天然氣處理與液化

1天然氣處理與液化

氣電集團技術(shù)研發(fā)中心陳杰2010年4月30日2概述液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備國內(nèi)液化項目的建設(shè)建議提綱3一、概述產(chǎn)業(yè)定位和意義起源與歷史國外天然氣液化技術(shù)發(fā)展國內(nèi)天然氣液化技術(shù)發(fā)展4產(chǎn)業(yè)定位和意義一、概述51959,甲烷先鋒號，從美國路易斯安那州裝載第一船LNG穿越大西洋，運至英國泰晤士的Canvey島第一個LNG接收終端；1964年，世界第一座大型基荷性LNG工廠在阿爾及利亞建成投產(chǎn)。BritishGasCanveyIslandLNGTerminal,WorldFirst.起源與歷史一、概述阿爾及利亞LG4/Z,LNGplantWorldFirst.6

國外天然氣液化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展40多年來，隨著國際天然氣貿(mào)易的興起和設(shè)備技術(shù)能力的不斷提升，天然氣液化技術(shù)和工業(yè)得到了長遠發(fā)展，目前全球范圍內(nèi)已建或在建的LNG裝置有200多套，其中基本負荷型裝置約100多套。

一、概述7階式液化循環(huán)膨脹液化循環(huán)混合冷劑循環(huán)單一混合冷劑丙烷預(yù)冷混合冷劑雙混合冷劑混合流逐級制冷流程相對復(fù)雜、設(shè)備多、采用較少、無須配比、開車便捷液化率低、能耗高、適用小型LNG裝置簡單、投資低、適用大中小型LNG裝置一、概述國外天然氣液化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展

－MRC工藝已成為天然氣液化工藝的主流

截止2005年各工藝應(yīng)用情況2006～2012年各工藝應(yīng)用情況資料來源：Shell2006液化工藝類型：C3/MRDMR

FMCCASCADELIQUEFIN液化工藝公司：APCISHELLLINDEPHILLIPSAXEN。工藝多元化壟斷依存在一、概述國外天然氣液化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展9一、概述

國外天然氣液化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展

－單線規(guī)模大型化成為主要趨勢

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國外天然氣液化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展

－LNGFPSO繼續(xù)成為技術(shù)和產(chǎn)業(yè)熱點

一、概述11國外天然氣液化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展

－LNGFPSO繼續(xù)成為技術(shù)和產(chǎn)業(yè)熱點

一、概述12提高裝置效率，減少CO2排放,進行CO2捕捉；提高裝置對寒冷地區(qū)氣溫的適應(yīng)性。一、概述國外天然氣液化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展

－其它最新液化技術(shù)研究重點13一、概述國外幾個典型的大型LNG工廠－SakhalinII14一、概述國外幾個典型的大型LNG工廠－挪威statoil15一、概述國外幾個典型的大型LNG工廠－挪威statoil16一、概述國外幾個典型的大型LNG工廠17一、概述國外幾個典型的大型LNG工廠Darwin液化工廠18一、概述國外調(diào)峰型LNG工廠－美國亞特蘭大調(diào)峰站19國內(nèi)天然氣液化技術(shù)進展盡管國內(nèi)的一些科研院校如上海交大在1970年開始就涉足天然氣液化技術(shù)的研究，但由于國內(nèi)天然氣大規(guī)模利用起步晚，在2000年以后，中國的天然氣液化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在西氣東輸工程的帶動才真正興起并得到快速發(fā)展。一、概述20由于國內(nèi)可利用的氣源規(guī)模和LNG技術(shù)、設(shè)備制造水平的限制，國內(nèi)的天然氣液化工廠規(guī)模普遍很小，最大的新疆廣匯為43萬噸/年。前期（2000年前后）的液化工廠技術(shù)無論膨脹、階式、混合冷劑工藝均引進國外技術(shù)。國內(nèi)天然氣液化技術(shù)進展一、概述212007年起，以四川空分、成都深冷、北京聯(lián)合燃氣、哈深冷、富士達、哈工大等國內(nèi)單位開始涉足小型液化工廠，但80％以上的項目處于建設(shè)期，有望這兩年投產(chǎn)；基于空分技術(shù)的N2（N2＋CH4）膨脹工藝為當(dāng)前國產(chǎn)液化技術(shù)主流，主要適用于天然氣處理量30萬方/日以下；代表液化技術(shù)潮流的MRC工藝流程，立足于國內(nèi)技術(shù)尚處于起步摸索階段。表現(xiàn)為：成都深冷在晉城項目（25萬方/日）開始首次自主嘗試，并順利投產(chǎn)，項目存在諸多問題。一、概述22氣電集團技術(shù)研發(fā)中心在全面剖析和總結(jié)引進的珠海液化裝置基礎(chǔ)上，自主開發(fā)了CNOOC-SMRC液化工藝技術(shù)，已經(jīng)應(yīng)用于JZ25-1液化項目；氣電集團技術(shù)研發(fā)中心牽頭聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)單位針對北帕斯天然氣液化項目自主開發(fā)了CH和CS兩套中國大型天然氣液化工藝技術(shù)。經(jīng)過一年多的自主研發(fā)和集中攻關(guān)，氣電集團已基本掌握液化核心技術(shù)！一、概述23海南海燃LNG工廠一、概述國內(nèi)LNG工廠24新疆廣匯LNG工廠一、概述國內(nèi)LNG工廠25中原綠能LNG工廠一、概述國內(nèi)LNG工廠26浦東調(diào)峰LNG工廠一、概述國內(nèi)LNG工廠27新奧潿洲LNG工廠一、概述國內(nèi)LNG工廠28海油珠海LNG工廠一、概述國內(nèi)LNG工廠29海油珠海LNG工廠一、概述國內(nèi)LNG工廠30原料氣調(diào)壓計量脫酸氣脫水脫HG液化冷箱脫氮LNG儲存/裝車循環(huán)壓機.消防水電氣低溫脫烴冷劑儲配火炬液化單元儲存/裝車單元公用工程單元LNG預(yù)處理單元二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備31天然氣凈化程度的要求雜質(zhì)預(yù)處理指標水1ppmCO250-100ppmH2S4ppmCOS<0.5ppm硫化物總量10~50mg/m3汞<0.01μg/m3芳香族化合物1~10ppm二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備32化學(xué)吸收法（MEA、DEA、MDEA、DGA）物理吸收法（Selexol、Rectisol、FLuor等）混合吸收法直接轉(zhuǎn)化法（Claus、Stretford、Unisulf）膜分離法（Prism、Separex、Gasep）二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備天然氣脫酸工藝33二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備胺法脫酸工藝34二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備胺法脫酸工藝板式塔填料塔35溶液蒸汽壓20℃/Pa酸氣選擇性反應(yīng)速率溶液的腐蝕性再生熱溶液質(zhì)量分數(shù)酸氣負荷（mol/mol）富液貧液MEA28易氧化快-有機硫-無選擇性強高0.200.350.05DEA1.3中-有機硫-無選擇性中較低0.3-0.350.5-0.70.03MDEA1.3中H2S/CO2低較低0.50.40.005二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備胺法脫酸工藝36冷卻脫水(節(jié)流降溫、外加冷源)甘醇吸收脫水（液體）吸附脫水（固體）二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備天然氣脫水工藝37分子篩脫水的原理和特點：A型分子篩晶體結(jié)構(gòu)為立方體結(jié)構(gòu)。4A分子篩的比表面積可達900m2/g，孔徑4.2U；分子篩表面聚集大量的局部電荷；吸附選擇性強：只吸附比分子篩直徑小的分子；對極性分子和不飽和分子有很強的親和力。影響吸附效率的因素：壓力、溫度、流速、相對濕度。分子篩再生：加熱、降壓。飽和段吸附傳質(zhì)段未吸附段濕天然氣干天然氣二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備天然氣脫水工藝38濕凈化天然氣粉塵過濾分子篩干燥器粉塵過濾汞過濾器做燃料或壓縮凈化天然氣去冷箱再生氣和冷吹氣二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備天然氣脫水工藝39二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備40雜質(zhì)脫除汞：極微量的汞含量就會嚴重腐蝕鋁制設(shè)備。載硫活性碳脫除。重?zé)N（苯）：可形成堵塞。異戊烷洗脫除COS：可水化形成H2S和CO2。通常與H2S和CO2在脫酸時一起脫除。氮氣：其含量的增加會使天然氣液化更困難。一般采用最終閃蒸法從LNG中選擇性脫除。二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備41天然氣液化工藝階式制冷工藝膨脹制冷工藝混合冷劑制冷工藝二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備421、階式制冷工藝：天然氣液化工藝二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備43天然氣液化工藝二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備克勞德循環(huán)制冷2、膨脹制冷工藝：44SMR（SingleMixedRefrigerant）C3/MRDMR（DoubleMixedRefrigerant）LiquefinAxensProcessMFC(MixedFluidCascade)原理：MRC是以C1至C5的烴類及N2等五種以上的多組分混合制冷劑為工質(zhì)，低溫高壓液相的MR經(jīng)J/T閥節(jié)流后，作為冷源在不同的溫度段輕、重組分冷劑逐漸蒸發(fā)吸收天然氣等熱流中的熱量，以達到逐步冷卻和液化天然氣的目的。天然氣液化工藝

二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備3、混合冷劑循環(huán)(MRC)工藝45SMR（SingleMixedRefrigerant）MR:C5H12、C3H8、C2H4、CH4、N2天然氣液化工藝

二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備46C3PrecoolingFeedLNGMixedRefrigerantLiquefactionMRVAPCIC3/MR天然氣液化工藝

二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備47C3Pre-CoolingFeedMixedRefrigerantLiquefactionLNGNitrogenExpanderSub-cooling-120C-150CC3/MR+APX天然氣液化工藝

二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備48Shell－DMR原料天然氣深冷壓機LNG預(yù)冷MR循環(huán)深冷MR循環(huán)預(yù)冷壓機天然氣液化工藝

二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備原料天然氣LNG預(yù)冷MRC板翅過冷MRC繞管深冷MRC繞管預(yù)冷MRC板翅預(yù)冷循環(huán)過冷循環(huán)深冷循環(huán)

LINDEMFC循環(huán)天然氣液化工藝

二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備原料天然氣深冷板翅預(yù)冷板翅LNG預(yù)冷壓機深冷壓機預(yù)冷MR循環(huán)深冷MR循環(huán)

AXENLIQUEFIN循環(huán)天然氣液化工藝

二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備中國CH液化工藝天然氣液化工藝－氣電技術(shù)研發(fā)開發(fā)的CH/CS中國液化工藝

二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備LNGStorage中國CS液化工藝52液化流程理論能耗優(yōu)劣排序系統(tǒng)復(fù)雜性排序單線規(guī)模萬噸/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天然氣液化工藝二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備53冷劑壓縮機及其驅(qū)動設(shè)備LNG換熱器冷箱二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備液化關(guān)鍵設(shè)備54二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備液化關(guān)鍵設(shè)備－冷劑壓縮機55二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備液化關(guān)鍵設(shè)備－冷劑壓縮機56二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備液化關(guān)鍵設(shè)備－冷劑壓縮機57汽輪機二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備液化關(guān)鍵設(shè)備－冷劑壓縮機的驅(qū)動58電機二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備液化關(guān)鍵設(shè)備－冷劑壓縮機的驅(qū)動燃氣透平59二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備液化關(guān)鍵設(shè)備－冷箱換熱器(板翅)

60二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備液化關(guān)鍵設(shè)備－冷箱換熱器(板翅)

61二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備液化關(guān)鍵設(shè)備－冷箱換熱器(繞管式)

62二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備液化關(guān)鍵設(shè)備－冷箱換熱器(繞管式)

63二、液化技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備液化關(guān)鍵設(shè)備－冷箱換熱器(繞管式)

6465三、國內(nèi)液化項目建設(shè)液化項目建設(shè)過程前期研究初步設(shè)計聯(lián)動試車投料試車裝置考核項目EPC66項目建設(shè)過程開展的主要工作項目前期和立項機會研究根據(jù)公司發(fā)展戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，結(jié)合天然氣資源和市場進行項目的機會研究，編制項目建議書?？尚行匝芯课芯哂匈Y質(zhì)的設(shè)計單位進行液化項目的技術(shù)、經(jīng)濟可行性研究?？裳袌蟾嬉ㄟ^氣電集團組織的專家審查；海油總投委會批準-項目內(nèi)部立項；地方省級項目核準-項目地方立項；-----項目《環(huán)評》、《安評》、《工程規(guī)劃許可證》。三、國內(nèi)液化項目建設(shè)液化項目建設(shè)過程67項目建設(shè)過程天然氣液化項目開展的主要工作項目設(shè)計和建設(shè)期初步設(shè)計液化工藝包招標和實施;項目初步設(shè)計招標和實施;長周期設(shè)備（壓縮機、LNG儲罐）招標采辦；完成EPC招標；海油內(nèi)部：液化工藝包、初設(shè)專家審查，概算審批；地方政府：安全、消防、防雷、職業(yè)衛(wèi)生；詳細設(shè)計施工安裝詳細設(shè)計和施工安裝嚴格按規(guī)范；單機試運要提前，試壓、吹掃、清洗、氣密。海油內(nèi)部：通過機械完工驗收和工程中間交接；地方政府：建設(shè)、安