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天然气液化技术研究现状及进展

2015年第40卷

天然气化工(C 1化学与化工)

我国天然气资源较为丰富,不仅有大量的常规天然气资源,更有巨量的煤层气、页岩气等非常规天然气资源。据中国国土资源部2013年公布数据[1],我国天然气探明剩余技术可采储量已增加到约4.0万亿m 3,勘探开发速度正在加快。但天然气产地常远离消耗区,例如我国西部天然气、海上天然气的开发,必须解决其输送问题。液化天然气(LNG )因其体积只有气态时的1/625,所以采用

LNG 的形式进行天然气的储存、运输都具有一定的

优势。

1天然气液化流程研究进展

19世纪中叶,英国化学家、物理学家Michael

Faraday 开始尝试各种气体的液化工作;同时,德国

工程师Karl Von Linde 一直致力于工业规模的气体液化工作,其于1895年通过压缩与膨胀技术,获得了几近纯净的液态氧

[2]

;1914年,Godfrey Lowell

Cabot 获得了第一个有关天然气液化、储存和运输

的美国专利,同年在美国的西弗吉尼亚州建起了世界上第一家液化甲烷工厂,进行甲烷液化生产[3]。自

此,大量的专家学者针对天然气液化工艺流程等方面展开了研究。经过近一个世纪的发展,天然气液化技术已取得了长足的发展。目前天然气液化流程主要有级联式循环、混合制冷剂循环、膨胀制冷循环三种。

1.1国外研究现状及发展动态分析

1964年,法国设计了第一座大型的LNG 生产

装置,并在阿尔及利亚建成投产[4]。此装置采用了当时技术相对成熟的级联式液化流程。Technip/Air

Liquide 提出了世界上最早的级联式液化流程TEALARC [5-6],该流程包含三个单独的制冷剂循环,

制冷剂分别为丙烷、乙烯和甲烷,每个制冷循环中均含有三个换热器,级联式液化流程中较低温度级的循环将热量转移给相邻的较高温度级的循环。

1997年,Phillips 石油公司的工程研究和发展部门

通过优化方法,采用窄点分析和工艺模拟技术,开发出了Phillips 优化级联式天然气液化工艺(见图

1)[7]。由Trinidad 和Tobago 组成的大西洋液化天然

气集团在Trinidad 天然气液化装置上采用了这种工艺,该工艺简化了流程装置,在进料量和气体组成方面有较大变化时能保持装置操作稳定[8]。20世纪70年代,在利比亚、阿尔及利亚等地开展应用了

单级混合制冷剂液化流程(SMR )[5],简化了级联式液化流程中所用的复杂设备。首个单级混合制冷剂液化流程是由Air Products and Chemicals 公司(APCI )设计开发,该流程采用了氮气与烃类(甲烷、

收稿日期:2014-10-28;基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.51274232);作者简介:杨文(1987-),男,在读博士研究生,研究方向为多相管流及油气田集输技术,电邮yangwen112006@https://www.wendangku.net/doc/9911142382.html, ;*通讯作者:曹学文,男,教授,博士生导师,研究方向为多相管流及油气田集输技术,电邮caoxw@https://www.wendangku.net/doc/9911142382.html, 。

天然气液化技术研究现状及进展

文1,曹学文1,孙

丽2*,王

1

(1.中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院,山东青岛266580;2.中石化管道储运公司华东管道设计研究院,江苏

徐州

221008)

摘要:系统的阐述了国内外关于天然气液化流程的研究成果,着重介绍了一种新型天然气液化技术。目前国外较大型

LNG 工程主要采用级联式液化流程及混合制冷剂液化流程,且已开展小型天然气液化装置的研究,并已开发了几种小型的天

然气液化装置,但其液化流程主要是由大型装置演化而来,并未出现本质变化;国内LNG 液化工艺流程研究起步较晚,且由于天然气气源和LNG 目标市场的限制,目前投产及在建装置均属于小型天然气液化装置,国内所利用小型天然气液化流程主要为膨胀制冷循环及混合制冷剂循环。超声速旋流分离器被提出应用于天然气液化过程,目前研究表明,其能成功将天然气液化,但关于超声速旋流分离器内部天然气流动过程、液滴凝结及生长热力学过程、液化效率等还需开展进一步的研究工作。

关键词:天然气;液化;流程;超声速旋流分离器中图分类号:TE64;TQ026.1

文献标识码:A

文章编号:1001-9219(2015)03-88-06

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