天然气液化流程的发展

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1、天然气液化流程的发展摘要：天然气液化是一个低温过程。原料天然气经预处理后，进入换热器进行低温冷冻循环，冷却至-160℃左右就会液化。迄今已成熟的天然气液化工艺有：节流制冷循环、膨胀机制冷循环、阶式制冷循环、混合冷剂制冷循环和带预冷的混合冷剂制冷循环。目前国外也有一些新型的天然气液化流程。关键词：天然气液化流程分类引言液化天然气(LNG)工业是天然气加工业的重要组成部分。它主要包括天然气的预处理、液化、储存、运输、利用五个系统。一般生产工艺过程是，将含甲烷90%以上的天然气，经过三脱(即脱水、脱烃、脱酸性气体等)净化

2、处理后，采取先进的制冷工艺，使天然气在-162℃变为液体，其体积仅为原来气态的l／625，成为优质的化工原料以及工业和民用燃料。1液化流程的分类液化天然气的液化流程有不同的形式，以制冷方式分，可分为一下三种方式：1、级联式液化流程；2、混合制冷剂液化流程；3、带膨胀机的液化流程。需要指出的是，这样的划分并不是严格的，通常采用的是包括了上述各种液化流程中某些部分的不同组合的复合流程。天然气液化装置有基本负荷型液化装置和调峰型液化装置。基本负荷型天然气液化装置是指生产供当地使用或外运的大型液化装置。对于这种天然气液化装

3、置，其液化单元常采用级联式液化流程和混合制冷剂液化流程。20世纪60年代最早建设的天然气液化装置，采用当时技术成熟的级联式液化流程。到20世纪70年代又转而采用流程大为简化的混合制冷剂液化流程。20世纪80年代后新建与扩建的基本负荷型液化天然气液化装置，则几乎无例外地采用丙烷预冷混合制冷剂液化流程。1.1级联式液化流程级联式液化流程也被称为阶式液化流程、复叠式液化流程或串联蒸发冷凝液化流程，主要应用于基本负荷型天然气液化装置。级联式液化流程中较低温度级的循环，将热量转移给相邻的较高温度级的循环。第一级丙烷制冷循环为

4、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。通过九个换热器的冷却，天然气的温度逐步降低直至液化。丙烷预冷循环中，丙烷经压缩机压缩后，用水冷却后节流、降压、降温，一部分丙烷进换热器吸收乙烯、甲烷和天然气的热量后汽化，进入丙烷第三级压缩机的入口。余下的液态丙烷再经过节流、降温、降压，一部分丙烷进换热器吸收乙烯、甲烷和天然气的热量后汽化，进入丙烷第二级压缩机的入口。余下的液态丙烷再节流、降温、降压，全部进换热器吸收乙烯、甲烷和天然气的热量后汽化，进入丙烷第一级

5、压缩机的入口。乙烯制冷循环与丙烷制冷循环的不同之处，就是经压缩机压缩并水冷后，先流经丙烷的三个换热器进行预冷，再进行节流降温为甲烷和天然气提供冷量。在级联式液化流程中，乙烷可代替乙烯作为第二级制冷循环的制冷剂。甲烷制冷循环中，甲烷压缩并水冷后，先流经丙烷和乙烯的六个换热器进行预冷，再进行节流、降温，为天然气提供冷量。天然气经过个个换热器后的出口温度一般为：第一个丙烷换热器出口273K；第二个丙烷换热器出口253K；第三个丙烷换热器出口233K；第一个乙烯换热器出口213K；第二个乙烯换热器出口193K；第三个乙烯换

6、热器出口173K；第一个甲烷换热器出口153K；第二个甲烷换热器出口133K；第三个甲烷换热器出口113K。级联式液化流程的优点：1、能耗低；2、制冷剂为纯物质，无配比问题；3、技术成熟，操作稳定。缺点：1、机组多，流程复杂；2、附属设备多，要有专门生产和储存多种制冷剂的设备；3、管道与控制系统复杂，维护不便。1.2混合制冷剂液化流程1934年，美国的波特北尼克提出了混合制冷剂液化流程（MRC）的概念。之后，法国Tecknip公司的配雷特，详细描述了混合制冷剂液化流程用于天然气液化的工艺过程。混合制冷工艺是六十年代

7、末期由阶式制冷工艺演变而来的，多采用烃类混合物(N2、C1、C2、C3、C4、C5)作为制冷剂，代替阶式制冷工艺中的多个纯组分。其制冷剂组成根据原料气的组成和压力而定，利用多组分混合物中重组分先冷凝、轻组分后冷凝的特性，将其依次冷凝、分离、节流、蒸发得到不同温度级的冷量。又据混合制冷剂是否与原料天然气相混合，分为闭式和开式两种混合制冷工艺。1.2.1闭式循环制冷剂循环系统自成一个独立系统。混合制冷剂被制冷压缩机压缩后，经水(空气)冷却后在不同温度下逐级冷凝分离，节流后进入冷箱(换热器)的不同温度段，给原料天然气提供

8、冷量。原料天然气经“三脱”处理后，进入冷箱(换热器)逐级冷却冷凝、节流、降压后获得液态天然气产品。1.2.2开式循环原料天然气经“三脱”处理后与混合制冷剂混合，依次流经各级换热器及气液分离器，在逐渐冷凝的同时，也把所需的制冷剂组分逐一冷凝分离出来，按制冷剂沸点的高低将分离出的制冷剂组分逐级蒸发，并汇集构成一股低温物流，与原料天然气逆流换热的制冷循环。开式循环