高溫環境對撬裝LNG液化裝置的影響及應對措施

龔飛建（中原油田分公司天然氣處理廠，河南 濮陽 457162）

高溫環境對撬裝LNG液化裝置的影響及應對措施

龔飛建（中原油田分公司天然氣處理廠，河南 濮陽 457162）

高溫環境對撬裝LNG液化裝置有很大的負面作用，嚴重降低深冷設備的液化能力，本文從多個方面分析了高溫環境對液化工藝的影響。采用加裝冷水機組的措施克服了高溫環境的影響，大大提高了液化裝置處理量。

高溫；撬裝；LNG液化裝置

撬裝LNG液化裝置是將LNG液化工廠小型化的產物，是近年來LNG市場的熱點發展方向。而撬裝裝置具有集成度高、規模小、可移動、產品運輸靈活的特點[1]。我國鄂北氣田存在數量眾多的偏散單井，集輸成本高，開發難度大，撬裝LNG液化裝置極好的解決了這一難題，并在鄂北地區得到了廣泛的應用。但是鄂北地區所處海拔較高，夏季日照輻射強烈，對液化裝置的運行有嚴重的的負面影響。我廠運行的撬裝LNG液化裝置設計處理量為30000m3/d，在夏季高溫時節為了使LNG產品達到低溫要求，處理量要降低到27600m3/d。

1 氣候對液化裝置的影響

撬裝LNG液化裝置中，天然氣自井口采出后通常要經過五個單元下圖，本液化站所在地區夏季最高氣溫可達35℃，冬季最低氣溫可達-35℃。氣候變化的影響很明顯地體現在各單元的工藝參數中。

（1）原料氣入口溫度升高，制冷負荷增大。

通常脫酸單元入口NG溫度控制在20±2℃，可以保證游離水和烴類在上游充分分離，避免其進入脫酸單元污染脫酸所使用的胺液。隨著氣候溫度升高，原料氣預處理流程中NG溫度難以降低，夏季觀察到的脫酸單元NG入口溫度最高達到45℃。而依據氣源成分進行計算（c191.04%、c24.9%、c31.32%、C4+0.75%、N21.99%），原料氣溫度上升25℃，對于處理量30000m3/d的設備，液化單元所需的液化冷量將提升17.67kW，液化所需冷量提高了17.4%。所以溫度上升不僅加重脫酸單元胺液的污染還使制冷負荷明顯提高。

（2）貧液溫度的升高

在脫酸單元中，利用活化MDEA溶液吸收原料氣中的CO2。MDEA溶液在吸收塔中低溫高壓條件下進行吸附，在再生塔中高溫低壓的條件下再生。當胺液從再生塔釡出來進入吸收塔前，需通過貧富液換熱器和貧液風冷器降溫。由于氣候溫度過高，貧液溫度難以降低；而貧液和原料氣在吸收塔中不僅存在傳質過程，同時存在傳熱過程，使得原料氣出吸收塔溫度偏高，觀察到的貧液溫度最高紀錄48℃，遠高于設計指標30℃，直接影響液化能耗。

（3）脫水單元吸附放熱

脫水單元使用4A分子篩進行吸附脫水，4A分子篩雖然具有較高的吸附效能和飽和吸附容量；但是比熱容較低，約為0.9～1.0kJ/(kg·℃)，吸附熱較高，約為4000kJ/kg左右[2]。所以當吸附飽和水較多時，放熱量多、分子篩溫度升高，直接導致原料氣的溫度也會升高。而夏季觀察到的脫水單元原料氣進出口溫差保持在7℃-12℃，明顯高于冬季的1℃-3℃。

（4）冷量的耗散

液化站內管線多采用橡塑棉外包鈑金進行保溫，冷水機組的冷媒儲槽為常壓敞口罐，冷箱板翅換熱器采用聚氨酯泡沫保溫，天氣變熱后冷量耗散明顯變大。例如BOG管線為DN50管線中有平均1℃/m溫度梯度，夏季溫度梯度有明顯增大的趨勢。

2 應對措施

通常應對高溫帶來的負面影響時，思路有兩個：一個是降低原料氣和設備在高溫環境中的吸熱，常見的措施是對空冷器進行噴淋，針對高海拔地區日照強烈的特點還可采用為散熱管搭建遮陽板的方式；另一個思路是提升設備的制冷能力。經分析，決定采取第二種思路，在液化單元加裝冷水機組，提高制冷能力，徹底解決環境因素對液化生產的影響。原料氣自脫水單元出來后先經過冷水機組降溫，再進入液化冷箱，使冷箱入口的原料氣溫度保持在設計值30℃附近，保證液化能力的同時，也減小了冷箱的換熱溫差，提高了冷箱效率。

下表為改造前后的處理量

改造后設備的處理量明顯提升，達到了設計量。同時加裝的冷水機組有以下優點：（1）制冷能力可調節，方便應對不同程度的環境干擾。（2）撬裝化，改造過程施工簡單。（3）冬季可以直接停用，不影響整體流程。

[1]曹文勝,魯雪生,林文勝,等.小型LNG裝置的模塊化撬裝工藝技術[J].化工學報,2009(S1):100-105.

[2]郭揆常.液化天然氣(LNG)工藝與工程[M].中國石化出版社,2014.