探析天然气液化装置及工艺设计与应用

2015-08-15李慧芳李哲青海油田液化天然气公司青海格尔木816000

化工管理 2015年29期

李慧芳李哲（青海油田液化天然气公司，青海格尔木 816000）

1 对天然气液化装置工艺进行设计

天然气液化工程是由五个部分组成，即预处理、液化以及储存、装卸和应用系统，在从投资方面来看，液化装置的实际投资量约占工程整体投资的25%到50%左右，所以，对液化装置的工艺进行科学且合理的选择，不仅能够有效解决工程成本，降低污染，还能保证装置自身经济运行的良好。

1.1 工艺分类

1.1.1 级联制冷工艺

这种工艺是一种较为常规的制冷工艺，经常被应用在负荷型的液化装置中，而工艺流程则是由三级独立循环制冷所构成。

1.1.2 混合制冷工艺

这一制冷工艺是在上个世纪60年代后期，在阶式制冷工艺的技术上不断完善和改进而得来的，使用烃类混合物来作为相应的制冷剂，进而有效取代阶式制冷工艺中多余的组成部分。同时还需要注意以下几个方面的问题，首先，制冷剂的组成一定要按照原料气的构成以及实际压力而确定。其次，充分利用先重后轻的特性和原则，将其按照相应顺序来最终得到不同温度等级的实际冷量。此外，根据混合制冷剂与天然气之间的混合情况可以将制冷工艺分为两种，一种是闭式制冷，另外一种是混合制冷。

1.1.3 膨胀制冷工艺

这种工艺最为明显的特点就是能够充分利用天然气所产生压力，然后对外部进行做工，进而有效为天然气液化提供所需要的冷量。而其系统液化率的高低与膨胀比以及膨胀效率之间密不可分。因此这种制冷工艺最为适合天然气输送过程中压力较高，但是使用压力较低，在中间时段需要对其进行降压的气源场合。

1.2 工艺特点

首先，级联式制冷，此种制冷工艺对于能源消耗的需求较低，不需要考虑制冷剂配比方面的问题，技术手段相对成熟，不会对各系统造成严重的影响，实际操作非常稳定、适应性强。但是这种工艺需要多台机械设备以及复杂的工艺流程，投入成本高，并且需要高纯度的制冷剂来作为支撑。

其次，混合制冷。该种工艺实际流程简单、所需设备少、投资成本较低，管理十分便捷，然而在能源消耗方面比级联制冷高10到15个百分点，制冷剂的科学配比较难控制，并且还需要计算相应的参数数据，工艺流程中压缩机维护要求较多，费用昂贵。

最后，膨胀制冷。与前两种制冷工艺相比可知，膨胀制冷工艺较为简单，需要投入成本不高，设备运转灵活且具有较强的适应性，比较容易操作。而在制冷过程中，循环制冷剂使用的是天然气或者是氮气，有效降低了混合制冷剂实际存储以及分离的复杂性，提升了制冷安全性。然而这种工艺具有消耗能源多以及天然气液化率相对前两种工艺较低等缺点。

1.3 工艺流程和选择

通过对比分析后可知，一般规模的天然气液化装置都会选择PRICO 工艺，这是因为在低压气源以及中小规模的基础上，不适合使用膨胀制冷以及分级式制冷工艺，因此，只有混合冷剂循环才能满足工程建设需求。此种工艺是美国一家公司在1950年研发出来的，液化工艺使用的是单循环混合制冷以及压缩系统，冷箱则是使用板翅式的换热设备，而这一工艺已经有效的被应用在20 套以上基荷以及调峰装置中，实际规模也从11万Nm3/d到2200万Nm3/d。因此加强对其研究就变得非常重要了。下面就对PRICO 工艺特点进行分析，首先，此种工艺使用的是单循环混合形式的制冷剂以及压缩工艺。其次，混合制冷剂中的碳二化合物是乙烯，并使用J-T 阀来达到降压减温的目的。再次，在其制冷过程中，不需要对制冷剂进行大量的补充，就可以实现良好的制冷效率，最后，该工艺流程中，不会涉及到较多的设备，因此在日后的维修过程中会相对较为简单，虽然可能在能耗方面略有上升，但是不会对液化效率等多方面造成影响。

2 天然气液化装置的实际应用

随着我国液化天然气工程的发展和进步，使得其终端的利用水平也在逐年上升，有效推动了其他行业产业的发展，特别液化天然气存储以及运营技术都得到了有效的发展。液化天然气不仅降低了天然气在运输过程中产生的成本，还能够进行长距离、长时间的运输，在洁净度方面也要优于管道传输的天然气，因此其在使用上的良好性能不能被忽视。而天然气液化装置负荷工艺技术的要求，能够为小型油田、边际油气田等良好利用，进而产生良好的经济效益以及显著的社会效益。