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1、6油气田地面工程第27卷第5期(200815)国内小型天然气液化装置及流程张刘樯(西南石油大学)周迎(中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司)师凌冰(中国石油西南油气田分公司川中油气矿广安作业区)摘要:介绍国内天然气液化的研究现状,总结国内现有的小型天然气液化装置,详细阐述了每一套液化装置的工艺流程,并从深冷技术方面侧重对每套装置的特点进行了分析。按制冷方式不同,国内小型天然气液化装置的液化流程分为三类:级联式液化流程;混合制冷剂液化流程,包括开式、闭式和丙烷预冷;带膨胀机液化流程,包括天然气膨胀、氮气膨胀等。选择LNG液化流程类型,必须根据具体的设计要求和外围条件进行综合考虑,即
2、对不同液化流程的投资成本、比功耗、运行要求以及灵活性进行全面对比,因地制宜,才能最终决定采用何种液化流程。关键词:天然气液化;小型装置;制冷;流程该装置以天然气为制冷工质,以气体轴承透平1引言膨胀机为主要制冷部件,利用输配气管线进出口随着我国天然气工业的发展,国内对天然气液(从进口到调压站出口)两端的压差能来实现制冷。化装置及流程的研究也越来越多。由于我国天然气其主要特点有:①充分利用天然气本身的压力能,资源分布的特点以及我国能源的使用情况,目前我在运行过程中除极少的仪表用电外,几乎不消耗电国对LNG液化装置的研究主要以小型LNG液化能;②不用压缩机及辅助系统,节省了设备投资;装置为目
3、标。③采用体积小、重量轻、效率高、能长期可靠运行的气体轴承透平膨胀机。2装置及流程简介[2](2)吉林油田天然气液化装置。吉林油田[1](1)四川天然气液化装置。由中国科学院北京500型LNG撬装式工业试验装置于1996年12月科阳气体液化技术联合公司与四川省绵阳市科阳低温整体试车成功,各项技术指标均达到或接近设计设备公司合作研制的300L/h天然气液化装置,是用值,基本达到工业化生产条件,装置流程如图2所LNG作为工业和民用气调峰和以气代油的示范工程。示。井口高压天然气(11MPa)经加热,节流后该装置于1992年建成,流程如图1所示。高压气体经变成低压天然气(110MPa),进行油
4、、气、水分离,用国产分子筛对天然气进行深度脱水和脱二氧化碳处理。用气体轴承膨胀机制冷,将高纯度的氮气制冷到-157℃,并在冷箱中与天然气进行换热,使天然气温度降到-130℃,然后节流降压至0135MPa(-145℃),使之变成液体,即LNG3产品,将LNG输送到6m的绝热槽车中储存运输。该装置所采用的分子筛深度脱水和深度脱二氧化碳技术、气体轴承膨胀机制冷技术、再生循环压缩机产品开发技术和天然气发动机与氮压机的传动匹配技术在本装置中具有独创性。其中,作为闭式图1四川天然气液化装置流程回路的氮气膨胀机循环制冷工艺核心设备的气体轴换热器E01预冷,并分离掉重烃。然后,一部分承膨胀机在当时是一
5、种先进的制冷设备,它同油轴气体进入膨胀机膨胀降温,进入E02换热器,冷承透平膨胀机相比,具有造价低、结构简单、操作却需液化的天然气。未进入膨胀机的天然气经过换方便、寿命长等优点。[3]热器E02冷却,节流降温后进入LNG储罐储存。(3)陕北气田天然气液化装置。1999年1对自蒸发的LNG进行冷量回收后进入管网。月建成投运的“陕北气田LNG示范工程”设在长油气田地面工程第27卷第5期(200815)7图2吉林油田天然气液化装置流程1—采油树;2—水套炉;3—油嘴;4—分离器;5—过滤器;6—天然气干燥器;7—分子筛过滤器;8—冷箱(气体轴承膨胀机和板翅式换热器);9—LNG槽车;10—滑
6、片压缩机;11—再生分离器;12—再生冷却器;13—气体加热炉;14—氮气缓冲罐;15—氮压机;16—后冷却器;17—氮气干燥器庆油田靖边基地内,以偏远单井所产小量天然气为量回收,产生的液体进入LNG储罐。43原料,日处理天然气2×10m。原料气压力25该装置特点:①采用天然气膨胀制冷循环;②通MPa,液化装置中天然气的入口压力为411MPa。过低温甲醇洗和分子筛干燥联合进行原料气净化;③图3为其液化流程示意图。高压气体经氨蒸发器、采用气波制冷机和透平膨胀机联合进行低温制冷;④第二预冷器冷却,一部分进入气波制冷机和透平膨以燃气发动机作为循环压缩机的动力源;⑤利用燃气胀机膨胀降温,与返流
7、气混合为第三、第二、第一发动机的尾气作为加热分子筛再生气的热源。[4]预冷器提供冷量;另一部分经第三预冷器、深冷换(4)中原油田天然气液化装置。2001年,热器冷却并节流后进入分离器,产生的气体返流冷中原油田河南中原绿能高科有限责任公司兴建的我图3陕北气田天然气液化装置流程1—氨蒸发器;2—第二预冷器;3—第三预冷器;4—深冷换热器;5—分离器;6—气波制冷机;7、8—透平膨胀机;9、11、13—水冷却器;10—第一预冷器;12、14—循环压缩
