天然气处理与液化

1天然气处理与液化

气电集团技术研发中心陈杰2010年4月30日2概述液化技术和关键设备国内液化项目的建设建议提纲3一、概述产业定位和意义起源与历史国外天然气液化技术发展国内天然气液化技术发展4产业定位和意义一、概述51959,甲烷先锋号，从美国路易斯安那州装载第一船LNG穿越大西洋，运至英国泰晤士的Canvey岛第一个LNG接收终端；1964年，世界第一座大型基荷性LNG工厂在阿尔及利亚建成投产。BritishGasCanveyIslandLNGTerminal,WorldFirst.起源与历史一、概述阿尔及利亚LG4/Z,LNGplantWorldFirst.6

国外天然气液化技术和产业发展40多年来，随着国际天然气贸易的兴起和设备技术能力的不断提升，天然气液化技术和工业得到了长远发展，目前全球范围内已建或在建的LNG装置有200多套，其中基本负荷型装置约100多套。

一、概述7阶式液化循环膨胀液化循环混合冷剂循环单一混合冷剂丙烷预冷混合冷剂双混合冷剂混合流逐级制冷流程相对复杂、设备多、采用较少、无须配比、开车便捷液化率低、能耗高、适用小型LNG装置简单、投资低、适用大中小型LNG装置一、概述国外天然气液化技术和产业发展

－MRC工艺已成为天然气液化工艺的主流

截止2005年各工艺应用情况2006～2012年各工艺应用情况资料来源：Shell2006液化工艺类型：C3/MRDMR

FMCCASCADELIQUEFIN液化工艺公司：APCISHELLLINDEPHILLIPSAXEN。工艺多元化垄断依存在一、概述国外天然气液化技术和产业发展9一、概述

国外天然气液化技术和产业发展

－单线规模大型化成为主要趋势

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国外天然气液化技术和产业发展

－LNGFPSO继续成为技术和产业热点

一、概述11国外天然气液化技术和产业发展

－LNGFPSO继续成为技术和产业热点

一、概述12提高装置效率，减少CO2排放,进行CO2捕捉；提高装置对寒冷地区气温的适应性。一、概述国外天然气液化技术和产业发展

－其它最新液化技术研究重点13一、概述国外几个典型的大型LNG工厂－SakhalinII14一、概述国外几个典型的大型LNG工厂－挪威statoil15一、概述国外几个典型的大型LNG工厂－挪威statoil16一、概述国外几个典型的大型LNG工厂17一、概述国外几个典型的大型LNG工厂Darwin液化工厂18一、概述国外调峰型LNG工厂－美国亚特兰大调峰站19国内天然气液化技术进展尽管国内的一些科研院校如上海交大在1970年开始就涉足天然气液化技术的研究，但由于国内天然气大规模利用起步晚，在2000年以后，中国的天然气液化技术和产业在西气东输工程的带动才真正兴起并得到快速发展。一、概述20由于国内可利用的气源规模和LNG技术、设备制造水平的限制，国内的天然气液化工厂规模普遍很小，最大的新疆广汇为43万吨/年。前期（2000年前后）的液化工厂技术无论膨胀、阶式、混合冷剂工艺均引进国外技术。国内天然气液化技术进展一、概述212007年起，以四川空分、成都深冷、北京联合燃气、哈深冷、富士达、哈工大等国内单位开始涉足小型液化工厂，但80％以上的项目处于建设期，有望这两年投产；基于空分技术的N2（N2＋CH4）膨胀工艺为当前国产液化技术主流，主要适用于天然气处理量30万方/日以下；代表液化技术潮流的MRC工艺流程，立足于国内技术尚处于起步摸索阶段。表现为：成都深冷在晋城项目（25万方/日）开始首次自主尝试，并顺利投产，项目存在诸多问题。一、概述22气电集团技术研发中心在全面剖析和总结引进的珠海液化装置基础上，自主开发了CNOOC-SMRC液化工艺技术，已经应用于JZ25-1液化项目；气电集团技术研发中心牵头联合国内相关单位针对北帕斯天然气液化项目自主开发了CH和CS两套中国大型天然气液化工艺技术。经过一年多的自主研发和集中攻关，气电集团已基本掌握液化核心技术！一、概述23海南海燃LNG工厂一、概述国内LNG工厂24新疆广汇LNG工厂一、概述国内LNG工厂25中原绿能LNG工厂一、概述国内LNG工厂26浦东调峰LNG工厂一、概述国内LNG工厂27新奥涠洲LNG工厂一、概述国内LNG工厂28海油珠海LNG工厂一、概述国内LNG工厂29海油珠海LNG工厂一、概述国内LNG工厂30原料气调压计量脱酸气脱水脱HG液化冷箱脱氮LNG储存/装车循环压机.消防水电气低温脱烃冷剂储配火炬液化单元储存/装车单元公用工程单元LNG预处理单元二、液化技术和关键设备31天然气净化程度的要求杂质预处理指标水1ppmCO250-100ppmH2S4ppmCOS<0.5ppm硫化物总量10~50mg/m3汞<0.01μg/m3芳香族化合物1~10ppm二、液化技术和关键设备32化学吸收法（MEA、DEA、MDEA、DGA）物理吸收法（Selexol、Rectisol、FLuor等）混合吸收法直接转化法（Claus、Stretford、Unisulf）膜分离法（Prism、Separex、Gasep）二、液化技术和关键设备天然气脱酸工艺33二、液化技术和关键设备胺法脱酸工艺34二、液化技术和关键设备胺法脱酸工艺板式塔填料塔35溶液蒸汽压20℃/Pa酸气选择性反应速率溶液的腐蚀性再生热溶液质量分数酸气负荷（mol/mol）富液贫液MEA28易氧化快-有机硫-无选择性强高0.200.350.05DEA1.3中-有机硫-无选择性中较低0.3-0.350.5-0.70.03MDEA1.3中H2S/CO2低较低0.50.40.005二、液化技术和关键设备胺法脱酸工艺36冷却脱水(节流降温、外加冷源)甘醇吸收脱水（液体）吸附脱水（固体）二、液化技术和关键设备天然气脱水工艺37分子筛脱水的原理和特点：A型分子筛晶体结构为立方体结构。4A分子筛的比表面积可达900m2/g，孔径4.2U；分子筛表面聚集大量的局部电荷；吸附选择性强：只吸附比分子筛直径小的分子；对极性分子和不饱和分子有很强的亲和力。影响吸附效率的因素：压力、温度、流速、相对湿度。分子筛再生：加热、降压。饱和段吸附传质段未吸附段湿天然气干天然气二、液化技术和关键设备天然气脱水工艺38湿净化天然气粉尘过滤分子筛干燥器粉尘过滤汞过滤器做燃料或压缩净化天然气去冷箱再生气和冷吹气二、液化技术和关键设备天然气脱水工艺39二、液化技术和关键设备40杂质脱除汞：极微量的汞含量就会严重腐蚀铝制设备。载硫活性碳脱除。重烃（苯）：可形成堵塞。异戊烷洗脱除COS：可水化形成H2S和CO2。通常与H2S和CO2在脱酸时一起脱除。氮气：其含量的增加会使天然气液化更困难。一般采用最终闪蒸法从LNG中选择性脱除。二、液化技术和关键设备41天然气液化工艺阶式制冷工艺膨胀制冷工艺混合冷剂制冷工艺二、液化技术和关键设备421、阶式制冷工艺：天然气液化工艺二、液化技术和关键设备43天然气液化工艺二、液化技术和关键设备克劳德循环制冷2、膨胀制冷工艺：44SMR（SingleMixedRefrigerant）C3/MRDMR（DoubleMixedRefrigerant）LiquefinAxensProcessMFC(MixedFluidCascade)原理：MRC是以C1至C5的烃类及N2等五种以上的多组分混合制冷剂为工质，低温高压液相的MR经J/T阀节流后，作为冷源在不同的温度段轻、重组分冷剂逐渐蒸发吸收天然气等热流中的热量，以达到逐步冷却和液化天然气的目的。天然气液化工艺

二、液化技术和关键设备3、混合冷剂循环(MRC)工艺45SMR（SingleMixedRefrigerant）MR:C5H12、C3H8、C2H4、CH4、N2天然气液化工艺

二、液化技术和关键设备46C3PrecoolingFeedLNGMixedRefrigerantLiquefactionMRVAPCIC3/MR天然气液化工艺

二、液化技术和关键设备47C3Pre-CoolingFeedMixedRefrigerantLiquefactionLNGNitrogenExpanderSub-cooling-120C-150CC3/MR+APX天然气液化工艺

二、液化技术和关键设备48Shell－DMR原料天然气深冷压机LNG预冷MR循环深冷MR循环预冷压机天然气液化工艺

二、液化技术和关键设备原料天然气LNG预冷MRC板翅过冷MRC绕管深冷MRC绕管预冷MRC板翅预冷循环过冷循环深冷循环

LINDEMFC循环天然气液化工艺

二、液化技术和关键设备原料天然气深冷板翅预冷板翅LNG预冷压机深冷压机预冷MR循环深冷MR循环

AXENLIQUEFIN循环天然气液化工艺

二、液化技术和关键设备中国CH液化工艺天然气液化工艺－气电技术研发开发的CH/CS中国液化工艺

二、液化技术和关键设备LNGStorage中国CS液化工艺52液化流程理论能耗优劣排序系统复杂性排序单线规模万吨/年CASCADE2高300-800N2（CH4）-EXPANDER7低<5SMR6低<100C3/MR(APX)、CS5中200-1000DMR、CH4中200-500LiquefinAxens3中300-800MFC1高400-1000天然气液化工艺二、液化技术和关键设备53冷剂压缩机及其驱动设备LNG换热器冷箱二、液化技术和关键设备液化关键设备54二、液化技术和关键设备液化关键设备－冷剂压缩机55二、液化技术和关键设备液化关键设备－冷剂压缩机56二、液化技术和关键设备液化关键设备－冷剂压缩机57汽轮机二、液化技术和关键设备液化关键设备－冷剂压缩机的驱动58电机二、液化技术和关键设备液化关键设备－冷剂压缩机的驱动燃气透平59二、液化技术和关键设备液化关键设备－冷箱换热器(板翅)

60二、液化技术和关键设备液化关键设备－冷箱换热器(板翅)

61二、液化技术和关键设备液化关键设备－冷箱换热器(绕管式)

62二、液化技术和关键设备液化关键设备－冷箱换热器(绕管式)

63二、液化技术和关键设备液化关键设备－冷箱换热器(绕管式)

6465三、国内液化项目建设液化项目建设过程前期研究初步设计联动试车投料试车装置考核项目EPC66项目建设过程开展的主要工作项目前期和立项机会研究根据公司发展战略和产业规划，结合天然气资源和市场进行项目的机会研究，编制项目建议书。可行性研究委托具有资质的设计单位进行液化项目的技术、经济可行性研究。可研报告要通过气电集团组织的专家审查；海油总投委会批准-项目内部立项；地方省级项目核准-项目地方立项；-----项目《环评》、《安评》、《工程规划许可证》。三、国内液化项目建设液化项目建设过程67项目建设过程天然气液化项目开展的主要工作项目设计和建设期初步设计液化工艺包招标和实施;项目初步设计招标和实施;长周期设备（压缩机、LNG储罐）招标采办；完成EPC招标；海油内部：液化工艺包、初设专家审查，概算审批；地方政府：安全、消防、防雷、职业卫生；详细设计施工安装详细设计和施工安装严格按规范；单机试运要提前，试压、吹扫、清洗、气密。海油内部：通过机械完工验收和工程中间交接；地方政府：建设、安