公司公告
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2025年度燃?xì)夤こ滔盗校▽I(yè)）中級專業(yè)技術(shù)職務(wù)任職資格評審委員會評審?fù)ㄟ^人員公示名單[25-11-21]
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關(guān)于2025年度全市燃?xì)夤こ讨屑墝I(yè)技術(shù)職務(wù)任職資格評審工作有關(guān)事宜的通知[25-09-25]
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關(guān)于2025年度全市燃?xì)夤こ讨屑墝I(yè)技術(shù)職務(wù)任職資格筆試考試和面試評審工作安排的通知[25-09-25]
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2024年度燃?xì)夤こ滔盗校▽I(yè)）中級專業(yè)技術(shù)職務(wù)任職資格評審委員會評審?fù)ㄟ^人員公示名單[24-12-10]
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關(guān)于2024年度全市燃?xì)夤こ讨屑墝I(yè)技術(shù)職務(wù)任職資格評審工作有關(guān)事宜的通知[24-09-10]
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關(guān)于2024年度全市燃?xì)夤こ讨屑墝I(yè)技術(shù)職務(wù)任職資格筆試考試和面試評審工作安排的通知[24-09-06]
淺談天然氣液化技術(shù)及其應(yīng)用
液化天然氣簡稱LNG，因?yàn)槠涓邇Υ嫘屎涂伸`活運(yùn)輸?shù)男再|(zhì)，而且與儲氣庫和柜比較具備更容易建設(shè)、投資小以及受外部因素影響較小和見效迅速等等優(yōu)勢，所以特別適合擴(kuò)容并調(diào)峰城市中的輸配氣系統(tǒng)。LNG還可用作車用燃料，因?yàn)槠渲行镣橹当痊F(xiàn)有汽車燃料高，抗爆性好，并且能夠完全燃燒、排氣污染少，能夠有效提高發(fā)動機(jī)壽命和降低運(yùn)行成本等。拿壓縮天然氣與LNG進(jìn)行比較，LNG也具有一定優(yōu)勢，比如高儲存效率，延長續(xù)駛里程，儲瓶壓力較低，重量輕且數(shù)量小，提高安全系數(shù)，在建站時不受供氣管網(wǎng)的相關(guān)限制等等。
2.天然氣液化技術(shù)概述
天然氣的液化系統(tǒng)可以分為五個部分，即預(yù)處理、液化、存儲、運(yùn)送和使用。在當(dāng)前LNG的工藝線路中，三種主流工藝包括膨脹制冷工藝、混合制冷工藝以及階式制冷工藝。
2.1階式制冷工藝
在過去，最為常用的制冷工藝便是階式制冷工藝。該工藝方式是通過三個制冷循環(huán)階段構(gòu)成并實(shí)現(xiàn)天然氣液化的。三個階段有三個系統(tǒng)，即丙烷制冷系統(tǒng)、乙烯制冷系統(tǒng)以及甲烷制冷系統(tǒng)，其按照制冷溫度梯度（即零下30℃和零下90℃以及零下150℃）逐級給天然氣提供足以使其液化的冷量。其具體過程可描述為，天然氣在經(jīng)過凈化之后，進(jìn)入三階制冷循環(huán)系統(tǒng)之中，在三個冷卻器中首先進(jìn)行冷卻，其后進(jìn)行冷凝，然后是將天然氣進(jìn)行液化處理，最后進(jìn)行過冷處理，通過節(jié)流降壓之后制造出低溫常壓液態(tài)的天然氣并進(jìn)行儲存。
階式制冷工藝的特點(diǎn)在于可以將制冷系統(tǒng)從天然氣液化系統(tǒng)中獨(dú)立出來，其中的制冷劑是單一的單元，兩個系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)性不大，因此操作簡單穩(wěn)定，不必?fù)?dān)心系統(tǒng)之間的相互影響，比較適合高壓氣源，因?yàn)槠淇梢岳脷庠磯毫δ?。然而，該工藝制冷系統(tǒng)也有缺點(diǎn)，第一點(diǎn)是制冷機(jī)組很多，制冷流程過長，要求高純度的制冷劑，第二點(diǎn)便是該制冷系統(tǒng)不適合氮含量過大的天然氣，因此，天然氣液化裝置市場上已然拋棄了這種液化工藝。
2.2混合制冷工藝
在六十年代末，在工作經(jīng)驗(yàn)積累之下慢慢演變并設(shè)計出混合制冷工藝，這種制冷工藝主要是通過改變制冷劑并替代之前的階式制冷工藝中多個純組分。其制冷劑通常采用烴類混合物，包括N2、C1、C2、C3、C4和C5，而其具體使用成分是依據(jù)原料氣的壓力和組成而定。依據(jù)原料天然氣能否與混合制冷劑相混合可把混合制冷工藝分為兩類：開式混合制冷工藝以及閉式混合制冷工藝。
在閉式混合制冷工藝中，制冷劑循環(huán)系統(tǒng)是自成一體的相對獨(dú)立的系統(tǒng)。其過程是由混合制冷劑首先被制冷壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮之后，通過水（空氣）冷卻后，在不同溫度級下按級冷凝并分離，然后在節(jié)流之后進(jìn)入冷箱（也即換熱器）中的不同溫度段，給經(jīng)過三脫處理的原料天然氣提供相應(yīng)冷量，使其成為液態(tài)天然氣。
在開式混合制冷工藝中，混合制冷劑是與已凈化處理的原氣結(jié)合并按順序流過氣液分離器和各溫度級的換熱器。在進(jìn)行冷凝的同時，也逐步把需要的制冷劑組分從混合氣體中經(jīng)過冷凝分離出來并依據(jù)制冷劑沸點(diǎn)的高低逐級蒸發(fā)分離出來，從而生成一股低溫物流，與原料天然氣進(jìn)入逆流換熱的制冷循環(huán)。但是該系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)還未完成，操作過程繁雜，而且還有系統(tǒng)啟動時間比較長等缺陷。
相對階式制冷工藝而言，混合制冷工藝的特點(diǎn)有工藝簡單、機(jī)器設(shè)備少，而且成本金額低等等。但是，該工藝還有一些缺陷，比如高能耗，工藝系統(tǒng)開發(fā)困難，而且對混合制冷劑組分配比的要求極為嚴(yán)格。
2.3膨脹制冷工藝
在該工藝中主要是運(yùn)用原氣的壓力能量進(jìn)行對外做功，從而給液化提供相應(yīng)冷量。天然氣的膨脹以及膨脹效率是決定系統(tǒng)液化率的關(guān)鍵因素，故而，該制冷工藝適合在使用壓力低但是輸送壓力高，需要進(jìn)行中間降壓的氣源場合。
3.我國天然氣液化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
3.1上海浦東L N G工廠 (東海天然氣事故調(diào)峰站)工藝
我國第一座用以事故調(diào)峰的天然氣液化裝置處理天然氣液化規(guī)?？蛇_(dá)10×104m3/ d。而該裝置的建設(shè)目的主要是為保證向長江下游地區(qū)用戶提供在東海天然氣開采或運(yùn)輸因其他各種原因?qū)е峦．a(chǎn)時的氣源。
該裝置包括了三個液化單元，包括混合制冷劑分離塔，制冷機(jī)壓縮機(jī)組和整體式冷箱。該設(shè)備還具備以下三個優(yōu)勢：第一，該裝置采用高效的板翹式冷箱，具有小占地面積和高換熱效率等特點(diǎn)；第二，該裝置只包含少量的設(shè)備，整個工藝流程簡單明了；第三，動設(shè)備的數(shù)量少，有效降低投資金額以及維護(hù)費(fèi)用。
3.2新疆廣匯L N G工廠工藝
在新疆吐哈油田附近也有LNG項(xiàng)目，其氣源來自吐哈油田，而且使用的是混合制冷工藝，該裝置整體規(guī)?？蛇_(dá)150×104m3/ d 。該裝置由四大系統(tǒng)組成，即凈化、液化、存儲和運(yùn)輸系統(tǒng)。這個項(xiàng)目的主要目標(biāo)市場在于我國長江中下游的發(fā)達(dá)地區(qū)。
該裝置的工藝過程可以描述為：在輸氣管網(wǎng)中原氣的壓力只有15bar，在進(jìn)行凝液分離、過濾以及計量之后，需再通過增壓系統(tǒng)對原料天然氣進(jìn)行增壓，直至50bar；其后的天然氣可以進(jìn)入脫CO2和H2S等雜質(zhì)氣體的凈化系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中的吸收劑主要是MEA;而在其后，原料天然氣必須經(jīng)過分子篩干燥器進(jìn)行脫H2O之后，才能進(jìn)入天然氣的液化單元；在液化單元中，天然氣被冷凝至零下162攝氏度，再通過截流降壓的方法恢復(fù)至常壓狀態(tài)，從而獲得低溫液化天然氣，最后將該種天然氣輸送至LNG儲罐內(nèi)進(jìn)行儲存。
這個LNG工廠與上海的LNG工廠在處理和液化以及部分工藝方面大類相似，唯一的區(qū)別就是制冷劑壓縮機(jī)組不同。
4. 天然氣液化技術(shù)應(yīng)用前景
在我國，天然氣資源的分布不同于能源消耗程度分布狀況，甚至是恰恰相反。天然氣的資源多集中在西部，而天然氣的應(yīng)用卻是越往東南方向。故而急需解決天然氣運(yùn)輸問題。隨著我國經(jīng)濟(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展齊備，國民廣泛應(yīng)用天然氣已然開始風(fēng)靡。然而，如此長距離的天然氣輸送管線，其中的建設(shè)投資規(guī)模巨大以及因部分地區(qū)地質(zhì)地貌造成的施工技術(shù)困難，外加建成后高昂的維護(hù)費(fèi)用，種種問題都是能影響長江中下游地區(qū)用戶的天然氣安全靈活供給的不確定因素。其次，因?yàn)檩斔凸艿啦贾檬玛P(guān)各大燃?xì)夤?yīng)商的切身利益，所以必須考慮近期和遠(yuǎn)期天然氣輸送管道輸氣能力的利用率，從而在進(jìn)行輸氣管網(wǎng)布置規(guī)劃設(shè)計時，需要依據(jù)一般城市的發(fā)展規(guī)律，對大中小城市近期和遠(yuǎn)期天然氣用氣規(guī)模進(jìn)行預(yù)測，但是更因?yàn)檫@些預(yù)測事關(guān)社會政治經(jīng)濟(jì)環(huán)境等許多不確定因素而變得難以確定，所以大多數(shù)燃?xì)夤?yīng)商會選擇舍遠(yuǎn)求近。這使得輸氣管道網(wǎng)在往后的時間中，只會隨著天然氣需求增加而緩慢改造發(fā)展。其三，因?yàn)閲裼脷饬繒屑竟?jié)性的差異，輸氣管路也會不時出現(xiàn)故障，這都會造成供氣的不平衡。故而，急需建設(shè)大量LNG調(diào)峰工廠以起到調(diào)峰作用。據(jù)了解，因?yàn)長NG工廠相比地面高壓儲氣罐和地下儲氣庫具有眾多優(yōu)勢，例如投資資金少，節(jié)約土地，建設(shè)工期短等等。而且，天然氣在液化之后的運(yùn)輸更為經(jīng)濟(jì)可靠，在長距離運(yùn)輸?shù)那闆r下具有小風(fēng)險、強(qiáng)適應(yīng)能力等特性，另外更有專業(yè)的LNG槽車和輪船可以運(yùn)輸邊遠(yuǎn)區(qū)域的液態(tài)天然氣。伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，天然氣必然因其高燃燒率和安全環(huán)保以及經(jīng)濟(jì)可靠的性質(zhì)而廣受城市居民的青睞。
2.天然氣液化技術(shù)概述
天然氣的液化系統(tǒng)可以分為五個部分，即預(yù)處理、液化、存儲、運(yùn)送和使用。在當(dāng)前LNG的工藝線路中，三種主流工藝包括膨脹制冷工藝、混合制冷工藝以及階式制冷工藝。
2.1階式制冷工藝
在過去，最為常用的制冷工藝便是階式制冷工藝。該工藝方式是通過三個制冷循環(huán)階段構(gòu)成并實(shí)現(xiàn)天然氣液化的。三個階段有三個系統(tǒng)，即丙烷制冷系統(tǒng)、乙烯制冷系統(tǒng)以及甲烷制冷系統(tǒng)，其按照制冷溫度梯度（即零下30℃和零下90℃以及零下150℃）逐級給天然氣提供足以使其液化的冷量。其具體過程可描述為，天然氣在經(jīng)過凈化之后，進(jìn)入三階制冷循環(huán)系統(tǒng)之中，在三個冷卻器中首先進(jìn)行冷卻，其后進(jìn)行冷凝，然后是將天然氣進(jìn)行液化處理，最后進(jìn)行過冷處理，通過節(jié)流降壓之后制造出低溫常壓液態(tài)的天然氣并進(jìn)行儲存。
階式制冷工藝的特點(diǎn)在于可以將制冷系統(tǒng)從天然氣液化系統(tǒng)中獨(dú)立出來，其中的制冷劑是單一的單元，兩個系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)性不大，因此操作簡單穩(wěn)定，不必?fù)?dān)心系統(tǒng)之間的相互影響，比較適合高壓氣源，因?yàn)槠淇梢岳脷庠磯毫δ?。然而，該工藝制冷系統(tǒng)也有缺點(diǎn)，第一點(diǎn)是制冷機(jī)組很多，制冷流程過長，要求高純度的制冷劑，第二點(diǎn)便是該制冷系統(tǒng)不適合氮含量過大的天然氣，因此，天然氣液化裝置市場上已然拋棄了這種液化工藝。
2.2混合制冷工藝
在六十年代末，在工作經(jīng)驗(yàn)積累之下慢慢演變并設(shè)計出混合制冷工藝，這種制冷工藝主要是通過改變制冷劑并替代之前的階式制冷工藝中多個純組分。其制冷劑通常采用烴類混合物，包括N2、C1、C2、C3、C4和C5，而其具體使用成分是依據(jù)原料氣的壓力和組成而定。依據(jù)原料天然氣能否與混合制冷劑相混合可把混合制冷工藝分為兩類：開式混合制冷工藝以及閉式混合制冷工藝。
在閉式混合制冷工藝中，制冷劑循環(huán)系統(tǒng)是自成一體的相對獨(dú)立的系統(tǒng)。其過程是由混合制冷劑首先被制冷壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮之后，通過水（空氣）冷卻后，在不同溫度級下按級冷凝并分離，然后在節(jié)流之后進(jìn)入冷箱（也即換熱器）中的不同溫度段，給經(jīng)過三脫處理的原料天然氣提供相應(yīng)冷量，使其成為液態(tài)天然氣。
在開式混合制冷工藝中，混合制冷劑是與已凈化處理的原氣結(jié)合并按順序流過氣液分離器和各溫度級的換熱器。在進(jìn)行冷凝的同時，也逐步把需要的制冷劑組分從混合氣體中經(jīng)過冷凝分離出來并依據(jù)制冷劑沸點(diǎn)的高低逐級蒸發(fā)分離出來，從而生成一股低溫物流，與原料天然氣進(jìn)入逆流換熱的制冷循環(huán)。但是該系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)還未完成，操作過程繁雜，而且還有系統(tǒng)啟動時間比較長等缺陷。
相對階式制冷工藝而言，混合制冷工藝的特點(diǎn)有工藝簡單、機(jī)器設(shè)備少，而且成本金額低等等。但是，該工藝還有一些缺陷，比如高能耗，工藝系統(tǒng)開發(fā)困難，而且對混合制冷劑組分配比的要求極為嚴(yán)格。
2.3膨脹制冷工藝
在該工藝中主要是運(yùn)用原氣的壓力能量進(jìn)行對外做功，從而給液化提供相應(yīng)冷量。天然氣的膨脹以及膨脹效率是決定系統(tǒng)液化率的關(guān)鍵因素，故而，該制冷工藝適合在使用壓力低但是輸送壓力高，需要進(jìn)行中間降壓的氣源場合。
3.我國天然氣液化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
3.1上海浦東L N G工廠 (東海天然氣事故調(diào)峰站)工藝
我國第一座用以事故調(diào)峰的天然氣液化裝置處理天然氣液化規(guī)?？蛇_(dá)10×104m3/ d。而該裝置的建設(shè)目的主要是為保證向長江下游地區(qū)用戶提供在東海天然氣開采或運(yùn)輸因其他各種原因?qū)е峦．a(chǎn)時的氣源。
該裝置包括了三個液化單元，包括混合制冷劑分離塔，制冷機(jī)壓縮機(jī)組和整體式冷箱。該設(shè)備還具備以下三個優(yōu)勢：第一，該裝置采用高效的板翹式冷箱，具有小占地面積和高換熱效率等特點(diǎn)；第二，該裝置只包含少量的設(shè)備，整個工藝流程簡單明了；第三，動設(shè)備的數(shù)量少，有效降低投資金額以及維護(hù)費(fèi)用。
3.2新疆廣匯L N G工廠工藝
在新疆吐哈油田附近也有LNG項(xiàng)目，其氣源來自吐哈油田，而且使用的是混合制冷工藝，該裝置整體規(guī)?？蛇_(dá)150×104m3/ d 。該裝置由四大系統(tǒng)組成，即凈化、液化、存儲和運(yùn)輸系統(tǒng)。這個項(xiàng)目的主要目標(biāo)市場在于我國長江中下游的發(fā)達(dá)地區(qū)。
該裝置的工藝過程可以描述為：在輸氣管網(wǎng)中原氣的壓力只有15bar，在進(jìn)行凝液分離、過濾以及計量之后，需再通過增壓系統(tǒng)對原料天然氣進(jìn)行增壓，直至50bar；其后的天然氣可以進(jìn)入脫CO2和H2S等雜質(zhì)氣體的凈化系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中的吸收劑主要是MEA;而在其后，原料天然氣必須經(jīng)過分子篩干燥器進(jìn)行脫H2O之后，才能進(jìn)入天然氣的液化單元；在液化單元中，天然氣被冷凝至零下162攝氏度，再通過截流降壓的方法恢復(fù)至常壓狀態(tài)，從而獲得低溫液化天然氣，最后將該種天然氣輸送至LNG儲罐內(nèi)進(jìn)行儲存。
這個LNG工廠與上海的LNG工廠在處理和液化以及部分工藝方面大類相似，唯一的區(qū)別就是制冷劑壓縮機(jī)組不同。
4. 天然氣液化技術(shù)應(yīng)用前景
在我國，天然氣資源的分布不同于能源消耗程度分布狀況，甚至是恰恰相反。天然氣的資源多集中在西部，而天然氣的應(yīng)用卻是越往東南方向。故而急需解決天然氣運(yùn)輸問題。隨著我國經(jīng)濟(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展齊備，國民廣泛應(yīng)用天然氣已然開始風(fēng)靡。然而，如此長距離的天然氣輸送管線，其中的建設(shè)投資規(guī)模巨大以及因部分地區(qū)地質(zhì)地貌造成的施工技術(shù)困難，外加建成后高昂的維護(hù)費(fèi)用，種種問題都是能影響長江中下游地區(qū)用戶的天然氣安全靈活供給的不確定因素。其次，因?yàn)檩斔凸艿啦贾檬玛P(guān)各大燃?xì)夤?yīng)商的切身利益，所以必須考慮近期和遠(yuǎn)期天然氣輸送管道輸氣能力的利用率，從而在進(jìn)行輸氣管網(wǎng)布置規(guī)劃設(shè)計時，需要依據(jù)一般城市的發(fā)展規(guī)律，對大中小城市近期和遠(yuǎn)期天然氣用氣規(guī)模進(jìn)行預(yù)測，但是更因?yàn)檫@些預(yù)測事關(guān)社會政治經(jīng)濟(jì)環(huán)境等許多不確定因素而變得難以確定，所以大多數(shù)燃?xì)夤?yīng)商會選擇舍遠(yuǎn)求近。這使得輸氣管道網(wǎng)在往后的時間中，只會隨著天然氣需求增加而緩慢改造發(fā)展。其三，因?yàn)閲裼脷饬繒屑竟?jié)性的差異，輸氣管路也會不時出現(xiàn)故障，這都會造成供氣的不平衡。故而，急需建設(shè)大量LNG調(diào)峰工廠以起到調(diào)峰作用。據(jù)了解，因?yàn)長NG工廠相比地面高壓儲氣罐和地下儲氣庫具有眾多優(yōu)勢，例如投資資金少，節(jié)約土地，建設(shè)工期短等等。而且，天然氣在液化之后的運(yùn)輸更為經(jīng)濟(jì)可靠，在長距離運(yùn)輸?shù)那闆r下具有小風(fēng)險、強(qiáng)適應(yīng)能力等特性，另外更有專業(yè)的LNG槽車和輪船可以運(yùn)輸邊遠(yuǎn)區(qū)域的液態(tài)天然氣。伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，天然氣必然因其高燃燒率和安全環(huán)保以及經(jīng)濟(jì)可靠的性質(zhì)而廣受城市居民的青睞。
