張大偉 胡 超 王 敏 田 東

（1.中國(guó)石化青島液化天然氣有限責(zé)任公司，山東 青島 266400；2.中國(guó)石油天然氣銷售西南公司綿陽(yáng)銷售部，四川 江油 621741）

0 引言

LNG蘊(yùn)藏著大量的低溫能量，一般LNG接收站在LNG氣化過(guò)程中將大量的高品質(zhì)冷能釋放到海水中，造成嚴(yán)重的能源浪費(fèi)，這與我國(guó)日趨嚴(yán)峻的能源需求現(xiàn)狀和節(jié)能減排的國(guó)策是矛盾的。近年來(lái)LNG氣化冷能的利用問(wèn)題越來(lái)越受到高度重視，LNG冷能可用于發(fā)電、空氣液化分離（液氧、液氮、液氬）、液化碳酸、干冰、空調(diào)、冷凍食品、低溫粉碎廢棄物處理、凍結(jié)保存、低溫醫(yī)療等[1-4]。充分利用好LNG所攜帶的冷能，已成為L(zhǎng)NG產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排的戰(zhàn)略任務(wù)之一?；诖丝紤]，筆者通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外冷能空分裝置的建設(shè)現(xiàn)狀，分析青島及周邊地區(qū)市場(chǎng)需求情況與市場(chǎng)投資風(fēng)險(xiǎn)，提出了一套冷能空分工藝技術(shù)方案。

1 國(guó)內(nèi)外冷能空分裝置情況

目前LNG冷能利用技術(shù)主要掌握在歐美及日本等國(guó)家手中，如法國(guó)液化空氣公司、德國(guó)林德公司、德國(guó)梅塞爾公司、美國(guó)空氣化工產(chǎn)品公司等均具有較先進(jìn)的冷能利用技術(shù)。20世紀(jì)60年代法國(guó)液化空氣公司與法國(guó)煤氣公司聯(lián)合設(shè)計(jì)、共同出資在法國(guó)馬賽建造了世界上第一套370t／d的冷能空分裝置，隨后美國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)都在LNG終端接收站建造了冷能液體空分和冷能發(fā)電裝置，至今全球建設(shè)LNG冷能液體空分裝置約為35座[5]。

隨著我國(guó)LNG使用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，LNG冷能利用技術(shù)得到國(guó)家的重視和推廣。2010年10月，中海油與美國(guó)空氣化工產(chǎn)品公司在福建莆田建設(shè)的國(guó)內(nèi)首個(gè)LNG冷能空分項(xiàng)目投產(chǎn)，液氧、液氮生產(chǎn)規(guī)模達(dá)600t／d[6]。中國(guó)石油江蘇如東LNG項(xiàng)目充分吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，建設(shè)一個(gè)冷能利用空分工廠，該項(xiàng)目一期利用LNG冷能50×104t／a，液氧、液氮和液氬產(chǎn)量總計(jì)20 × 104t／a[7]。

2 技術(shù)方案

方案采用具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的LNG利用冷能空分技術(shù)，其工藝流程包括空氣過(guò)濾除塵、空氣壓縮、乙二醇冷卻系統(tǒng)、空氣分子篩凈化、精餾系統(tǒng)、LNG制冷液化系統(tǒng)、無(wú)氫制氬系統(tǒng)等。原料空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾除塵系統(tǒng)、主空壓機(jī)、乙二醇冷卻系統(tǒng)、分子篩凈化系統(tǒng)后進(jìn)入精餾系統(tǒng)，由精餾塔生成的中壓氮將被送至1個(gè)氮?dú)庋h(huán)系統(tǒng)中，在該系統(tǒng)中氮被壓縮并被LNG液化，其中部分液化氮返回空分裝置中，在主熱交換器內(nèi)氣化從而使空氣冷凝。液氮?dú)饣笞鳛橹袎旱獨(dú)夥祷匾夯髦校cLNG交換熱量后的一部分液氮進(jìn)入精餾塔，余下部分即作為產(chǎn)品。液氧、液氬直接從精餾系統(tǒng)中獲得，工藝流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1 LNG冷能空分工藝流程簡(jiǎn)圖

該流程的主要技術(shù)特點(diǎn)包括：① 空分裝置工藝流程與接收站工藝流程完全匹配，所用LNG進(jìn)出口壓力、溫度等級(jí)均能滿足接收站工藝的技術(shù)要求；② 工藝技術(shù)流程可靠、設(shè)備少、系統(tǒng)高效節(jié)能、占地面積小、裝置維修費(fèi)用低、運(yùn)行穩(wěn)定；③ LNG不直接與空氣接觸，空分系統(tǒng)與LNG—氮液化系統(tǒng)采用壓力氮循環(huán)傳送冷能，空分系統(tǒng)的安全性能更可靠；④ 利用低溫氮?dú)鈮嚎s機(jī)和兩級(jí)節(jié)流過(guò)冷LNG冷箱板式換熱等先進(jìn)技術(shù)，LNG冷能的利用效率更高；⑤ 液氧產(chǎn)品直接由主冷凝蒸發(fā)器中連續(xù)抽出，能有效控制烴類物質(zhì)在系統(tǒng)中積聚，確保主冷系統(tǒng)的安全；⑥ 采用乙二醇水溶液作為冷卻劑，充分利用了LNG的冷量級(jí)配。

3 市場(chǎng)與投資風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 市場(chǎng)供需風(fēng)險(xiǎn)

空分產(chǎn)品氧氣、氮?dú)狻鍤猓òㄒ簯B(tài)產(chǎn)品）被廣泛應(yīng)用于冶煉、石化工業(yè)、機(jī)械焊接、金屬熱處理、玻璃、光纖生產(chǎn)、低溫粉碎、飲用水處理、漂白紙漿、醫(yī)療等領(lǐng)域[8-10]。對(duì)于液態(tài)空分產(chǎn)品而言，由于產(chǎn)品本身差異性不大，所以其競(jìng)爭(zhēng)力主要還是取決于價(jià)格、安全性、供應(yīng)可靠性，其中價(jià)格因素占主導(dǎo)地位。由于利用LNG冷能節(jié)約了生產(chǎn)中的電力消耗，在一定程度上降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，由此可大大增強(qiáng)液體產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，但合理的往返運(yùn)距一般為100～300km，否則運(yùn)輸成本將抵消能耗節(jié)省的成本優(yōu)勢(shì)[11-12]。因此詳細(xì)了解所在及周邊地區(qū)的工業(yè)發(fā)展情況，對(duì)確定目標(biāo)市場(chǎng)及營(yíng)銷方案都有十分重要的意義。

參考《山東省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》，青島周邊地區(qū)仍將重點(diǎn)發(fā)展化工、冶金、裝備制造業(yè)，并積極拓展電子信息、生物與新醫(yī)藥、基礎(chǔ)材料與新材料、造紙等產(chǎn)業(yè)，形成集成電路、光電顯示、石化、冶金、造船、造紙等產(chǎn)業(yè)基地。

膠東半島經(jīng)濟(jì)多年來(lái)保持平穩(wěn)較快增長(zhǎng)，在青島、煙臺(tái)、濰紡、日照等市已經(jīng)建成投產(chǎn)的空分工廠如表1所示[13]。隨著空分產(chǎn)品需求量的不斷增加，目前市場(chǎng)供應(yīng)量已經(jīng)不能滿足企業(yè)和社會(huì)的需求量，該現(xiàn)狀導(dǎo)致青島周邊地區(qū)空分產(chǎn)品的價(jià)格一直在逐漸上漲，因此在青島膠南地區(qū)建設(shè)LNG冷能空分工廠有較好的區(qū)域基礎(chǔ)。

表1 青島周邊地區(qū)空分工廠分布表

3.2 投資風(fēng)險(xiǎn)

該方案以空氣為原料，利用LNG冷能為空分裝置冷源，所需冷能由建設(shè)規(guī)模為350×104t／a的山東LNG接收站提供，項(xiàng)目設(shè)計(jì)LNG用量約為50×104t／a，因此不存在冷能的資源風(fēng)險(xiǎn)。另外，投資建設(shè)一套產(chǎn)能為液氮10×104t／a、液氧10.5×104t／a、液氬0.5×104t／a的裝置，總投資金額約為2.8億元；按照2017年青島地區(qū)空分產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格（液氮850元／t、液氧1100元／t、液氬2500元／t），年銷售收入總計(jì)約2.13億元；生產(chǎn)期間耗電每小時(shí)約0.7×104kW·h，每年電費(fèi)成本總計(jì)為0.6億元，其他生產(chǎn)成本約為0.35億元，則每年凈利潤(rùn)可達(dá)1.18億元，預(yù)計(jì)最快3年內(nèi)可以收回所有投資。因此該方案投資回報(bào)快，風(fēng)險(xiǎn)可以承受。

3.3 價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)

由于國(guó)際能源價(jià)格不斷攀升，預(yù)計(jì)液體產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格將呈逐漸上升的趨勢(shì)。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中存在各種錯(cuò)綜復(fù)雜的因素，如員工薪酬成本上升、原材料價(jià)格上漲等，都有可能影響到液態(tài)空分產(chǎn)品使其需求減少，但山東省未來(lái)新建裝置和新增項(xiàng)目的投入又會(huì)刺激其需求，增加的需求量有可能會(huì)多于減少的需求量，因此市場(chǎng)供需風(fēng)險(xiǎn)不大，相應(yīng)地價(jià)格也不會(huì)產(chǎn)生大的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)相關(guān)權(quán)威網(wǎng)站發(fā)布的信息，目前液氮月平均價(jià)格已漲至1000元／t以上，而液氧、液氬價(jià)格分別在原先價(jià)格的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了翻番。因此，方案的市場(chǎng)價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)較小。

3.4 產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力風(fēng)險(xiǎn)

產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力風(fēng)險(xiǎn)取決于產(chǎn)品成本的高低，空分設(shè)備運(yùn)行的電耗占總消耗的95%，其他消耗主要是水耗，該項(xiàng)目由于是利用LNG的冷能來(lái)制取液態(tài)空氣分離產(chǎn)品，會(huì)大大降低電耗，如每生產(chǎn)1kg液氧耗電量為0.39kW·h，生產(chǎn)1kg液氮耗電量為0.24 kW·h，耗電量?jī)H為常規(guī)液體空分裝置的30%～50%。因此在生產(chǎn)成本上有明顯的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

1）通過(guò)對(duì)青島及周邊地區(qū)市場(chǎng)需求與風(fēng)險(xiǎn)分析，認(rèn)為以現(xiàn)有的技術(shù)條件山東LNG接收站利用LNG冷能建設(shè)冷能空分裝置工廠是可行的，風(fēng)險(xiǎn)是可控的，其對(duì)低位冷能的高效、優(yōu)質(zhì)利用，符合國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃、行業(yè)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，符合國(guó)家宏觀調(diào)控政策，符合中國(guó)石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向和“能效倍增”計(jì)劃。

2）LNG冷能空分屬于清潔能源綜合利用項(xiàng)目，生產(chǎn)過(guò)程本身為清潔零排放過(guò)程，經(jīng)濟(jì)效益較好。項(xiàng)目投產(chǎn)運(yùn)行后，可對(duì)降低碳排放、減少污染物排放作出一定貢獻(xiàn)，其符合國(guó)家倡導(dǎo)的節(jié)能減排、綠色低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策和引導(dǎo)方向，將對(duì)山東省和膠州灣地區(qū)大氣環(huán)境的改善起到正面積極的作用。

[1]G. Tsatsaronis， T. Morosuk.Advanced exergetic analysis of a novel system for generating electricity and vaporizing liquefied natural gas［J］. Energy， 2010， 35（2）：820-829.

[2]Herron， D. M..Air separation process utilizing refrigeration extracted from LNG for production of liquid oxygen:USA， 7552599［P］. 2009-06-30.

[3]陳則韶，程文龍，胡芃.一種利用LNG冷能的空氣分離裝置新流程[J]. 工程熱物理學(xué)報(bào)，2004，25（6）：913-916.

[4]Messineo， A.G. Panno. LNG cold energy use in agrofood industry: A case study in Sicily［J］. Journal of Natural Gas Science and Engineering，2011，3（1）：356-363.

[5]徐文東，段嬌，陳運(yùn)文，等.液化天然氣冷能利用技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展[J].天然氣化工：C1化學(xué)與化工，2013（5）：79-83.

[6]李軍.LNG冷能空分利用前景可期[N].中國(guó)化工報(bào)，2014-10-24（3）.

[7]丁偉.國(guó)內(nèi)首套LNG冷能空分系統(tǒng)在南通洋口港試車[N].中國(guó)國(guó)門時(shí)報(bào)，2014-07-07（5）.

[8]李愛(ài)軍.LNG冷能綜合利用經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析[J].財(cái)經(jīng)界，2014（10）：5-9.

[9]管樟霞.空分工業(yè)氣體行業(yè)發(fā)展分析[J].通用機(jī)械，2006（11）：32-35.

[10]趙小瑩.空分產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展[J].低溫與特氣，2004，22（5）：1-5.

[11]周延鶴，彭世尼.LNG冷能利用技術(shù)探討[J].上海煤氣，2009（1）：37-39.

[12]任會(huì)芹.LNG冷能空分利用前途光明[J].氣體分離，2014（5）：42-45.

[13]史作詢.山東省空分設(shè)備的分布與發(fā)展[J].深冷技術(shù)，2006（7）：36-38.

10億噸級(jí)大型天然氣區(qū)或誕生于塔里木油田

塔里木油田又有一項(xiàng)重大成果公布了。這一成果，正在喚醒一個(gè)儲(chǔ)量可能超過(guò)10×108t的大型天然氣區(qū)。

5月25日，中國(guó)石油的重大科技專項(xiàng)“塔里木油田勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”（二期）在北京通過(guò)了專家組驗(yàn)收。專家組認(rèn)為，該科技專項(xiàng)在前陸盆地天然氣和縫洞型碳酸鹽巖油氣勘探開發(fā)、深層砂巖油氣藏穩(wěn)產(chǎn)三大領(lǐng)域理論技術(shù)獲得新突破，實(shí)現(xiàn)了攻關(guān)目標(biāo)。

據(jù)悉，通過(guò)3年多的攻關(guān)，該科技專項(xiàng)不僅取得了重大突破，還取得了顯著的生產(chǎn)應(yīng)用效果，助使克深地區(qū)萬(wàn)億立方米資源規(guī)模逐漸形成，新增天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量7318.88×108m3（相當(dāng)于5.8×108t原油當(dāng)量）。

據(jù)業(yè)內(nèi)專家分析，克深地區(qū)所在的庫(kù)車前陸地盆地，目前整體展現(xiàn)出2×1012m3大氣區(qū)的前景。而2×1012m3的天然氣，相當(dāng)于15×108t石油。

這再次展示出，在我國(guó)的塔里木盆地乃至整個(gè)新疆地區(qū)，油氣產(chǎn)業(yè)有著巨大的發(fā)展前景。

來(lái)源：電纜網(wǎng) 2018－06－05

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