该厂共有四条液化生产线,每两条液化线组成一套装置。每套装置设有单独的原料气预处理、压缩机及换热器等。总液化能力为1075×104m3/d。
两台并联布置的压缩机将原料气从起始压力2.84MPa压缩到4.64MPa。压缩后的原料气用热钾碱法脱除二氧化碳与硫化氢;用分子筛脱水干燥,并借助吸附过程脱除高碳氢化合物。净化后的天然气进入低温换热器冷却和液化,其液化压力为3.94MPa。
每套液化装置由四台离心式制冷压缩机及两台绕管式铝制换热器组成。因此整个液化系统共有八台制冷压缩机,均用蒸汽透平驱动;四台低温绕管式换热器,每台直径4.5m,高61m,换热器面积93000m2。
液化天然气产品在大气压下,储存在两个容量为47700m3的地面双层隔热合金钢储槽中,储槽直径42.7m、高36.6m,内壳采用含9%Ni的钢板,蒸发率为0.1%。
与级联式液化流程相比,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,因而没有提供纯制冷剂的困难,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。
(三) 丙烷预冷混合冷剂制冷的基本负荷型液化装置
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℃预冷至-30℃;混合制冷剂循环再把天然气从-30℃过冷到-160℃。
图3-15[7]是首次采用这种液化流程的天然气液化装置的流程简图,于1973年建于北加里曼丹的文莱。该厂共有五套这样的装置,每套液化能力为424.5×104m3/d。
原料气经脱除水分及重烃后,通过两条直径为710mm的输气管送入厂内。采用环丁砜法吸收脱除原料气中的二氧化碳及硫化氢;处理后的原料气含有的饱和水经两步脱除,即先将原料气冷却至21℃左右,使约70%的水分被冷凝分离出来,而后再用分子筛深度脱水。
净化后天然气组分的摩尔分数为:88.2%甲烷、50%乙烷、4.9%丙烷、1.8%丁烷及0.1%C3+。此后,天然气经重烃回收塔分离重烃,并用丙烷预冷到-34℃,在4MPa压力下进入混合制冷剂循环的低温换热器,在其中被冷却、液化和过冷。过冷后的液化天然气送入储槽。
该厂有液化天然气地面储槽三个,每个容量60000m3。槽内压力维持在29.4kPa,槽内蒸发气返回工厂作燃料。
(四) 基本负荷型液化装置中液化流程的比较
基本负荷型天然气液化装置主要采用上述三种液化流程,其主要指标的比较见表3-5。表3-6列出世界上一些基本负荷型装置所使用的液化流程及其性能指标。
表3-5 液化流程主要技术经济指标比较
比较项目 | 阶式液化流程 | 闭式混合冷剂液化流程 | 丙烷预冷混合冷剂液化流程 |
处理气量/104m3① | 1087 | 1087 | 1087 |
燃料气量/104m3① | 168 | 191 | 176 |
进厂气总量/104m3① | 1255 | 1287 | 1263 |
制冷压缩机功率/kw | | | |
丙烷压缩机 | 58971 | — | 45921 |
乙烯压缩机 | 72607 | — | — |
甲烷压缩机 | 42810 | — | — |
混合制冷剂压缩机 | — | 200342 | 149886 |
总功率 | 175288 | 200342 | 195870 |
换热器总面积/m2 | | | |
翅片式换热器 | 175063 | 302332 | 144257 |
绕管式换热器 | 64141 | 32340 | 52153 |
钢材及合金耗量/t | 15022 | 14502 | 14856 |
总投资/104美元 | 9980 | 10070 | 10050 |