天然气液化工厂项目管理核心技术

调峰型液化装置(Peak-shaving LNG facility) 指为调峰负荷、补充冬季燃料供应事故调峰用的天然气液化装置。通常将低峰负荷时过剩的天然气液化储存，在高峰时或紧急情况下再气化使用。此类装置的液化能力较小，储存能力较大，生产的LNG一般不作为产品外售。通常远离天然气的产地，常处在大城市附近。调峰型液化装置在匹配峰荷和增加供气的可靠性方面起了重要的作用，并极大地提高了管网的经济性。

该类型装置主要采用以下三种类型的液化流程:1、级联式液化流程，曾被广泛使用，现在基本不用;2、混合制冷剂液化流程;3、膨胀机液化流程，这类装置充分利用原料气与管网之间的压力差，达到节能的目的。

该流程是指利用气田来的有压力的天然气，在膨胀机中绝热膨胀到输送管道的压力，而使天然气液化的流程。这种流程特别适用于管线压力高，实际使用压力较低，中间需要降压的地方。其突出的优点是能充分利用天然气在输气管道的压力差膨胀制冷，做到几乎不需要消耗电能。此外还具有流程简单、设备少、操作及维护方便等优点。因此，它是目前发展很快的一种流程。在这种液化装置中，天然气膨胀机是个关键设备，因为在膨胀过程中，天然气中的一些沸点高的组分将会冷凝析出，致使膨胀机在带液工况运行时要求有特殊的结构。

膨胀机液化流程的液化率，相对于其它类型的流程来说要低一些，且主要取决于膨胀机前后的压力比。压比越大，液化率也越大，液化率一般在7%~15%左右。

该类流程是天然气直接膨胀液化流程的一种变型。在流程中，氮气制冷循环回路与天然气液化回路分开，氮气制冷循环为天然气提供冷量。

对于调峰型天然气液化装置，APCI、Pritchard、Linde、L'Air Liquide、Gaz de France、CBI、BOC等公司，竞相提供相关的天然气液化流程。

随着混合制冷剂液化流程的广泛应用，在调峰型装置中也越来越多地应用这类流程。我国建造的第一座调峰装置就是采用混合制冷剂液化流程。

基本负荷型液化装置(Base-load LNG facility)指按照液化天然气正常需求量稳定生产液化天然气并供船运的大型液化装置。此类装置由天然气预处理流程、液化流程、储存系统、控制系统、装卸设施和消防系统等组成，是一个复杂庞大的系统工程，投资高达数十亿美元。

对于这类天然气液化装置，其液化单元通常采用阶式液化流程和混合制冷剂液化流程。20世纪60年代最早建设的天然气液化装置，采用当时技术成熟的阶式液化流程。到20世纪70年代又转为采用流程简化的混合制冷剂液化流程。80年代后，新建或扩建的基本负荷型液化装置，几乎采用丙烷预冷混合制冷剂液化流程。

采用级联式液化流程的优点是能耗低、且各制冷循环及天然气液化系统各自独立，相互牵制少，操作稳定。它的缺点是流程复杂、机组多，要有生产和储存各种制冷剂的设备，各制冷循环系统间不能有任何渗透，维修也不方便。

世界上第一座大型基本负荷型液化装置(CAMEL)是阿尔及利亚建造的，它采用丙烷、乙烯和甲烷组成的级联式液化流程。于1964年在阿尔及利亚Arzew交付使用。该液化工厂共有三套相同的液化装置，每套液化能力为1.42Mm3/d。

闭式混合制冷剂液化流程是指制冷剂循环与天然气液化过程彼此分开的液化流程。与级联式液化流程想比，采用混合制冷剂液化流程的液化装置具有机组设备少、流程简单、投资较少、操作管理方便等优点。同时，混合制冷剂中各组分一般可部分或全部从天然气本身提取和补充，因而没有提供制冷剂的困难，且纯度要求也没有级联式液化流程那样严格。其缺点是能耗比级联式液化流程高出15%~20%;对混合制冷剂各组分的配比要求严格，流程计算困难。

为了降低混合制冷剂液化流程的能耗，20世纪60年代末出现了许多改进型的混合制冷剂液化流程。70年代，APCI(美国空气液化公司)发展了丙烷预冷混合制冷剂液化流程，于1973年获得专利，并在大型的LNG工厂得到了广泛应用。它是级联式循环和混合制冷剂循环的结合，用丙烷将天然气从40摄氏度冷至-30摄氏度;混合制冷剂循环再把天然气从-30摄氏度冷至-160摄氏度。