液化天然气生产、储存、充装毕业论文.doc

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1、 中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题 目：液化天然气生产、储存、充装学习中心： 石油管道学习中心 年级专业： 网络11秋 油气储运工程 学生姓名： 学 号： 11606322011 指导教师： 职 称： 副教授 导师单位： 中国石油大学（华东） 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间： 2013 年 06 月 22 日摘 要天然气液化生产的工艺过程基本包括预处理（净化）、液化、储存、装车及辅助系统等，主要工艺流程包括天然气净化和液化工艺。天然气净化工艺采用醇胺法脱除原料气中的酸性气体、吸附剂脱水、复合床层脱除重烃及脱水、浸渍硫活性炭脱除汞。天然气液化工艺采用高压引射

2、天然气液化流程达到液化天然气目的，储存是液化单元来的天然气经LNG输送泵，进入LNG贮槽储存。从贮槽底部的出液去LNG泵增压，增压后的LNG通过装车管线进入天然气槽车外运。 关键词：脱酸、纯化、深冷、引射目录第1章 前言1第2章 液化天然气的生产流程32.1天然气净化流程32.1.1脱酸工序32.1.2纯化工序42.2天然气液化流程42.2.1冷箱工艺流程简述52.2.2制冷工艺流程简述5第3章 液化天然气的储存、充装7第4章 产业分析9第5章 结论10参考文献11致 谢12第1章 前言天然气是一种优质、高效、清洁、方便的能源，其主要成分是甲烷、乙烷等气体烃。我国天然气资源十分丰富，大力发展城

3、市燃气事业，尤其提高清洁、高效、优质的汽车天然气资源，不但可以节约能源，减少城市污染，社会经济综合效益也十分显著。发展LNG液化天然气是坚持可持续发展战略、优化能源结构、提高人民生活质量、保护环境的重要措施，同时对促进我国地区现代化建设和调整产业结构、发展经济等方面都有十分重要的意义。近几年，随着天然气产量和贸易量的不断增加，全球LNG的生产和贸易愈发活跃。作为管道天然气的有益补充，近5年来，全球LNG贸易量年均增长已达6%，成为全球油气业务增长的生力军，我国也在“十二五”能源规划中明确提出了要加大LNG在我国能源消费结构中的比重国家发改委预计到2015年，我国天然气供应结构为国产气1700亿

4、立方米，净进口900亿立方米，天然气消费量将达到2600亿立方米，占一次能源消费中的比重则将从目前的4%上升至约8%。国内天然气产量有望达到1850亿立方米，供需缺口达750亿立方米，这就要依靠进口天然气满足国内需求。LNG项目能够有效解决目前我国天然气输送能力不足的问题。当前国内99%的天然气都是通过管道进行输送的，但是我国的管道建设速度滞后，管道历程不足，不能满足天然气输送需求。而LNG则可以通过铁路、公路及轮船运输，供气灵活，辐射范围广。在此情况下，能够大量节约储运空间和成本的LNG无疑要成为优先选择。目前液化天然气常用作工业气体燃料、船厂乙炔气替代燃料、城市居民燃料、汽车燃料、城市管道

5、天然气的调峰等。其中，城市燃气在LNG用气结构中的比重很大，2010年就已经达LNG总供应量近60%。同时据不完全统计数据，目前国内LNG车辆拥有量约为1万台，虽然国内车用LNG市场刚刚起步，但其后期需求增长强劲。根据国家规划，将在“十二五”期间重点发展清洁能源汽车。由于LNG车用燃料有效载量大，单次加气行驶距离长，与以柴油为燃料的客货车相比，LNG汽车可节约20-30%的燃料费用。而且LNG作为汽车燃料比汽油、柴油的综合排放降低约85%，无铅、苯等致癌物质，基本不含硫化物，环保性好，可以实现国排放。根据规划，到2020年全国天然气汽车（LNG汽车与CNG汽车）产量可达到120万辆/年的规模，

6、其中客车和载货汽车达到20万台（LNG汽车约占50%），乘用车100万台（LNG汽车约占20%）。届时将可形成车用LNG气瓶总量45万只以上、CNG气瓶总量200万只以上的产能。目前中国天然气的总储备量仅约占总消费量的3%，天然气储气设施建设滞后，储备量不足，作为重要的调峰和应急措施的建设刻不容缓。第2章 液化天然气的生产流程天然气液化生产的工艺过程基本包括预处理（净化）、液化、储存、装车及辅助系统等，主要工艺流程包括天然气净化和液化工艺。2.1天然气净化流程天然气中除去主要成分甲烷之外，还有气体杂质二氧化碳、硫化氢等，固体杂质泥沙、岩石颗粒，液体杂质水和油。这些杂质影响液化天然气的生产及出液

7、的纯度，在液化生产之前应将这些杂质除去。 原料天然气经过长输管道进入液化天然气生产厂区，经过重力分离除去天然气中的固体杂质，之后气体在压力为5MPa左右的压力条件下进入净化系统。净化系统分为脱酸工序、纯化工序两个工序，脱酸工序中以复合胺溶液为吸收剂、采用一段吸收、一段再生流程脱除原料气中酸性气体。原料天然气从CO2吸收塔下部进入，自下而上通过吸收塔；再生后的复合胺溶液（贫液）从CO2吸收塔上部进入，自上而下通过吸收塔，逆向流动的复合胺溶液和天然气在吸收塔内充分接触，气体中的CO2被吸收而进入液相，未被吸收的组份从吸收塔顶部引出，进入吸收塔顶冷却器，将温度降至40（夏季45-50），进脱酸气分液

8、罐，出脱酸气分液罐的气体送脱硫脱汞塔，冷凝液去富氨闪蒸罐；脱酸后的气体进入纯化工序。纯化系统由3台吸附塔、1台加热器、1台冷却器、1台分液罐组成，其中1台吸附塔处于吸附状态，另2台处于再生状态的不同阶段，出系统水含量小于1ppm，苯小于5ppm，汞的指标控制在0.01g/Nm3以下。2.1.1脱酸工序以复合胺溶液为吸收剂、采用一段吸收、一段再生流程脱除原料气中酸性气体。原料天然气从CO2吸收塔下部进入，自下而上通过吸收塔；再生后的复合胺溶液（贫液）从CO2吸收塔上部进入，自上而下通过吸收塔，逆向流动的复合胺溶液和天然气在吸收塔内充分接触，气体中的CO2被吸收而进入液相，未被吸收的组份从吸收塔顶

9、部引出，进入吸收塔顶冷却器，将温度降至40（夏季45-50），进脱酸气分液罐，出脱酸气分液罐的气体送脱硫脱汞塔，冷凝液去富氨闪蒸罐。吸收CO2的复合胺溶液称富液，与再生塔底部流出的溶液（贫液）换热后，升温到95100去CO2再生塔上部，在再生塔进行汽提再生，直至贫液的贫液度达到指标。出再生塔的贫液经过贫富液换热器，再经贫液冷却器贫液被冷却到4555，进入地下储槽，通过贫液泵经原料气换热器从吸收塔上部进入。再生塔顶部出口气体经冷却器，进入酸气分液罐，出酸气分液罐的气体就地放空或集中排放，冷凝液回流至地下储槽。 溶液再生所需的热源由导热油提供。2.1.2纯化工序 本系统由3台吸附塔、1台加热器、1

10、台冷却器、1台分液罐组成，其中1台吸附塔处于吸附状态，另2台处于再生状态的不同阶段，出系统水含量小于1ppm，苯小于5ppm，汞的指标控制在0.01g/Nm3以下。再生气加热器所需的热源由导热油提供。净化系统流程图见图一。图一：原料气二氧化碳吸收塔冷却器脱硫脱汞塔吸附净化塔净化气胺液 贫富液换热器二氧化碳再生塔冷却器过滤器胺液池2.2天然气液化流程深冷环节为天然气液化中最重要的环节，其原理是通过压力与温度的变化最终实现天然气由气态转变为液态。经脱酸、纯化处理后的天然气（P=4.8MPa、T40）通过原料气压缩机增压至22MPa与被循环气压缩机压缩后的循环气（22MPa、4166Nm3/h）进入

11、深冷液化装置，在深冷液化装置内约1/3的天然气（2083Nm3/h）被液化成LNG通过柱塞泵增压后进入LNG储罐，然后通过装车泵给槽车充装外卖。深冷装置未被液化的的干气（4166Nm3/h）通过循环气压缩机增压后汇同22Mpa的原料气进入深冷装置液化。储罐产生的BOG返回冷箱再液化，卸车时的BOG经复热至常温后后通过BOG压缩机增压至1.3Mpa后汇同冷箱未能液化的循环气进入循环气压缩机增压，回收利用。2.2.1冷箱工艺流程简述经压缩机增压后22MPa，40的天然气以2083 Nm3/h (50 000 Nm3/day)的流量进入装置的原料天然气在综合净化箱和干燥箱内净化和干燥并在原料气压缩机

12、内压缩到22MPa之后，同循环气压缩机之后的气体混合，一同进入-1.5型冷箱。在-1.5型冷箱内，高压天然气（直流）依次在换热器A1、A2和A3内冷却至205K，之后分成两部分，并分别进入引射器1和2进行膨胀。引射器1之后的压力为1.2MPa，引射器2之后的压力为0.6MPa。在引射器1内膨胀后形成的气液混合物被送入分离器A4。分离器A4内的液体节流到0.6MPa的压力，并与引射器2之后的物流混合，之后进入分离器A5。分离器A5内的液体节流到0.30.5MPa的压力，并被送入储存系统。储存系统内的蒸汽返回至冷箱，并被送入引射器2加压至0.6MPa。分离器A5内的蒸汽被送入引射器1加压至1.2M

13、Pa。分离器A4内的蒸汽被分成两部分：量大的部分作为回流进入换热器A3和A1进行冷量再利用。之后，回流从冷箱进入循环气压缩机，并加压至22MPa。经过循环气压缩机之后，气体（循环流）与原料气压缩机之后的物流混合，并再次进入冷箱。量小的部分从分离器A4进入布置在分离器A5的液体部分的冷凝器。在冷凝器内形成的气液混合物进入分离器A6。分离器A6内的液体节流到0.6MPa的压力，并进入分离器A5。分离器A6内的蒸汽从冷箱排出去进行再利用。深冷流程图见图二。图二： 循环气 回流换热 引射节流净化气压缩机冷箱A1冷箱A2冷箱A3冷箱A4冷箱A5冷箱A6 储罐2.2.2制冷工艺流程简述为了在冷箱内冷却直流

14、，需使用制冷机向换热器A2输送温度为零下40的液态制冷剂。制冷剂的气液物流从A2返回制冷机。压缩机从低压循环桶中吸取低温低压制冷剂气体，压缩后高温高压气体经高效油分离器进行油和制冷剂的一次分离，分油后的高温高压制冷剂气体进入卧式冷凝器冷凝成液体，卧式冷凝器采用加大设计也作为氟贮液器功能，出来的高温高压液体分两路，一路通过热力膨胀阀节流后进入经济器管程与另一路走经济器壳程的制冷剂液体热交换后进入压缩机补气口，另一路过冷的制冷剂液体通过节流阀节流到工艺要求的-42进入低压循环桶，-42低温液体制冷剂通过氟泵加压多倍地过量输送到终端冷箱，与被冷却的物料换热后，部分制冷剂汽化，汽液两相制冷剂在压差作用

15、下返回低压循环桶，低压气态的制冷剂气体被压缩机吸入进行再压缩制冷循环，低温液体制冷剂被泵吸入送到终端换热器，再次循环，周而复始。制冷流程图见图三。图三：制冷剂冷箱A2低压循环桶压缩机油分离器冷凝器贮液器经济器 冷冻机油油泵油过滤器油冷却器第3章 液化天然气的储存、充装根据储存压力进行分类，常规的储存方法有两种：常压储存和高压储存。常压储存适用于LNG的大量储存，使用的是常压储罐。其储存特点为：储罐的容积一般较大，结构简单，承压能力较低，蒸发率较高。常压储罐的无损(憋压)储存时间较短。高压储存适用于LNG的少量储存，使用的是高压储罐。其储存特点为：储罐容积较小，承压能力较高，使用真空隔热结构，隔

16、热性能较好，所以罐内 LNG的蒸发率较低。 液化天然气储罐的基本要求：1、低温性能，LNG储罐中与LNG接触的零部件和与LNG或与低温LNG蒸汽（低于-29）接触的所有材料，应采用耐低温材料。液化天然气储存系统的连接部位（如管件、法兰、阀门等连接部位）有出现LNG泄漏可能性，应采取预防保护措施来防止这种影响。当围栏中有两个或两个以上的储罐时，储罐的地基应能经受与LNG直接接触，或者采取措施防止与LNG的接触。2、隔热性能，绝热层应不可燃，采用的隔热材料应含有或是一种防潮材料，不含水，耐消防水的冲刷。可在外层设一个钢质或混凝土质的防护罩来保护松散的隔热材料。在储罐的内外层中的隔热层应与LNG和天

17、然气性能相适应的不可燃材料。当火焰蔓延到容器外壳时，隔热层不应出现导致隔热效果迅速下降的熔化或沉降。承受负载的底部隔热层应保证发生破裂时产生的热应力和机械应力不对储罐的完好造成危害。3、地震载荷与风雪载荷，在储罐设计时应考虑到抗震性能，必须确定地震潜在的可能性和产生的特性曲线谱，并获得储罐建造地周围地区的地质资料，据此进行地震载荷分析。此外，还需考虑风雪载荷的影响。4、 充装容积，储罐充装完成后，罐内压力可能低于最大允许工作压力。但随着液体温度升高后，液体发生膨胀，压力上升至最大允许工作压力。操作人员应按操作要求限制充装量以避免发生此类膨胀时形成充装过量。5、土壤防冻，储罐外壳的底部应在地下水

18、层之上，或应永远防止其与地下水接触。与储罐外壳的底部接触的材料，应能最大限度地减少腐蚀。当储罐外壳与土壤接触时，应使用一个加热系统，用来防止与外壳接触的土壤温度低于0。6、分层与涡旋预防，所有液化天然气储罐应能在顶部和底部充灌调节，除非有其它手段能用来防止分层现象的出现，进而防止LNG涡旋事故的发生。 汽车槽车进入厂区首先过磅称量空重，然后进入罐区装卸区，在装车线停稳接地后，将装车装置管道连接槽车入口，将槽车气相管与装车装置气相管连通，将槽车内气相压力泄压，导通低温泵进出口管路，待低温泵彻底预冷，泵体内无气时，开启低温泵，打开槽车进液阀门，将LNG送入汽车槽车内，当槽车达到规定装车容量时，停止

19、装车。关闭汽车槽车液相和气相管阀门，开启液体管道上放空阀，将槽车入口管线与装车装置出口阀间残余LNG放散至放空总管处理。最后拆下槽车与装车装置的连接，装车作业结束汽车槽车通过重车磅过秤后，驶离厂区。.第4章 产业分析自1998年12月建设部下达建城1998237号文“关于开展全国城市天然气利用规划的通知”后，即拉开了全国天然气利用工程建设的序幕。各地具有天然气气化条件的地区即展开了城市天然气利用及配套管网建设工作。随着我国经济社会持续快速发展，各地天然气项目的实施，天然气需求大幅度增长，为缓解天然气供需矛盾，优化天然气使用结构，促进节能减排，国家发展改革委又下发了国家发展改革委关于印发天然气利

20、用政策的通知)(特急 发改能源20072155号)，明确天然气利用政策已经国务院同意，要求各地方政府和天然气生产、销售企业要统一认识，严格执行，切实做好天然气利用工作。天然气利用政策确定了天然气利用的基本原则，明确天然气利用顺序，确保天然气优先用于城市燃气，促进天然气科学利用、有序发展；坚持节约优先，提高资源利用效率。根据国家发展改革委会同有关部门制定的中国应对气候变化国家方案，中国经济社会发展正处在重要战略机遇期，中国将落实节约资源和保护环境的基本国策，发展循环经济，保护生态环境，加快建设资源节约型、环境友好型社会，积极履行气候公约相应的国际义务，努力控制温室气体排放，增强适应气候变化的能力

21、，促进经济发展与人口、资源、环境相协调。中国应对气候变化的指导思想为：全面贯彻落实科学发展观，推动构建社会主义和谐社会，坚持节约资源和保护环境的基本国策，以控制温室气体排放、增强可持续发展能力为目标，以保障经济发展为核心，以节约能源、优化能源结构、加强生态保护和建设为重点，以科学技术进步为支撑，不断提高应对气候变化的能力，为保护全球气候做出新的贡献。第5章 结论天然气是绿色环保能源，天然气液化项目的社会效益远远大于经济效益，项目的实施取决于市场，取决于汽车改装量。项目的发展进程，取决于政府优惠和税收政策，政府及规划和相关部门的支持，汽柴油价格、加气站站址选择和落实等条件因素。目前政府已倡导天然

22、气改装汽车，加大推广使用以LNG、CNG作为燃料的汽车，进一步改善我国的环境，更好的保护我们的蓝天碧水，造福于社会人民。天然气液化项目的建设，将调整和优化当地生产力布局、产业结构、能源结构，大力推广清洁能源汽车示范项目。而随着建设工程的逐步推进，物流运输市场需求急剧增加，汽车燃料市场将受到很大的瞩目，LNG、CNG替代柴油，供应重卡，将会有效调节我国地区车用市场能源结构。天然气应用对当地节能减排起到重要作用，取得良好社会效益，有效的提高城市综合功能，提升城市整体形象。从能源价格的角度出发，天然气相对于石油产品价格较低且稳定。 近年来全球LNG的生产和贸易日趋活跃，正在成为世界油气工业新的热点。

23、为保证能源供应多元化和改善能源消费结构，一些能源消费大国越来越重视LNG的引进，国际大石油公司也纷纷将其新的利润增长点转向LNG业务，LNG将成为石油之后下一个全球争夺的热门能源商品。目前LNG是全球增长最快的一次能源，我国大力发展LNG，在很大程度上弥补了石油资源不足、保证能源供应的多元化，对我国的西气东输起到互补的重要作用。参考文献1蔡国田,张雷中国能源保障基本形势分析J.地理科学进展，2006(5).2液化天然气（LNG）汽车加气站技术规范（NB/T 1001-2011）.3液化天然气（LNG）生产、储存和装运（GB/T 20368-2006）.4罗勤,陈赓良天然气国家标准实施指南.中国标准出版社，2006.5化学工业部第四设计院. 深冷手册M . 北京:化学工业出版社,1979.6徐列. 低温绝热与储运技术 M . 北京: 机械工业出版社,1999.7敬加强. 液化天然气技术问答 M . 北京: 化学工业出版社,2007.8鲁雪生. 汪顺华. 关于LNG 贮存的若干问题 J . 深冷技术,2000,(6):14216.致 谢 本论文是在*老师的悉心指导下完成的。*老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。