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

? ??1. 天然氣凈化

?? ?天然氣凈化主要是“三脫”過程，即干燥脫水、脫烴類成份以及脫酸性氣體。此外，根據(jù)地質條件不同，通常還需進行其他一些凈化過程，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、對產(chǎn)品的規(guī)格要求、總成本與運行費用的估算而定。

??? 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

過程、BENFIELD(鉀堿法)過程和SULFINOL(砜胺法)過程。

??? MEA法：脫酸劑為15%～25%的單乙醇胺水溶液。主要是化學吸收過程，操作壓力影響較小，當酸氣分壓較低時用此法較為經(jīng)濟。此法工藝成熟，同時吸收CO₂和H₂S的能力較強，尤其在CO₂濃度比H₂S濃度較高時應用，亦可部分脫除有機硫。缺點是須較高再生熱、溶液易發(fā)泡、與有機硫作用易變質等。

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。主要是化學吸收過程，在酸氣分壓較高時用此法較為經(jīng)濟。該方法流程圖如圖8-2所示，壓力對操作影響較大，在CO₂濃度比H₂S濃度較高時適用，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，此法較經(jīng)濟，凈化能力強，能脫除有機硫化物，對設備腐蝕小。缺點是價格較高，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。因為它具有吸附選擇能力強，低水汽分壓下的高吸附特點以及同時可以進一步脫除殘余酸性氣體等優(yōu)點。當前使用最多的是0.4nm分子篩。這種分子篩是用適當?shù)恼澈蟿┌讶嗽旆惺w結合成較大顆粒，比如1.6～3.2mm直徑的小球，當天然氣通過充滿這種分子篩的填料床時，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(包括單質汞、汞離子及有機汞化合物)，都會造成鋁合金材料設備的腐蝕，還會引起催化劑中毒，造成環(huán)境污染及檢修時對人體的危害，而當有水分存在時會增強這種傷害，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. 天然氣的液化過程

? ??預處理(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氣體深

冷凝結實現(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)膨脹機實現(xiàn)低溫制冷，一般溫度可達-80～-90℃，若天然氣壓力高，可實現(xiàn)更低的溫度。由于地質結構不同，天然氣的井口壓力差異較大，若天然氣的壓力較低，往往需要壓縮機進行氣體壓縮，實施膨脹制冷。對于膨脹制冷無法達到所需的深低溫程度，也可利用液氮實施LNG裝置的補冷，使溫度達到-162℃，完成天然氣的低溫液化。

??? 歸納上述天然氣的液化過程，可有三種實現(xiàn)低溫的技術，即天然氣自身壓力膨脹制冷、壓縮機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，必需對天然氣脫凈CO₂，防止形成的固體二氧化碳堵塞管道和閥門等。

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，一方面可達到深低溫制冷，另一方面可利用天然氣自身具有較高壓力的特點，實現(xiàn)能量的自身轉化和簡化工藝流程。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，實現(xiàn)逆向循環(huán)來制冷。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，機體體積大，制冷量低。但理論上講，若充分膨脹可便于實現(xiàn)深低溫制冷。

??? 壓縮機及其驅動機是天然氣液化的主要設備，壓縮機是制冷系統(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和軸流式壓縮機，在有預冷工藝流程中一般選用離心式壓縮機，因離心式壓縮機適應于較低的流率和較高的壓縮比。但對于大流量制冷系統(tǒng)，軸流式壓縮機更為理想，其應用較為靈活，比離心式壓縮機熱效率高，可靠性強，且容易啟動，可以減少旋轉機械的數(shù)量，增加了可靠性，相應地減少投資。對比同樣功率用量的離心式壓縮機，軸流式壓縮機的LNG產(chǎn)量可提高5%，因而生產(chǎn)每噸LNG的運行成本可大大降低。