天然氣液化原理

生產(chǎn)原理一、自然氣1、性質(zhì)自然氣是一種易燃易爆氣體,和空氣混合后，溫度只要到達(dá)550℃就燃燒。在空氣中，5-15％就會(huì)爆炸。自然氣無色,比空氣輕，不溶于水.一立方米氣田自然55%左右.自然氣的熱值較高,35。6-41。9兆焦/立方米〔8500-10000千卡/立方米。自然氣的主要成分是甲烷，甲烷本身是無毒的，但空氣中的甲烷含量到達(dá)10％以上時(shí)，人就會(huì)因氧氣缺乏而呼吸困難，眩暈虛弱而失去知覺、昏迷甚至死亡。自然氣中如含有肯定量的硫化氫時(shí)，也具有毒性.硫化氫是一種具有猛烈臭雞蛋味的無0.31毫克/1.54毫克/升時(shí),人就會(huì)死亡。因此,國家規(guī)定：對(duì)供給城市民用的自然氣，每立方米中硫化氫含量要掌握在20自然氣的主要成分是甲烷〔CH4〕，111K(-162℃〕，臨界溫6002、生產(chǎn)目的(LN。LNG1。3LNG1。5LNG3、生產(chǎn)任務(wù)50000Nm3/h，400000000Nm3/年。二、生產(chǎn)原理LNGLiquefiedNaturalGas目前，世界上80％以上的自然氣液扮裝置承受混合制冷劑液化循環(huán)，該循C1-C5的目的。1、原料預(yù)處理自然氣作為液扮裝置的原料氣，首先必需對(duì)其進(jìn)展預(yù)處理.自然氣預(yù)處理主要是脫除其中的有害雜質(zhì)及深冷過程中可能結(jié)晶的物質(zhì)，也就是自然氣中的與烴類組分凍結(jié)而堵塞設(shè)備和管道;②提高自然氣的熱值，滿足氣體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；設(shè)備?！车墓孔阋越o鋁制設(shè)備帶來嚴(yán)峻的破壞,所以汞的含量應(yīng)受到嚴(yán)格的掌握。1。1H2S4ppm，CO250ppm。CO2〔mol)C02C02CO2MEA胺〔乙醇胺〕溶劑來脫除進(jìn)氣中的CO2。1。2。1合成自然氣中，一般都含有水蒸氣(簡稱水氣益的組分。緣由如下：然氣中水氣的存在，減小了輸氣力量，降低了自然氣的熱值；外表和節(jié)流閥的工作局部；(3〕自然氣和水會(huì)形成自然氣水合物，自然氣水合物是由自然氣(主要是甲0。88~0。90g/cm3.它是半穩(wěn)定的固態(tài)化合物，嚴(yán)峻時(shí)還會(huì)堵塞閥門和管線，影響平穩(wěn)供氣。的溫度也大不一樣；③壓力愈高，生成水合物的起始溫度也愈高;④在輸送含有處理,到達(dá)規(guī)定的含水氣置指標(biāo)后，才允許進(jìn)入輸送管線。脫水方法-1OO℃指標(biāo)的比照，選出最正確的自然氣脫水工藝。法，以及近年進(jìn)展起來的膜分別法.由于冷卻法脫水受條件因素影響較大，通LNGLNG到小于1ppm，這正是氣體低溫液化所要求的。本工程脫水承受雙床層分子篩吸液扮裝置不會(huì)消滅凍結(jié)。分子篩同其他吸附劑相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):0。1~1.Omg/kg?！?)脫水用分子篩不吸附甲烷，從而避開了因吸附甲烷而使有效氣損耗。分子篩具有高效的吸附性能，當(dāng)其在自然氣相對(duì)濕度或飽和水分壓很多、孔道小，其比外表積比其他吸附劑大,一般為700~900m2/g?！?)分子篩的性能受液態(tài)水的影響較小.自然氣液化過程自然氣液化過程設(shè)備組合：—膨脹機(jī)〔或節(jié)流閥〕—壓縮機(jī)—熱交換器2。1.1〔膨脹機(jī)〕降壓、降溫作預(yù)備：2。1.2氣和其它冷劑供給冷量2.1.3-實(shí)現(xiàn)低壓制冷劑冷量向自然氣和高壓制冷劑傳遞,自然氣吸取冷量后降溫,2。2自然氣脫酸性氣體HS、COCOS2 2LNG-CON2 2化學(xué)吸取法MEA上升，壓力降低時(shí)，化合物分解放出酸性氣。優(yōu)點(diǎn):—脫除率高，凈化后的自然氣中酸性氣＜50ppm-本錢低，良好的穩(wěn)定性、易再生。汞的脫除汞：汞的存在會(huì)嚴(yán)峻腐蝕鋁質(zhì)設(shè)備用脫汞：硫浸煤基活性碳HGR質(zhì)量:汞含量可達(dá)＜0。001μg/m3重?zé)N脫除氣體的露點(diǎn)受重組分影響最大;CLNG62.2。4常壓下氮?dú)獾囊夯瘻囟?196℃，比甲烷液化溫度—161℃低很多了自然氣中氮含量越多,液化自然氣越困難，動(dòng)力消耗增加；2。2。5自然氣含水對(duì)液化的影響0℃將以冰或霜的形式凍結(jié)在換熱器外表和節(jié)流閥的工作局部0℃以上形成,造成管線、噴咀和分別設(shè)施堵塞—壓力越高，生在水合物的起始溫度也越高游離水脫除，使其露點(diǎn)到達(dá)—100℃以下。分子篩物理吸附—人工合成沸石硅鋁酸鹽—對(duì)吸咐分子有很強(qiáng)選擇性—4ACOHS2 22。2.6,然后氣體通過膨脹機(jī)或,由于焦?fàn)枴獪愤d效應(yīng)，是氣體溫度降低，此低溫氣體和降壓前氣體換熱，這樣可以是降壓后氣體到達(dá)液化溫度?！匀粴獾囊夯^程實(shí)質(zhì)上就是通過換熱不斷取走自然氣熱量的過程。3、自然氣液化原理3。1相是系統(tǒng)中具有完全一樣的物理性質(zhì)和化學(xué)組成的均勻局部.相變化過程是何物質(zhì)在相間傳遞.度變化時(shí)，體積有較大的轉(zhuǎn)變；液體則存在自由外表。物質(zhì)三態(tài)在肯定的條件下會(huì)相互轉(zhuǎn)化.當(dāng)溫度轉(zhuǎn)變到肯定程度，分子熱運(yùn)動(dòng)成另一種聚態(tài),這就是所謂相變。相變中體積會(huì)發(fā)生變化。相變時(shí)會(huì)產(chǎn)生潛熱,汽化、溶解、升華時(shí)吸熱;分散、凝固、凝華時(shí)放熱等。作用的結(jié)果。3.2臨界常數(shù)LNG的推斷.深冷法液化氣體時(shí),液化的溫度與壓力有關(guān)。對(duì)每一種氣體都有一特定的溫度,高于此溫度，不管加多大的壓力也不能使氣體液化，此溫度稱為該氣體的臨界溫度〔Tc〕甲烷的臨界溫度是:190。58K。在臨界溫度下，使氣體液化所需的最小壓力,稱為臨界壓力〔Pc〕4.59MPa。在臨界壓力和臨界溫(ρc,和臨界比容Vc容，亦即兩者的密度相等，而且氣化熱和外表張力都等于零。自然氣各組分臨界溫度及壓力:物質(zhì)空氣物質(zhì)空氣O2N2H2ONH3CO2H2名稱臨界—1-11—14371331-23溫度℃4065～-140.758.406.904。152.40.009.60臨界3。5.03。22117.1。MPa868~3。87679394。565。580530320度降至臨界溫度以下就全部變?yōu)橐后w.3.2。1LNG430～470kg/m3，假設(shè)甲烷含量越高,則密度越?。籐NG密度還是溫度的函數(shù)，假設(shè)溫度越高，則密度越小，其變化1。35kg/〔m3．℃)。3.2。2LNG沸點(diǎn)與壓力的關(guān)系0.lMPa—166~—157℃?！?62.15℃是指純甲烷的沸點(diǎn).由于LNG中甲烷的體積92％～98LNG,LNG點(diǎn)都隨壓力的增大而上升，3。3LNGLNGLNG的儲(chǔ)存溫度與壓力是相互獨(dú)立的，氣液兩相的物質(zhì)的量分率也各不一樣.由右圖以提高自然氣的液化率.根本循環(huán):一臺(tái)制冷機(jī)的四個(gè)根本部件：——壓縮機(jī)——冷凝器--節(jié)流閥--蒸發(fā)器上稱為循環(huán)過程。循環(huán)隨效果的不同，可分為-正向循環(huán)-逆向循環(huán)利用工質(zhì)的狀態(tài)變化，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的循環(huán)叫作正向循環(huán)；全部的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)都是依據(jù)這類循環(huán)工作的?！病矡嵩础车难h(huán)叫作逆向循環(huán);維持低溫的制冷循環(huán)、獲得低溫液體的氣體液化循環(huán)為逆向循環(huán)；逆向循環(huán)需要消耗機(jī)械能或熱能完成補(bǔ)償過程；過冷—飽和制冷劑在節(jié)流膨脹是會(huì)有閃蒸，使單位制冷量削減-為彌補(bǔ)損失3。53。5支出的狀況下,流體在節(jié)流前后的能量應(yīng)不變，即節(jié)流前后的焓值相等i=i,這1 2說明節(jié)流本身并不產(chǎn)生冷量。節(jié)流工質(zhì)的性質(zhì)和節(jié)流前的狀態(tài)有關(guān)。在相當(dāng)大的范圍內(nèi),氣體節(jié)流后溫度都會(huì)下降。節(jié)流前的氣體溫度越低，節(jié)流前后壓差越大，節(jié)流所獲得的溫降就越大。3.6冷力量，這個(gè)制冷力量稱為等溫節(jié)流制冷量。H1工質(zhì)的焓值H 。03.7絕熱節(jié)