LNG工業(yè)鏈工藝系統及設備

在LNG工業(yè)鏈的三個(gè)階段中，涵蓋了從氣勘探、開(kāi)采到加工成氣商品的所有工藝過(guò)程，每個(gè)階段都有不同的工藝系統和作用。LNG工業(yè)鏈上游階段主要包括氣的凈化、分離以及液化等工藝；LNG工業(yè)鏈中游階段的主要工藝是LNG的儲存和運輸以及再氣化；LNG工業(yè)鏈的下游階段主要是氣管網(wǎng)建設。

氣液化是LNG工業(yè)鏈上游階段的重要一環(huán)，包括氣凈化分離和液化兩部分。氣凈化分離是指把從地下采出的氣，在氣井現場(chǎng)經(jīng)脫水、脫砂和分離凝析油后，根據氣體的組成情況進(jìn)行進(jìn)一步的凈化分離加工。富含硫化物的氣，經(jīng)過(guò)脫硫處理才可以達到輸送要求，副產(chǎn)品硫黃用以生產(chǎn)硫酸和二硫化碳等一系列硫化物。脫硫后，氣經(jīng)過(guò)深冷分離可液化氣。若氣是富含乙烷以上烷烴的濕氣，則可同時(shí)氣凝析液，后者常采用精餾的方法，以回收乙烷、丙烷、丁烷和一部分凝析油。氣凈化分離工藝主要包括氣脫水、氣脫烴和氣脫酸性氣體技術(shù)，凈化目的是防止硫化氫、二氧化碳、水分、重烴和汞等雜質(zhì)腐蝕設備及在低溫環(huán)境下凍結而阻塞設備和管道。

在氣液化過(guò)程中，若氣中含有水分，水在低于冰點(diǎn)時(shí)將以冰或霜的形式凍結在換熱器的表面和節流閥內部，并且氣和水可能會(huì )形成氣水合物，它是一種半穩定的固態(tài)化合物，它不僅可能導致管線(xiàn)阻塞，也可以造成噴嘴和分離設備的堵塞。氣田開(kāi)采出的氣中含有大量水蒸氣，脫除氣中所含的水分是防止水合物形成的根本措施，氣脫水特別是氣集輸過(guò)程中水蒸氣的脫除是氣集輸系統中的關(guān)鍵。氣工業(yè)中常用的脫水方法主要有固體吸附劑吸附法、冷卻法和溶劑吸收法等。

(1)固體吸附劑吸附法

固體吸附法是利用多孔干燥劑表面來(lái)吸附氣中的水分子以脫除氣中的飽和水。該類(lèi)方法一般適用于小流量氣體的脫水，對于大流量的高壓氣脫水假定需要的露 點(diǎn)降為22~28℃，用三甘醇法較為經(jīng)濟；若需要的露 點(diǎn)降為28~44℃，可參考其它因素來(lái)決定較終選擇甘醇法還是吸附法；若需要的露 點(diǎn)降超過(guò)44℃，一般情況下應考慮選用吸附法脫水。另外，在氣體流量、溫度和壓力等頻繁變化的情況下，吸附法雖然成本相對較高，但具有操作簡(jiǎn)單、占地面積小和脫水適應性好等優(yōu)點(diǎn)，所以仍被廣泛采用。

固體吸附法脫水吸附劑大多采用活性氧化鋁、硅膠和分子篩?；钚匝趸X是一種多孔性和高分散度的固體材料，具有很大的比表面積，其微孔表面具備催化作用所要求的特性，如吸附性能、表面活性和優(yōu)良的熱穩定性能等，所以廣泛地被用作氣體干燥劑，且其具有吸水量大、干燥和能(400~500K烘烤)等優(yōu)點(diǎn)。硅膠是透明或乳白色的粒狀固體，具有開(kāi)放的多孔結構，吸附性能好，能吸附多種物質(zhì)，水分吸濕量高達40%，可循環(huán)使用。分子篩是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物，主要通過(guò)硅鋁由氧橋連接組成空曠的骨架結構，在結構中存在很多孔徑均勻的孔道和排列整齊的空穴。另外還含有電價(jià)較低、離子半徑較大的金屬離子和化合態(tài)水。水分子在加熱后連續地失去，但晶體骨架結構不變，因此形成了許多大小相同的空腔，空腔由許多直徑相同的微孔相連，這些微小的孔穴直徑大小均勻，能夠把比孔道直徑小的分子吸附到孔穴中來(lái)，而把比孔道大得分子排斥在孔穴外部，因而能夠把形狀直徑大小不同的分子、性程度不同的分子、沸點(diǎn)不同的分子和飽和程度不同的分子依次分離開(kāi)來(lái)，即具有“篩分”分子的作用，故稱(chēng)為分子篩。

(2)低溫冷卻法

低溫冷卻法的原理是根據水和氣的臨界溫度不同來(lái)進(jìn)行分離的。氣中飽和含水汽量隨溫度下降和壓力升高而降低，因此可以采用直接低溫冷卻或先增壓再冷卻的方法對濕氣進(jìn)行脫水。由于冷卻法成本低，流程簡(jiǎn)單，特別適用于高壓氣體，因此在高壓氣脫水中了廣泛應用。

(3)溶劑吸收法

容積吸收法是根據吸收原理，即根據水和氣在脫水溶劑中的溶解度不同，用一種親水液體與氣逆流接觸來(lái)脫除氣中的水蒸氣，以達到干燥濕氣的目的。

用作脫水的吸收溶劑應具備的性能有：

①對氣和液烴具有較低的溶解度以避免在脫水過(guò)程中造成過(guò)多的氣損失，對水具有高的親合力和溶解度，以較高的脫水；

②在化學(xué)反應和熱作用下性能穩定，防止吸收劑大量損失；

③具有較小的粘度和發(fā)泡、乳化傾向，便于輸送和吸收操作；

④使用過(guò)程中具有較好的經(jīng)濟性并且易于獲得。