论文部分内容阅读
摘 要：随着社会经济的快速发展，天然气已经成为人们日常生活中的重要能源，而液化天然气是天然气利用的一种重要形式，天然气液化是一种要求较高的技术。天然气液化的工艺一般有两个环节，也就是净化处理与制冷循环。本文结合工作实践，对天然气液化的工艺方法及选定进行了探讨。
关键词：天然气；净化；液化循环
随着我国经济的发展和人口数量增多，人们对能源的需求量也随之日益增长。天然气是一种清洁、高效、优质的能源与化工原料，逐渐吸引了人们的目光。目前，天然气主要使用在电力、工业和天然气化工等各个产业，液化天然气（LNG）是一种具有明显优越性的天然气应用形式。
1、天然气的净化
1.1 脱酸性气体
酸性气体在原料气当中的含量比较多，因此在净化过程中首选就是脱酸性气体，在实践当中技术方法比较多，常见的有醇胺法、Bnefield法、低温甲醇法等。
醇胺法脱除酸性气体是靠醇胺溶液吸收作用来达到净化目的的，常用的醇胺溶剂主要有：一乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺等。在这其中一乙醇胺的碱性最强，脱酸性气体的效果也最好，而且对H2S、C02没有选择项，能够快速、大量的脱除H2S、C02的脱除率，能够达到90%以上。因此这种方法的适用范围比较广，对脱除装置也没有特殊的要求，但是腐蚀性太强，溶剂损失比较大，成本相对较高。二乙醇胺的碱性相对一乙弱一些，净化效果也没有前者好，但是在使用缓蚀剂的基础上，可以有效的保证酸性气体的脱除效果，并能大量减少溶液的循环使用量，且腐蚀性较少，成本相对要低一些。
Bnefield法，这种技术方法使用的实际上是碳酸钾与催化剂、防腐剂的多组分水成混合物溶剂，这种方法的适合压力高、酸气含量大的环境，一般来说供气压力需要达到7.0MPa。酸性气体的含量要达到50%以上最经济、最适合。
1.2 原料气脱水
为使天然气中的含水率达到液化的基本要求，需要对原料气进行脱水，这样一方面是为了防止水分析出，在液化的时候结冰堵塞管道或仪表阀门，预防各种天然气液化事故。另一方面可以有效的避免因液态水的存在，导致压力管道和容器腐蚀损害。现在天然气的脱水方法有很多，常见的有冷却法、甘醇吸收法和固体吸附法。这几种方法各有各的特点和优势，但是最畅通的就是固体吸附法。固体吸附法还可以分为硅胶吸附法、活性氧化铝吸附法和分子筛吸附法等。
国内天然气企业当中主要使用的是分子筛等吸附法，这种方法的选择性较强，在低水汽分压下具有很强的吸附能力，并且在脱水的同时还能脱除一些酸性气体。使用分子筛脱除水后，天然气中的水分含量小于lppm。由于这种技术是以物质分子的大小进行吸附的，不同的分子筛型号其作用也有一定的差异。
2、天然气的液化循环
2.1 阶式制冷循环
阶式制冷循环是一种利用丙烷、乙烷、甲烷等常见纯烃制冷剂的三环阶液化制冷循环技术，其原理就是通过丙烷、乙烷、甲烷等制冷剂液体的蒸发提供天然气液化所需的冷量。三阶制冷温度梯度分别是-30℃、-90℃、-150℃。净化后的原料气，经过冷却、冷凝和液化三个环节后，获得供工农业生产、生活所需的液态天然气。液化后的天然气经过节流降压后储存在天然气储罐中，通过LNG槽车统一外运。
阶式液化循环技术的能耗相对较小，但液化效率比较高，并且实现了冷循环与液化循环的独立，具有操作稳定、适应性强、技术成熟的特点。但是这一技术在流程、机组上显得比较复杂，不仅需要三台压缩机才能达到液化的目的，还需要生产储存各种制冷剂的设备，总体来说成本比较高。
2.2 混合制冷剂制冷循环
混合制冷剂制冷循环技术也是常见的天然气循环液化工艺，这种工艺使用的是N2和Cl-C5烃类混合物作为液化制冷剂，产生的冷量处于可以控制的连续温度范围之内，而纯组分冷剂产生冷量几乎是固定在一个温度上。混合制冷剂的加热曲线与天然气的冷却曲线具有很好的匹配性，这就意味着其能够更好的适应天然气的液化需要，混合制冷液化循环工艺具有流程少、设备少、费用低、制冷剂纯度要求低的优点。但是它的缺点也比较突出，据我们了解混合制冷工艺能耗最小，为了降低能耗现在企业多数选择多级混合制冷剂循环，可以有效的降低液化过程中的能耗。国内最常见的就是三级混合制冷剂循环，这种改进的工艺使用了小型铝质板翅式换热器，液化功率的消耗达到最小。
2.3 膨胀机制冷循环
膨胀机制冷循环也是一种常见的天然气液化制冷循环工艺，这种工艺是通过膨胀机进行等墒膨胀对原料气进行降温而达到液化目的。目前国内使用的膨胀制冷循环主要有三种，即天然气直接膨胀制冷、氮膨胀制冷、氮气一甲烷混合膨胀制冷。天然气直接膨胀制冷适用于原料气来气压力比较高、且甲烷含量较高的情况下，液化率主要受膨胀比的影响，这种液化工艺流程比较简单，设备要求比较低、投资小，使用调节都比较灵活。
氮膨胀制冷是上一种工艺的变形，这种工艺对原料气的组分变化有很强的适应性，液化能够比较突出，也比较简单灵活，但是能耗相对较高。氮气-甲烷混合膨胀制冷是一种以氮膨胀制冷循环的改进工艺，控制简单、启动时间短，能耗也比较低，但是工艺技术比较复杂，目前国内还没有大规模的应用。
3、结语
随着我国西气东输工程以及大量天然气液化装置的不断投入使用，使液化天然气工业进入了高速发展时期。为了进一步提高天然气液化装置的产能，有必要不断加大对天然气液化制冷工艺的研究力度，并针对不同类型的装置选择最为合理的制冷工艺，使装置本身的能效得以最大程度地发挥，这对于推动我国液化天然气工业的健康、稳定、持续发展具有非常重要的现实意义。
参考文献
[1]刘亮，张睿.天然气液化技术及其应用[J].科技创新导报，2013，06：102-103.
[2]李平，傅铸红，周文才.天然气液化制冷工艺比较与选择[J].化学工程与装备，2014，03：156-158.
[3]赵杰，田旗，欧阳西安.浅谈液化天然气技术现状及应用[J].中国石油和化工标准与质量，2012，15：54.
关键词：天然气；净化；液化循环
随着我国经济的发展和人口数量增多，人们对能源的需求量也随之日益增长。天然气是一种清洁、高效、优质的能源与化工原料，逐渐吸引了人们的目光。目前，天然气主要使用在电力、工业和天然气化工等各个产业，液化天然气（LNG）是一种具有明显优越性的天然气应用形式。
1、天然气的净化
1.1 脱酸性气体
酸性气体在原料气当中的含量比较多，因此在净化过程中首选就是脱酸性气体，在实践当中技术方法比较多，常见的有醇胺法、Bnefield法、低温甲醇法等。
醇胺法脱除酸性气体是靠醇胺溶液吸收作用来达到净化目的的，常用的醇胺溶剂主要有：一乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺等。在这其中一乙醇胺的碱性最强，脱酸性气体的效果也最好，而且对H2S、C02没有选择项，能够快速、大量的脱除H2S、C02的脱除率，能够达到90%以上。因此这种方法的适用范围比较广，对脱除装置也没有特殊的要求，但是腐蚀性太强，溶剂损失比较大，成本相对较高。二乙醇胺的碱性相对一乙弱一些，净化效果也没有前者好，但是在使用缓蚀剂的基础上，可以有效的保证酸性气体的脱除效果，并能大量减少溶液的循环使用量，且腐蚀性较少，成本相对要低一些。
Bnefield法，这种技术方法使用的实际上是碳酸钾与催化剂、防腐剂的多组分水成混合物溶剂，这种方法的适合压力高、酸气含量大的环境，一般来说供气压力需要达到7.0MPa。酸性气体的含量要达到50%以上最经济、最适合。
1.2 原料气脱水
为使天然气中的含水率达到液化的基本要求，需要对原料气进行脱水，这样一方面是为了防止水分析出，在液化的时候结冰堵塞管道或仪表阀门，预防各种天然气液化事故。另一方面可以有效的避免因液态水的存在，导致压力管道和容器腐蚀损害。现在天然气的脱水方法有很多，常见的有冷却法、甘醇吸收法和固体吸附法。这几种方法各有各的特点和优势，但是最畅通的就是固体吸附法。固体吸附法还可以分为硅胶吸附法、活性氧化铝吸附法和分子筛吸附法等。
国内天然气企业当中主要使用的是分子筛等吸附法，这种方法的选择性较强，在低水汽分压下具有很强的吸附能力，并且在脱水的同时还能脱除一些酸性气体。使用分子筛脱除水后，天然气中的水分含量小于lppm。由于这种技术是以物质分子的大小进行吸附的，不同的分子筛型号其作用也有一定的差异。
2、天然气的液化循环
2.1 阶式制冷循环
阶式制冷循环是一种利用丙烷、乙烷、甲烷等常见纯烃制冷剂的三环阶液化制冷循环技术，其原理就是通过丙烷、乙烷、甲烷等制冷剂液体的蒸发提供天然气液化所需的冷量。三阶制冷温度梯度分别是-30℃、-90℃、-150℃。净化后的原料气，经过冷却、冷凝和液化三个环节后，获得供工农业生产、生活所需的液态天然气。液化后的天然气经过节流降压后储存在天然气储罐中，通过LNG槽车统一外运。
阶式液化循环技术的能耗相对较小，但液化效率比较高，并且实现了冷循环与液化循环的独立，具有操作稳定、适应性强、技术成熟的特点。但是这一技术在流程、机组上显得比较复杂，不仅需要三台压缩机才能达到液化的目的，还需要生产储存各种制冷剂的设备，总体来说成本比较高。
2.2 混合制冷剂制冷循环
混合制冷剂制冷循环技术也是常见的天然气循环液化工艺，这种工艺使用的是N2和Cl-C5烃类混合物作为液化制冷剂，产生的冷量处于可以控制的连续温度范围之内，而纯组分冷剂产生冷量几乎是固定在一个温度上。混合制冷剂的加热曲线与天然气的冷却曲线具有很好的匹配性，这就意味着其能够更好的适应天然气的液化需要，混合制冷液化循环工艺具有流程少、设备少、费用低、制冷剂纯度要求低的优点。但是它的缺点也比较突出，据我们了解混合制冷工艺能耗最小，为了降低能耗现在企业多数选择多级混合制冷剂循环，可以有效的降低液化过程中的能耗。国内最常见的就是三级混合制冷剂循环，这种改进的工艺使用了小型铝质板翅式换热器，液化功率的消耗达到最小。
2.3 膨胀机制冷循环
膨胀机制冷循环也是一种常见的天然气液化制冷循环工艺，这种工艺是通过膨胀机进行等墒膨胀对原料气进行降温而达到液化目的。目前国内使用的膨胀制冷循环主要有三种，即天然气直接膨胀制冷、氮膨胀制冷、氮气一甲烷混合膨胀制冷。天然气直接膨胀制冷适用于原料气来气压力比较高、且甲烷含量较高的情况下，液化率主要受膨胀比的影响，这种液化工艺流程比较简单，设备要求比较低、投资小，使用调节都比较灵活。
氮膨胀制冷是上一种工艺的变形，这种工艺对原料气的组分变化有很强的适应性，液化能够比较突出，也比较简单灵活，但是能耗相对较高。氮气-甲烷混合膨胀制冷是一种以氮膨胀制冷循环的改进工艺，控制简单、启动时间短，能耗也比较低，但是工艺技术比较复杂，目前国内还没有大规模的应用。
3、结语
随着我国西气东输工程以及大量天然气液化装置的不断投入使用，使液化天然气工业进入了高速发展时期。为了进一步提高天然气液化装置的产能，有必要不断加大对天然气液化制冷工艺的研究力度，并针对不同类型的装置选择最为合理的制冷工艺，使装置本身的能效得以最大程度地发挥，这对于推动我国液化天然气工业的健康、稳定、持续发展具有非常重要的现实意义。
参考文献
[1]刘亮，张睿.天然气液化技术及其应用[J].科技创新导报，2013，06：102-103.
[2]李平，傅铸红，周文才.天然气液化制冷工艺比较与选择[J].化学工程与装备，2014，03：156-158.
[3]赵杰，田旗，欧阳西安.浅谈液化天然气技术现状及应用[J].中国石油和化工标准与质量，2012，15：54.