天然氣深冷液化工藝流程及操作要求探討

摘要：近年來，隨著我國經濟的飛速發展，科學技術水平的顯著提升，工業能源領域也得到了長足的發展，尤其是天然氣深冷液化工藝流程也隨著長時間的執行和完善，也得到了改進和完善，完全能夠適應當前我們的基本需求，這對于天然氣未來的發展奠定了堅實的基礎。本文主要以某公司的天然氣項目的液化工藝特點為例，簡要說明了天然氣液化分離工藝流程的制取特點，從而能夠保證天然氣產品本身的質量，在以往過程中制冷壓縮循環系統往往采取了“混合冷劑+氮氣循環”的制冷工藝特點，與此同時還總結了混合冷劑的冷量調節、混合冷劑的主要組成成分、原料氣的主要成分以及相應原料氣的主要流量等等。

關鍵詞：天然氣;液化;低溫精餾;混合制冷劑;組分調節

引言

天然氣作為城市建設中社會生產、居民生活所需的重要能源，其制取質量、制取效率直接影響著城市經濟增長速度，關系著天然氣產品制備效果。深冷液化工藝在具體應用中，可高效處理焦爐煤氣內氣體成分，緩解各地區天然氣壓力，實現天然氣制取技術的完善與創新，突出我國天然氣資源的應用價值。

1天然氣深冷液化工藝相關概述

天然氣深冷液化工藝，其本質是液化天然氣的技術手段，是在“深冷液化工藝系統”運行中，冷劑降低焦爐煤氣溫度，制取液化天然氣分離其他氣體。在化工領域中，天然氣深冷液化工藝多運用于城市煤氣處理中。具體來說，我國屬于焦炭生產國之一，焦化企業數量多，可生產出大量的焦爐煤氣，被應用在城市煤氣、化工領域回爐加熱環節中。但由于焦爐煤氣內部成分復雜，含有較多的一氧化碳、氫氣、氮氣，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工藝系統分析

2.1工藝流程簡介

焦爐煤氣制液化天然氣整個流程：焦爐氣首先進入20000m3威金斯卷簾干式氣柜，經過一定的緩沖作用進入螺桿壓縮機，提壓至0.45MPa后送往預凈化，去除殘余的焦油霧滴，并經氧化鐵脫硫槽脫除無機硫后到達往復機，提壓至2.8MPa進入精脫硫系統。經過精脫硫工段的二級加氫轉化二 級脫硫，使出口氣體中總硫小于0.1ppm，送往甲烷化工段。甲烷化合成技術是采用戴維公司的HICOM流程，將CO、部分和H2轉化成CH4，該應用由戴維公司技術許可，確保了本項目的技術先進性與可靠性，系國內第一家焦爐煤氣制液化天然氣應用于工業化生產的實例。甲烷化后含CH480%左右的原料氣進入脫碳系統，使用MDEA溶液通過吸收和解析，使系統中的CO2脫至低于50ppm，進入深冷液化工序。先后經干燥脫水、預冷、深冷液化、低溫精餾、液化天然氣儲存、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隨之而進入相應的干燥單元，首先需要保證氣體的溫度低于40℃，從原料的工藝指標來看的話，氣體是完全能夠滿足相關凈化指標要求的，因此這就意味著在裝置的設定過程中只需要考慮到把程序當中的二氧化碳和水分完全的去除就可以了。所以這個工序所采取的脫水工序往往是利用復合床層的吸附結構，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準的范圍之內，這樣能夠滿足工藝的基本需求，避免故障現象的出現[2]。

2.3深冷液化的分離

在國內大量的天然氣公司，深冷液化工序往往采用了目前科學技術研究所提供的一種焦爐煤氣綜合利用制取液化天然氣的分離工藝，這個工序采取的是“溴化鋰初冷+氟利昂預冷+低溫精餾”的液化分離工藝制取成為合格的天然氣產品，這個具體的流程為：干燥的原料氣體在進入原料冷

卻器當中去，在這個過程中與溴化鋰預冷機組冷水換熱之后會初步的降低一定的溫度的，這樣以來在進入氟利昂預冷機組會將原料氣體進行進一步的降溫之后，會完全的進入冷箱一級、二級、三級和板翅式的熱換器，這樣被返流的低溫介質冷卻之后，溫度也會隨之而逐漸的降低，這樣原料氣體當中的絕大部分甲烷以及部分的氮氣和少許的氫氣，完全的轉變成為液體，這樣作為干燥的單元就能夠再變為氣體進行使用。

3天然氣深冷液化工藝的操作要求

3.1原料氣流量的穩定

天然氣流量調節的原則是給裝置輸送盡可能多的天然氣，以便通過循環制冷系統提供的冷量進行液化。但是，因系統負荷調整和焦爐檢修等原因，待液化的原料氣流量每天多次發生變化，裝置原來的冷量平衡將被打破，這時須對循環制冷氣量進行調節。原料氣流量增大，所需循環制冷量也增大，原冷劑循環量不足以使現原料氣量全部液化，且會使整個液化系統的溫度普遍升高，冷劑系統中氣態冷劑比例上升，冷劑配比發生變化，這時就須根據原料氣量增加的多少與冷劑配比失調的比例大小適時補充合適的冷劑，以建立新的冷量平衡;原料氣流量降低時，所需循環制冷量也減少，原冷劑循環量相對現原料氣量相對富足，會使整個液化系統的溫度普遍降低，冷劑系統中液態冷劑比例也會上升，造成冷劑利用不完全[3]。

3.2混合冷劑的組成配比結構

在本工序中冷劑的主要成分完全是根據天然氣液化時溫度的變化曲線來選擇的話，這樣就可以表達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。然而這個工序當中混合制冷工質完全選擇的是氮氣、甲烷、乙烯、丙烷以及相應的異戊烷，這樣反而能夠提供一種可變的沸點溫度。這樣在冷箱當中的各級熱轉換器當中，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是相一致的，換熱溫差相對比較均勻，換熱效率也很高，這樣在一定程度上能夠為整個液化過程提供最多的冷量，因為僅僅是依靠氮氣是不能滿足低溫地區的基本要求的，這樣就可以利用氮氣沸點相對較低的特性。

3.3原料氣體流量的穩定

天然氣原料氣體流量穩定的調節原則是給整個裝置盡可能的輸送更多的天然氣，這樣才能通過循環制冷系統中所提供的冷量而進入液化的結構。但是，因為系統負荷調整以及焦爐檢修等重要的原因，等待著液化的原料氣流量每天都能多次的發生重要的變化，這樣以來裝置原來的冷量平衡最終也將會被打破，這個時候就必須對循環制冷量進行一定的調節，隨著原料氣流量的不斷增加，隨之循環制冷量也會不斷的增加，會使整個系統的溫度普遍的升高[4]。

結束語：我國天然氣公司在產品制作的工藝流程特點，并且在這個過程中，焦爐煤氣制取的液化天然氣項目采用甲烷化以及相關的低溫分離技術相結合的重要方式，這樣在一定程度上成功的完成了焦爐煤氣中天然氣的提取，并且還能夠使液化的天然氣的產量大幅度的增加，與此同時這還可以大量的減少廢棄物的排放量，給周圍環境帶來的環保和經濟效果也是十分顯著的。

參考文獻：

[1]郭建，王剛，鄭春來，黃勇，王科.天然氣液化中重烴和氮氣脫除工藝優化研究[J].天然氣化工（C1化學與化工），2019，44（05）：76-81.

作者簡介：劉世民，男，漢族，1982年11月，湖南常德，本科，中級工程師，鄂爾多斯市星星能源有限公司，研究方向：液化天然氣的生產運營管理。