液化天然气技术与应用.ppt
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1、液化天然气技术发展与应用,目 录,天然气与液化天然气液化天然气产业链液化天然气的应用液化天然气的安全性,天然气与液化天然气,天燃气是埋设在地下的有机物分解后形成的,其主要成分为甲烷(CH4),常温常压下是无色、无味、无毒且无腐蚀性的气体;天然气是最洁净的化石燃料;天然气比空气轻,扩散迅速,不会在区域内沉积。天然气燃烧后所排放的氮氧化物、可吸入悬浮微粒极少,温室效应气体低;,在世界各地,天然气已经被广泛地应用于城市燃气、公共交通、工业燃料和化工原料等。近年来,更成为日益普及的新一代发电燃料。,中国的天然气勘探正处于大发现期。“十五”期间,我国发现和探明了8个上千亿立方米储量规模的大气田,天然气勘
2、探仍处于早期勘探阶段,发现大气田的几率很大。中国天然气产量更是连年迈上新台阶。2000年产为272亿立方米,而2005年产量达到了500亿立方米。但我国天然气的产量仍远不能满足经济发展的需求。目前,上海城市燃气气源中,天然气气源非常紧张,已经跟不上需求。数据显示,2003年上海天然气实际消耗5亿立方米,2004年就达到10亿立方米,2005年则超过18亿立方米,几乎每年翻一番。上海天然气气源包括东海气田天然气和西气东输天然气两部分。由于设计等原因,东海气田的天然气供应潜力有限。当时,预计东海气田2005年向上海市日供气量将上升至200万立方米,年供气量达到7.3亿立方米。但实际上,目前该气田稳
3、定的供应量为每年6亿立方米左右,与预计年供气量相比,有1亿多立方米的缺口。,与此同时,曾被视为上海未来城市发展主要依靠的西气东输,供气量也出现了不小的缺口。根据西气东输工程计划,2005年,输送到上海的天然气将达到30亿立方米,2010年为70亿立方米,2020年将稳定在120亿立方米。目前,西气东输最多只可供120亿立方米气量,一般都不到100亿立方米。随着经济的快速发展,其他城市的天然气需求迅猛增长,北京、山东等省市已加入到争夺西气的行列中来,如北京到2008年奥运会时,城市的天然气使用量为100亿立方米。根据上海市政府的规划,到2010年举办世博会,上海基本实现以天然气为主的燃气体系,因
4、此上海的天然气需要量成倍上升。如何保障气源供应,降低气源供应中断的风险性,已成为上海市燃气十一五规划的重点工作内容,目前,中国已经初步形成以西气东输、陕京一二线、忠武线、涩宁兰、以及冀宁线、淮武线两条联络线为主框架的全国性天然气管网,管道总长度达3.5万公里.截至2008年底,长庆、塔里木、西南、青海等主要天然气产区均已建成外输管道,并实现联网,总里程约2.4万公里,占全国的78%,比2000年总里程翻了一番,基本实现了天然气消费由周边为主向跨地区供应为主的转变;西气东输及联络线向沿途11个省区、62个城市供气、约5700万户、2亿人受益。,另外,川气东送是我国继西气东输之后又一大型跨地区天然
5、气外输项目。2010年3月29日,中国石油化工股份有限公司宣布,由中石化投资建设和运营的国家“十一五”规划重大项目川气东送工程建成投产。工程投产后,将每年向我国东部及沿线地区输送天然气120亿立方米。川气东送工程具体包括普光气田勘探开发、酸性气体处理以及从四川达州到上海途经8省市的长输管线。,2009-2015年,国家规划在东南、长三角、环渤海、中南地区四个重点目标市场新建支线管道约8000公里。东南沿海规划建设西二线、西三线、中缅管道、福建支干线;长三角地区规划建设西二线上海支干线、金华-丽水-温州-台州支线及如东-南通-江都管道,主供气源为西一线、西二线、冀宁线和江苏LNG。环渤海地区规划
6、新建秦沈线、陕京三线、山东管网等干线管道,基本实现地级市全覆盖,形成调运灵活的区域管网,主供气源为陕京一、二、三线和唐山LNG。中南地区规划建设西二线、西三线干线及十堰支干线、湘潭支干线,进一步完善供气管网,扩大市场覆盖面,主供气源为西一线、西二线、西三线、忠武线和淮武线。,我国天然气管道将围绕全国天然气管道联网,进行配套城市分输支线建设,建成横跨东西、纵贯南北、连通海外基本框架,形成以4大气区(新疆、青海、陕甘宁、川渝)外输管线和进口天然气管线为主干线、连接海气登陆管线和进口LNG等气源的全国性天然气管网。,由于天然气的产地往往不在工业或人口集中地区,长输干线的建设涉及地理位置和成本的限制,
7、为天然气的利用带来一定的制约;液化天然气(LNG),作为天然气的液态形式,其独特优势为天然气的利用提供了多元化的选择空间;天然气的主要组分是甲烷,其临界温度为190.58K(-84.57),故在常温下,无法仅靠加压将其液化。通常的液化天然气(LNG)多存储在112K(-161.15)、压力为0.1MPa左右的低温储罐内,其密度为标准状态下甲烷的600多倍,体积能量密度为汽油的72%,十分有利于输送和储存。天然气的液化、储存技术已逐步成为一项重大的先进技术。,LNG可追溯到19世纪,第一个实用性压缩式制冷机出现在1873年;第一个LNG工厂建于美国西弗吉尼亚(1912年),1917年投入运行;第
8、一个商业性LNG工厂建于美国俄亥俄洲的克利夫兰市(1941年);1959年1月,世界上第一条实验性的LNG运输船“甲烷先锋号”,由二次大战 后的一艘货船改建而成,该船的装载量为7000桶,LNG储存槽为铝制棱柱形,由轻木支撑,夹板和尿烷绝热;,LNG简史:,世界上第一个LNG接收终端建于英国Canvey岛;接收来自路易斯安那洲查尔斯湖的LNG。第一个输出LNG的国家是阿尔及利亚,1964年开始向英国输送LNG,次年向法国输气。阿尔及利亚之后一直是世界LNG的主要供应国太平洋地区的第一个LNG销售合同是在1969年,由美国的菲力浦和马拉松石油公司与日本公司签订的,从阿拉斯加的肯奈液化厂向日本供应
9、LNG。1972年,建成了文莱LNG工厂。1970年利比亚成为非洲第一个LNG生产与出口国,其目标市场是西班牙。中东地区的第一座LNG工厂建成于1977年,位于阿布扎比,向东亚地区供气。目前,LNG已经成功在日本、美国、韩国等国家以及我国台湾地区得到广泛的应用,成为火力发电和城市燃气的主要能源。2004年,世界LNG贸易达到1亿3千万吨,预计到2010年这个数字会翻一翻,In 2005,Egyptian NG production outpaced consumption and it joined the LNG exporting countries,106 吨,LNG将成为石油之后下一个
10、全球争夺的热门能源商品。目前LNG是全球增长最快的一次能源,如果能在中国大力发展LNG,在很大程度上可弥补石油资源不足、保证能源供应的多元化、逐步提高我国环境质量,并且对我国的西气东输也能起到互补的重要作用。随着能源需求的不断增长,引进LNG将对优化我国的能源结构,有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题,实现经济和社会的可持续发展发挥重要作用。,我国正在规划和实施的沿海LNG项目有:广东、福建、浙江、上海、江苏、山东、辽宁,这些项目将最终构成一个沿海LNG接收站与输送管网。除广东已经投运、福建已经进入正式实施阶段外,其余项目多处在前期准备阶段。在内陆,我国建成的LNG卫星站已超过40个、
11、调峰站1座、LNG工厂2座,正在建设中的LNG工厂有4座,规划中的LNG接收站全部建成后总储存中转能力可达1800万吨年。我国的LNG产业正处在蓬勃发展的阶段。,上海LNG接收站项目计划将由三部分组成,即LNG专用码头、LNG接收站及海底输气干线,每年可接收LNG达600万吨,其中一期工程的设计能力为300万吨/年。浙江LNG项目由接收站、码头、输气干线及LNG电厂组成。其中,接收站项目一期建设规模300万吨/年,二期扩建到600万吨/年,包括建设一座停靠8到16.5万立方米LNG运输船单泊位接卸码头。,由于上海LNG接收站项目的实施尚需时日,为了对于保障上海市天然气的安全供应,位于浦东五号沟
12、的LNG应急备用站扩建工程已正式开工。该项目将在原有的2万立方米天然气储罐的基础上再建设两个5万立方米的储罐,以及配套的设施和一个能够停靠LNG船的码头。该工程投产后,上海天然气储存能力将从2万立方米增加到12万立方米,这样可以确保上海在应急情况下全市15天的天然气使用量。,液化天然气产业链,天然气从气田开产出来,经过:处理、液化、运输、接收和再气化等环节,最终运至终端用户。,天然气预处理:天然气的预处理是指脱除天然气中的水分、酸性气体、重烃和汞等杂质,以免这些杂质腐蚀设备及在低温下冻结而堵塞设备和管道。脱水:,冷却脱水:降温至天然气中水的露点以下,吸收脱水:甘醇吸收脱水,吸附脱水:活性氧化铝
13、、硅胶和分子筛等,脱酸性气体 由地层采出的天然气除通常含有水蒸气外,往往还含有一些酸性气体。天然气最常见的酸性气体是H2S、CO2和COS。含有酸性气体的天然气通常称为酸性气或含硫气。,酸性气体不但对人身有害,对设备管道有腐蚀作用,而且因其沸点较高,在降温过程中易呈固体析出,故必须脱除。,醇胺法:醇胺法利用以胺为溶剂的水溶液,与原料天然气中的酸性气体发生化学反应来脱除天然气中的酸性气体的,此法可同时脱除CO2和H2S。分子筛吸附:人工水热合成的硅铝酸盐晶体,其硅铝比不同生成各种不同型号分子筛,依据晶体内部孔穴大小吸附或排斥不同的物质分子,同时根据不同物质分子极性或可极化度而决定吸附的次序,达到
14、分离的效果,因而被形象的称为”分子筛”.,脱除汞:汞的存在会严重腐蚀铝制设备(如换热器),脱除汞依据的原理是汞与硫在催化反应器中的反应。美国匹兹堡Colgon公司活性炭分公司,研制了一种专门用于从气体中脱除汞的硫浸煤基活性炭HGR。日本东京的JGC公司,采用了一种新的MR-3吸收剂用于净化天然气中的汞。它能使汞含量降低至0.001g/m3以下,比HGR的性能优良。,脱除重烃:重烃常指C5+的烃类。如果未把重烃先分离掉,或在冷凝后分离掉,,则重烃将可能冻结从而堵塞设备。一般采用深冷分离法。,脱除氦气:He在核反应堆、超导体、空间模拟装置、薄膜工业、飞船和导弹工业等现代技术中,作为低温流体和惰性气
15、体是必不可少的。世界上唯一供大量开采的He资源是含He天然气。所以天然气中的He应该分离提取出来加以利用。我国的天然气中氦的含量很低,若仅用深冷法提氦,则需液化大量的甲烷和氮,操作费用很高。利用膜分离技术和深冷分离技术相结合的方法,即联合法从天然气中提取氦气,在经济上具有较强的竞争力。脱除氮气:氮气的液化温度(常压下77K,-196)比天然气的主要成分甲烷的液化温度(常压下约110K,163)低。当天然气中氮含量越多,液化天然气越困难,则液化过程的动力消耗增加。对于氮气,一般采用最终闪蒸的方法从液化天然气中选择性地脱除氮。,液化天然气的液化流程有不同的型式,以制冷方式分,可分为以下三种方式:级
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