國(guó)內(nèi)小型LNG撬裝技術(shù)工藝可行性研究

趙哲軍 楊 逸 趙守明

（1.中國(guó)石化西南油氣分公司工程技術(shù)研究院，四川 德陽(yáng) 618000；2.中國(guó)石化勝利勘察設(shè)計(jì)院，山東 東營(yíng) 257026）

0 引言

液化天然氣（LNG）因運(yùn)輸便捷、清潔高效而越來(lái)越受到能源消費(fèi)大國(guó)和國(guó)際石油公司的重視[1-2]，成為繼石油之后又一個(gè)全球化的能源產(chǎn)品。筆者擬探討分析能否利用小型LNG撬裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程中零散天然氣的回收。

1 國(guó)內(nèi)小型LNG撬裝技術(shù)現(xiàn)狀

目前我國(guó)小型化LNG撬裝技術(shù)的研究和工業(yè)化應(yīng)用起步較晚，技術(shù)相對(duì)滯后，基本上是建立在國(guó)外天然氣液化技術(shù)的基礎(chǔ)上。國(guó)內(nèi)引進(jìn)的LNG液化技術(shù)有丙烷和乙烯兩種制冷劑的階式制冷循環(huán)、三級(jí)單混合制冷劑液化、兩級(jí)膨脹機(jī)制冷循環(huán)、氮循環(huán)兩級(jí)膨脹制冷、單混合制冷劑液化。國(guó)內(nèi)自主研制的有利用管網(wǎng)單級(jí)膨脹制冷、兩級(jí)氮膨脹循環(huán)制冷、N2-CH4膨脹循環(huán)制冷、混合制冷劑循環(huán)制冷。

2 小型LNG撬裝工藝優(yōu)選及設(shè)計(jì)

2.1 工藝優(yōu)選

目前常見的LNG液化工藝主要有級(jí)聯(lián)式液化工藝、混合制冷劑液化工藝以及膨脹機(jī)制冷工藝，但從調(diào)研得知級(jí)聯(lián)式液化工藝具有流程復(fù)雜且設(shè)備占地面積大的特點(diǎn)，適應(yīng)于陸上大型撬裝而不適用于小型LNG撬裝；膨脹機(jī)制冷工藝的能耗相對(duì)較高，動(dòng)用設(shè)備較多，不利于后期的維修和保養(yǎng)。因此，對(duì)于小型LNG撬裝，最適宜的工藝是混合制冷劑液化工藝。小型LNG撬裝式混合制冷劑液化流程的設(shè)備簡(jiǎn)化，而性能參數(shù)卻絲毫不受影響，仍保持達(dá)到或超過(guò)丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程的水平。之所以能這樣，關(guān)鍵在于混合制冷劑中相應(yīng)地增加了重組分（正丁烷、異丁烷、正戊烷和異戊烷）的含量。重組分經(jīng)分離后，節(jié)流降溫返流到換熱器中為天然氣和制冷劑提供預(yù)冷的冷量，以此代替丙烷預(yù)冷循環(huán)，而降低天然氣和制冷劑進(jìn)入流程時(shí)的溫度，這對(duì)于減少流程功耗、制冷劑流量非常有利。

2.2 撬塊化設(shè)計(jì)

分別針對(duì)30×104m3／d、15×104m3／d兩種規(guī)模進(jìn)行LNG撬塊化成撬設(shè)計(jì)，成撬后的設(shè)計(jì)情況見表1。從成撬情況來(lái)看，以30×104m3／d的規(guī)模為例，單個(gè)設(shè)備尺寸較大的為胺法脫硫（MDEA）脫酸氣撬和制冷劑壓縮機(jī)撬，長(zhǎng)度分別達(dá)到了25 m和30 m，這種尺寸的設(shè)備在平原地區(qū)運(yùn)輸和安裝難度不大，但對(duì)于山區(qū)則存在一定的難度。通過(guò)估算，大概需要約6666 m2的占地面積。

表1 LNG成撬設(shè)計(jì)情況表

2.3 工藝敏感性分析

對(duì)壓力、溫度、氣樣組成以及處理氣量的工藝進(jìn)行敏感性分析，結(jié)果表明：進(jìn)氣壓力、溫度和氣樣組成對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響較小且可控；而氣量對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響較大，若井口來(lái)氣量與設(shè)計(jì)處理量相差較大，則設(shè)備運(yùn)行效率較低，見表2。

3 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

綜合考慮撬塊基礎(chǔ)費(fèi)用、設(shè)備的安裝、拆除和運(yùn)輸費(fèi)用、天然氣進(jìn)氣價(jià)、電價(jià)、工資及福利費(fèi)用、折舊率、修理費(fèi)、所得稅、LNG售價(jià)等因素，對(duì)小型LNG撬裝設(shè)備進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，結(jié)果見表3。

表2 LNG撬裝設(shè)備敏感性分析表

經(jīng)濟(jì)對(duì)比表明：30×104m3／d項(xiàng)目規(guī)模的LNG撬裝設(shè)備投資收益率高，投資回收期短，而15×104m3／d項(xiàng)目規(guī)模的LNG撬裝設(shè)備投資收益率低，投資回收期長(zhǎng)。

表3 LNG撬裝設(shè)備經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)對(duì)比表

4 結(jié)論

1）LNG液化工藝對(duì)比分析表明，混合制冷劑液化工藝最適用于小型LNG撬裝。

2）15×104m3／d項(xiàng)目規(guī)模的撬裝設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益較差，30×104m3／d項(xiàng)目規(guī)模的經(jīng)濟(jì)效益較好。

3）LNG工藝雖然可以撬裝化，但也存在占地面積大、設(shè)備運(yùn)輸難度大的問(wèn)題。

［1］石磊.中國(guó)LNG液化工藝技術(shù)發(fā)展回顧［J］.科技信息，2011（18）：395.

［2］薛榮，李磊.國(guó)際LNG貿(mào)易的發(fā)展趨勢(shì)分析［J］.商業(yè)時(shí)代，2011（4）：41-42.