LNG工厂的工艺设计探讨

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（ 上接第 B09 页）
进液： 来自液化系统的 LNG 通过充装管道，经 好的社会效益和经济效益。
过充装紧 急 切 断 阀、顶 部 或 底 部 进 液 阀 进 入 子 罐。
在高高液位连锁或液化单位连锁的情况下，充装紧 参考文献：
第 31 卷 第 10 期
煤气与热力
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镀锌钢管、铝塑复合管等材料的使用寿命一般在 20 ［2］ 池爱君． 薄壁不锈钢管在室内燃气工程的应用［J］．
年左右，而且使用这些管材时，还需采取防腐或外保
煤气与热力，2009，29（ 8） ： B25 － B27．
护等措施，今后的更换和维护费用都较高。
参考文献：
电话：13864313335
［1］ 冯伟琳，宋张荣，朱万美． 绍兴市户内燃气表外移的实
E － mail：wang． hongbo@ towngas． com
践［J］． 煤气与热力，2010，30（ 3） ： B25 － B27．
收稿日期：2010 － 06 － 24； 修回日期：2011 － 07 － 01
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张懿君，等： LNG 工厂的工艺设计探讨
第 31 卷 第 10 期
应低于 1 × 10 － 6 ； 经纯化系统净化后芳香烃类体积 分数应为 1 × 10 － 6 ～ 10 × 10 － 6 。
来自压缩机的天然气经气液分离器和过滤器后 进入吸收塔底部，与来自塔顶的 N － 甲基二乙醇胺 （ MDEA） 溶液逆流接触，CO2 和 H2 S 被 MDEA 溶液 吸收。净化后的天然气在吸收塔上部被洗涤冷却 后，经塔顶高效除污器进行除污，之后进入净化冷却 器降温至 40 ℃ ，再经净化分离器分离水分及杂质后 进 入 脱 水 系 统［2］。N － 甲 基 二 乙 醇 胺 吸 收 法 （ 即 MDEA + 活化剂） 脱碳工艺兼有物理吸收和化学吸 收的特点，具有 CO2 回收率高、能耗低等优点。
供销差率为 6% ，现在降至 3% 。
根据试点经验，从安全、经济等角度分析，采取 户外集中挂表的安装型式优于传统户内立管、户内 挂表和户外立管、户内挂表的安装型式。
作者简介：王鸿博（ 1973 － ） ，男，山东淄博人，工程师，大 学，主要从事城市燃气工程技术、施工及造价管理 工作，现为淄博港华燃气有限公司工程部经理。
5 天然气液化系统
① 液化原理 液化系统采用氟利昂预冷和氮 － 甲烷膨胀液化 流程提供天然气液化需要的冷量，采用低温工艺将 天然气液化，进入 LNG 子母罐储存并通过 LNG 槽 车外运。 氟利昂预冷和氮 － 甲烷膨胀液化流程结合了级 联式液化流程和膨胀机液化流程的优点，流程高效 简单。在此液化流程中，氟利昂预冷循环用于预冷 氮 － 甲烷和天然气，而氮 － 甲烷循环用于深冷和液 化天然气。 氮 － 甲烷膨胀液化流程是纯氮膨胀制冷循环的 一种改进。为了降低能耗，采用氮 － 甲烷混合气体 代替纯 N2。氮 － 甲烷膨胀液化流程具有起动时间 短、流程简单、控制容易、制冷剂测定及计算方便等 优点。由于缩小了冷端换热温差，氮 － 甲烷膨胀液 化流程比纯氮膨胀液化流程减少 10% ～ 20% 的能 耗。氮 － 甲烷膨胀液化工艺克服了阶式制冷循环工 艺机组多、流程复杂、附属设备多、管道与控制系统 复杂等缺点，也解决了混合制冷剂工艺能耗较高、混 合制冷剂合理配比困难及流程计算困难等问题。故 氮 － 甲烷膨胀液化工艺特别适合中小型的天然气液
已经安全投入生产，产量基本达到设计要求，具有良 收稿日期：2011 － 02 － 14； 修回日期：2011 － 03 － 01
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化装置。 ② 液化流程［4］ 氮 － 甲烷膨胀液化系统由天然气液化系统和氮
－ 甲烷制冷系统两部分组成。 氮 － 甲烷膨胀液化流程见图 1。在天然气液化
系统中，经过预处理装置脱酸、脱水后的天然气，经 换热器 2 冷却后，在气液分离器 3 中进行气液分离， 其中的气相流入换热器 4 冷却液化，在换热器 5 中 过冷，节流降压后进入储罐； 液相进入换热器 2 内吸 热气化后再进入天然气管道。在氮 － 甲烷制冷系统 中，制冷剂氮 － 甲烷经循环压缩机 10 和制动压缩机 7 压缩到工作压力后，经水冷却器 8 冷却，进入换热 器 2，被冷却到透平膨胀机的入口温度。一部分制 冷剂进入透平膨胀机 6，膨胀到循环压缩机的入口 压力，与返流制冷剂混合后，作为换热器 4 的冷源， 回收的膨胀功用于驱动制动压缩机； 另外一部分制 冷剂经换热器 4 和 5 冷凝和过冷后，经节流阀节流、 降温后返流，为换热器 5 提供冷量。
Key words： natural gas liquefaction； decarbonizition； dehydration； purification； demercuration； nitrogen and methane expanding liquefaction
1 概述
天然气是一种优质洁净的燃料，在能源、交通等 领域具有很好的前景，天然气的液化和储存是其开 发利用的一项关键技术。液化天然气 （ LNG） 产业 是高科技的系统工程，已形成了一个工业链。30 年 来，LNG 产 业 作 为 世 界 上 一 门 新 兴 工 业 在 飞 速 发 展，目前仍保持着强劲的势头。我国有丰富的天然 气资源，但大规模开发利用天然气，尤其是开发和应 用 LNG 技术起步很晚。我国已进入 LNG 建设的高 峰期，故 LNG 的工艺设计、建设及运营可能出现一 系列问题，需要我们探索和研究［1］。本文通过工程 实例对 LNG 工厂的工艺设计进行探讨。
第 31 卷 第 10 期 2011 年 10 月
煤气与热力
GAS ＆ HEAT
Vol． 31 No． 10 Oct． 2011
LNG 工厂的工艺设计探讨
张懿君， 程玉排
（ 陕西省燃气设计院，陕西 西安 710043）
摘 要： 结合工程实例，探讨了 LNG 工厂的工艺系统（ 原料气分配及压缩系统，脱碳、脱水、 纯化及脱汞系统，液化系统及储存和装车系统） 及流程。
④ 采用户外集中挂表后，抄表、安检效率将大
幅度提高，维修量减少，供销差降低； 相比较而言运
行维护人员少，从而公司的人工及运行成本随之降
低。采用户内立管和户外立管型式，平均每月抄表
工作量为 800 户 / 人，安检工作量为 500 户 / 人。采
用户外集中挂表后，平均每月抄表工作量为 2 000
户 / 人，安检工作量为 1 000 户 / 人。原来居民用户
急切断阀将迅速自动关闭。
［1］ 顾安忠，鲁雪生，汪荣顺，等． 液化天然气技术［M］．
出液和装车： 子罐内的 LNG 通过低温泵输送， 经过截止阀和出液紧急切断阀进入槽车。在火气关 断阀连锁的情况下，出液紧急切断阀将迅速自动关 闭。
该液化装置的 LNG 产量为 512 m3 / d，每天装车 操作按 8 h 计算，配置 80 m3 / h 的外置式离心泵 2 台 （ 1 用 1 备） ，LNG 装车位 3 个，可实现 3 台槽车同时
2 LNG 工厂工艺系统及流程
陕西省燃气设计院于 2008 年初承接了一个日 处理天然气 60 × 104 m3 / d 的 LNG 工厂设计项目，该 项目完全采用国内设备和国内技术，气源来自陕京 输气管道和兰银输气管道。冬季气源压力为 2． 0 ～ 2． 5 MPa，夏季气源压力为 3． 0 ～ 3． 5 MPa，气源温度
关键词： 天然气液化； 脱碳； 脱水； 纯化； 脱汞； 氮 － 甲烷膨胀液化 中图分类号： TU996 文献标识码： B 文章编号： 1000 － 4416（ 2011） 10 － 0B08 － 02
Discussion on Process Design of LNG Plant
ZHANG Yijun， CHENG Yupai
为 5 ～ 40 ℃ 。气源的主要组分为甲烷，还含有 N2 、 CO2 、H2 S、烷烃类及苯类等。
本液化工程项目的主要工艺系统（ 按工艺流程 的先后顺序） 有： 原料气分配系统、原料气压缩系 统、脱碳系统、脱水系统、纯化系统、脱汞系统、液化 系统、储存系统和装车系统。辅助系统有放散系统、 仪表风系统、PSA 制氮及液氮气化系统、循环水系统 和蒸汽系统。
图 1 氮 － 甲烷膨胀液化流程
6 储存和装车系统
液化后的 LNG 进入 LNG 储罐储存，储存能力 按 7 d 的产量确定，选用 有 效 容 积 为 1 750 m3 的 LNG 储罐 2 座，当 1 座 LNG 储 罐 进 液 时，另 1 座 LNG 储罐装车。
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从脱碳系统出来的天然气进入分子筛干燥器， 采用 4A 液化天然气专用分子筛吸附脱除天然气中 的水分，水分体积分数小于 1 × 10 － 6 后，进入干粉过 滤器去除粉尘，之后进入纯化和脱汞系统。
从脱水系统出来的干燥天然气进入纯化器，采 用活性炭 吸 附 脱 除 芳 香 烃 后，经 过 滤 器 脱 除 粉 尘。 然后，自上而下通过脱汞吸附器床层，采用浸硫煤基 活性炭吸附脱除天然气中的汞［3］，使其含量小于 10 ng / m3 。再经过滤器脱除粉尘后，进入液化系统。
北京： 机械工业出版社，2003： 62． ［2］ 张朋波，王兆银，张兴兴，等． 天然气液化预处理工艺
流程［J］． 煤气与热力，2009，29（ 9） ： B05 － B07． ［3］ 张林松，杨光，赵万鹏，等． 天然气液化厂站脱汞的探
讨［J］． 煤气与热力，2008，28（ 8） ： B10 － B12． ［4］ 顾安忠，鲁雪生． 液化天然气技术手册［M］． 北京： 机
Abstract： The process systems such as raw material gas distribution and compression system，decarbonizition system，dehydration system，purification system，demercuration system，liquefaction system，storage system and loading system as well as the process flow of LNG plant are discussed with an engineering case．