天然氣處理與液化

1天然氣處理與液化

氣電集團技術研發中心陳杰2010年4月30日2概述液化技術和關鍵設備國內液化項目的建設建議提綱3一、概述產業定位和意義起源與歷史國外天然氣液化技術發展國內天然氣液化技術發展4產業定位和意義一、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。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和產業發展40多年來，隨著國際天然氣貿易的興起和設備技術能力的不斷提升，天然氣液化技術和工業得到了長遠發展，目前全球范圍內已建或在建的LNG裝置有200多套，其中基本負荷型裝置約100多套。

一、概述7階式液化循環膨脹液化循環混合冷劑循環單一混合冷劑丙烷預冷混合冷劑雙混合冷劑混合流逐級制冷流程相對復雜、設備多、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和產業發展

－MRC工藝已成為天然氣液化工藝的主流

截止2005年各工藝應用情況2006～2012年各工藝應用情況資料來源：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和產業發展9一、概述

國外天然氣液化技術和產業發展

－單線規模大型化成為主要趨勢

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國外天然氣液化技術和產業發展

－LNGFPSO繼續成為技術和產業熱點

一、概述11國外天然氣液化技術和產業發展

－LNGFPSO繼續成為技術和產業熱點

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氣溫的適應性。一、概述國外天然氣液化技術和產業發展

－其它最新液化技術研究重點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、概述國外調峰型LNG工廠－美國亞特蘭大調峰站19國內天然氣液化技術進展盡管國內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的研究，但由于國內天然氣大規模利用起步晚，在2000年以后，中國的天然氣液化技術和產業在西氣東輸工程的帶動才真正興起并得到快速發展。一、概述20由于國內可利用的氣源規模和LNG技術、設備制造水平的限制，國內的天然氣液化工廠規模普遍很小，最大的新疆廣匯為43萬噸/年。前期（2000年前后）的液化工廠技術無論膨脹、階式、混合冷劑工藝均引進國外技術。國內天然氣液化技術進展一、概述212007年起，以四川空分、成都深冷、北京聯合燃氣、哈深冷、富士達、哈工大等國內單位開始涉足小型液化工廠，但80％以上的項目處于建設期，有望這兩年投產；基于空分技術的N2（N2＋CH4）膨脹工藝為當前國產液化技術主流，主要適用于天然氣處理量30萬方/日以下；代表液化技術潮流的MRC工藝流程，立足于國內技術尚處于起步摸索階段。表現為：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，項目存在諸多問題。一、概述22氣電集團技術研發中心在全面剖析和總結引進的珠海液化裝置基礎上，自主開發了CNOOC-SMRC液化工藝技術，已經應用于JZ25-1液化項目；氣電集團技術研發中心牽頭聯合國內相關單位針對北帕斯天然氣液化項目自主開發了CH和CS兩套中國大型天然氣液化工藝技術。經過一年多的自主研發和集中攻關，氣電集團已基本掌握液化核心技術！一、概述23海南海燃LNG工廠一、概述國內LNG工廠24新疆廣匯LNG工廠一、概述國內LNG工廠25中原綠能LNG工廠一、概述國內LNG工廠26浦東調峰LNG工廠一、概述國內LNG工廠27新奧潿洲LNG工廠一、概述國內LNG工廠28海油珠海LNG工廠一、概述國內LNG工廠29海油珠海LNG工廠一、概述國內LNG工廠30原料氣調壓計量脫酸氣脫水脫HG液化冷箱脫氮LNG儲存/裝車循環壓機.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預處理單元二、液化技術和關鍵設備31天然氣凈化程度的要求雜質預處理指標水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、液化技術和關鍵設備32化學吸收法（MEA、DEA、MDEA、DGA）物理吸收法（Selexol、Rectisol、FLuor等）混合吸收法直接轉化法（Claus、Stretford、Unisulf）膜分離法（Prism、Separex、Gasep）二、液化技術和關鍵設備天然氣脫酸工藝33二、液化技術和關鍵設備胺法脫酸工藝34二、液化技術和關鍵設備胺法脫酸工藝板式塔填料塔35溶液蒸汽壓20℃/Pa酸氣選擇性反應速率溶液的腐蝕性再生熱溶液質量分數酸氣負荷（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、液化技術和關鍵設備胺法脫酸工藝36冷卻脫水(節流降溫、外加冷源)甘醇吸收脫水（液體）吸附脫水（固體）二、液化技術和關鍵設備天然氣脫水工藝37分子篩脫水的原理和特點：A型分子篩晶體結構為立方體結構。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。飽和段吸附傳質段未吸附段濕天然氣干天然氣二、液化技術和關鍵設備天然氣脫水工藝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、液化技術和關鍵設備天然氣脫水工藝39二、液化技術和關鍵設備40雜質脫除汞：極微量的汞含量就會嚴重腐蝕鋁制設備。載硫活性碳脫除。重烴（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、液化技術和關鍵設備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、液化技術和關鍵設備421、階式制冷工藝：天然氣液化工藝二、液化技術和關鍵設備43天然氣液化工藝二、液化技術和關鍵設備克勞德循環制冷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，低溫高壓液相的MR經J/T閥節流后，作為冷源在不同的溫度段輕、重組分冷劑逐漸蒸發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、液化技術和關鍵設備3、混合冷劑循環(MRC)工藝45SMR（SingleMixedRefrigerant）MR:C5H12、C3H8、C2H4、CH4、N2天然氣液化工藝

二、液化技術和關鍵設備46C3PrecoolingFeedLNGMixedRefrigerantLiquefactionMRVAPCIC3/MR天然氣液化工藝

二、液化技術和關鍵設備47C3Pre-CoolingFeedMixedRefrigerantLiquefactionLNGNitrogenExpanderSub-cooling-120C-150CC3/MR+APX天然氣液化工藝

二、液化技術和關鍵設備48Shell－DMR原料天然氣深冷壓機LNG預冷MR循環深冷MR循環預冷壓機天然氣液化工藝

二、液化技術和關鍵設備原料天然氣LNG預冷MRC板翅過冷MRC繞管深冷MRC繞管預冷MRC板翅預冷循環過冷循環深冷循環

LINDEMFC循環天然氣液化工藝

二、液化技術和關鍵設備原料天然氣深冷板翅預冷板翅LNG預冷壓機深冷壓機預冷MR循環深冷MR循環

AXENLIQUEFIN循環天然氣液化工藝

二、液化技術和關鍵設備中國CH液化工藝天然氣液化工藝－氣電技術研發開發的CH/CS中國液化工藝

二、液化技術和關鍵設備LNGStorage中國CS液化工藝52液化流程理論能耗優劣排序系統復雜性排序單線規模萬噸/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、液化技術和關鍵設備53冷劑壓縮機及其驅動設備LNG換熱器冷箱二、液化技術和關鍵設備液化關鍵設備54二、液化技術和關鍵設備液化關鍵設備－冷劑壓縮機55二、液化技術和關鍵設備液化關鍵設備－冷劑壓縮機56二、液化技術和關鍵設備液化關鍵設備－冷劑壓縮機57汽輪機二、液化技術和關鍵設備液化關鍵設備－冷劑壓縮機的驅動58電機二、液化技術和關鍵設備液化關鍵設備－冷劑壓縮機的驅動燃氣透平59二、液化技術和關鍵設備液化關鍵設備－冷箱換熱器(板翅)

60二、液化技術和關鍵設備液化關鍵設備－冷箱換熱器(板翅)

61二、液化技術和關鍵設備液化關鍵設備－冷箱換熱器(繞管式)

62二、液化技術和關鍵設備液化關鍵設備－冷箱換熱器(繞管式)

63二、液化技術和關鍵設備液化關鍵設備－冷箱換熱器(繞管式)

6465三、國內液化項目建設液化項目建設過程前期研究初步設計聯動試車投料試車裝置考核項目EPC66項目建設過程開展的主要工作項目前期和立項機會研究根據公司發展戰略和產業規劃，結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質的設計單位進行液化項目的技術、經濟可行性研究?？裳袌蟾嬉ㄟ^氣電集團組織的專家審查；海油總投委會批準-項目內部立項；地方省級項目核準-項目地方立項；-----項目《環評》、《安評》、《工程規劃許可證》。三、國內液化項目建設液化項目建設過程67項目建設過程天然氣液化項目開展的主要工作項目設計和建設期初步設計液化工藝包招標和實施;項目初步設計招標和實施;長周期設備（壓縮機、LNG儲罐）招標采辦；完成EPC招標；海油內部：液化工藝包、初設專家審查，概算審批；地方政府：安全、消防、防雷、職業衛生；詳細設計施工安裝詳細設計和施工安裝嚴格按規范；單機試運要提前，試壓、吹掃、清洗、氣密。海油內部：通過機械完工驗收和工程中間交接；地方政府：建設、安