胡性濤(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

陸地LNG裝置模塊化設(shè)計(jì)及生產(chǎn)探究

胡性濤(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

隨著世界液化天然氣工業(yè)的發(fā)展，LNG工業(yè)規(guī)模也越發(fā)壯大，陸地LNG工程技術(shù)也在不斷地完善和發(fā)展中。而近年來，天然氣處理裝置模塊化是一個(gè)熱點(diǎn)。模塊化的LNG裝置具有體積小、運(yùn)輸靈活、自動(dòng)化程度高，容易操作等優(yōu)點(diǎn)，所以在液化天然氣發(fā)展上具有重要戰(zhàn)略意義。本文主要是簡單闡述LNG裝置模板化的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)。

陸地LNG裝置；模板化；鋼結(jié)構(gòu)

天然氣的另一種存在方式就是液態(tài)，液化天然氣的主要成分是甲烷。是將天然氣經(jīng)壓縮、冷卻至其沸點(diǎn)(-161.5攝氏度)溫度后變成液體。液化天然氣運(yùn)用范圍廣闊，同時(shí)也是一種高效率，廉價(jià)的清潔能源。因此國家大力進(jìn)軍LNG市場，研發(fā)LNG技術(shù)。筆者將在本文的內(nèi)容中簡單的闡述陸地LNG裝置模板化相關(guān)技術(shù)、

1 陸地LNG裝置概述

工業(yè)發(fā)展史上，對(duì)液化天然氣的需要是越來越大。國外的某些陸地LNG裝置規(guī)模大、工藝復(fù)雜、設(shè)備多、投資高，采用模塊化設(shè)計(jì)建造有利于降低現(xiàn)場施工成本，整合利用全球施工資源，保證工程進(jìn)度；而在我國，也廣泛使用小型LNG裝置模板化開采邊緣汽田、煤層氣、頁巖氣等?？傮w來說，采用模塊化撬裝設(shè)計(jì)能夠克服現(xiàn)場施工條件差，氣質(zhì)條件和氣量變化多變等困難，而且投資資金小，建設(shè)周期短，方便運(yùn)輸，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。

2 模塊化工藝描述

(1)國外項(xiàng)目以目前在建的YAMAL天然氣液化工程項(xiàng)目為例。YAMAL天然氣液化廠總設(shè)計(jì)能力為1650萬噸/年，共設(shè)3條生產(chǎn)線，單個(gè)年處理能力約5-5.5百萬噸。主工藝裝置包括天然氣脫酸氣系統(tǒng)、脫水與脫汞系統(tǒng)、脫除重?zé)N系統(tǒng)、液化系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)、冷劑生產(chǎn)與儲(chǔ)存系統(tǒng)、LNG儲(chǔ)存與裝船系統(tǒng)。3條工廠流水線上的核心工藝模塊被分為36個(gè)，包括脫酸氣模塊、脫水脫汞模塊、LPG提取模塊、制冷液化模塊、熱油模塊等，總重約20萬噸，分別在不同場地同時(shí)建造后裝船海運(yùn)至工廠地址，縮短了工程建設(shè)周期。

(2)國內(nèi)項(xiàng)目以中原油田文23汽田1號(hào)輸氣站的LNG裝置為例子。其液化天然氣設(shè)置采用模塊化復(fù)合吸附工藝和SPMRC混合制冷工藝，這兩種工藝都是小型LNG裝置特有的工藝。模塊化復(fù)合吸附工藝減少了現(xiàn)場安裝的工作量，建造周期短，同時(shí)也保證了裝配的質(zhì)量。而SP-MRC混合制冷工藝是一種簡單的制冷系統(tǒng)，即在低溫狀態(tài)下，運(yùn)行使用少量的工藝設(shè)備，在熱啟動(dòng)的時(shí)候可以快速地達(dá)到冷熱均衡。

(3)模塊化裝置的相關(guān)工藝的描述。以YAMAL項(xiàng)目為例，模塊化裝置主要有以下相關(guān)工藝。（1）干燥及脫汞工藝，采用分子篩吸附脫水，干燥指標(biāo)為水含量≤0.8mg/Nm3。采用三塔流程，兩塔吸附操作、一塔再生，按周期切換，保證脫水過程連續(xù)，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)在線更換干燥劑。干燥后的天然氣還需要脫除原料氣中的微量汞，避免其對(duì)后續(xù)的鋁制設(shè)備和管道造成破壞，脫汞單元采用固體吸附法工藝，干燥后原料天然氣經(jīng)過濾器進(jìn)入原料氣脫汞罐（脫汞劑為載硫活性碳），脫汞后汞含量不超過10ng/Nm3；最后再經(jīng)過脫汞后過濾器進(jìn)入液化設(shè)備。（2）LPG提取模塊作用是將原料氣中的雜質(zhì)（主要為重?zé)NC5+）脫除，滿足后續(xù)制冷液化的原料要求，以避免在后續(xù)液化過程中發(fā)生凍堵設(shè)備和管道的風(fēng)險(xiǎn)。LPG提取系統(tǒng)式是基于透平膨脹機(jī)提供所需冷負(fù)荷，來分離凝液和貧氣。再沸回收塔是一個(gè)脫甲烷器，從天然氣中提取C2+。脫甲烷塔底流出物（較重?zé)N組分）被送往分餾單元（脫乙烷塔、脫丙烷塔、脫丁烷塔），生產(chǎn)乙烷和丙烷作為混合冷劑和丙烷冷劑的補(bǔ)充，多余乙烷、丙烷以及全部丁烷再由泵送回液化系統(tǒng)，與脫甲烷塔頂氣相一同送入主冷換熱器，生產(chǎn)LNG。（3）液化單元采用丙烷預(yù)冷混合冷劑制冷工藝（即C3MR工藝）：凈化合格后的天然氣經(jīng)過丙烷預(yù)冷，混合冷劑制冷，最終液化為LNG。

將LNG裝置整體按工藝特點(diǎn)拆分成各個(gè)模塊單元，然后又重新組成，這就是LNG生產(chǎn)裝置模塊化。

(4)模塊化的鋼結(jié)構(gòu)施工安裝工藝。不論大型或小型的陸地模塊化裝置，生產(chǎn)工藝模塊之間都是根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備布置，輸氣管道布置、吊裝能力以及安裝順序等采用工地螺栓連接，方便拆卸；各個(gè)模塊鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)構(gòu)件采用預(yù)制工廠焊接連接，保證裝置的整體性和剛性。對(duì)小型的模塊化裝置，可以在各個(gè)模塊上設(shè)置或活動(dòng)吊耳；注腳和基礎(chǔ)采用預(yù)埋可調(diào)節(jié)錨栓后灌漿連接。大型模塊化裝置可采用自升式小車（SPMT）進(jìn)行運(yùn)輸安裝。安裝的鋼結(jié)構(gòu)模塊大部分也是采用支柱開孔和預(yù)埋螺栓連接，LNG裝置模塊先用千斤頂頂起，再用SPMT運(yùn)輸?shù)焦S安裝地，同時(shí)在預(yù)埋螺栓處準(zhǔn)備套鋼結(jié)構(gòu)支座螺栓孔。鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)到目的地后要調(diào)到標(biāo)高，位移和垂直度的允許范圍內(nèi)，待檢驗(yàn)后，進(jìn)行螺栓緊固。緊接著就是進(jìn)行焊接，然后對(duì)焊接縫隙或者螺栓扣進(jìn)行補(bǔ)漆防腐。

3 結(jié)語

本文主要是以國內(nèi)外陸地LNG裝置為例子，根據(jù)其項(xiàng)目特點(diǎn)，描述了陸地LNG裝置模塊化設(shè)計(jì)及生產(chǎn)中的相關(guān)情況，為以后我國LNG工程技術(shù)的發(fā)展提供參考。

[1]李猛,楊雪婷,阮家林.小型LNG裝置模塊化設(shè)計(jì)及生產(chǎn)[A].中國城市燃?xì)鈱W(xué)會(huì)LNG專業(yè)委員會(huì).中國城市燃?xì)鈱W(xué)會(huì)LNG專業(yè)委員會(huì)2009年煤層氣液化主題年會(huì)論文集[C].中國城市燃?xì)鈱W(xué)會(huì)LNG專業(yè)委員會(huì)2009.