天然气液化生产工艺技术研究

一、液化气的制取与输送

液化气英文缩写LNG，在标准大气压下降温到-162℃可以转化为液体。开采出来的气首先要脱水除去其他杂质，然后再经过节流、膨胀以及制冷，使甲烷液化而成的，液化气具有体积小、方便储藏的优点，它的体积仅为气态的六百分之一。

液化气行业是一个需要与上下游产业进行紧密配套的行业，有着长的产业链。包括气开采、气液化、运输、接收与气化、气外输管线、气终用户等各个部分。其中，气的液化工艺又包括气的预处理、气的液化及贮存、液化气的气化及其冷量的回收以及技术等内容。由于液化气具有体积小、便于运输的特点，往往采用液化气船来进行长距离的运输，大的降低了运输的成本以及运输过程中的风险。液化气船适合运输距离超过3500公里的液化气，而对于3000公里左右的，使用长管道运输为经济。

液化气对于整个世界的气资源的优化配置起了重要的作用。为气资源在世界范围内的自由流通提供了的。可以使没有气或者气产量很少的能够获得气，而对于有充足气源的则可以获得丰厚的收入。

液化气与传统的地下储气库相比，在城市燃气调峰中加具有优越。例如，液化气站的建设受地质条件影响很小，占地面积小。而地下储气库在地质条件复杂以及没有气田的城市难以建立。的调峰技术已经非常成熟，国内近几年也在积引进这项技术。

液化气由于的液化条件，使其自身蕴含着丰富的低温能量。在一个标准大气压下，液化气气化都可以放出大量能量，这种能量可用于制造干冰、速冻食品等。

液化气在液化之前就去除了所含的杂质，因此燃烧过程中产生的烟尘很低，二氧 化硫以及氮氧 化物的排量比较低。因此被称为清洁能源，被广泛用于发电、城市民用燃气及工业燃气，减少了大气污染，有利于经济与环境的协调发展。

二、液化气生产工艺

气液化系统主要包括气的预处理、液化、储存、运输、利用这5个子系统。一般生产工艺过程是，将含甲烷90%以上的气，经过脱水、脱烃、脱酸性气体净化处理后，采取的膨胀制冷工艺或外部冷源，使甲烷变为-162℃的低温液体。目前气液化装置工艺路线主要有3种类型：阶式制冷工艺、混合制冷工艺和膨胀制冷工艺。

1、阶式制冷循环

阶式制冷工艺是一种常规制冷工艺。阶式制冷循环1939年首先应用于液化气产品，装于美国的Cleveland，采用NH3、C2H4为第 一、级制冷剂，净化后的原料气在3个制冷循环的冷却器中逐级冷却、冷凝、液化并过冷，经节流降压后获得低温常压液态气产品，送至储罐储存。经典阶式制冷循环由三个单独的制冷系统组成。从发展来看，初兴建LNG装置时就用阶式制冷循环的着眼点是：能耗较低，技术成熟，无需改变即可移植于LNG生产。但是随着生产需要和技术的改进，阶式制冷工艺由于制冷机组多，流程长，对制冷剂纯度要求严格，且不适用于含氮量较多的气。因此这种液化工艺在气液化装置上已较少应用。

2、混合制冷工艺

有鉴于阶式制冷循环装置复杂、投资高，为此了混合制冷循环(MixedRefrigerantCycle，MRC)。混合制冷工艺是六十年代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，其Q-T曲线与原料气接近一致。据混合制冷剂是否与原料气相混合，分为闭式和开式两种混合制冷工艺。

与阶式制冷工艺相比，混合制冷工艺具有流程短、机组少、投资低等优点；流程是简单了，但它的效率要比经典阶式制冷循环低，设计计算较困难。

3、膨胀制冷工艺

膨胀机制冷循环是指利用高压制冷剂，通过透平膨胀机绝热膨胀的克劳德循环制冷来实现气的液化。其工艺特点是利用原料气的压力能对外做功以提供气液化所需的冷量。气体在膨胀机中膨胀降温的同时，能输出功，可用于驱动流程中的压缩机。优点是能耗低、流程短、投资省、操作灵活；缺点是液化率低。根据制冷剂的不同，膨胀机制冷循环可分为：氮膨胀机制冷循环、氮-甲烷膨胀机制冷循环、气膨胀制冷循环。