FPSO小型LNG装置研究

LNG技术发展与中国机会,林文胜 2008-10-22,制冷空调学科前沿-14,目录,1 Why LNG？ 2 LNG技术 3 非常规天然气液化举例:LNG-FPSO 4 LNG在中国,1 Why LNG?,液化天然气(Liquefied Natural Gas)：气田开采出来的天然气，经过脱水、脱酸性气体和重烃类，然后压缩、膨胀、液化而成的低温液体。 基本特点：当LNG在大气压下，液化温度为 -162(111K)；LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性；其体积约为同量气态天然气体积的1/600；LNG的重量仅为同体积水的45%左右；热值为52MMBtu/t (1MMBtu=2.52108cal)。,LNG优点,LNG有特有的运输方式。对于远洋运输,LNG是唯一的运输方式。 利用LNG方式是解决远海,荒漠地区气田开发,回收边远气田天然气的有效办法。 LNG作为用气负荷调峰安全可靠。 LNG用途广泛：LNG不仅自身可以作为能源利用，低温冷量可回收。 LNG与氦联产,可得到LNG和氦两种产品。 低的储存成本。 LNG比管输天然气更洁净。,加快天然气应用是全球性趋势,天然气资源的潜力较大 2006年世界石油剩余探明储量为1645亿吨，储采比40.5 2006年世界天然气剩余探明储量181.46万亿立方米，相当于1638亿吨油当量，储采比63.3 预计2015年天然气产量将超过原油，成为世界第一大能源 天然气应用有利于环境保护 天然气燃烧远较煤、油等燃烧清洁,世界和中国的天然气产量,2006年世界天然气产量28653亿立方米，中国天然气产量586亿立方米（占世界总量2.0%）,LNG贸易增长迅速,2006年世界LNG贸易量已占世界天然气总贸易量28.2（在70年代只占5）。1996年世界LNG贸易量92109m3，2006年达211.08109m3 ，近10年平均年增长率12.9%。,2006年LNG国别贸易量,2 LNG技术,2.1 LNG生产 2.2 LNG储运 2.3 LNG气化与冷能利用,液化天然气工业链,2.1 LNG生产2.1.1 天然气净化,LNG工厂原料气预处理标准和杂质的最大允许含量,脱水,为了避免天然气中由于水的存在造成堵塞现象，通常须在高于水合物形成温度时就将原料气中的游离水脱除，使其露点达到100以下。 目前，常用的天然气脱水方法有冷凝法、吸收法、吸附法和化学反应法等。 吸收脱水是用吸湿性液体（或活性固体）吸收脱除气流中的水蒸气。实践证明采用二甘醇及其相邻的同系物三甘醇(TEG)是特别有效的。 甘醇法适用于大型天然气液化装置中脱除原料气所含的大部分水分。优点：一次投资较低，压降少，可节省动力；可连续运行，容易扩建；塔易重新装配；可方便地应用于在某些固体吸附剂易受污染的场合。,常压甘醇脱水装置流程图,吸附脱水,能够提供非常低的露点，可使水的体积分数降至110-6ppm以下； 吸附法对气温、流速、压力等变化不敏感； 没有腐蚀、形成泡沫等问题； 主要缺陷是基本建设投资大；一般情况下压力降较高；吸附剂易于中毒或碎裂；再生时需要的热量较多。 吸附法脱水一般适用于小流量气体的脱水。,脱酸性气体,天然气最常见的酸性气体是H2S、CO2和COS。 H2S具有致命的剧毒，对金属具有腐蚀性。在天然气液化装置中，CO2易成为固相析出，堵塞管道。 脱酸性气体的方法一般可分为化学吸收法、物理吸收法、联合吸收法、吸附法、直接转化法、非再生性法、膜分离法、低温分离法和固体床脱硫法等。 醇胺法是吸收法脱除天然气中酸性组分的现有方法中应用较普遍的一种。常用的醇胺类溶剂有一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA),醇胺法脱酸性气体流程,MEA常用于酸性组分分压低的场合。 MEA既可脱除H2S，又可脱除CO2，一般无选择性。 DEA酸性负荷较大，溶液循环量、投资及操作费用都较低。DEA也既可脱除H2S，又可脱除CO2。还可用于原料气中含有COS的场合。 二异丙醇胺(DIPA)法脱硫情况与MEA法大致类似，可脱除部分有机硫化合物，在有CO2存在时对H2S吸收有一定选择性。 甲基二乙醇胺(MDEA)虽然与H2S的反应能力不如MEA，但它对H2S有优良的选择脱除能力,砜胺法、Benfield法和膜分离,砜胺( Sulfinol)法属于联合吸收法。其操作条件和脱硫效果大致与相应的醇胺法相当。与MDEA相比，此溶液更能适应CO2含量很高的原料气的净化。 砜胺溶液比醇胺溶液有较高的酸气负荷 。 Benfield溶剂是碳酸与催化剂、防腐剂的多组分水成混合物。主要是化学吸收过程，在酸气分压较高时用此方法较为经济。 膜分离技术是利用特殊设计和装备的高分子气体分离膜对天然气中酸性组分的优先选择渗透性，当原料气流经膜表面时，其水分和酸性组分(H2O、 CO2和少量H2S)优先透过分离膜而被脱除掉。膜系统造价昂贵，以及在工业条件下，膜的性能不够稳定。,吸附分离,在工业上常用的是变压吸附PSA技术或变温吸附TSA技术 主要特点是：循环时间短，常温操作（能耗低）、易于自动控制、可获得高纯度产品。 由于新型高效吸附剂不断产生，工艺逐渐得到改进，吸附分离技术的应用领域还在不断拓展，处理规模也在日益扩大。在液化天然气技术领域，吸附分离技术也正获得越来越多的应用。,2.1.2 天然气液化,天然气液化流程分类 按照制冷方式 级联式液化流程（Cascade） 混合制冷剂液化流程（MRC） 膨胀机液化流程 按照液化装置的生产模式 基本负荷型（baseload） 调峰型（peak-shaving）,（1）级联式液化流程,级联式液化流程由三级独立的蒸气压缩制冷组成，逐级提供冷量冷却天然气。各级所用的制冷剂一般分别选择为丙烷、乙烯（乙烷）、甲烷 特点：效率高；流程设备多。,级联式液化流程最大能力可达3.3Mt/a,世界上第一座大型基本负荷型天然气液化装置(CAMEL),（2）混合制冷剂循环液化流程,混合制冷剂循环（MRC）是采用N2和C1-C5烃类混合物作为循环制冷剂的工艺。 特点：流程设备简单，传热温差较小；能耗较高，制冷剂配比较困难,制冷剂与液化过程中的天然气的温度变化曲线,利比亚伊索工厂天然气液化装置流程,PRICO流程,除了上述APCI的MRC流程之外，由Black 内罐材质为0Cr18Ni9，外罐材质为16MnR， 夹层充填珠光砂250mm厚，抽真空,山东淄博LNG汽化站,姜堰LNG气化站,建设时间：2002.2 投产时间：2002.7 设计规模：6900 Nm3/d 现期使用气源：中原油田LNG,余姚LNG气化站,建设时间：2002.4 投产时间：2002.10 设计规模：12600 Nm3/d 现期使用气源：中原油田LNG,九江LNG气化站,建设时间：2002.11 投产时间：2003.5 设计规模：11500 Nm3/d 现期使用气源：中原油田LNG,沭阳LNG气化站,建设时间：2003.2 投产时间：2003.7 设计规模：11465 Nm3/d 现期使用气源：中原油田LNG,（2）小型LNG储运设备,建于中原油田的LNG储罐，620m3,绝热方式: 粉末（珠光砂）堆积绝热。,中国27m3LNG槽车,1-牵引车；2-外筒安全装置；3-外筒；4-绝热层真空纤维； 5-内筒；6-操作箱；7-仪表、阀门及管路系统； 8-THT9360型分体式半挂车底架,中国40m3LNG槽车,由沪东中华造船公司承建 船舱容量14.72万立方米,船长292米,宽43.35米，为GTT NO.96型 。 低温内壁直接由双层外壳直撑，内壁由两层材料相同的膜和两个独立的绝热层组成，之间有珍珠岩绝热材料。内壁材料为0.7 mm的不胀钢（36%Ni合金钢）。 两艘LNG船造价达4亿美元 ，第一艘船计划2007年和2008年已分别交付船东。,（3）LNG船,（4）LNG汽车技术（含加注站）,河南中原绿能高科技公司与北京市合作研制单一燃料LNG公交示范车。 在上海市科委的支持下，上海交通大学联合上海申沃客车有限公司开发达到欧洲III号排放标准的液化天然气城市公交汽车。,LNG车载瓶,LNG公交车 在沙长投入营运,偌大的LNG罐藏在车体右下部 ,LNG加注站,北京LNG科技示范站及LNG样车,首座LNG汽车示范站工程已经 于2002年12月在北京建成投产。,广汇集团的LNG加注站,工作人员在为公交车加气,谢谢！,关注LNG，关注方兴未艾的能源产业！ Any comments and suggestions are highly appreciated,