王 陽

（山西壓縮天然氣集團運城有限公司鹽湖區(qū)液化分公司，山西 運城 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)質燃料，LNG 的體積約為其氣態(tài)體積的1/600，LNG 儲存溫度約為-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施，采用帶丙烷預冷的混合冷劑制冷的液化工藝，利用LNG 液化工廠在實際生產(chǎn)過程中冷劑系統(tǒng)富余生產(chǎn)能力，充分吸收國內(nèi)外先進的液化工藝和生產(chǎn)經(jīng)驗，具有良好的經(jīng)濟、環(huán)保和社會效益，對全國天然氣資源的利用和發(fā)展起到積極的效果。

1 項目簡介

本改造方案為LNG 液化工廠擴建項目，某液化廠的生產(chǎn)能力為50×104m3/d，本次液化天然氣改建擴產(chǎn)裝置利用已有LNG 液化裝置富余能力，通過增加預冷機組、冷箱、冷劑壓縮機級間預冷器、冷劑壓縮機級末級預冷器、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，對投資和運行費用起決定性作用。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，因此本擴建項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，再設置一套獨立的單循環(huán)混合冷劑制冷工藝，投資較大，新增設備較多，占地面的較大，由于本擴建項目可利用面積有限，因此選擇在不增加混合冷劑壓縮機的前提下，增加一臺丙烷預冷機組，采用效率較高、能耗較低的帶丙烷預冷的混合冷劑制冷工藝。

2.3 關鍵設備方案

2.3.1 丙烷預冷壓縮機選擇

壓縮機的種類主要有往復式壓縮機（適應于小排量，高壓或超高壓條件）、離心式壓縮機（適用于大流量，中低壓條件）和螺桿式壓縮機（適用于入口天然氣帶液、中低壓力及中小排氣量）[3]，因某擴建項目壓力為中低壓，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)滿足設備冷卻要求，故為丙烷預冷壓縮機選用電驅動螺桿壓縮機，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、體積過大，對空間要求高。通過對比，同時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、丙烷預冷機組露天布置于擴建工藝裝置區(qū)西側，在原廠冷劑壓縮機級間和末級冷卻器平臺之上新建一層平臺，將原廠冷劑壓縮機級間和末級冷卻器移至新建平臺，新增冷劑壓縮機級間和末級預冷器布置于原平臺上，吸收塔頂冷卻器布置于凈化裝置區(qū)原有平臺上，新增循環(huán)水設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

工程費用包括主要工藝裝置、自控及儀表工程、公用工程等設備購置費、安裝工程費及建筑工程費，總投資為3358.24 萬元，具體如表1 所示。

表1 投資估算費用表

2.6 主要設備表（如表2）

表2 主要設備表

3 結語

通過本工藝技改后，天然氣的日處理規(guī)?？梢栽黾?0×104m3，生產(chǎn)規(guī)?？梢杂?0×104m3/d 增加至70×104m3/d，預計每年增加天然氣處理量6 660×104m3（每年按照333d 計算），合計增加LNG產(chǎn)量48743.21t。提高產(chǎn)量后，天然氣在液化加工過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用及其他，從而大大降低了生產(chǎn)成本，提高了利潤空間，增加了單位的經(jīng)濟收入[5]。