天然气液化制冷工艺比较和选择

《天然气液化制冷工艺比较和选择》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、天然气液化制冷工艺比较和选择　　【摘要】：笔者运用国内外实际生产运行的LNG液化装置系统，说明级联系式制冷工艺、膨胀式制冷工艺与混合式制冷工艺的特征，研究创新开发的混合式制冷工艺方法，实施混合式制冷工艺的区分，探索区分诸多天然气液化工艺的耗能与液化循环特点。【关键词】：天然气液化液化制冷工艺选择中图分类号：S146文献标识码：A一、前言天然气消费的增长推进了液化天然气工业的飞速向前发展，从2007年起，国内开始陆续使用国产设备与技术，在山东、黑龙江等地投资建设液化天然气厂家，大多数液化天然气厂家目前已投产使用，

2、运转情况良好。现阶段，国内通常使用的天然气液化制冷工艺有三种类型：即：级联式制冷工艺、膨胀式制冷工艺和混合式制冷工艺。笔者经过对此三种制冷式循环工艺的经济、技术、安全及运行管理等诸方面实行区分差异化，为液化天然气厂家的制冷式循环工艺选择提供科学依据。二、天然气液化工艺技术1.级联式制冷工艺技术级联式制冷工艺流程见图1。9级联式制冷工艺技术说明。级联式制冷工艺技术重点运用于基础负荷型天然气液化装置系统。级联式制冷工艺技术流程普遍推行三级独立的制冷式循环械构成。一级丙烷制冷循环是天然气、乙烯与甲烷给予冷量；二级乙烯

3、制冷循环是天然气与甲烷给予冷量；三级甲烷制冷循环是天然气给予冷量，天然气的温度慢慢降低一直到液化。一级采取丙烷作为制冷剂，通过鉴定净化后的原料气体，在丙烷换热器中冷却至-35--40℃之后进行二级冷却。经过丙烷换热器中进行蒸发出来的丙烷气体通过压缩机增加压力，在水冷器冷却以后重新进行液化，还要循环至丙烷换热器之中。二级使用乙烯或者乙烷作为制冷剂，原料气在二级中被转换到热到-80--l00℃，同时，被液化后转入三级冷却，经过乙烯换热器里蒸发好的乙烯气体通过压缩机增加压力，在水冷器冷却之后，在丙烷换热器里冷却重新实

4、行液化，还要循环至乙烯换热器。三级采用甲烷作为制冷剂，准备就绪，经过液化天然气作用于甲烷换热器中通过过冷至-l50--163℃，而后，经过节流阀给予降压后，输送到LNG储罐进行储存。在甲烷换热器中蒸发好的气体经增加压力、水冷之后，在丙烷换热器中进行冷却、在乙烯换热器中液化后，循环至甲烷换热器。级联式液化工艺的优势9一是能源消耗量比较低，原料气液化单位能源消耗为0.30-0.34kW·h／m3[1]。不能超过这个数值，由于采用三组串联换热器，迫使每台换热器内部温差比较小，从而减少了由于温差引起的不可逆损耗，因而降

5、低了系统的比功消耗量，造成直接经济损失。二是制冷剂作为纯物质，无一定配对问题，为了简化操作，无需考虑制冷剂的匹配事宜，同时，要做好制冷剂的贮存。三是在技术成熟的情况下，系统开始启动开车较快，制冷剂是单一组分，在一定条件下，每个系统互相影响较少，做到操作稳定，对原料气构成变更适应性比较强。四是把冷负荷分配到3个循环与3台压缩机上，扩大了每个单条生产线的水平，在此基础之上，LNG产能可实现(800-1000)×104t／a的规模。五是甲烷制冷剂完成能够从产品中的BOG气体取得。（三）级联式液化工艺的弊端一是机械设备

6、多，一般必须配备三台压缩机，与此同时，流程与控制系统比较复杂，造价比较高。二是对制冷剂纯度要求严格，乙烯及丙烷纯度必须达到99％以上，必须达到标准。2.膨胀制冷工艺技术（一）膨胀制冷工艺技术说明氮-甲烷膨胀制冷工艺流程见图2。9膨胀制冷工艺技术是指应用高压制冷剂，在一定条件下，经过透平膨胀机绝热膨胀的克劳德循环制冷，以实现天然气的液化。气体在膨胀机中膨胀降温的过程中，能够输出功能，可以运用自如，用于驱动流程中的压缩机。在操作频繁而且必须快速启停的调峰型装置中，膨胀制冷工艺取得很好的运用。在一定条件下，依据制冷剂

7、的差异，膨胀制冷工艺技术可区分成：氮气膨胀制冷工艺技术、氮-甲烷膨胀制冷工艺技术、天然气膨胀制冷工艺技术，对这些技术进步要有所创新。（二）氮气膨胀式制冷工艺技术实际运行状况一是串联二级氮气膨胀制冷工艺技术，通过本人调查研究，黑龙江省联伟高新能源道外液化天然气工厂，采取串联二级压缩氮气膨胀制冷工艺技术。在一定条件下，其是通过0.45MPa的N2开始时的数值，经过N2压缩机两级压缩到2.4MPa，经常数据处理，还要冷却到常温状态，与此同时，再经过两个膨胀压缩机，进一步压缩到5.3MPa达到冷却至常温状态，而且高压N

8、2流经过冷箱被冷却到9℃，此阶段性难掌握，再进入一级膨胀机膨胀到1.6MPa、温度降到-68.2℃，这一过程比较复杂化，而且逐步推广，再流经过冷箱被冷却到-l04.8℃，推进二级膨胀机，通过膨胀到0.499MPa、温度降至-l49℃，取得低温N2，低温N2作为冷源带入冷箱成为天然气制冷。在一定程度上，N2出冷箱之后重新步入正轨，N2压缩机开始进行循环。此装备原料气清理规模为30×104