LNG液化工艺.ppt

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2022/11/4LNG1液化天然气（液化天然气（液化天然气（液化天然气（LNGLNGLNGLNG）技术）技术）技术）技术天然气液化技术天然气液化技术天然气液化技术天然气液化技术2022/11/4LNG2nn预处理的预处理的预处理的预处理的目的目的目的目的：

脱脱脱脱除除除除原原原原料料料料气气气气中中中中的的的的有有有有害害害害杂杂杂杂质质质质及及及及深深深深冷冷冷冷过过过过程程程程中中中中可可可可能能能能固固固固化化化化的的的的物物物物质质质质。

如如：

硫硫化化氢氢、二二氧氧化化碳碳、水水分分、重重烃烃和和汞汞等等。

不不同同类类型型的的LNGLNG工工厂厂所所处处理理的的原原料料气气不不一一样样，因因此此处处理理方方法法和和工工艺艺也不尽相同。

也不尽相同。

1111天然气的预处理天然气的预处理天然气的预处理天然气的预处理2022/11/4LNG31111.1.1.1.1天然气的预处理天然气的预处理天然气的预处理天然气的预处理表表2.22.2最大允许杂质含量最大允许杂质含量杂质杂质含量极限含量极限依据依据H2O0.1mg/l（ppm）ACO250100mg/lBH2S3.5mg/Nm3CCOS0.1mg/lC总含总含S量量1050mg/Nm3CHg0.01g/Nm3A芳香烃族芳香烃族110mg/lA或或B注：

注：

1.A1.A为无限时生产下的累积允许值；为无限时生产下的累积允许值；BB为溶解度限制；为溶解度限制；CC为为产品规格。

产品规格。

2022/11/4LNG41111.2222天然气的脱水技术天然气的脱水技术天然气的脱水技术天然气的脱水技术脱水常用方法：

包括冷却法冷却法（）、吸收法吸收法（）、吸附法吸附法（）（）。

2022/11/4LNG5（33）吸附法脱水工艺流程）吸附法脱水工艺流程吸附再生冷却1111.2222天然气的脱水技术天然气的脱水技术天然气的脱水技术天然气的脱水技术2022/11/4LNG61111.3333天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除酸酸性性气气体体一一般般是是H2S,CO2、COS与与RSH等等气气相相杂杂质质。

脱脱除除酸酸性性气气体体常常称称为为脱硫脱碳，或或习习惯惯上上称称为为脱硫。

在在净净化化天天然然气气时时，可可考考虑虑同同时时除除去去H2S和和CO2，因因为为醇醇胺胺法法和和用分子筛吸附净化中，这两种组分可以被一起脱除。

用分子筛吸附净化中，这两种组分可以被一起脱除。

2022/11/4LNG72.3.2脱硫方法的选择脱硫方法的选择在在天天然然气气液液化化装装置置中中，常常用用的的净净化化方方法法有有三三种种，即即醇胺法、热钾碱法（Benfied）、）、砜胺法（Sulfinol）。

1111.3333天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除2022/11/4LNG8醇醇胺胺法法:

利利用用以以胺胺为为溶溶剂剂的的水水溶溶液液，与与原原料料天天然然气气中中的的酸酸性性气气体体发发生生化化学学反反应应来来脱脱除除天天然然气气中中的的酸酸性性气气体体的的，此此法法可可同同时时脱脱除除COCO22和和HH22SS。

目目前前主主要要采采用用一一乙乙醇醇胺胺及及二二乙乙醇醇胺胺为溶剂。

为溶剂。

1111.3333天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除2022/11/4LNG91111.3333天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除天然气中酸气的脱除2022/11/4LNG101111.4444其他杂质的脱除其他杂质的脱除其他杂质的脱除其他杂质的脱除n汞汞：

汞汞的的存存在在会会严严重重腐腐蚀蚀铝铝制制设设备备。

当当汞汞（包包括括单单质质汞汞、汞汞离离子子及及有有机机汞汞化化合合物物）存存在在时时，铝铝会会与与水水反反应应生生成成白白色色粉粉末末状状的的腐腐蚀蚀产产物物，严严重重破破坏坏铝铝的的性性质质。

极极微微量量的的汞汞含含量量足足以以给给铝铝制制设设备备带带来来严严重重的的破破坏坏，而而且且汞汞还还会会造造成成环环境境污污染染，以以及及检检修修过过程程中中对对人人员员的的危危害害。

所所以以汞汞的的含含量量应应受受到到严严格格的的限限制制。

脱脱除除汞汞依依据据的的原原理理是是汞汞与与硫硫在在催催化化反反应应器器中中的反应。

的反应。

2022/11/4LNG11n重重烃烃：

指指CC55+以以上上的的烃烃类类，在在烃烃类类中中，分分子子量量由由小小到到大大时时，其其沸沸点点是是由由低低到到高高变变化化的的，所所以以在在冷冷凝凝天天然然气气的的循循环环中中，重重烃烃总总是是先先被被冷冷凝凝下下来来。

如如果果未未把把重重烃烃先先分分离离掉掉，或或在在冷冷凝凝后后分分离离掉掉，则则重重烃烃将将可可能能冻冻结结从从而而堵堵塞塞设设备备。

重重烃烃在在脱脱水水时时被被分分子子筛筛等等吸吸附附剂剂部部分分脱脱除除，其余的采用深冷分离。

其余的采用深冷分离。

1111.4444其他杂质的脱除其他杂质的脱除其他杂质的脱除其他杂质的脱除2022/11/4LNG12nCOS：

其其可可以以被被极极少少量量水水水水化化，形形成成HH22SS和和COCO22，对对设设备备造造成成腐腐蚀蚀。

易易与与回回收收丙丙烷烷相相混混。

通通常常与与HH22SS和和COCO22在在脱脱酸酸时时一一起脱除。

起脱除。

n氦气：

天天然然气气是是氦氦的的最最主主要要来来源源，应应加加以以分分离离利利用用。

采采用膜分离和深冷分离相结合的方式脱除，有用膜分离和深冷分离相结合的方式脱除，有很高利用价值。

很高利用价值。

n氮气：

其其含含量量的的增增加加会会使使天天然然气气液液化化更更困困难难。

一一般般采采用用最终闪蒸法从最终闪蒸法从LNGLNG中选择性脱除。

中选择性脱除。

1111.4444其他杂质的脱除其他杂质的脱除其他杂质的脱除其他杂质的脱除2022/11/4LNG132222天然气液化技术天然气液化技术天然气液化技术天然气液化技术n天天然然气气的的主主要要成成分分是是甲甲烷烷（CH（CH44），其其标标准准沸沸点点为为111K111K（-162）（-162）。

n标标准准沸沸点点时时液液态态甲甲烷烷密密度度426kg/m426kg/m33，标标准准状状态态时时气气态态甲甲烷烷密密度度0.717kg/m0.717kg/m33，两两者者相相差差约约600600倍倍。

体体积积的的巨巨大差异是采取液化方式储运天然气的主要原因。

大差异是采取液化方式储运天然气的主要原因。

2022/11/4LNG14LNGLNGLNG生产步骤和工艺装置图：

生产步骤和工艺装置图：

生产步骤和工艺装置图：

生产步骤和工艺装置图：

生产步骤和工艺装置图：

生产步骤和工艺装置图：

2222天然气液化技术天然气液化技术天然气液化技术天然气液化技术2022/11/4LNG152222天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化是一个低温过程。

原料天然气经净化预天然气液化是一个低温过程。

原料天然气经净化预处理后，进入换热器进行处理后，进入换热器进行低温冷冻循环低温冷冻循环，冷却至，冷却至-162-162左右就会液化。

左右就会液化。

天然气液化工艺有：

天然气液化工艺有：

u节流制冷循环节流制冷循环u膨胀机制冷循环膨胀机制冷循环u阶式制冷循环阶式制冷循环u混合冷剂制冷循环混合冷剂制冷循环u带预冷的混合冷剂制冷循环带预冷的混合冷剂制冷循环2022/11/4LNG163.1.13.1.1阶式制冷循环阶式制冷循环n阶式循环阶式循环2222天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺经经典典的的阶阶式式循循环环由由三三个个单单独独的的制制冷冷循循环环（丙丙烷烷、乙乙烯烯、甲甲烷烷）串串接接而而成成（33个个温温度度水水平平）。

为为使使实实际际级级间间操操作作温温度度尽尽可可能能贴贴近近原原料料气气的的冷冷却却曲曲线线，减减少少熵熵增增，提提高高效效率率，用用99个个温温度度水水平平（丙丙烷烷段段、乙乙烯烯段段、甲甲烷烷段段各各33个个）代代替替33个个温温度度水水平平（丙丙烷烷段段-38-38、乙乙烯烯段段-85-85、甲甲烷烷段段-160-160）。

天天然然气气33温温度度水水平平和和99温温度度水水平平阶阶式式循循环的冷却曲线，见图环的冷却曲线，见图3.3.22和图和图3.3.33。

2022/11/4LNG172222天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺图图3.3.22三温度水平阶式循环的冷却曲线三温度水平阶式循环的冷却曲线图图3.3.33九温度水平阶式循环的天然气冷却曲线九温度水平阶式循环的天然气冷却曲线2022/11/4LNG182222天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺阶阶式式液液化化流流程程也也被被称称为为级级联联式式液液化化流流程程、复复叠叠式式液液化化流流程程或或串串联联蒸蒸发发冷冷凝凝液液化化流流程程。

由由于于阶阶式式循循环环能能耗耗低低，技技术术成成熟熟，最最早早建建成成的的基基地地型型LNGLNG工工厂厂采采用用了了这种液化工艺。

这种液化工艺。

阶阶式式液液化化流流程程分分三三级级压压缩缩制制冷冷，逐逐级级提提供供冷冷量量液液化化天天然然气气，各各级级所所用用的的制制冷冷剂剂分分别别为为丙丙烷烷（大大气气压压下下沸点沸点-42.3）-42.3）、乙烯、乙烯（大气压下沸点大气压下沸点-104）-104）、甲烷、甲烷（大大气气压压下下沸沸点点-162）-162），每每个个制制冷冷剂剂循循环环中中均均含含有有三三个换热器。

个换热器。

2022/11/4LNG192222天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺nn阶式制冷原理图阶式制冷原理图阶式制冷原理图阶式制冷原理图112233998877665544冷却水冷却水LNGLNG残余气残余气天然气天然气11、22、33丙烷、乙烯甲烷压缩机丙烷、乙烯甲烷压缩机；44、55、66丙烷、乙烯、甲丙烷、乙烯、甲烷蒸发器；烷蒸发器；77、88、99丙烷、乙烯、甲烷冷凝器丙烷、乙烯、甲烷冷凝器2022/11/4LNG20n阶式循环流程图阶式循环流程图2222天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺2022/11/4LNG212222天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺n阶式制冷循环优缺点：

u优点优点：

能耗低，使用九阶式液化，使各级制冷温度与原能耗低，使用九阶式液化，使各级制冷温度与原料气的冷却曲线接近，减少了熵增，比能量消耗接近于料气的冷却曲线接近，减少了熵增，比能量消耗接近于理论的热力学效率上限。

理论的热力学效率上限。

制冷剂为纯物质，没有配比问题，操作稳定。

制冷剂为纯物质，没有配比问题，操作稳定。

技术成熟，压缩机的喘震减少。

技术成熟，压缩机的喘震减少。

2022/11/4LNG222222天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺天然气液化工艺u缺点：

缺点：

机组多，流程复杂。

需要三个大型压缩机以及相机组多，流程复杂。

需要三个大型压缩机以及相当数量的备件。

当数量的备件。

附属设备多，要有专门生产和储存多种制冷剂的附属设备多，要有专门生产和储存多种制冷剂的设备。

设备。

管道与控制系统复杂、维护不便。

需要大量的管管道与控制系统复杂、维护不便。

需要大量的管线、阀门以及控制原件和调节设备。

整个系统的庞大与线、阀门以及控制原件和调节设备。

整个系统的庞大与复杂使得控制系统比较复杂。

复杂使得控制系统比较复杂。

2022/11/4LNG2333.11.22混混混混合合合合制制制制冷冷冷冷剂剂剂剂液液液液