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150万m3/d液化天然气工厂技术分析液化天然气有限公司 陈文煜 2004年我国建成投运了目前国内规模最大的基本负荷型液化天然气(LNG)工厂，曰处理天然气150万m3，LNG年产量约为43万吨。该工厂由德国Linde公司提供天然气处理和液化技术，由德国 Tractebel Gas Enginering(TGE)公司提供LNG的储存和灌装配送技术。工厂的原料气来自附近的油气田。生产的LNG灌装在集装箱罐中，通过公路运输到各个接收站，然后，LNG被汽化并经过较短的管线输送给工业和民用客户。本文对该工厂的工艺流程进行技术分析，以期对国内液化天然气工厂的设计提供一些有益的借鉴。 一、工厂设计数据 1、工厂产能及储运要求 工厂为基本负荷型液化天然气生产工厂，每年连续运行时间8000h，液化能力54t／h，操作弹性50％～100％。LNG储罐容积为30000m3，能满足10天产量的储存。LNG配送灌装系统每天连续16h灌装100个集装箱罐，其中30％公路运输,70％铁路运输。 2、原料气条件及产品规格 通过管道输送来的原料气来自附近的油气田，原料气组成见表1。原料气压力范围0.7～1.1MPa，设计压力是O．7MPa，温度范围-15℃～40℃，设计温度是28℃，原料气中水含量(露点)正常为-42℃，最大-10℃。LNG产品规格见表2，储罐压力0.01MPa，温度为-163℃，在设计的原料气组成下，LNG在162.3℃时液相密度约为486.3kg／m3。 3、现场环境条件 LNG工厂现场环境条件见表3。 二、工厂技术分析 基本负荷型日产150万m3LNG液化天然气工厂包括天然气预处理和天然气液化、液化天然气储存和液化天然气配送系统。 从油田来的原料气压力约O．7MPa，用原料气压缩机增压后，采用一乙醇胺(MEA)吸收二氧化碳、分子筛吸附水分，净化后的天然气采用混合冷剂循环致冷(MRC)工艺进行液化，液化的天然气送至LNG储 表1原料气组成 ? 组分 摩尔分数(设计组成) N2 3.81 CH4 81.02 C2H6 9.99 C3H8 4.10 C4H10 O．93 in-C5 O．05 C6+ 0.0021 CO2 O．10 H2+S 0.28+3.2mg／m3 Hg nil ? 表2 LNG产品规格 组分 摩尔分数 N2 0.8(最高1.0) CH4 82.4 C2H6 11.1 C3H8 416 CO2 50X10-6 H2O 1X10 6 其它 1.1 ? 表3 LNG工厂现场环境条件 项 目 数值 大气压 / MPa 年平均值 0.09972 最大值 0.10096 最小值 0.09418 环境温度 ／℃ 平均最高 37.1 平均最低 -15.1 设计温度(工艺)／℃ 30 最大降雪深度/mm 180 设计降雪负荷(KN/m2) 250 现场海拔(黄海海程)/m 790 相对温度 年平均 43% 年最大 61% 最大风速(m/s) 34 地震强度 中国标准七级 ? ? ? ? 罐贮存。混合冷剂主要由氮、甲烷、乙烯、丙烷和戊烷组成，混合冷剂压缩机由燃气轮机驱动，燃气轮机的燃料主要来自储罐中的闪蒸气。天然气与冷剂进行热交换的冷箱采用Linde独特的缠绕管式换热器。成品贮存在由TGE设计的30000m3单包容式常压双壁金属罐内。LNG由罐内液下泵提升送至各装料臂进行集装箱罐的装料。 l、工艺系统 (1)天然气预处理 从工厂原料气组成可以看出，汞、硫化氢和芳烃的含量已满足净化要求。因此本装置只考虑脱二氧化碳和水。按现有的原料气条件，从天然气中去除二氧化碳采用了化学洗涤方法。MEA洗涤工艺系成熟工艺，不需专利许可费，价廉而可靠，本装置采用了12％(质量浓度) MEA作为洗涤溶剂。脱水采用分子筛吸附，因为这种方法具有吸附能力强、低水气分压下的高吸附特性等优点，并可同时脱除残余酸性气。 从界区来的低压天然气(原料气)先经原料气过滤分离器除去液滴、固体颗粒，然后经原料气压缩机I级压缩，之后经级间空冷器降温到约40C，再经级间气液分离器将冷凝水分离出后，经压缩机II级、级间空冷器、级间分离器分别压缩、冷却、分离后，进入二氧化碳洗涤塔，将二氧化碳含量从O．1摩尔分数降低到50×10*体积分数，经分离器后进入压缩机III级压缩，在冷却和分离冷凝水后，去干燥脱水单元。 由于原料气压力太低，为了有效地液化，需要提高天然气的压力，以同时满足二氧化碳洗涤单元和分子筛脱水系统对操作压力的要求。装置所在厂址系干旱地区，为节省水资源，几乎所有冷却都