??? 液化天然氣(LNG)的工藝流程大致分為兩部分，即凈化過(guò)程和液化過(guò)程，凈化是天然氣液化的首要過(guò)程。

? ??1. 天然氣凈化

?? ?天然氣凈化主要是“三脫”過(guò)程，即干燥脫水、脫烴類成份以及脫酸性氣體。此外，根據(jù)地質(zhì)條件不同，通常還需進(jìn)行其他一些凈化過(guò)程，如除去油脂、除去汞、除去CO₂等工藝。

??? (1) 酸性氣體脫除?采用溶劑與流程的選擇主要根據(jù)原料氣的組份、壓力、對(duì)產(chǎn)品的規(guī)格要求、總成本與運(yùn)行費(fèi)用的估算而定。

??? 世界上通用的LNG工廠的酸氣吸收工藝主要有三種，即MEA(單乙醇胺法)洗滌吸收

過(guò)程、BENFIELD(鉀堿法)過(guò)程和SULFINOL(砜胺法)過(guò)程。

??? MEA法：脫酸劑為15%～25%的單乙醇胺水溶液。主要是化學(xué)吸收過(guò)程，操作壓力影響較小，當(dāng)酸氣分壓較低時(shí)用此法較為經(jīng)濟(jì)。此法工藝成熟，同時(shí)吸收CO₂和H₂S的能力較強(qiáng)，尤其在CO₂濃度比H₂S濃度較高時(shí)應(yīng)用，亦可部分脫除有機(jī)硫。缺點(diǎn)是須較高再生熱、溶液易發(fā)泡、與有機(jī)硫作用易變質(zhì)等。

BENFIELD法：脫酸劑為20%～35%的碳酸鉀溶液中加入烷基醇胺和硼酸鹽等活化劑。主要是化學(xué)吸收過(guò)程，在酸氣分壓較高時(shí)用此法較為經(jīng)濟(jì)。該方法流程圖如圖8-2所示，壓力對(duì)操作影響較大，在CO₂濃度比H₂S濃度較高時(shí)適用，此法所需的再生熱較低。

??? SULFINOL法：脫酸劑為環(huán)丁砜、二異丙醇胺和甲基二醇胺水溶液，兼有化學(xué)和物理吸收作用。天然氣中酸氣分壓較高，在H₂S濃度比CO₂濃度較高時(shí)，此法較經(jīng)濟(jì)，凈化能力強(qiáng)，能脫除有機(jī)硫化物，對(duì)設(shè)備腐蝕小。缺點(diǎn)是價(jià)格較高，能吸收重烷。

??? (2) 脫水干燥?天然氣采用的脫水方法大都是分子篩吸附。因?yàn)樗哂形竭x擇能力強(qiáng)，低水汽分壓下的高吸附特點(diǎn)以及同時(shí)可以進(jìn)一步脫除殘余酸性氣體等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前使用最多的是0.4nm分子篩。這種分子篩是用適當(dāng)?shù)恼澈蟿┌讶嗽旆惺w結(jié)合成較大顆粒，比如1.6～3.2mm直徑的小球，當(dāng)天然氣通過(guò)充滿這種分子篩的填料床時(shí)，就可以除去水分，得到干燥。

??? (3) 去汞處理?若天然氣中含有汞，即使是極少量的汞成份(包括單質(zhì)汞、汞離子及有機(jī)汞化合物)，都會(huì)造成鋁合金材料設(shè)備的腐蝕，還會(huì)引起催化劑中毒，造成環(huán)境污染及檢修時(shí)對(duì)人體的危害，而當(dāng)有水分存在時(shí)會(huì)增強(qiáng)這種傷害，最好的干燥方法也不能保證100%的去除水分，因而必須把汞減少到盡可能低的程度。目前，LNG工藝生產(chǎn)中，采用的是再生的汞吸收劑法去除汞。

? ??2. 天然氣的液化過(guò)程

? ??預(yù)處理(凈化和干燥)后的天然氣被送到液化裝置液化。天然氣液化主要是通過(guò)氣體深

冷凝結(jié)實(shí)現(xiàn)的，在常壓下需深冷至-162℃制取LNG，在壓力下操作深冷溫度可稍高一些。此外，也可采用液氮的深低溫補(bǔ)冷工藝。在深低溫制冷生產(chǎn)LNG工藝中，往往可利用天然氣壓力經(jīng)膨脹機(jī)實(shí)現(xiàn)低溫制冷，一般溫度可達(dá)-80～-90℃，若天然氣壓力高，可實(shí)現(xiàn)更低的溫度。由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，天然氣的井口壓力差異較大，若天然氣的壓力較低，往往需要壓縮機(jī)進(jìn)行氣體壓縮，實(shí)施膨脹制冷。對(duì)于膨脹制冷無(wú)法達(dá)到所需的深低溫程度，也可利用液氮實(shí)施LNG裝置的補(bǔ)冷，使溫度達(dá)到-162℃，完成天然氣的低溫液化。

??? 歸納上述天然氣的液化過(guò)程，可有三種實(shí)現(xiàn)低溫的技術(shù)，即天然氣自身壓力膨脹制冷、壓縮機(jī)壓縮膨脹制冷和液氮低溫制冷。

??? 一般要求在LNG的生產(chǎn)工藝中，必需對(duì)天然氣脫凈CO₂，防止形成的固體二氧化碳堵塞管道和閥門(mén)等。

液化的工藝流程裝置框圖如圖8-3所示。

??? 在天然氣液化生產(chǎn)工藝中，制冷系統(tǒng)通常采用氣體膨脹制冷機(jī)，一方面可達(dá)到深低溫制冷，另一方面可利用天然氣自身具有較高壓力的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)能量的自身轉(zhuǎn)化和簡(jiǎn)化工藝流程。圖8-4和圖8-5分別為氣體膨脹制冷的原理流程和熱力過(guò)程循環(huán)。

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??? 氣體膨脹制冷是利用氣體的狀態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)逆向循環(huán)來(lái)制冷。它屬于顯熱形式制冷，因此效率較低。由于氣體比熱較小，比容高，所以氣缸容積必須很大，機(jī)體體積大，制冷量低。但理論上講，若充分膨脹可便于實(shí)現(xiàn)深低溫制冷。

??? 壓縮機(jī)及其驅(qū)動(dòng)機(jī)是天然氣液化的主要設(shè)備，壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的重要組成部分。氣體壓縮制冷系統(tǒng)可選用離心式壓縮機(jī)和軸流式壓縮機(jī)，在有預(yù)冷工藝流程中一般選用離心式壓縮機(jī)，因離心式壓縮機(jī)適應(yīng)于較低的流率和較高的壓縮比。但對(duì)于大流量制冷系統(tǒng)，軸流式壓縮機(jī)更為理想，其應(yīng)用較為靈活，比離心式壓縮機(jī)熱效率高，可靠性強(qiáng)，且容易啟動(dòng)，可以減少旋轉(zhuǎn)機(jī)械的數(shù)量，增加了可靠性，相應(yīng)地減少投資。對(duì)比同樣功率用量的離心式壓縮機(jī)，軸流式壓縮機(jī)的LNG產(chǎn)量可提高5%，因而生產(chǎn)每噸LNG的運(yùn)行成本可大大降低。