部建成后，中国LNG接收能力将达3380万吨/年。我国天然气地质资源量估计超过38万亿立方米，可采储量前景看好，按国际通用口径，预计可采储量7-10万亿立方米，可采95年，在世界上属资源比较丰富的国家。陆上资源主要集中在四川盆地、陕甘宁地区、塔里木盆地和青海，海上资源集中在南海和东海。此外，在渤海、华北等地区还有部分资源可利用。由于资源勘探后，未能有效利用，以及政策不配套，造成用气结构不合理，都在一定程度上制约了我国天然气工业的健康发展。但是，随着我国的社会进步和经济发展，天然气成为主要能源将是一个必然的趋势。

2.2.1 四川液化天然气装置

由中国科学院北京科阳气体液化技术联合公司与四川简阳市科阳低温设备公司合作研制的 300l/h 天然气液化装置，是用 LNG 作为工业和民用气调峰和以气代油的示范工程。该装置于 1992 年建成，为 LNG汽车研究提供 LNG 。

该装置充分利用天然气自身的压力，采用气体透平膨胀机制冷使天然气液化，用于民用天然气调峰或生产 LNG ，工艺流程合理，采用气体透平膨胀机，技术较先进。该装置基本不消耗水、电，属节能工程，但液化率很低，约 10% 左右，这是与它的设计原则一致的。

2.2.2 吉林油田液化天然气装置

由吉林油田、中国石油天然气总公司和中科院低温中心联合开发研制的 500l/h 撬装式工业试验装置于 1996 年 12 月整体试车成功，该装置采用以氮气为冷剂的膨胀机循环工艺，整个装置由 10 个撬块组成，全部设备国产化 [11]。

该装置采用气体轴承透平膨胀机；国产分子筛深度脱除天然气中的水和 CO2 ，工艺流程简单，采用撬装结构，符合小型装置的特点。采用纯氮作为制冷工质，功耗比采用冷剂的膨胀机循环要高。没有充分利用天然气自身压力，将天然气在中压下（ 5.0MPa 左右）液化（较高压力下液化既可提高氮气的制冷温度，又可减少制冷负荷），因此该装置功耗大。

2.2.3 陕北气田液化天然气

1999 年 1 月建成投运的 2 × 104 m3 /d “陕北气田 LNG 示范工程”是发展我国 LNG 工业的先导工程，也是我国第一座小型 LNG 工业化装置。该装置采用天然气膨胀制冷循环，低温甲醇洗和分子筛干燥联合进行原料气净化，气波制冷机和透平膨胀机联合进行低温制冷，燃气机作为循环压缩机的动力源，利用燃气发动机的尾气作为加热分子筛再生气的热源。该装置设备全部国产化。装置的成功投运为我国在边远油气田上利用天然气生产 LNG 提供了经验[12]。

2.2.4 中原油田液化天然气装置

中原油田曾经建设了我国最大的 LNG 装置，原料气规模为 26.6 5 × 104 m3 /d 、液化能力为 1 0 × 104 m3 /d 、储存能力为 1200 m3 、液化率为 37.5%[13]。目前，在充分吸取国外先进工艺技术的基础上，结合国内、国外有关设备的情况，主要针对自身气源特点，又研究出 LNG 工艺技术方案 [14] 。该工艺流程采用常用的分子筛吸附法脱水，液化工艺选用丙烷预冷 +乙烯预冷 + 节流。

装置在原料气量 30× 104 m3 /d 时，收率高达 51.4% ，能耗为 0.13 Kwh/Nm3 。其优点在于各制冷系统相对独立，可靠性、灵活性好。但是工艺相对较复杂，须两种制冷介质和循环，设备投资高。由于该厂充分利用了油田气井天然气的压力能，所以液化成本低。

2.2.5 天津大学的小型液化天然气装置

小型 LNG 装置与大型装置相比，不仅具有原料优势、市场优势而且投资低、可搬迁、灵活性大[15]。 LNG 装置主要是用胺基溶剂系统对天然气进行预处理，脱除 CO2 等杂质；分子筛脱水；液化几个步骤。装置采用单级混合制冷系统；闭合环路制冷循环用压缩机压缩制冷剂。单级混合制冷剂工艺操作简便、效率高，适用于小型 LNG 装置。

压缩机的驱动机可用燃气轮机或电动马达。电价低的地区可优先考虑电动马达（成本低、维修简单）。在燃料气价格低的地区，燃气透平将是更好的选择方案。经济评估结果表明，采用燃气轮机驱动机的液化装置，投资费要比选用电动马达高出 200 万~ 400 万美元。据对一套 15 × 106ft 3 /d 液化装置进行的成本估算，调峰用的 LNG 项目储罐容积为 10 万 m3 ，而用于车用燃料的 LNG 项目仅需 700m3 储罐，导致最终调峰用的 LNG 成本为 2.03 ~ 2.11 美元 /1000ft3 ，而车用 LNG 成本仅 0.98 ~ 0.99 美元 /1000 ft3 。

2.2.6 西南石油大学液化新工艺

该工艺日处理 3.0 × 104 m3 天然气，主要由原料气 （ CH4 : 95.28% ， CO2 :2.9% ） 脱 CO2 、脱水、丙烷预冷、气波制冷机制冷和循环压缩等系统组成。 以 SRK 状态方程作为基础模型，开发了天然气液化工艺软件。 天然气压缩机的动力采用天然气发动机，小负荷电设备用天然气发电机组供电，解决了边远地区无电或电力紧张的难题。由于边远地区无集输管线可利用，将未能液化的天然气循环压缩，以提高整套装置的天然气液化率。

装置采用一乙醇胺法（ MK-4 ）脱除 CO2 。由于处理量小，脱二氧化碳的吸收塔和再生塔应采用高效填料塔 [16] 。由于混合制冷剂，国内没有成熟的技术和设计、运行管理经验，仪表控制系统较复杂。同时考虑到原料气中甲烷含量高，有压力能可以利用。故采用天然气直接膨胀制冷作为天然气液化循环工艺[17]。气波制冷属于等熵膨胀过程，气波制冷机是在热分离机的基础上，运用气体波运动的理论研制的。在结构上吸收了热分离机的一些优点，同时增加了微波吸收腔这一关键装置，在原理上与热分离机存在明显不同，更加有效地利用气体的压力，提高了制冷效率。

2.2.7 哈尔滨燃气工程设计研究院与哈尔滨工业大学

LNG 系统主要包括天然气预处理、天然气的低温液化、天然气的低温储存及天然气的气化和输出等[18]。经过处理的天然气通过一个多级单混冷凝过程被液化，制冷压缩机是由天然气发动机驱动。 LNG 储罐为一个双金属壁的绝热罐，内罐和外罐分别是由镍钢和碳钢制成 [19] 。

循环气体压缩机一般采用天然气驱动，可节省运行费用而使投资快速收回。压缩机一般采用非润滑式特殊设计，以避免天然气被润滑油污染[20]。采用装有电子速度控制系统的透平，而且新型透平的最后几级叶片用钻合金制造，改善了机械运转。安装于透平压缩机上的新型离合器是挠性的，它们的可靠性比较高，还可以调整间隙。