[科普中国]-丙烷预冷天然气膨胀液化流程

天然气膨胀液化流程

利用原料气管道中的高压天然气，在制冷循环膨胀机中等熵膨胀，获得的低温冷量用于液化另一股天然气，这被称为天然气膨胀机制冷循环。等熵膨胀后的天然气最后送入低压管网。

图示为典型的人然气膨胀液化流程。原料气压力为4.0MPa，对应的液化温度约为180K。原料气脱水后分为两股，约80%进入制冷支路，20%作为待液化气体经进一步纯化后进入冷箱。

制冷支路中的天然气.在换热器中被冷却到膨胀机进口温度，经分离器分离出冷凝物后，气相部分进入涡轮膨胀机，膨胀到约1.3MPa，然后进人换热器加热至室温，最后由增压机送入管网。

涡轮膨胀机后的温度设计为170-180K。这一方面是为在预处理中节省脱除CO2的装置，因为摩尔含量为1%的CO2会在170K以下结品，从而堵塞制冷回路;另一方面也是为防止制冷回路中天然气出现较多的气体液化。

原料气经过脱水器1脱水后，部分进入脱CO2塔2脱除CO2二这部分天然气脱除CO2后，经换热器5-7及过冷器8后液化，部分节流后进入储槽9储存，另一部分节流后为换热器5-7及过冷器8提供冷量。储槽9中自蒸发的气体首先为换热器5提供冷量，再进入返回气从缩机4，压缩并冷却后与未进脱CO2塔的原料气混合，进换热器5冷却后，进入膨胀机10降温，为换热器5-7提供冷量。2

优缺点天然气膨胀液化流程最突出的优点是它几乎不消耗动力，并且只需对液化的那股天然气着重脱除杂质，因而预处理气量可大为减少(约占气量的20%-35%)。这种流程的缺点是循环气量大，对下游恰网的影响大，天然气的液化率较低10%一15%左右);此外，膨胀机的工作受原料气的压力和组分变化的影响也较大，为了保证系统的液化率不小于15%，原料气的初压必须大于3-3.5MPa。2

实例应用20世纪90年代中期，长庆石油勘探局建立一座示范性小型LNG工程，日处理量为3X104m3 ,采用气波制冷机和涡轮膨胀联合进行低温制冷，进气压力为4.1MPa,见图4-16。
高凡原料气经氨蒸发器1、预冷器2冷却，一部分气体进入气波制冷机6和涡轮膨胀机7膨胀降温，与返流气混合，为预冷器3、预冷器2、预冷器10提供冷量;另一部分气体经预冷器3、4冷却井节流后进入分离器5进行气液分离，气相返流冷量回收，液相进入LNG储罐15。
膨胀机具有较高的等熵效率及膨胀功可回收的优点。因此越来越受到液化能力较小的调峰型LNG工厂的青睐。但山于靠压差通过膨胀机来制冷，所以压缩机需要消耗较多的功来增压气体、以上两个工程都是采用天然气膨胀液化流程，省去了专门生产、运输、储存制冷剂的费用，但不能获得像氮气膨胀液化流程那样低的温度、循环气量大、液化率低，膨胀机的工作性能受原料气压.力和组成变化的影响较大，对系统的安个性要求较高。2