LNG液化工艺技术及发展

LNG液化工艺技术及发展摘要：近年来，面对资源紧张的现状，各个国家都开始开发和利用新的清洁能源，液化天然气由于运输灵活、储存效率高等优点，被广泛的应用在了工业生产和生活中，其重要性不言而喻。本文就LNG液化工艺技术及发展进行探讨，首先，介绍了LNG液化工艺技术，其次，阐述了国内外LNG液化工艺产业的发展现状，以供参考。关键词：LNG液化工艺技术；发展现状众所周知，天然气资源是一种优质、清洁的能源，在能源竞争中由于其特有的优势被广泛的应用在了生产和生活中。随着其开发的深入，LNG液化工艺技术获得了发展，级联式液化工艺技术、混合制冷剂液化工艺技术等被应用。另外，随着人们环保意识的增强，LNG液化工艺技术将会得到更大的提升。一、天然气液化工艺技术的简介液化是LNG生产的核心。目前，在天然气液化技术领域中成熟的液化工艺主要有3种类型：级联式液化工艺、混合制冷剂液化工艺、带膨胀机的液化工艺。1.1级联式液化工艺技术级联式液化工艺也称为阶式液化工艺、复叠式液化工艺，或串联蒸发冷凝液化工艺，是最早应用于液化天然气的工艺流程，从20世纪60年代开始，广泛的应用于基本负荷型天然气液化装置。该液化工艺由三级独立的制冷循环串联组成，制冷剂分别为丙烷、乙烯和甲烷。每个制冷循环中均含有3个换热器和一套压缩机组。第一级丙烷制冷循环为天然气、乙烯和甲烷提供冷量；第二级乙烯制冷循环为天然气和甲烷提供冷量，也可用乙烷代替乙烯作为第二级制冷循环的制冷剂；第三级甲烷制冷循环为天然气提供冷量。净化后的天然气通过三级制冷循环逐级冷却、冷凝、液化并过冷，经节流降压后获得低温常压液态天然气产品。1.2混合制冷剂液化工艺技术混合制冷工艺是目前世界上大型LNG工厂采用最多的技术路线，优点是工艺流程短，液化效率比较高，节省能耗。缺点是易波动难控制，尤其是开、停车难度大。混合制冷工艺采用氮气、甲烷、乙烯、丙烷、丁烷和戊烷的混合物作为制冷介质。第一、二级增压后的制冷介质经冷却后，进入板翅式换热器，通过一段冷却和一级分离，液相进入冷箱冷却、节流膨胀提供冷量；气相则进入第三级压缩机进一步增压。增压后的制冷介质经水冷后进入板翅式换热器进一步冷却，经二级分离出气相和液相，气、液相制冷介质返回冷箱进一步冷却后，分别进行节流膨胀，提供冷量，其换热过程全集中在一个大型的换热器中（冷箱）。合制冷采用多组分混合冷剂，利用不同组分的沸点不同、部分冷凝的特点，得到所需不同的温度级别，将原料气顺序冷却液化。混合制冷只需一套压缩机组，工艺流程大为简化，但由于仍需将冷剂分为不同的温度级别或压力级别，导致能耗较高，关键控制点技术较高，尤其是在制冷剂的配比要求极高。1.3带膨胀机的液化工艺带膨胀机的液化工艺，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，实现天然气液化的工艺。气体在膨胀机中降温，同时输出功驱动压缩机。当原料气与产品气有"自由〃压差时，液化过程就可能不需要"从外界〃加入能量，而是靠"自由〃压差膨胀机制冷，使进入装置的天然气液化，该工艺的关键设备是透平膨胀机。根据制冷剂的不同，可分为天然气膨胀液化工艺、氮气膨胀液化工艺和氮一甲烷膨胀液化工艺。其中，天然气膨胀液化工艺经脱水后的原料气分两部分，一部分经脱二氧化碳塔脱二氧化碳，然后在不同温度级下的换热器内被逐级冷却、冷凝、节流、降压后获得液态天然气产品；另一部分未脱二氧化碳的天然气与LNG储罐中自蒸发的气体混合后作为制冷剂，经压缩并冷却后，进入膨胀机膨胀降温，为不同温度级下的换热器提供冷量。氮气膨胀液化工艺中包括原料气液化循环和氮气膨胀液化循环两部分。在天然气液化循环中，经预处理后的原料气，先冷却、分离掉重烃，再冷却后，进入氮气提塔分离掉部分氮气，再经换热器进一步冷却和过冷后，得到液化天然气产品。在氮气膨胀液化循环中，氮气经压缩并冷却后，进入透平膨胀机膨胀降温，为中间级换热器提供冷量，之后再进入透平膨胀机膨胀降温，为三级换热器提供冷量。离开换热器的低压氮气进入循环压缩机中压缩，开始下一轮的循环。天然气液化循环中由氮气分离塔产生的低温气体，与二级膨胀后的氮气混合，共同为下一级换热器提供冷量。二、 国内外LNG液化工艺产业的发展现状2.1国内LNG液化工艺产业的发展现状由于中国天然气地质储量具有西多东少的特点，天然气西气东输管线覆盖范围有限，导致中国东部地区天然气市场存在巨大缺口，而且LNG可用于城镇应急调峰储备、运输工具的替代燃料、偏远地区居民生活用气及工业用气。因此，在沿海地区建设LNG接收站，在天然气产地建设LNG加工装置，可以满足更大范围、更多地区目前我国沿海地区已建成和在建的进口LNG接收站项目有12个，分别为广东大鹏、福建莆田、上海洋山港、上海五号沟、广东珠海、广东揭阳、广东深圳、浙江宁波、江苏如东、河北曹妃甸、辽宁大连、山东青岛接收站。截至2014年底，国内已建成了30余座天然气液化工厂，总生产能力为1193万立方米/天。这些已经建成的LNG装置中，只有新疆广汇、鄂尔多斯、四川达州的加工能力超过100万立方米/天，其余装置的规模普遍较小。未来三年，中国尚有30余个拟建LNG项目，潜在产能超过3000万立方米/天，在未来10-20年的时间内，LNG将成为中国天然气市场的强大生力军。2.2国际LNG液化工艺产业的发展现状目前全球共已建LNG生产线95条，总产能已达2.5亿吨/年；在建中的LNG生产线有30条，总产能为1.44亿吨/年。全球LNG消费市场主要分布在亚太地区、欧洲及北美。亚太地区由于人口增长较快、经济保持良性发展、能源多样化以及环境保护的需要，LNG需求量由2000年994亿立方米增至2010年将达1800亿立方米，年均增量约6%，而在此期间可供亚太地区的供应量仅增4%。亚太地区最大的2个LNG进口国日本和韩国需求增长趋缓，欧洲地区需求增长也不大。但北美地区由于现有天然气田的产量增长缓慢，并有下降的趋势，所以该地区天然气供需不平衡的问题日益突出，导致其需求量急剧增加，尤以美国的LNG需求增长最为明显。未来美国、印度和中国LNG市场需求的迅速增长将使全球LNG供应趋于紧张，而中东及亚太地区将成为向中国供应LNG的主要供应地区.三、 结束语总而言之，液化天然气不仅具有清洁、高效、投资小等优点，又可以被广泛地应用在城镇应急调峰储备、运输工具的替代燃料及偏远地区居民生活用气等各个方面，这些特点使得LNG产业在国内外得到快速发展，LN