气体液化系统

LNG液化工艺的三种流程

LNG是通过将常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间，

而且具有热值大、性能高、有利于城市负荷的平衡调节、有利于环境保护，减少城市污染等优点。

由于进口LNG有助于能源消费国实现能源供应多元化、保障能源安全，而出口LNG有助于天然气生产国

有效开发天然气资源、增加外汇收入、促进国民经济发展，因而LNG贸易正成为全球能源市场的新热点。

为保证能源供应多元化和改善能源消费结构，一些能源消费大国越来越重视LNG的引进，日本、韩国、美

国、欧洲都在大规模兴建LNG接收站。我国对LNG产业的发展也越来越重视，LNG项目在我国天然气供

应和使用中的作用尤为突出，其地位日益提升。

1 天然气液化流程

液化是LNG生产的核心，目前成熟的天然气液化流程主要有: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。

1.1 级联式液化流程

级联式(又称复迭式、阶式或串级制冷)天然气液化流程，利用冷剂常压下沸点不同，逐级降低制冷温度达到

天然气液化的目的。常用的冷剂为水、丙烷、乙烯、甲烷。该液化流程由三级独立的制冷循环组成，制冷

剂分别为丙烷、乙烯、甲烷。每个制冷循环中均含有三个换热器。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;第三级甲烷制冷循环为天然气提供冷量;通过

9个换热器的冷却，天然气的温度逐步降低，直至液化如下图所示。

1.2 混合制冷剂液化流程

混合制冷剂液化流程(Mixed-Refrigerant Cycle，MRC)是以C1~C5的碳氢物及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、膨胀，得到不同温度水平的制冷量，逐步冷却和液化天然气。混

合制冷剂液化流程分为许多不同型式的制冷循环。

1.2.1 闭式混合制冷剂液化流程

下图为闭式混合制冷剂液化流程(Closed Mixed Refrigerant Cycle)。在闭式液化流程中，制冷剂循环和天然气

液化石油气供应系统简述

摘要：本文主要介绍液化石油气供应系统的适用范围，系统的组成：液化石油气供应基地、零售网络、用户系统。重点介绍了用户系统中自然气化、强制气化、混和用气相关设备的原理。

关键词： 液化石油气 储存站 灌瓶站 储配站 自然气化 强制气化 掺混用气 文丘里引射式

一、概述

随着经济的发展和人民生活水平的提高，我国大部分城市实现了管道燃气供应，广大的农村地区和城乡结合部如果采用管道燃气供应的方式，投资巨大而且经济效益极低。因此，对于用户分散的地区（例如：农村地区和城乡结合部），可以优先选择液化石油气（LPG）瓶装供应的方式进行供气。

虽然压缩天然气（CNG）和液化天然气（LNG）的发展非常迅速，但是，只有在用户相对集中、用户规模适中（例如：中小城镇）等条件下才能获得预期的投资回报率。在用户相对分散，聚集程度较低的地区，液化石油气供应系统投资低，投资回收期短，风险较低。

液化石油气以其运输方便、热值高、燃烧清洁的优点。作为管道燃气输配系统的补充，具有使用条件较低的优势。在城市中管网难以到达、临时用气或热值要求较高的等用户以及在用户相对分散，聚集程度较低的地区发展速度极快，具有较大的发展空间。

二、液化石油气供应系统的组成

不考虑炼厂等液化石油气生产环节，从应用范围来看，液化石油气供应系统大致可以分为液化石油气供应基地、零售网络和用户系统三个组成部分：

（一）液化石油气供应基地

液化石油气供应基地从功能上可以分为储存站、灌瓶站等类型。

储存站指液化石油气储存基地，主要功能是存储液化石油气，并将其转输给灌瓶站、气化站和混气站。有时也进行少量的灌瓶作业。储存站主要功能是作为石油液化气储存、中转站、地区批发中心。其分布密度不宜超过一个地市一个，甚至几个地市才需要建设一个储存站。

降低温度液化实验的原理

降低温度液化实验的原理

降低温度液化实验是一种常用的实验方法，可以通过将气体转化为液体，使其体积大幅度减小，方便储存和运输。该实验的原理基于物质的物态变化规律，涉及到热力学和物质的分子结构、相变等知识。

一、液化的基本原理

在理想气体状态方程PV=nRT中，P是压强，V是体积，n是物质的摩尔数，R是气体常数，T是温度。当温度（T）和压强（P）恒定时，体积（V）与摩尔数（n）呈线性关系。实际上，在一定的压强下，气体可以被压缩至非常小的体积。但当温度降低到一定程度时，气体体积会突然明显减小，甚至发生相变，从气体状态转化为液体状态。

二、液化的实验方法

1. 降低温度：降低温度是实现气体液化首要的条件之一。通过采用低温材料和设备，例如低温槽、制冷机等，将气体所处的环境温度逐渐降低，加速气体分子动能的减小，促使气体分子以较低的平均速度运动，从而实现液化。

2. 增大压强：通常情况下，提高压强可以降低气体的体积。通过逐渐增大容器内的压力，在温度逐渐降低时，气体的体积会相应减小。一旦达到临界压强，气体的体积会急剧减小，出现明显的液化现象。

3. 运用混合气体效应：混合气体效应是指当两种或多种气体在一定压力下进入共同的容器中时，会相互影响，使得气体分子之间相互接近并发生相互作用。当气体分子之间的相互吸引力大于其热运动引起的相互排斥力时，会发生液化。例如，将高压液化气体与大气压力下的气体混合，气体分子之间的碰撞频率增加，相互作用也更为显著，有利于液化的发生。

4. 提供冷凝核：在液化实验中，冷凝核的存在对于气体液化至关重要。冷凝核是指固体或液体的微小颗粒，例如尘埃、冰晶、液滴等，能提供一个表面，吸引气体分子并让其开始液化。在液化实验中，通过提供冷凝核的形成条件，例如在气体接触表面上放置一些沾湿的物质等，可以促使气体分子开始液化。

三、液化实验的难点

1. 温度的控制：降低温度是实现气体液化的首要条件，温度的控制是液化实验中的关键。由于液化实验往往需要将温度降到极低的范围，因此需要采用特殊的低温设备和材料，以确保温度的准确控制。

液化空气生产工艺流程

1、压缩、预冷及净化

原料空气进入螺杆式空气压缩机压缩到0.7MPa（G）。液化空气装置压缩后空气进入空气预冷系统把空气冷却到8～10℃以下。出预冷机组后的空气进入分子筛纯化系统，空气在纯化器中脱除H2O、CO

2、C2H2及其他碳氢化合物，出纯化器的空气，其露点低于－65℃，CO2含量小于1PPm。

纯化系统中的吸附器由二台立式容器组成，当一台吸附器由来自冷箱的污氮经电加热器加热后进行再生和冷吹时，另一台吸附器进行吸附，两台吸附器间的切换由计算机系统控制的气动蝶阀定期完成，吸附剂采用13X分子筛。

3、空气精馏

空气的制取：出纯化系统的加工空气分成两路，其中大部分进入冷箱内的主换热器，在主换热器中被返流的产品空气、氮气以及污氮等低温气体冷却到接近露点。这些接近露点的空气进入下塔，在下塔中与下塔的回流液进行热质交换，在下塔的顶部得到纯氮，在下塔底部是富空气液空。下塔回流液是由设在下塔和上塔之间的冷凝蒸发器提供的。下塔顶部的气氮进入冷凝蒸发器冷凝成液氮，作为下塔的回流，同时放出冷凝潜热使冷凝蒸发器另一侧的液空气得到蒸发，成为上塔精馏的热源。

出纯化系统的加工空气的另一部分，先经膨胀机驱动的增压机增压，然后经增压后冷却器以及主换热器冷却，进入膨胀机膨胀，膨胀后空气入上塔参与上塔精馏。下塔抽出的富空气液空经过冷器过冷后进入上塔，是上塔精馏的进料空气。液化空气装置从下塔顶部抽出液氮，经过冷后作上塔的回流。作为上塔精馏的产品，上塔底部产出纯度为98%的空气，上塔顶部产出氮气。上塔产出的产品空气、氮气及抽取的污氮均经主换热器复热后出冷箱。复热后的污氮作为分子筛纯化系统用的再生气及冷吹气。

4、冷量制取

为了把空气分离成产品空气和氮气，液化空气装置为了平衡空分装置的冷损，空分装置需要冷量。本套装置的冷量主要是靠膨胀机产生的。出纯化系统的空气的一部分，进入由膨胀机同轴拖动的增压机增压，增压后的空气经增压后冷却器，主换热器冷却到膨胀前温度，进入空气轴承透平膨胀机膨胀，制取装置所需的冷量，膨胀后空气进入上塔参与精馏。