天然气液化制冷工艺比较与选择_李青平

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1、第32卷第9期煤气与热力Vol．32No．92012年9月GAS＆HEATSep．2012殘檲檲檲檲檲檲檲檲檲殘檲檲液化天然气檲檲殘檲檲檲檲檲檲檲檲檲殘天然气液化制冷工艺比较与选择李青平，孟伟，张进盛，陆涵(深圳市燃气集团股份有限公司，广东深圳518040)摘要:结合国内实际生产运行的LNG液化装置，介绍级联式制冷工艺、膨胀制冷工艺和混合制冷工艺的特点，讨论新开发的混合制冷工艺，进行混合制冷工艺的比较，分析比较了各种天然气液化工艺的能耗和液化循环特性。关键词:天然气液化;液化制冷工艺;级联式制冷;膨胀制冷;混合制冷中图分类号:TU996文献标识码:B文章编号:1000－4416(

2、2012)09－0B04－07ComparisonandSelectionofNaturalGasLiquefactionRefrigerationProcessesLIQingping，MENGWei，ZHANGJinsheng，LUHanAbstract:ConsideringtheLNGliquefactiondevicesusedinChina，thecharacteristicsofcascaderefrigerationprocess，expansionrefrigerationprocessandmixedrefrigerationprocessareintrodu

3、ced．Thenewlydevelopedmixedrefrigerationprocessisdiscussed，andthemixedrefrigerationprocessesarecom-pared．Theenergyconsumptionandliquefactioncyclecharacteristicsofdifferentnaturalgasliquefactionprocessesareanalyzedandcompared．Keywords:naturalgasliquefaction;liquefactionrefrigerationprocess;casc

4、aderefrigeration;expansionrefrigeration;mixedrefrigeration1概述工厂的制冷循环工艺选择提供依据。天然气消费的增长促进了液化天然气工业的迅2天然气液化工艺速发展，从1999年上海LNG事故气源备用站(一2．1级联式制冷工艺期)建成投产以来，经过十几年液化天然气工业的级联式制冷工艺流程见图1。发展，中国走过了从主要依靠引进国外成套技术和设备，发展到国内可以自主研发生产液化天然气生产装置的过程。从2008年起，国内陆续使用国产设备和技术，在山东、山西、内蒙古等地投资建设液化天然气工厂，大部分液化天然气工厂现已投产运行，运行情况良

5、好。目前国内普遍采用的天然气液化制冷工艺有3种类型:级联式制冷工艺、膨胀制冷工艺和混合制冷工艺。本文通过对这3种制冷循环工艺的经济、技图1级联式制冷工艺流程术、安全、运行管理等方面进行比较，为液化天然气·B04·www．watergasheat．com李青平，等:天然气液化制冷工艺比较与选择第32卷第9期2．1．1级联式制冷工艺介绍级联式制冷工艺能耗低，技术成熟，最早的基本级联式制冷工艺主要应用于基本负荷型天然气负荷型LNG生产厂阿尔及利亚的Camel工厂和美［2］液化装置。级联式制冷工艺流程通常由三级独立的国阿拉斯加的Kenai工厂采用了这种液化工艺。制冷循环组成。第一级丙烷制

6、冷循环为天然气、乙2001年国内中原油田绿能高科有限公司第一套商烯和甲烷提供冷量;第二级乙烯制冷循环为天然气业液化天然气生产装置级联式制冷工艺，采用丙烷和甲烷提供冷量;第三级甲烷制冷循环为天然气提预冷+乙烯制冷+甲烷节流膨胀制冷工艺，该套装供冷量，天然气的温度逐步降低直至液化。第一级置设计是引进法国索菲燃气工程公司的工艺包，原43采用丙烷作制冷剂，经过净化后的原料气在丙烷换料气处理规模为30×10m/d，液化率为50%。该热器中冷却到－35～－40℃后进入第二级冷却。装置充分利用了中原油田原料气的高压力，在合理由丙烷换热器中蒸发出来的丙烷气体经压缩机增的温度下采用节流、丙烷、乙烯

7、制冷的级联式制冷工压，水冷器冷却后重新液化，并循环到丙烷换热器。艺，该工艺根据处理规模小、原料气压力高等特点进第二级采用乙烯或乙烷作制冷剂，原料气在第二级一步优化级联式制冷工艺，降低装置能耗。此制冷中被换热到－80～－100℃，并被液化后进入第三工艺液化效率低，设备较多，流程较长。级冷却，由乙烯换热器中蒸发出来的乙烯气体经压2．2膨胀制冷工艺缩机增压，水冷器冷却后，在丙烷换热器中冷却重新2．2．1膨胀制冷工艺介绍液化，并循环到乙烯换热器。第三级采用甲烷作制氮－甲烷膨胀制冷工艺流程