天然气液化及储运技术

　　评论：　更新日期：2013年02月27日

压缩机的驱动机，在有方便的电力条件时，压缩机采用大功率电动机驱动是最方便可行的。但在大型LNG的生产实际应用中，大多采用蒸气透平和双轴燃气透平驱动制冷压缩机，因它特别适用于与轴流式压缩机匹配，尤其是后者为最好。但由于其功率有限(在国际标准化条件中最大为3.3×10⁴kW)，故对LNG生产规模有适当限制，为此可考虑单轴燃气透平驱动机。

膨胀机是制冷系统中的又一主要装置，膨胀后压力决定了制冷温度，良好的膨胀机系统是深低温制冷的重要保证。天然气流经换热器降温，实现液化过程。后再经节流阀进一步降压、降温，达到进一步的低温液化。

国内在发展液化天然气方面也做了大量工作。北京科阳气体液化技术联合公司和四川省绵阳科阳低温设备公司共同协作，开发了天然气液化小型装置，此装置特点是利用天然气的压力来制冷，省去压缩机的工作过程。利用天然气压能转换成的制冷能力，将天然气制成LNG，供调峰和LNG汽车用，而做功后的余下部分低压天然气作城市民用燃料，这样可减少一道补液氮的工序，LNG的生产成本可得到一定的降低。对于压力较低的天然气，是无法实现该项自身能量转化工艺的，仍然需要压缩机的工作过程。

四川石油管理局威远天然气化工厂用新工艺改进了提氦装置，生产LNG。其生产工艺是，原料天然气经脱净CO₂和水后，用膨胀机制冷和液氮补冷的深冷法从天然气中提取氦气，利用氦液化温度极低难于液化的特点，使全部甲烷液化，而氦为气态，经低温分馏得粗氦和LNG，故LNG为提氦的副产品。目前LNG经换热器冷却原料天然气后又变为气态天然气，输回管网的下游，如需用LNG作汽车燃料，则冷却原料天然气不采用LNG，而改用液氮，使该站的LNG供汽车使用。

吉林油田与中国科学院低温研究中心合作研制的橇装式LNG装置，天然气的制冷也不采用压缩机，采用液氮为冷却原料，生产LNG。

二、液化天然气储运技术

天然气液化是储存天然气的有效途径。储存效率高、占地少、投资省，便于进行经济可靠的运输。用专门的LNG槽车、轮船，把边远、沙漠、海上油气田以及新区分散的天然气，经液化后进行长距离运输到销售地，减少大量天然气放空造成的损失，它比地下管道输气可节省大量投资，而且方便可靠，风险性小，适应性强。同时，生产过程中释放出的冷量，可回收利用。液化天然气的储存是液化天然气生产及使用过程中的重要环节，目前，液化天然气的储运技术比较成熟，我们以德国泽布勒赫(ZEEBRUGGE)天然气液化厂储运技术装备为例，介绍一下液化天然气储运装备的结构。

该厂建有2座5.725×10⁴m³的液氮(LN)储罐。建设LN罐是因为原料气中富含氮气，将氮气液化作为冷剂是切实可行的办法。LNG储罐是全厂最重要的设备之一，也是投资最高的单台设备。LNG储罐为双金属罐，外加水泥护墙，罐体保温层厚度为1.2m，保温层为膨胀珍珠岩。水泥护墙与双金属罐外壁之间有6～7m环形空间，LNG泵就安装在环形空间内。

LNG储罐基础为桩式基础。桩基露出地面约1m，罐底是约60cm厚的钢筋混凝土。在罐基础的地面上安装有电加热器，用以在冬季对土壤加热，防止土壤热胀冷缩对罐产生不利影响。当LNG发生泄漏时，也可防止土壤被冻，破坏整个LNG储罐的基础结构。

在LNG罐顶部正中央有一个入孔、6个仪表测口、4个气液进出口。仪表检测口是用来测温、测压和测大罐液位的，气液进出口是蒸汽的出口及液相入口，同时设有高位进液管和低位进液管。

在环形空间内设有排水系统，即排水沟和排水泵用来排除雨水和喷淋水，泵排量Q=260m³/h，扬程H=35m。

每台储罐装有3台外输泵，Q=100m³/h，p=12MPa，LNG泵虽安装在罐内，仍是沉没泵，每台泵分别安装在小立罐内，小罐与LNG罐连通，使泵沉没在LNG液体中，泵在工作时不会发生汽蚀。在立罐顶部有一个排气管与大罐顶部相通，泵运行过程中产生的蒸沸气返回到大罐中，并使立罐始终充满液体。在泵出口设有安全回流阀，保证系统正常工作。当泵需检修时，可关闭立罐进出口阀，将泵取出检修。重新安装时，将泵安好后，首先用氮气置换，再打开立罐进出口阀，泵即可重新使用。泵安装结构见图8-6。

大罐保温层采用氮气微正压密封系统。图8-7为保温层氮气密封系统图。液氮经汽化、调节、减压后进入保温层。大罐保温层顶部与底部仅有几百帕的压差，所以顶部氮气进气压力很低。充氮气主要是为保温层干燥，如有微量LNG漏出，用氮气也可将其吹出。

为保证LNG储罐的安全，大罐顶部设有喷淋冷却系统，共三圈。内圈干管为D_N40，共有4个喷嘴；第二圈干管为D_N80，每隔2m装1个喷嘴；第三圈干管为D_N100，每隔2.5m装1个喷嘴。

在环形水泥墙上设有5个大型泡沫发生器，罐顶放有2个40kg干粉灭火器，在环形空间内也有冷却水喷淋系统和泡沫发生器。