王 陽(yáng)

（山西壓縮天然氣集團(tuán)運(yùn)城有限公司鹽湖區(qū)液化分公司，山西 運(yùn)城 044000）

引言

液化天然氣是將天然氣凈化、深冷液化而成的液體，它是一種清潔、優(yōu)質(zhì)燃料，LNG 的體積約為其氣態(tài)體積的1/600，LNG 儲(chǔ)存溫度約為-162.9 ℃。本改造方案增加一套日處理原料氣20×104m3的液化裝置及其配套設(shè)施，采用帶丙烷預(yù)冷的混合冷劑制冷的液化工藝，利用LNG 液化工廠在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中冷劑系統(tǒng)富余生產(chǎn)能力，充分吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的液化工藝和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和社會(huì)效益，對(duì)全國(guó)天然氣資源的利用和發(fā)展起到積極的效果。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本改造方案為L(zhǎng)NG 液化工廠擴(kuò)建項(xiàng)目，某液化廠的生產(chǎn)能力為50×104m3/d，本次液化天然氣改建擴(kuò)產(chǎn)裝置利用已有LNG 液化裝置富余能力，通過(guò)增加預(yù)冷機(jī)組、冷箱、冷劑壓縮機(jī)級(jí)間預(yù)冷器、冷劑壓縮機(jī)級(jí)末級(jí)預(yù)冷器、吸收塔頂冷卻器、閉式冷卻塔、循環(huán)水泵等裝置，使裝置生產(chǎn)能力擴(kuò)產(chǎn)至70×104m3/d。

2 改造方案

2.1 天然氣液化工藝選擇

天然氣液化工藝的核心是制冷部分，對(duì)投資和運(yùn)行費(fèi)用起決定性作用。天然氣常用的基本液化流程有：階式制冷循環(huán)（適用LNG 產(chǎn)量為7×104t/a 以下的小型液化工廠）；膨脹機(jī)制冷循環(huán)（適用LNG 產(chǎn)量為8×104t/a～500×104t/a 中小型液化工廠）；混合制冷劑循環(huán)（適用LNG產(chǎn)量為500×104t/a 以上大型液化工廠）[1]。擴(kuò)產(chǎn)后70×104m3/d 折合成年產(chǎn)量為473×104t/a，且原廠化液工藝為混合冷劑循環(huán)制冷劑循環(huán)工藝，再采用另外一套液化工藝投資太大，因此本擴(kuò)建項(xiàng)目也采用混合冷劑循環(huán)工藝。

2.2 混合冷劑循環(huán)制冷工藝選擇

混合冷劑循環(huán)制冷工藝分為混合冷劑單循環(huán)制冷工藝（適用LNG 產(chǎn)量為15-100×104m3/d）、混合冷劑雙循環(huán)制冷工藝（適用LNG 產(chǎn)量為600×104m3/d～2 000×104m3/d）、丙烷預(yù)冷混合冷劑制冷工藝（適用LNG 產(chǎn)量為100×104m3/d～600×104m3/d）[2]。

原廠天然氣液化工藝采用的是單循環(huán)混合冷劑制冷工藝，再設(shè)置一套獨(dú)立的單循環(huán)混合冷劑制冷工藝，投資較大，新增設(shè)備較多，占地面的較大，由于本擴(kuò)建項(xiàng)目可利用面積有限，因此選擇在不增加混合冷劑壓縮機(jī)的前提下，增加一臺(tái)丙烷預(yù)冷機(jī)組，采用效率較高、能耗較低的帶丙烷預(yù)冷的混合冷劑制冷工藝。

2.3 關(guān)鍵設(shè)備方案

2.3.1 丙烷預(yù)冷壓縮機(jī)選擇

壓縮機(jī)的種類主要有往復(fù)式壓縮機(jī)（適應(yīng)于小排量，高壓或超高壓條件）、離心式壓縮機(jī)（適用于大流量，中低壓條件）和螺桿式壓縮機(jī)（適用于入口天然氣帶液、中低壓力及中小排氣量）[3]，因某擴(kuò)建項(xiàng)目壓力為中低壓，流量屬于中小排量，配電系統(tǒng)能滿足35 kV、UPS 電源供電，循環(huán)水系統(tǒng)滿足設(shè)備冷卻要求，故為丙烷預(yù)冷壓縮機(jī)選用電驅(qū)動(dòng)螺桿壓縮機(jī)，冷卻方式采用水冷。

2.3.2 冷箱的選擇

冷箱內(nèi)的換熱器分為板翅式換熱器和纏繞式換熱器兩種[4]，板翅式換熱器傳熱效率高、壓降小、冷箱總成模塊化，適合任何規(guī)模的液化廠；纏繞式換熱器適合溫度跨度大、管部和殼部均存在潛在的壓降大、體積過(guò)大，對(duì)空間要求高。通過(guò)對(duì)比，同時(shí)考慮原冷箱換熱器也為板翅式，故新增冷箱也選用板翅式換熱器。

2.4 工藝改造

新增冷箱布置于原冷箱附近、丙烷預(yù)冷機(jī)組露天布置于擴(kuò)建工藝裝置區(qū)西側(cè)，在原廠冷劑壓縮機(jī)級(jí)間和末級(jí)冷卻器平臺(tái)之上新建一層平臺(tái)，將原廠冷劑壓縮機(jī)級(jí)間和末級(jí)冷卻器移至新建平臺(tái)，新增冷劑壓縮機(jī)級(jí)間和末級(jí)預(yù)冷器布置于原平臺(tái)上，吸收塔頂冷卻器布置于凈化裝置區(qū)原有平臺(tái)上，新增循環(huán)水設(shè)施布置于原液化廠循環(huán)水系統(tǒng)旁，保證裝置可以滿足每天70 萬(wàn)m3的液化產(chǎn)量。改造工藝圖，如圖1 所示。

圖1 改造工藝圖

2.5 投資估算

工程費(fèi)用包括主要工藝裝置、自控及儀表工程、公用工程等設(shè)備購(gòu)置費(fèi)、安裝工程費(fèi)及建筑工程費(fèi)，總投資為3358.24 萬(wàn)元，具體如表1 所示。

表1 投資估算費(fèi)用表

2.6 主要設(shè)備表（如表2）

表2 主要設(shè)備表

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本工藝技改后，天然氣的日處理規(guī)?？梢栽黾?0×104m3，生產(chǎn)規(guī)模可以由50×104m3/d 增加至70×104m3/d，預(yù)計(jì)每年增加天然氣處理量6 660×104m3（每年按照333d 計(jì)算），合計(jì)增加LNG產(chǎn)量48743.21t。提高產(chǎn)量后，天然氣在液化加工過(guò)程中只是增加了一小部分電量消耗和物料消耗，而節(jié)省了人工成本和管理費(fèi)用及其他，從而大大降低了生產(chǎn)成本，提高了利潤(rùn)空間，增加了單位的經(jīng)濟(jì)收入[5]。