LNG液化天然气工厂天然气液化工艺设计浅析

滕飞

摘要：天然气作为目前矿藏资源最为丰富的全球不可再生资源之一,不仅储藏量大且使用过程中产生的污染较小,是目前我国使用较为普遍的一种能源。要合理利用天然气提高我国居民的生活质量,就要对天然气液化工厂的工艺设计进行深入研究,本文将对天然气的液化工艺展开深入探讨。 

关键词：LNG液化天然气；工艺；设计

引言

为了能够进一步提高天然气产业的经济效益，就需要对天然气的液化工艺技术进行深入的研究，并对天然气化工技术在应用过程中存在的不足之处和问题进行合理的优化和解决。

1合理的工艺方案的选择

天然气工厂如果想要进一步优化天然气液化工艺技术的应用过程，就需要结合天然气本身的物质构成，以及会对天然气液化工业技术造成影响的因素进行分析，根据其所含有的成分和杂质，制定更加科学合理的工艺方案。在实际加工过程中，由于各个工艺的功能不同，所以需要用到多种不同的装置。天然气工厂需要对天然气液化工艺设计方案进行合理的优化，合理选择加工装置，确保符合工艺设计对装置的使用要求。工艺方案的选择还应当结合原料气的质量而具体决定，天然气工厂应当从自身的生产工艺水平角度出发，依据原料气质量匹配相应的加工工艺，且加工过程中需要充分考虑到安全性问题，在保证安全生产的前提条件下完成既定的生产任务。

2危险性和可操作性分析

液化天然气的工艺设计，最本质的要求是安全性的研究，对装置和仪表流程图等要进行危险性和可操作性的研究才能进一步确保工艺设计的安全性。在对天然气进行液化的流程中，每一项流程、管道的安全性、物料、环境以及操作人员的失误都必须考虑在内，需要对这些可能造成液化中的危险性的因素进行科学合理的分析，采取一定的安全措施，例如放空系统的安全设计、安全阀的设计以及安全连锁的设计等，以此来加强整个天然气液化工程中的安全性。

3原料气的净化

3.1脱酸性气体

在天然气使用过程中，由于天然气本身成分含有一些杂质，导致其稳定性较差的问题长期存在，无法在天然气的使用过程提供安全保障。所以天然气工厂在进行液化天然气工业技术的应用过程中，最主要的就是需要对原先天然气成分中所存在的杂质进行处理和净化，清除天然气原材料中所包含的无关气体，以提高原料气的稳定性。从而极大程度上，提高天然气的应用安全性和可靠性。其中，在进行杂质的处理过程中，最主要的是进行脱酸性气体环节，在硫化氢和一氧化碳共存的状态下，需要对二异丙醇胺（DIPA）和甲基二乙醇胺（MDEA）中的需要HS进行适当的吸收，将CO储存在原料气中，并选择稳定性更高的MDEA，提高对HS的选择性。

3.2脱水

天然气液化工艺设计过程中，对原料气中的水含量有一定的标准范围，如果水含量超过了标准范围，将会对原料气产生影响。所以，在天然气液化工艺安全设计中需要对水含量的控制予以高度重视，结合生产规定的含水量标准进行脱水工作。在脱水工作进行的过程中，需要严格遵循工序要求和工艺流程，科学合理的利用分子筛把控物质的分子大小，进行选择性的脱酸性气体的处理。按照物质本身分子的大小选择不同的分子筛型号，这样才能够提高脱酸性气体的处理效果。在原料气的处理过程中，需要确保脱水工作的效果，才能够提高分子筛对原料气中杂质气体的吸附作用，否则将会使处理效果产生较大的误差。

4天然气液化流程

4.1级联式液化流程

天然气液化工作的设计方案中需要包含不同的天然气液化流程，因为由于地区性的差异，为了能够极大程度上满足不同地区居民对天然气的使用需求，就需要合理安排不同的液化流程和液化步骤。结合规定的天然气液化标准和液化要求，选择不同类型的液化流程，才能够提高天然气液化工艺对居民的服务水平。其中级联式液化流程是本文着重强调的流程之一。该流程主要是利用基本负荷型天然气液化装置对乙烯和丙烷进行冷循环处理。级联式液化流程的应用内容主要包括在进行压缩和水冷处理之后，通过三个换热器对丙烷进行预冷处理和节流降温[5]。其中，乙烷可以作为第二级冷循环的制冷剂，进行级联式液化流程的处理工作中，需要确保工作人员对各环节的处理流程熟悉掌握，合理区分乙烯的冷循环处理和丙烷的冷循环处理过程中所需要注意的细节内容。

4.2带膨胀机的液化流程

带膨胀机的液化流程在天然气液化工艺技术处理流程中占据着较高的比重，带膨胀机的液化流程与级联式液化处理流程具有一定的区别，该流程能够有效提升天然气液化工艺的安全性和可靠性，并且能够有效缩短天然气液化过程的所需时间，具有高效性的特点。在进行带膨胀剂的液化流程中需要注意的是通过膨胀降温所产生的输出功，对压缩机进行驱动。并且在液化过程中，需要考虑到管路的原料及运输过程中，会不会产生自由压差。如果产生的自由压差，则意味着不需要通过外界进行能量的输送，而是通过自由压差进行膨胀机制冷工作，使其中的天然气被液化。

5天然气制冷工艺

5.1阶式制冷循环工艺

在天然气液化流程的处理工作中，制冷环节是其中不可或缺的重要组成部分，进行液化处理工作中，还需要选择合适的天然气制冷工艺处理类型，才能够达到对原料气良好的冷却效果。其中，被广泛应用到的制冷处理工艺就是阶式制冷循环系统。阶式制冷循环系统通过多个不同的循环系统组成整体的制冷工艺装置，该装置主要是对甲烷、乙烯和甲烷冷剂提供能量。一般情况下制冷温度有－30℃、-90℃以及－150℃左右的温度梯度层次。在净化工作结束后，通过制冷循环装置的冷却，进行冷凝、冷却、液化工作，从而能够产生低温常压液态煤层气产品。阶式制冷循环工艺装置主要适用于高压气源（利用气源压力能）的制冷操作，尽管该装置的结构较为复杂，且存在多个循环系统，但由于各个循环系统在实际工作中相互独立，彼此互不干扰，故稳定性更为突出。

5.2带膨胀机的膨胀机制冷工艺

带膨胀剂的膨胀机制冷工艺主要是通过高压制冷剂实现原料气的降温处理，进而达到液化效果。该过程中被广泛应用的高压制冷剂包括了氮气、煤层气、混合气，利用绝热膨胀方法实现液化效果。带膨胀机的膨胀剂制冷工艺装置能够为天然气液化工厂节约不必要的成本浪费，并且操作过程较为灵活，能够提高制冷效率。不过该装置存在很多的缺陷问题，液化率较差、消耗的能量较高、换热器传热温差较大的问题，这也意味着若应用该装置，还需要额外设置相关的配套设备，以满足该装置的运行需求。因此，在天然气厂的液化流程中，该装置的应用较少。

5.3混合冷剂循环工艺

随着阶式制冷工艺技术的发展，混合冷剂循环工艺逐步在实际中得到了广泛的应用。该制冷技术主要是使用烃混合物制冷剂，优化了阶式制冷工艺装置中的纯组分。通过C1～C5经类混合物作为循环制

冷剂，实现混合制冷剂制冷循环MRC。该装置自发展以来，通常适用于LNG装置的制冷循环应用。

6运输的安全性

天然气工厂的液化处理流程中不可或缺的就是要保障天然气运输过程的安全性和可靠性，确保运输管道的材质符合质量标准，以免在天然气的运输过程中，由于管道材质问题造成的天然气的泄漏，这不仅会对自然环境造成严重的污染，同时也会为天然气液化工艺安全设计埋藏更多的安全隐患问题。天然气工厂需要着重注意对天然气运输管道的材质进行检查，确保运输距离和运输条件符合安全标准。天然气的长距离运输与短距离运输之间有着本质上差异性，而无论是长距离运输还是短距离运输，想要从根本上保证运输过程的安全性，一方面是要实现对管道材质的控制，保证管道质量；另一方面则是要加强对管道的综合管控，确保其运行稳定。从我国天然气资源的储备分布情况可以看出，西部和东部差异性较大，大量的天然气资源储备区域集中在西部地区，而天然气的主要需求区域则集中在东部地区。储量与供需之间的差异性推动了西气东输工程的出现。对于一些较偏远的地区来说，还需要合理设置天然气管道的实际长度，保证天然气的运输安全性，只有这样才能够有效提高我国天然气的利用率，满足人们对于天然气的实际需求，从而推动我国社会经济长远稳定的发展。

7结束语

天然气作为一种清洁能源近年来在社会生产、生活中得到了广泛的应用，居民及企业也对天然气的使用提出了更高的要求。为满足社会各界对于天然气资源的基本需求，天然气工厂需要进一步提高天然气的液化工艺处理效果，对目前天然气液化处理工作中所存在的不足之处和缺陷问题进行分析，并提出相应的优化和解决措施，降低安全风险的发生概率，保证天然气液化生产质量。

参考文献：

[1]牛永峰,王向阳.LNG液化天然气工厂天然气液化工艺设计浅析[J].科技创新导报,2018,15(06):97+99.

[2]丁蔚.LNG(液化天然气)工厂火炬仪表控制系统设计[J].机电信息,2016(15):139-140.