摘要：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的顯著提升，工業(yè)能源領(lǐng)域也得到了長足的發(fā)展，尤其是天然氣深冷液化工藝流程也隨著長時(shí)間的執(zhí)行和完善，也得到了改進(jìn)和完善，完全能夠適應(yīng)當(dāng)前我們的基本需求，這對(duì)于天然氣未來的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文主要以某公司的天然氣項(xiàng)目的液化工藝特點(diǎn)為例，簡(jiǎn)要說明了天然氣液化分離工藝流程的制取特點(diǎn)，從而能夠保證天然氣產(chǎn)品本身的質(zhì)量，在以往過程中制冷壓縮循環(huán)系統(tǒng)往往采取了“混合冷劑+氮?dú)庋h(huán)”的制冷工藝特點(diǎn)，與此同時(shí)還總結(jié)了混合冷劑的冷量調(diào)節(jié)、混合冷劑的主要組成成分、原料氣的主要成分以及相應(yīng)原料氣的主要流量等等。

關(guān)鍵詞：天然氣;液化;低溫精餾;混合制冷劑;組分調(diào)節(jié)

引言

天然氣作為城市建設(shè)中社會(huì)生產(chǎn)、居民生活所需的重要能源，其制取質(zhì)量、制取效率直接影響著城市經(jīng)濟(jì)增長速度，關(guān)系著天然氣產(chǎn)品制備效果。深冷液化工藝在具體應(yīng)用中，可高效處理焦?fàn)t煤氣內(nèi)氣體成分，緩解各地區(qū)天然氣壓力，實(shí)現(xiàn)天然氣制取技術(shù)的完善與創(chuàng)新，突出我國天然氣資源的應(yīng)用價(jià)值。

1天然氣深冷液化工藝相關(guān)概述

天然氣深冷液化工藝，其本質(zhì)是液化天然氣的技術(shù)手段，是在“深冷液化工藝系統(tǒng)”運(yùn)行中，冷劑降低焦?fàn)t煤氣溫度，制取液化天然氣分離其他氣體。在化工領(lǐng)域中，天然氣深冷液化工藝多運(yùn)用于城市煤氣處理中。具體來說，我國屬于焦炭生產(chǎn)國之一，焦化企業(yè)數(shù)量多，可生產(chǎn)出大量的焦?fàn)t煤氣，被應(yīng)用在城市煤氣、化工領(lǐng)域回爐加熱環(huán)節(jié)中。但由于焦?fàn)t煤氣內(nèi)部成分復(fù)雜，含有較多的一氧化碳、氫氣、氮?dú)?，所以需要通過深冷液化，提取天然氣資源，提升我國天然氣利用率，完善天然氣制取工藝[1]。2工藝系統(tǒng)分析

2.1工藝流程簡(jiǎn)介

焦?fàn)t煤氣制液化天然氣整個(gè)流程：焦?fàn)t氣首先進(jìn)入20000m3威金斯卷簾干式氣柜，經(jīng)過一定的緩沖作用進(jìn)入螺桿壓縮機(jī)，提壓至0.45MPa后送往預(yù)凈化，去除殘余的焦油霧滴，并經(jīng)氧化鐵脫硫槽脫除無機(jī)硫后到達(dá)往復(fù)機(jī)，提壓至2.8MPa進(jìn)入精脫硫系統(tǒng)。經(jīng)過精脫硫工段的二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化二 級(jí)脫硫，使出口氣體中總硫小于0.1ppm，送往甲烷化工段。甲烷化合成技術(shù)是采用戴維公司的HICOM流程，將CO、部分和H2轉(zhuǎn)化成CH4，該應(yīng)用由戴維公司技術(shù)許可，確保了本項(xiàng)目的技術(shù)先進(jìn)性與可靠性，系國內(nèi)第一家焦?fàn)t煤氣制液化天然氣應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)例。甲烷化后含CH480%左右的原料氣進(jìn)入脫碳系統(tǒng)，使用MDEA溶液通過吸收和解析，使系統(tǒng)中的CO2脫至低于50ppm，進(jìn)入深冷液化工序。先后經(jīng)干燥脫水、預(yù)冷、深冷液化、低溫精餾、液化天然氣儲(chǔ)存、充裝銷售。

2.2干燥脫水

由于在甲烷脫碳的過程中，脫碳工序中的氣體也會(huì)隨之而進(jìn)入相應(yīng)的干燥單元，首先需要保證氣體的溫度低于40℃，從原料的工藝指標(biāo)來看的話，氣體是完全能夠滿足相關(guān)凈化指標(biāo)要求的，因此這就意味著在裝置的設(shè)定過程中只需要考慮到把程序當(dāng)中的二氧化碳和水分完全的去除就可以了。所以這個(gè)工序所采取的脫水工序往往是利用復(fù)合床層的吸附結(jié)構(gòu)，因此這就意味著在不同的壓力和溫度下吸附的容量也將會(huì)存在這一定的壓力和選擇吸附的主要特性，這還需要完全的脫除工藝氣體當(dāng)中的水分和二氧化碳，采取這樣的方式可以將水分的含量完全控制在標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)，這樣能夠滿足工藝的基本需求，避免故障現(xiàn)象的出現(xiàn)[2]。

2.3深冷液化的分離

在國內(nèi)大量的天然氣公司，深冷液化工序往往采用了目前科學(xué)技術(shù)研究所提供的一種焦?fàn)t煤氣綜合利用制取液化天然氣的分離工藝，這個(gè)工序采取的是“溴化鋰初冷+氟利昂預(yù)冷+低溫精餾”的液化分離工藝制取成為合格的天然氣產(chǎn)品，這個(gè)具體的流程為：干燥的原料氣體在進(jìn)入原料冷

卻器當(dāng)中去，在這個(gè)過程中與溴化鋰預(yù)冷機(jī)組冷水換熱之后會(huì)初步的降低一定的溫度的，這樣以來在進(jìn)入氟利昂預(yù)冷機(jī)組會(huì)將原料氣體進(jìn)行進(jìn)一步的降溫之后，會(huì)完全的進(jìn)入冷箱一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和板翅式的熱換器，這樣被返流的低溫介質(zhì)冷卻之后，溫度也會(huì)隨之而逐漸的降低，這樣原料氣體當(dāng)中的絕大部分甲烷以及部分的氮?dú)夂蜕僭S的氫氣，完全的轉(zhuǎn)變成為液體，這樣作為干燥的單元就能夠再變?yōu)闅怏w進(jìn)行使用。

3天然氣深冷液化工藝的操作要求

3.1原料氣流量的穩(wěn)定

天然氣流量調(diào)節(jié)的原則是給裝置輸送盡可能多的天然氣，以便通過循環(huán)制冷系統(tǒng)提供的冷量進(jìn)行液化。但是，因系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)整和焦?fàn)t檢修等原因，待液化的原料氣流量每天多次發(fā)生變化，裝置原來的冷量平衡將被打破，這時(shí)須對(duì)循環(huán)制冷氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)。原料氣流量增大，所需循環(huán)制冷量也增大，原冷劑循環(huán)量不足以使現(xiàn)原料氣量全部液化，且會(huì)使整個(gè)液化系統(tǒng)的溫度普遍升高，冷劑系統(tǒng)中氣態(tài)冷劑比例上升，冷劑配比發(fā)生變化，這時(shí)就須根據(jù)原料氣量增加的多少與冷劑配比失調(diào)的比例大小適時(shí)補(bǔ)充合適的冷劑，以建立新的冷量平衡;原料氣流量降低時(shí)，所需循環(huán)制冷量也減少，原冷劑循環(huán)量相對(duì)現(xiàn)原料氣量相對(duì)富足，會(huì)使整個(gè)液化系統(tǒng)的溫度普遍降低，冷劑系統(tǒng)中液態(tài)冷劑比例也會(huì)上升，造成冷劑利用不完全[3]。

3.2混合冷劑的組成配比結(jié)構(gòu)

在本工序中冷劑的主要成分完全是根據(jù)天然氣液化時(shí)溫度的變化曲線來選擇的話，這樣就可以表達(dá)出冷量充分利用并且還可以提升液化效率為最終的目的的。然而這個(gè)工序當(dāng)中混合制冷工質(zhì)完全選擇的是氮?dú)?、甲烷、乙烯、丙烷以及相?yīng)的異戊烷，這樣反而能夠提供一種可變的沸點(diǎn)溫度。這樣在冷箱當(dāng)中的各級(jí)熱轉(zhuǎn)換器當(dāng)中，甲烷在每一段的過程中都提供了較多的冷量，并且天然氣與甲烷的性質(zhì)是相一致的，換熱溫差相對(duì)比較均勻，換熱效率也很高，這樣在一定程度上能夠?yàn)檎麄€(gè)液化過程提供最多的冷量，因?yàn)閮H僅是依靠氮?dú)馐遣荒軡M足低溫地區(qū)的基本要求的，這樣就可以利用氮?dú)夥悬c(diǎn)相對(duì)較低的特性。

3.3原料氣體流量的穩(wěn)定

天然氣原料氣體流量穩(wěn)定的調(diào)節(jié)原則是給整個(gè)裝置盡可能的輸送更多的天然氣，這樣才能通過循環(huán)制冷系統(tǒng)中所提供的冷量而進(jìn)入液化的結(jié)構(gòu)。但是，因?yàn)橄到y(tǒng)負(fù)荷調(diào)整以及焦?fàn)t檢修等重要的原因，等待著液化的原料氣流量每天都能多次的發(fā)生重要的變化，這樣以來裝置原來的冷量平衡最終也將會(huì)被打破，這個(gè)時(shí)候就必須對(duì)循環(huán)制冷量進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)，隨著原料氣流量的不斷增加，隨之循環(huán)制冷量也會(huì)不斷的增加，會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的溫度普遍的升高[4]。

結(jié)束語：我國天然氣公司在產(chǎn)品制作的工藝流程特點(diǎn)，并且在這個(gè)過程中，焦?fàn)t煤氣制取的液化天然氣項(xiàng)目采用甲烷化以及相關(guān)的低溫分離技術(shù)相結(jié)合的重要方式，這樣在一定程度上成功的完成了焦?fàn)t煤氣中天然氣的提取，并且還能夠使液化的天然氣的產(chǎn)量大幅度的增加，與此同時(shí)這還可以大量的減少廢棄物的排放量，給周圍環(huán)境帶來的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效果也是十分顯著的。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭建，王剛，鄭春來，黃勇，王科.天然氣液化中重?zé)N和氮?dú)饷摮に噧?yōu)化研究[J].天然氣化工（C1化學(xué)與化工），2019，44（05）：76-81.

作者簡(jiǎn)介：劉世民，男，漢族，1982年11月，湖南常德，本科，中級(jí)工程師，鄂爾多斯市星星能源有限公司，研究方向：液化天然氣的生產(chǎn)運(yùn)營管理。