陸地LNG裝置模塊化設計及生產探究

胡性濤(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

陸地LNG裝置模塊化設計及生產探究

胡性濤(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

隨著世界液化天然氣工業的發展，LNG工業規模也越發壯大，陸地LNG工程技術也在不斷地完善和發展中。而近年來，天然氣處理裝置模塊化是一個熱點。模塊化的LNG裝置具有體積小、運輸靈活、自動化程度高，容易操作等優點，所以在液化天然氣發展上具有重要戰略意義。本文主要是簡單闡述LNG裝置模板化的設計及生產。

陸地LNG裝置；模板化；鋼結構

天然氣的另一種存在方式就是液態，液化天然氣的主要成分是甲烷。是將天然氣經壓縮、冷卻至其沸點(-161.5攝氏度)溫度后變成液體。液化天然氣運用范圍廣闊，同時也是一種高效率，廉價的清潔能源。因此國家大力進軍LNG市場，研發LNG技術。筆者將在本文的內容中簡單的闡述陸地LNG裝置模板化相關技術、

1 陸地LNG裝置概述

工業發展史上，對液化天然氣的需要是越來越大。國外的某些陸地LNG裝置規模大、工藝復雜、設備多、投資高，采用模塊化設計建造有利于降低現場施工成本，整合利用全球施工資源，保證工程進度；而在我國，也廣泛使用小型LNG裝置模板化開采邊緣汽田、煤層氣、頁巖氣等。總體來說，采用模塊化撬裝設計能夠克服現場施工條件差，氣質條件和氣量變化多變等困難，而且投資資金小，建設周期短，方便運輸，具有良好的經濟性和環保性。

2 模塊化工藝描述

(1)國外項目以目前在建的YAMAL天然氣液化工程項目為例。YAMAL天然氣液化廠總設計能力為1650萬噸/年，共設3條生產線，單個年處理能力約5-5.5百萬噸。主工藝裝置包括天然氣脫酸氣系統、脫水與脫汞系統、脫除重烴系統、液化系統、分餾系統、冷劑生產與儲存系統、LNG儲存與裝船系統。3條工廠流水線上的核心工藝模塊被分為36個，包括脫酸氣模塊、脫水脫汞模塊、LPG提取模塊、制冷液化模塊、熱油模塊等，總重約20萬噸，分別在不同場地同時建造后裝船海運至工廠地址，縮短了工程建設周期。

(2)國內項目以中原油田文23汽田1號輸氣站的LNG裝置為例子。其液化天然氣設置采用模塊化復合吸附工藝和SPMRC混合制冷工藝，這兩種工藝都是小型LNG裝置特有的工藝。模塊化復合吸附工藝減少了現場安裝的工作量，建造周期短，同時也保證了裝配的質量。而SP-MRC混合制冷工藝是一種簡單的制冷系統，即在低溫狀態下，運行使用少量的工藝設備，在熱啟動的時候可以快速地達到冷熱均衡。

(3)模塊化裝置的相關工藝的描述。以YAMAL項目為例，模塊化裝置主要有以下相關工藝。（1）干燥及脫汞工藝，采用分子篩吸附脫水，干燥指標為水含量≤0.8mg/Nm3。采用三塔流程，兩塔吸附操作、一塔再生，按周期切換，保證脫水過程連續，同時也可實現在線更換干燥劑。干燥后的天然氣還需要脫除原料氣中的微量汞，避免其對后續的鋁制設備和管道造成破壞，脫汞單元采用固體吸附法工藝，干燥后原料天然氣經過濾器進入原料氣脫汞罐（脫汞劑為載硫活性碳），脫汞后汞含量不超過10ng/Nm3；最后再經過脫汞后過濾器進入液化設備。（2）LPG提取模塊作用是將原料氣中的雜質（主要為重烴C5+）脫除，滿足后續制冷液化的原料要求，以避免在后續液化過程中發生凍堵設備和管道的風險。LPG提取系統式是基于透平膨脹機提供所需冷負荷，來分離凝液和貧氣。再沸回收塔是一個脫甲烷器，從天然氣中提取C2+。脫甲烷塔底流出物（較重烴組分）被送往分餾單元（脫乙烷塔、脫丙烷塔、脫丁烷塔），生產乙烷和丙烷作為混合冷劑和丙烷冷劑的補充，多余乙烷、丙烷以及全部丁烷再由泵送回液化系統，與脫甲烷塔頂氣相一同送入主冷換熱器，生產LNG。（3）液化單元采用丙烷預冷混合冷劑制冷工藝（即C3MR工藝）：凈化合格后的天然氣經過丙烷預冷，混合冷劑制冷，最終液化為LNG。

將LNG裝置整體按工藝特點拆分成各個模塊單元，然后又重新組成，這就是LNG生產裝置模塊化。

(4)模塊化的鋼結構施工安裝工藝。不論大型或小型的陸地模塊化裝置，生產工藝模塊之間都是根據生產設備布置，輸氣管道布置、吊裝能力以及安裝順序等采用工地螺栓連接，方便拆卸；各個模塊鋼結構內構件采用預制工廠焊接連接，保證裝置的整體性和剛性。對小型的模塊化裝置，可以在各個模塊上設置或活動吊耳；注腳和基礎采用預埋可調節錨栓后灌漿連接。大型模塊化裝置可采用自升式小車（SPMT）進行運輸安裝。安裝的鋼結構模塊大部分也是采用支柱開孔和預埋螺栓連接，LNG裝置模塊先用千斤頂頂起，再用SPMT運輸到工廠安裝地，同時在預埋螺栓處準備套鋼結構支座螺栓孔。鋼結構運到目的地后要調到標高，位移和垂直度的允許范圍內，待檢驗后，進行螺栓緊固。緊接著就是進行焊接，然后對焊接縫隙或者螺栓扣進行補漆防腐。

3 結語

本文主要是以國內外陸地LNG裝置為例子，根據其項目特點，描述了陸地LNG裝置模塊化設計及生產中的相關情況，為以后我國LNG工程技術的發展提供參考。

[1]李猛,楊雪婷,阮家林.小型LNG裝置模塊化設計及生產[A].中國城市燃氣學會LNG專業委員會.中國城市燃氣學會LNG專業委員會2009年煤層氣液化主題年會論文集[C].中國城市燃氣學會LNG專業委員會2009.