中国液化天然气的发展

1、1中国液化天然气的发展顾安忠石玉美汪荣顺（上海交通大学机械与动力工程学院，200030）摘要：文章主要介绍我国在LNG（简称LNG）工厂、LNG接收终端、LNG运输槽车和LNG气化站等方面的研究进展以及上海交通大学在天然气应用基础方面的研究成果。提出了在LNG方面有待开展的主要工作，即：（1）小型天然气液化装置；（2）LNG冷量利用技术；（3）LNG工业链中设备的国产化；（4）LNG船技术。我国在发展LNG过程中，必须认识到该行业的三个方面的特点：LNG的专业化、社会化和国际化。关键词：LNG工厂LNG接收终端LNG槽车LNG槽船LNG气化站为了改变能源结构、改善环境状态、发展西部经济，中国政府十分重视天然气的开发和利用。近十年来，中国的液化天然气（Liquefiednaturalgas简称LNG）开发已起步，在LNG链的每一环节上都有所发展，尤其是近几年内，在某些环节上的进展还比较大。已建天然气液化工厂有上海的LNG事故调峰站和河南中原天然气液化工厂。新疆正在筹建一座规模更大的天然气液化工厂。中国为了引进国外LNG，正在广东深圳建造LNG接收终端；并准备在福建建造第二座LNG接收终。

2、端。在LNG运输方面，储罐制造商生产的LNG槽车已投入运行，正计划开发制造运输LNG的集装箱。中国政府开始着手建造LNG船的计划。在LNG应用方面，山东、江苏、河南、浙江和广东等省的一些城镇建立了气化站，向居民或企业提供燃气。为了适应LNG在中国的迅速发展，相应的LNG标准制定工作也已经开展。在高等院校，展开了对天然气应用的基础研究。天然气是当今世界能源消耗中的重要组成部分，它与煤炭、石油并称为世界能源的三大支柱。天然气是一种洁净的能源。我国具有丰富的天然气资源。随着我国西部大开发中四大工程之一的“西气东输”工程的实施，将有力地促进天然气的开发和利用。LNG是气田开采出来的天然气，经过脱水、脱酸性气体和重烃类，然后压缩、膨胀、液化而成的低温液体。LNG是天然气的一种独特的储存和运输形式，它有利于天然气的远距离运输、有利于边远天然气的回收、降低天然气的储存成本、有利于天然气应用中的调峰，同时，由于天然气在液化前进行了净化处理，所以它比管道输送的天然气更为洁净。LNG工业链是非常庞大的，主要包括天然气液化、储存、运输、接收终端、气化站等，见图1。2图1LNG工业链下面分别介绍我国在LNG工。

3、业链各环节：即LNG工厂、LNG接收终端、LNG运输、LNG气化站等方面的现状和进展。1LNG工业链1.1LNG工厂1.1.1两套小型的LNG示范装置我国从20世纪80年代末开始就进行LNG装置的实践，下面介绍两个小型LNG装置，这些小型装置的研制与开发为我国探索天然气液化技术提供了宝贵的经验。（1）陕北气田LNG示范工程陕北气田LNG示范工程，以偏远单井所产小量天然气为原料，经净化、预冷、深冷液化、循环压缩等工艺过程，将天然气液化，用槽车运送到使用地点。这可充分利用偏远单井的天然气资源。该LNG工程设在长庆油田靖边基地内，于1999年1月建成，采用林五井所产天然气为原料，日液化天然气量为2×104m3。原料气中甲烷的体积分数达95.27%。原料气压力25MPa，液化装置中天然气的入口压力为4.1MPa。该装置有以下特点：①采用天然气膨胀制冷循环；②采用低温甲醇洗和分子筛联合进行原料气净化；③采用气波制冷机和透平膨胀联合进行低温制冷；④采用燃气发动机作为压缩机的动力源；⑤利用燃气发动机的尾气作为加热分子筛再生气的热源。陕北气田LNG示范工程液化过程工艺流程见图2。3图2陕北气田LNG示。

4、范工程液化过程工艺流程1.氨蒸发器；2.第二预冷器；3.第三预冷器；4.深冷换热器；5.分离器；6.气波制冷机；7、8.透平膨胀机；9、11、13.水冷却器；10.第一预冷器；12、14.循环压缩机；15.LNG储罐（2）中国科学院低温中心等单位研制的天然气液化装置中国科学院低温中心与四川省绵阳燃气集团总公司、中国石油天然气总公司勘探局、吉林油田管理局等单位联合研制了两台天然气液化设备，一台容量为0.3m3/hLNG，采用天然气自身压力膨胀制冷循环；另一台容量为0.5m3/hLNG，采用氮气膨胀闭式制冷循环。图3为利用天然气自身压力膨胀制冷循环，其进气压力4MPa，出口压力为0.8MPa。高压气体经换热器1预冷，并分离掉重烃。然后，一部分气体进入膨胀机膨胀降温，进入第2换热器，冷却需液化的天然气。未进入膨胀机的天然气经过换热器2冷却，节流降温后进入LNG储罐储存。对自蒸发的LNG进行冷量回收后进入管网。图3天然气膨胀液化装置流程示意图1.1.2中原天然气液化工厂2001年，我国第一座小型天然气液化装置在中原油田试运行成功，这标志着我国在生产LNG方面迈开了关键的一步。其生产的LNG通过。

5、槽车运输的方式供应给山东、江苏等省的一些城市。中原油田有丰富的天然气储量，天然气远景储量为2800×108m3，现已探明地质储量为947.57×108m3，这些天然气能为液化装置提供长期稳定的气源。4该液化装置生产LNG的能力为15.0×104m3/d，原料气压力为12MPa、温度为30℃、甲烷含量93.35%~95.83%。图4为液化流程示意图。下面简单介绍该装置的预处理流程、液化流程和储存系统等。图4中原天然气液化流程示意图1.分液罐；2.过滤器；3.脱CO2塔；4.干燥器；5.中压丙烷换热器；6.低压丙烷换热器；7、11、14.节流阀；8.高压天然气分离器；9.乙烯换热器；10.中压LNG换热器；12.中压天然气分离器；13.低压LNG换热器；15.低压天然气分离器；16.LNG储槽原料天然气进入装置后，首先进入原料分液罐除去原料气中的液体，然后进入过滤器，过滤掉粒径大的液体和固体。过滤后的天然气进入脱CO2设备，用一乙醇胺(MEA)法脱除CO2；脱CO2后的天然气用分子筛进行脱水处理。预处理流程中有两台干燥器切换使用，其中一台干燥，另一台再生。净化后的天然气，首先利用丙烷制冷循。

6、环提供的冷量冷却天然气。然后进行节流降温，产生的气相经乙烯换热器和中压LNG换热器冷却，再经节流降温，产生的液相进一步冷却及节流后进入储罐储存。液化装置液化生成的LNG进入储罐储存。每台储罐包括外罐和内罐，在内罐和外罐之间，填充绝热材料，并充注微量氮气，保持其压力处于微正压状态，从而可有效地防止空气及水分渗入绝热层。1.1.3上海LNG事故调峰站建于上海的LNG事故调峰站是我国第一座调峰型天然气液化装置，该调峰站是东海天然气供应上海城市燃气工程下游部分中的一个重要组成部分。它主要用于东海天然气中上游工程因不可抗拒的因素（如台风等）造成停产、输气管线故障或冬季调峰时向管网提供可靠的天然气供应，确保安全供气。调峰LNG装置的工作过程如下：由市区1.5MPa天然气管网送至调峰LNG站的天然气，首先进行过滤、计量并加压至5MPa；然后进入预处理系统，用MEA法脱CO2、H2S，用分子筛脱水；再经液化流程液化；液化后的天然气贮存在2×104m3LNG储槽内。当需要供气时，储槽内的LNG经LNG泵加压送至气化器，气化后天然气经加臭、调压后送入市区高压管网。储槽内的LNG在贮存期间产生的蒸发气体，经。

7、BOG（BoilOffGas）处理工段的压缩机增压后送入市区高压管网。该LNG装置的主要性能指标如下：①储槽容积2×104m3；②储槽日蒸发率0.08％；③液化能力为LNG165m3/d；④气化能力为LNG120m3/h。该LNG事故调峰站的流程由法国燃气公司设计开发的整体结合式级联型液化流程(IntegralIncorporatedCascade)，简称为CII液化流程，见图5。5图5CII液化流程示意图1.分馏塔；2.冷箱；3.低压压缩机；4.高压压缩机；5、6、7、8.气液分离器；9、10、11.节流阀；12、13.冷却器该液化流程的主要设备包括混合制冷剂压缩机、混合制冷剂分馏设备和整体式冷箱三部分。整个液化流程可分为天然气液化系统和混合制冷剂循环两部分。CII流程具有如下三个特点：①流程精简、设备少；②冷箱采用高效钎焊铝板翅式换热器，体积小，便于安装；③压缩机和驱动机的型式简单、可靠，降低了投资与维护费用。1.1.4新疆LNG工程新疆LNG项目一期工程原计划于2003年9月完工，将通过火车和汽车把LNG运输到全国能源紧缺的地区，对国家“西气东输”主干管网以外的广阔市场供气。市场。

8、目标主要有如下三个：①闽东南地区，即从福州至厦门沿铁路的14个城市；②以江西景德镇为中心辐射湖南、湖北等华中地区；③华北及新疆天山北坡经济带一些地区。该LNG工厂的气源来自吐哈油田。设计液化能力为150×104m3/d天然气。LNG设计年周转量456kt；设计LNG储罐容量为3×104m3，可储存液化装置正常生产10天的LNG量。整个LNG工厂由五大部分组成，即净化部分、液化部分、LNG储罐部分、LNG外输部分和火炬放空部分。生产的LNG以70%通过铁路运输，30%通过公路运输的方式运往目的地。1.2LNG接收终端为了能满足我国珠江三角洲对能源的需求，中国政府已决定在东南沿海地区适量引进LNG，LNG接收站（LNGReceivingTerminal）建于珠江口海岸深圳市大鹏湾畔秤头角。广东LNG工程总体项目包括LNG接收站和输气干线项目，以及配套新建电厂，电厂改造和城市管网等用户项目，其供气范围覆盖珠江三角洲和香港地区。工程全长509km，贯穿珠江三角洲九个城市。建设分两期进行。一期工程包括接收站和输气干线。一期输气主干线起自秤头角接收站出站端，经坪山、东莞、广州，到达佛山，全长215。

9、.4km，年输气量约40×108m3。一期还包括两条支干线，坪山至惠州电厂支干线长32.6km，坪山至前湾电厂、美视电厂支干线共长78.8km。二期主干线起自珠海市的横琴岛，经珠海、中山、江门、鹤山市，最终到达佛山，全长181.7km，年总输气量约82×108m3，包括南海15×108m3天然气。一期工6程设置两座13.5×104m3储罐，二期再增加一座约10×104m3的储罐。接收站配备高压开架式海水气化器，并设高压浸没燃烧式气化器作调峰和备用。气化能力：一期1200m3/hLNG；二期2000m3/hLNG。接收站港址内建可停靠13.6×104m3LNG运输船的专用泊位一个。该接收终端引进的LNG，预计70%以上用于工业和发电；其余作民用燃气。该接收终端的资源供应方为澳大利亚的ALNG集团。年提供3Mt的LNG，期限为25年。中国计划在福建湄洲湾兴建第二个接收终端，LNG将来源于印度尼西亚的东固气田。该接```收终端的最初的年供应能力要达到2.5Mt。1.3LNG运输槽车目前，由于我国LNG从生产地运往使用地是用槽车方式运输的，所以目前已有四川和江苏的制造商试制并生产了LNG槽车，。

10、均为半挂式运输槽车，已有近十辆车在运行。1.3.127m3LNG运输槽车该槽车一次可装运27m3LNG产品，相当于1.6×104m3天然气。考虑到LNG等介质的低温特性（－160℃），采用真空纤维绝热技术对槽车进行绝热，贮槽内筒及管道材料选用0Crl8Ni9奥氏体不锈钢，外筒选用16MnR低合金钢钢板。内外筒支承选用耐低温的，且绝热性能较好的环氧玻璃钢。该槽车整车装备质量为18.5t(不含牵引车)，允载总质量为34t，满载总质量为30.7t。牵引汽车底盘采用定型的北方奔驰NDl926S型带卧罐汽车底盘。整车外形尺寸长、宽、高分别为14.5m、2.5m和3.8m。槽车包括进排液系统、进排气系统、自增压系统、吹扫置换系统、仪控系统、紧急截断阀与气控系统、安全系统、抽空系统、测满分析取样系统。针对LNG的易燃易爆特点，设计已采取了以下安全措施：紧急截断控制措施、易熔塞、阻火器、吹扫置换系统、导静电接地及灭火装置。1.3.240m3LNG运输槽车该槽车为40m3/0.8MPa半挂运输槽车。在两侧设置有安全防护栏杆，车后部设置有安全防护装置。1.4LNG运输船LNG船舶是世界上技术含量最高的船舶之。