摘要：随着低碳经济的来临，LNG作为一种绿色环保的清洁能源越来越受到青睐，很多国家都将LNG列为首选燃料，是现今世界能源供应中需求增长最快的一种燃料。因此，大力发LNG生产工艺及产品是大力发展清洁能源，治理大气污染缓解温室效应迫在眉睫的任务。本文通过结合工程实例，深究分析了LNG装置的生产工艺及产品，包括原料气压缩，原料气预处理（脱酸性气、脱水、脱重烃及脱汞系统）和天然气液化，并总结出一些实用的经验，望能对LNG的发展略尽绵薄之力。
关键词：LNG生产工艺；LNG生产产品
在我国政府大力倡导“绿色生活”的背景下，低碳环保的的新型能源备受关注，LNG首当其冲地占据了其首要地位。天然气是一种优质洁净的燃料，在能源、交通等领域具有很好的前景，天然气的液化和储存是其开发利用的一项关键技术。液化天然气（LNG）产业是高科技的系统工程，已形成了一个工业链。30年来，LNG产业作为世界上一门新兴工业在飞速发展，目前仍保持着强劲的势头。我国有丰富的天然气资源，但大规模开发利用天然气，尤其是开发和应用LNG技术起步很晚。我国已进入LNG建设的高峰期，故LNG的工艺设计、建设及运营可能出现一系列问题，需要我们探索和研究。
一、对LNG装置的基本描述
LNG装置工艺系统按照流程顺序主要包括原料气压缩、原料气预处理和液化3个单元。原料气的预处理是关系到整个LNG装置是否能长期平稳运行的前提，对于不同的LNG装置，由于原料气来源不同，组分差异较大，其采用的预处理的方法、工艺过程及预处理的指标也大不相同。LNG装置原料气预处理单元主要包括胺吸收法脱除酸性气系统、脱水系统、脱重烃系统、脱汞系统；液化单元采用APCI（美国空气化工产品公司）的专利技术，用单一的混合制冷剂制冷技术在MCHE（主低温换热器）中提供预冷和低温制冷生产液化天然气。
二、对LNG装置工艺系统流程的描述
2.1原料气压缩
原料气压缩单元主要是将原料气增压以达到并维持工艺所需要的稳定压力，主要包括气体计量、压力控制、气体压缩及过滤。原料气首先要经过过滤、计量，通过压力控制阀保持压力恒定后进入压缩机入口分液罐，经过离心式压缩机增压，压力由2.5 MPa（g）增加至6.5~6.8MPa（g），然后经压缩机出口冷却器冷却后，进入凝聚过滤器去除游离水分/液滴等杂质。这些杂质如果不被去除，将会导致在后续的酸性气吸收塔中产生泡沫，从而导致吸收塔压降升高，设备容量减少，脱除效果差。该凝聚过滤器可以去除≥1μm的固体颗粒和≥0.03×10-6的液滴，过滤效率分别为99.97%（固体颗粒）和99.9%（液滴）。过滤后气体进入原料气预处理单元。
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2.2原料气预处理
单元天然气中含有的C02及H2S等酸性杂质在水分的作用下会形成具有腐蚀性的酸液，加速金属设备管道的腐蚀，特别是对铝设备的腐蚀，缩短其使用寿命；天然气中的水分在低温和高压下会形成碳氢水合物，一种类似冰的白色固体物质，可堵塞液化系统的管路和设备，特别是主低温换热器的管束，降低换热效果，最终影响LNG的生产；天然气中的重烃在低温工况下会冻结，堵塞主低温换热器的管束；天然气中夹带的汞也会在主低温换热器中冻结，并加速铝部件的腐蚀，因此，天然气在进液化单元前必须进行预处理脱除其中的酸性气、水、重烃、汞等杂质，净化后原料气中CO2含量应低于100×10-6；H2S应低于4 mg/m3；水应低于2×10-6；汞应低于0.01×10-9；C6及以上重烃类应低于（1~10）×10-6。
2.3液化处理
液化单元工程采用单一混合制冷系统（MR系统）提供天然气液化需要的冷量，MR系统在主低温换热器（MCHE）中提供预冷和低温制冷生产液化天然气。MCHE采用APCI公司的绕管式低温热交换器，分为三个独立的单管束的铝制压力容器，内部是一个螺旋形的缠绕管束。管束包含上千根管子，层层缠绕在中央轴上。尽管所有的管束缠绕在单一轴上，但是每一端在多个管板结束，这样就形成了单独的进料和混合制冷剂环路；三管束冷剂循环，提高了整体的液化效率和操作的灵活性；三管束制冷方案的升温曲线更加接近气体降温曲线的特性从而增加了液化效率和整体性能；绕管式换热器的管束直径一般为6~13 mm，相比板翅式的通道为1~2 mm，更不容易堵塞；分管束的设计-预冷却，液化和过冷，也使得长途运输更容易。
2.4 LNG存储蒸发气回收利用
LNG离开液化装置经减压后进人储罐储存，LNG储罐为最为先进的地上全密闭储罐，包括内外储罐，内储罐采用9%镍钢制造，外储罐则由钢混和预应力混泥土制成，储存压力为常压，温度在零下一百六十三摄氏度，由于LNG在储存期间，三个因素可导致部分LNG蒸发为气相，分别为：①由于压力降低，在MCHE出来的LNG是过冷态，有少量的闪蒸气；②LNG储罐内泵清耗的电能一部分传给LNG；③环境的热量经过管道与设备传人WNG产生挥发，为了维持LNG储罐操作压力，应持续移出和回收生成的BOG，故采用日本味式会社两台三级往复式压缩机进行压缩，送至原料气人口和燃气管网，进行回收利用。
三、对LNG生产产品的描述
LNG 生产装置全国各地遍布，但因生产工艺不同，气源性质不同，所得到的产品性质有所不同，现在LNG装置生产的LNG产品一般情况下为常压储存，温度为零下一百六十三摄氏度，在长距高运输期间，LNG挥发量极少，不会因为在槽车运输过程中导致槽车压力升高现象，对运输安全起到一定的保障作用。
目前，LNG生产产品大致可以分为两类，家用天然气以及汽车的新型能源。家用液化天然气比原先的天然气具有更高的性价比，燃烧产热值远超以往。而LNG作为汽车的新型能源更是具备以下六大特点：① 能量密度大，汽车续驶里程长，同样容积的LNG车用储罐装置的天然气约是CNG储气瓶的3倍；②运输方便，由于是液态，LNG便于经济可靠地远距离运输，建设LNG汽车加气站不受天然气管网的约束；③组分纯，排放性能好，有利于减少污染，保护环境；④安全性能好，LNG的燃点和点火能要高于其它燃料，且气化后的密度很低；⑤低速大扭矩以及经济性好；⑥低温启动性能好，最低启动温度为零下三十摄氏度。然而，无论是作为家用能源还是作为汽车新能源，LNG都具有着前沿性的发展前景。
四、结束语
LNG自出现以来，生产稳定，安全运行，目前是我国陆上单体生产规模最大，生产技术，生产设备最先进新型能源。LNG产品是国内为数不多的常压低温储存产品，对LNG 安全运输起到一定保障作用，对LNC 生产行业有一定的示范和引领作用。本文已结合目前LNG的现状做出了详细的分析探讨，望总结出的一些经验能为行业的发展贡献一份力。
参考文献：
[1]候立河.LNG生产工艺及产品探讨[J].广州化工，2017（16）
[2]张立艳.LNG生产工艺探讨[J].辽宁化工，2013（9）
[3]曹海滨.焦炉煤气液化制LNG工艺及生产研究[J].化工设计通讯，2016
论文作者:高红东
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
标签：天然气论文; 原料论文; 低温论文; 装置论文; 储罐论文; 生产工艺论文; 产品论文; 《基层建设》2018年第16期论文;