肇庆液化天然气项目脱氮工艺方案选择.pdf

第 6期 李贺松 肇 庆液化 天然 气项 目脱 氮工 艺方案 选择 6 7 肇庆液化天然气项目脱氮工艺方案选择 季 松 天津市振津工程设计咨询有限公司 ， 天津3 0 0 3 8 4 摘要 针对肇庆液化天然气项 目的气源中氮气含量偏高的特点 ， 初步选择 B O G再冷闪蒸 、 B O G再冷提馏和天然气汽提三种工 艺方案 ， 采用 HY S Y S 模拟软件对各方案进行流程模拟优化计算 ， 通过各方案 的装置运行能耗 、 L N G中氮气 含量和放空气中甲烷含 量三项指标进行对比分析 ， 最终确定采用 B O G再冷提馏的工艺方案， 因其 L N G氮含量低 、 能耗低 ， 尽管放空气 甲烷含量高一些 。 关键 词 L N G； 天然气 脱氮 ； B O G 中图分类号 T E 6 4 ； T Q 0 2 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 - 9 2 1 9 2 0 1 4 0 6 6 7 0 3 肇庆液化天然气项 目位于广东省肇庆市 ， 设计 生产能力 为天然气 S T P 6 0 x 1 m 3 ／ d ， 液化 系统采用 混合冷剂制冷工艺[ 1 -2 ] ， 设置了 l x l 0 4 m 的常压储罐 。 该项 目的气源来 自西气东输管道 ， 原料气中氮的物 质的量分数 x N 2 为 2 ． 5 ％。为 了满足工艺要求需要 设置天然气脱氮装置，以满足 L N G中 N 含量的要 求。本文针对初步选择 的脱氮工艺方案 ， 进行流程 模拟优化计算 ，通过各方案的装置运行能耗 、 L N G 中氮气含量和放空气中甲烷量三项指标进行分析 ， 以确定最优的工艺方案[3 - 4 1 。 1 气源条件 该项 目的天然气 来源于西气东输二线长输管 线天然气。以西气东输二线广东末站为交接点 ， 通 表 1 原料天然气技术规格表 收稿 日期 2 0 1 4 0 3 ． 0 5作者简介 李 贺松 1 9 8 3 一 ， 男 ， 工 艺工 程师 ，硕 士 ，主要从事天然气处 理和化上设计工作 ，电话 0 2 2 2 3 0 8 0 3 0 。 电邮 1 h s 2 0 2 2 0 1 1 6 3 ． c o n l 。 过管道管输至工厂。气源天然气的具体组分及规格 见 表 1 。 2 脱氮工艺选择 由于原料天然气 中x N 2 达 2 ． 5 ％， 且 L N G储存 方式采用 的是常压储存 ，导致 L N G中氮气 的含量 比较高 ， B O G中的x N 2 达 2 0 ％以上。如果不脱除 N 就会造成整个装置的能耗偏高[ 5 - o l 。 常用 的天然气脱氮方式 主要有分子筛吸附和 深冷分离等方式[5 ／ 。分子筛吸附放空气 中会夹带大 量的甲烷 ， 经济上不合理。本项 目采用深冷分离的 方式脱除天然气 中的氮气 。并初步选择 B O G再冷 闪蒸、 B O G再冷提馏塔和天然气汽提塔三种工艺方 案 ，采用 HY S Y S模拟软件对各方案进行流程模拟 优化计算⋯ 1 ， 通过各方案的装置运行能耗 、 L N G中 氮气含量和放空气 中甲烷量三项指标进 行对 比分 析 ， 以选 择最 优 的工 艺方 案 。 2 ． 1 B OG 再冷 闪蒸 工艺方 案 由于 天然气 中的氮气大量 富集在 B O G气相 中， 且 B O G的量较原料天然气的量小， 因此可以采 用 B O G再 冷 闪蒸 的工 艺方 案。 主要 流 程如 图 1 所示 。- 图 1 BOG 再 冷 闪 蒸脱 氨 流 程 图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6期 李贺松 肇庆液化天然气项 目脱氮工艺方案选择 6 9 表 6天然气汽提塔脱氮性能参数表 项 数量 放空气量 s T P ／ m h 3 8 0 放空气巾 C H 4 的物质的量分数， ％ 5 放空气【 l 】 的 C r h S T P ／ m h 。 1 9 L NG 产 l , lJ k mo 1 ． h ’ 1 Ol 1 L NG中 N 的物质的量分数／ ％0 ． 9 7 主要 的能耗如表 7所示。 表 7天然气汽提塔脱 氮电耗表 项 目 数 茕 冷刺乐缩机的功率， k w 8 3 0 7 B OG压缩机的功率／ k W 3 5 4 ．5 合计功率／ k W 8 6 6 1 ． 5 3 结论 通 过 上述 比较 可 以看 出 1 采用 B O G再冷闪蒸方案 ， 放空 气量较小 ， 放空气中的 C H 含量也较低 ，但 L N G中的氮气含 量比较高 ， 且无法控制； 2 采用 B O G再冷提馏塔方案 ， 放空气量较闪 蒸方案大 ，放空气 中的 C H 含量也较闪蒸方案高 ， 但此方案 的 L N G中氮气含量 比较低 。且可 以通过 优化塔 的操作条件降低 L N G中的氮气含量 ，同时 能耗也 比较低。 3 采用天然气汽提塔方案 ， 放空气量最小 ， 放 空气 中的 C H 含量最小 ，L N G中的氮气 含量 也较 低 ，且可以通过改变塔的操作条件调整放空气量 、 放空 气 中 的 C H 含 量 和 L NG中 的氮气 含量 。操 作 比较灵活 ， 但此方案的能耗较高。 通过方案分析并结合本项 目的特点 ， 我们在设 计过程 中采用 了 B O G再冷提馏塔的工艺方案。 参考 文献 [ 1 】 顾安忠 ， 鲁雪生 ， 金 国强 ， 等． 液化天然气技术手册[ M】 ． 北 京 机械工业出版社 ． 2 0 1 0 ． [ 2 ] 徐文洲 ， 蒋 长安． 天 然气利用手册[ M】 ． 北京 中国石化出 版社 ． 2 0 0 2 3 0 2 3 0 9 ． [ 3 】 石玉美 ， 顾安忠 ， 汪荣顺 ， 等． 混合 制冷剂循环液化天 然 气流程的优化分析 [ J ] ．工程热物理学报， 2 0 0 0 ， 2 1 4 4 0 9 ． 4 1 2 ． [ 4 ] 王遇冬． 天然气处理原理与工艺【 M ] ． 北京 中国石化出版 社 ， 2 0 0 9， 2 0 4 2 0 6 。 [ 5 ] 祝家新． 高含氮煤 层气吸 附一 液化过程研究[ D ] ． 上海 上 海交通大学 ． 2 0 0 7 ． 【 6 ] 左俊青 ， 郭方飞 ， 商丽娟． 高含氮天然气液化工艺 的探讨 【 J ] ． 山东化工， 2 0 1 2 ,4 1 5 8 1 I ． [ 7 ] 刘成军 ， 王志 刚 ， 钟建 强． 天然气脱氮工 艺综 述[ J ] ． 石油 规划设计 。 2 0 0 2 ． 1 1 4 1 8 ． 2 0 ． [ 8 】 高婷， 林文胜， 顾安忠， 等． 不同含氮量煤层气氮膨胀液 化流程优化 与性 能分析【 J ] ． 重庆大学学报 ， 2 0 1 1 , 3 4 1 1 11 1 ． 11 4． [ 9 】 商丽娟 ， 郭 方飞 ， 曲顺 利 ， 等． 国内外两种高含氮天然气 液化工艺 的对 比分析[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 1 1 , 3 1 5 9 3 9 5 ． 【 1 0 1 张朋 波 ， 王兆银 ， 张兴兴 ， 等． 天然气液化预处理 工艺流 程【 J 】 ． 煤气与热力， 2 0 0 9 ， 2 9 9 B 0 5 一 B 0 7 ． [ 1 1 】王宝庆． 天然气液化工艺技术 比较分析[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 1 0 ， 3 0 I 1 1 1 - 1 1 3 ． 【 1 2 ]李 士富 ， 呼延念超 ， 李亚萍． 调峰型 天然气液化 HY S Y S 软件计算【 J 】 ． 石油与天然气 化工 ， 2 0 1 0， 3 9 1 1 - 2 。 Op t i mi z a t i o n o f n a t u r a l g a s n i t r o g e n r e j e c t i o n s y s t e m i n Z h a o q i n g L NG p r o j e c t LI He s o n g T i a n j i n Z e n i t h E n g i n e e ri n g a n d C o n s u l a t i o n C o ． ， L t d ． ， T i a n j i n 3 0 0 3 8 4 ， C h i n a A b s t r a c t A c c o t x t i n g t o t h e c h a r a c t e ri s t i c s o f h i g h n i t r o g e n c o n t e n t o f r a w n a t u r a l g a s i n Z h a o q i n g l i q u e fi e d n a t u r a l g a s L N G p m j e c t ， t h r e e p r o c e s s s c h e m e s ， B O G c r y o g e n i c fl a s h d i s ti l l a t i o n ， B O G c ryo g e n i c s t r i p i n g a n d n a t u r al g a s s t ri p i n g ， w e r e p r o p o s e d t o u s e f o r n i t r o g e n r e j e c t i o n ， a n d H Y S Y S s o f t w a r e w a s u s e d t o s i n m l a t e ， c a l c u l a t e a n d o p ti m i z e t h e m ． T h r o u g h c o mp a ri n g t h e e n e r g y c o n s u mp t i o n ，n i t r o g e n c o n t e n t of L NG a n d me t h a n e c o n t e n t o f o ff - g a s of t h r e e p r o c e s s e s ， B OG c r y o g e n i c s t r i p i n g wa s s e l e c t e d a s t h e o p t i mu m s c h e me d u e t o i t s l o w n i t r o g e n c o n t e n t o f L NG a n d e n e r g y c o n s u mp t i o n ， a k h o u g h i t s me t h a n e c o n t e n t o f o f f - g a s w a s h i g h e r t h a n t h a t o f B OG c r y o g e n i c fl a s h d i s t i l l a t i o n s c h e me ． Ke y w o r d s L N G ； n a t u r a l g a s ； n i t r o g e n r e j e c t i o n ； B O G 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m