浅谈液化天然气工厂设计管理

【摘 要】随着全球经济的快速发展，人口数量逐渐增加，对能源需求越来越大，同时在也增加了有害物体的排放量，增加空气中的污染物给环境带来严重的挑战。在如此在严峻的形式下，大家越来越重视对能源的有效利用。本文将对液化天然气工厂的设计环节和管理环节进行分析，并对一些重点环节提出相应的改进措施。

【关键词】液化天然气 设计 管理

1 前言

建设天然气液化工厂，投入的固定成本非常高，而可变运营成本和单位产品的变动成本相对较低，总体上分摊费用较高。因此，在建设液化天然气工厂项目的前期，必须对其涉及到的相关内容进行研究与分析。本文对目前液化天然气工厂的设计和管理进行了分析，并对一些方面提出了优化措施，对液化天然气工厂建设的开展具有一定的实际指导意义。

2浅谈液化天然气工厂的设计及优化

现代LNG（液化天然气）工厂在液化流程、EPC费用以及其它的辅助服务方面大大减少了投资，但基础设施费用基本变化不大。因此，设计合理的LNG工厂，需遵守一些基本的设计规则。

2.1酸性气体和液化天然气的处理设计

天然气中含有的 H2S 和 CO2统称为酸性气体，它们的存在会增加对金属管道和设备的腐蚀，影响其使用寿命，因此，在设计中的酸性原料气需要清除CO2、H2S和硫醇等等[1]。并且如果不清除，更严重的，在天然气液化过程中所产生的CO2会形成干冰，堵塞管道和设备，或者酿成严重的生产事故，并且含 H2S 较多的天然气，燃烧时会出现异味，污染环境，影响人们身体健康。如果除酸气设备（AGRU）、脱水和脱硫醇设备被优化集成为一种设备进行工作，就可以使去除杂质的资本消耗降到最低。而除去天然气中酸性气体常采用的有化学吸收法和物理吸收法。化学吸收法是基于可逆的化学变化，对富液中的酸气进行吸收，当温度增高、压力降低的同时，混合物中就会自然释放出酸气。而物理吸收法是在有机溶剂对原料气中酸性成分的物理吸收的基础上，让它们进行脱离，溶剂的酸气负荷正比于气相里酸性成分的分压。当富液压力得以下降的时候，会立即将酸性成分释放出来。

2.2液化过程的设计优化

液化流程设备的投资占LNG工厂总投资的32%，直接影响到NLG工厂建设及其运行的经济性。并且天然气液化装置投资庞大，在进行天然气的液化工艺流程设计时，要考虑的因素有很多，而LNG工厂中最主要的工艺流程是液化流程。天然气液化工艺是利用外加冷源和自身压力使气态天然气转化为液态的工艺过程。就丙烷预冷混合制冷剂液化流程的设备投资情况而言，压缩机/驱动机、换热器与分馏塔的投资所占的份额分别为58%、36%和6%，由此可见，压缩机/驱动机是投资的重点，是衡量工厂经济性的主要因素。天然气液化流程的选择将直接影响到天然气液化工厂建设及运行的经济性，需要综合考虑投资、能耗、可靠性、安全性

等因素[2]。液化工艺的优选要针对原料气的气质和输入压力，以降低能耗、流程设计简单、设备少、成本低为目标，选择出最优的液化工艺流程。特立尼达LNG工厂采用了菲利浦石油公司的级联式液化技术，打破了为年代以来丙烷预冷混合制冷剂液化循环一统天下的局面，也给其它的公司提供了参考。但是，就目前来说，大部分LNG工厂采用高效的丙烷预冷混合制冷剂液化流程。一些新型的液化流程由于具有流程简单、建设周期短、投资少、收益快的优点，很适用于小型的LNG项目。

2.3废热利用装置的设计应用

在液化过程和动力区，有大量的热量从燃气轮机的排气管内溢出。在本设计中，使用蒸汽为工艺用热补偿热量、驱动机械以及发电。工艺用热的量取决于原料气中酸气杂质的浓度。一般利用低压蒸汽为酸气溶剂的再生提供热量。而相对于动力需求，所需的工艺用热决定了全部流程中燃料效率的最大潜力。在燃气轮机排出气中所含的部分热量可以回收用于生成高压蒸汽。其后，高压蒸汽通过背压式蒸汽轮机膨胀后转变为低压蒸汽和动力。当热量/动力的比值达到了1.2，通过背压式蒸汽轮机膨胀的高压蒸汽和凝汽式蒸汽轮机产生的余热能够产生工艺流程所需要的全部热量。而当所需的热量/动力比值较高的时候，由于需要加热蒸汽，所以不能利用凝汽式汽轮机产生动力，且仅有部分蒸汽在背压式蒸汽轮机中膨胀为低压蒸汽。此时，如果需要更多的热量，就需要额外的燃料。而当需要热量与动力的比值小于1.0时，所产生的高压蒸汽能够产生大量的额外驱动力。蒸汽轮机能够替代丙烷压缩机的驱动器，与燃气轮机相比，这个方案的可行性很强。

3浅谈液化天然气工厂的管理及优化

天然气是一种优质能源，其主要成分是甲烷，具有燃烧热值高、污染少的特点。发展我国的LNG工业，可以有效利用天然气资源，改善我国以煤炭为主的能源结构，减少环境污染，解决能源供应日趋紧张的局面。因此，了解天然气工程的管理及优化就显得尤为重要。

3.1生产线路的管理

LNG工厂的总产量与单线生产规模的增加，都可以减少LNG工厂的投资。一般说来，出于生产可靠性的考虑，NLG工厂配置不只一条生产线。在生产线数目相同的情况下，随着生产规模的扩大，投资费用的增加并不明显，所以增加单线生产规模，可以收到最大的规模效益。在总产量一定时，单线生产规模的扩大可以减少生产线的数目，不仅缩短了工厂建设周期，还节省了大量设计、采购和建设承包商的费用。但是，这并不意味着所有情况下生产线的规模越大越好。NLG工厂的生产规模要受到天然气资源的储量和LNG市场需求情况的制约[3]。因为，随着生产规模的扩大也可能会带来产品销售的问题。但是，随着LNG工厂设计和管理经验日趋丰富， 同时LNC市场的供货渠道也不断增加，这都减少了配置多条生产线保证产品供应的重要性。在天然气储量和NLG市场需求不足以满足多条生产线要求的情况下，可以考虑只配置一条生产线，以后条件许可时再扩建生产线的规模。

3.2设计余量的管理

现代NLG工厂的设计是在吸取了30多年来LNG工厂的设计、运行经验的基础上逐渐发展起来的。而在LNG工业发展早期，由于技术不成熟，设计原则较为保守，设计余量取值较大。它基于生产者和购买者之间达成的这样一个共识，即完成契约的义务，保证LNG供应的安全与可靠。随着LNG技术的发展和人们管理运行经验日趋成熟和丰富，工厂设计的风险系数可以适当减小。确定设计余量一般主要考虑以下因素：（1）设备的老化情况；（2）原料气参数以及运行中流程参数的变化；（3）设计误差以及设备尺寸的限制。一般而言，设技余量取为总设计产量的8%一12%。

4 结语

天然气液化工厂建设对于我们国家来说，是一个比较重要的大工程。这是由于我们国家当今的能源消耗主要以煤炭为主，而燃烧煤炭会产生很大的环境问题。因此，我们国家正在加紧天然气液化工厂的建设的步伐，争取早日研发出更加合适的项目，能够更好的去帮助我们国家对资源的开发使用。如果能够早日顺利的完成这个项目，就可以更好的为大家服务。

参考文献：

[1]乔国发，李玉星，张孔明 等.我国液化天然气工业的现状及发展前景[J].油气储运，2005，24（3）：1-4.

[2]陈文煜.150万m3/d液化天然气工厂技术分析[J].深冷技术，2006，22（1）：18-22.

[3]和宏明，薄立馨.投资项目可行性研究工作手册[M].北京：中国物价出版社，2002.

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