高溫環(huán)境對撬裝LNG液化裝置的影響及應對措施

龔飛建（中原油田分公司天然氣處理廠，河南 濮陽 457162）

高溫環(huán)境對撬裝LNG液化裝置的影響及應對措施

龔飛建（中原油田分公司天然氣處理廠，河南 濮陽 457162）

高溫環(huán)境對撬裝LNG液化裝置有很大的負面作用，嚴重降低深冷設備的液化能力，本文從多個方面分析了高溫環(huán)境對液化工藝的影響。采用加裝冷水機組的措施克服了高溫環(huán)境的影響，大大提高了液化裝置處理量。

高溫；撬裝；LNG液化裝置

撬裝LNG液化裝置是將LNG液化工廠小型化的產(chǎn)物，是近年來LNG市場的熱點發(fā)展方向。而撬裝裝置具有集成度高、規(guī)模小、可移動、產(chǎn)品運輸靈活的特點[1]。我國鄂北氣田存在數(shù)量眾多的偏散單井，集輸成本高，開發(fā)難度大，撬裝LNG液化裝置極好的解決了這一難題，并在鄂北地區(qū)得到了廣泛的應用。但是鄂北地區(qū)所處海拔較高，夏季日照輻射強烈，對液化裝置的運行有嚴重的的負面影響。我廠運行的撬裝LNG液化裝置設計處理量為30000m3/d，在夏季高溫時節(jié)為了使LNG產(chǎn)品達到低溫要求，處理量要降低到27600m3/d。

1 氣候對液化裝置的影響

撬裝LNG液化裝置中，天然氣自井口采出后通常要經(jīng)過五個單元下圖，本液化站所在地區(qū)夏季最高氣溫可達35℃，冬季最低氣溫可達-35℃。氣候變化的影響很明顯地體現(xiàn)在各單元的工藝參數(shù)中。

（1）原料氣入口溫度升高，制冷負荷增大。

通常脫酸單元入口NG溫度控制在20±2℃，可以保證游離水和烴類在上游充分分離，避免其進入脫酸單元污染脫酸所使用的胺液。隨著氣候溫度升高，原料氣預處理流程中NG溫度難以降低，夏季觀察到的脫酸單元NG入口溫度最高達到45℃。而依據(jù)氣源成分進行計算（c191.04%、c24.9%、c31.32%、C4+0.75%、N21.99%），原料氣溫度上升25℃，對于處理量30000m3/d的設備，液化單元所需的液化冷量將提升17.67kW，液化所需冷量提高了17.4%。所以溫度上升不僅加重脫酸單元胺液的污染還使制冷負荷明顯提高。

（2）貧液溫度的升高

在脫酸單元中，利用活化MDEA溶液吸收原料氣中的CO2。MDEA溶液在吸收塔中低溫高壓條件下進行吸附，在再生塔中高溫低壓的條件下再生。當胺液從再生塔釡出來進入吸收塔前，需通過貧富液換熱器和貧液風冷器降溫。由于氣候溫度過高，貧液溫度難以降低；而貧液和原料氣在吸收塔中不僅存在傳質過程，同時存在傳熱過程，使得原料氣出吸收塔溫度偏高，觀察到的貧液溫度最高紀錄48℃，遠高于設計指標30℃，直接影響液化能耗。

（3）脫水單元吸附放熱

脫水單元使用4A分子篩進行吸附脫水，4A分子篩雖然具有較高的吸附效能和飽和吸附容量；但是比熱容較低，約為0.9～1.0kJ/(kg·℃)，吸附熱較高，約為4000kJ/kg左右[2]。所以當吸附飽和水較多時，放熱量多、分子篩溫度升高，直接導致原料氣的溫度也會升高。而夏季觀察到的脫水單元原料氣進出口溫差保持在7℃-12℃，明顯高于冬季的1℃-3℃。

（4）冷量的耗散

液化站內管線多采用橡塑棉外包鈑金進行保溫，冷水機組的冷媒儲槽為常壓敞口罐，冷箱板翅換熱器采用聚氨酯泡沫保溫，天氣變熱后冷量耗散明顯變大。例如BOG管線為DN50管線中有平均1℃/m溫度梯度，夏季溫度梯度有明顯增大的趨勢。

2 應對措施

通常應對高溫帶來的負面影響時，思路有兩個：一個是降低原料氣和設備在高溫環(huán)境中的吸熱，常見的措施是對空冷器進行噴淋，針對高海拔地區(qū)日照強烈的特點還可采用為散熱管搭建遮陽板的方式；另一個思路是提升設備的制冷能力。經(jīng)分析，決定采取第二種思路，在液化單元加裝冷水機組，提高制冷能力，徹底解決環(huán)境因素對液化生產(chǎn)的影響。原料氣自脫水單元出來后先經(jīng)過冷水機組降溫，再進入液化冷箱，使冷箱入口的原料氣溫度保持在設計值30℃附近，保證液化能力的同時，也減小了冷箱的換熱溫差，提高了冷箱效率。

下表為改造前后的處理量

改造后設備的處理量明顯提升，達到了設計量。同時加裝的冷水機組有以下優(yōu)點：（1）制冷能力可調節(jié)，方便應對不同程度的環(huán)境干擾。（2）撬裝化，改造過程施工簡單。（3）冬季可以直接停用，不影響整體流程。

[1]曹文勝,魯雪生,林文勝,等.小型LNG裝置的模塊化撬裝工藝技術[J].化工學報,2009(S1):100-105.

[2]郭揆常.液化天然氣(LNG)工藝與工程[M].中國石化出版社,2014.