常熟市淼泉中学
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锁流光（1）流程描述。原料气中含有CO 2等酸气，酸气的存在会造成金属腐蚀、污染环境，并在低温环境下产生冰冻而堵塞管道和设备。原料天然气预处理部分采用混合醇胺法脱除天然气中CO 2，选用MDEA/DEA为吸收剂，采用一段吸收、一段再生，MDEA/DEA循环使用，使净化气中CO 2含量在50ppm以内。
原料天然气(物流号2)从井口采出进入LNG工厂，先经过重力分离、过滤分离除去天然气中的游离水和粉尘颗粒。再经计量、调压后，从吸收塔(T001)下部进入，自下而上通过T 100，与再生返回的贫胺液逆流充分接触，CO 2进入液相，气相经塔顶冷却器降温后进入塔顶气液分离器分离出游离水分，净化气进入装置；从T100塔底出来的富液，进入富胺液闪蒸罐，闪蒸气进入燃料气系统；液相进入富胺液过滤器(机械前过滤、活性炭过滤和机械后过滤)以脱除胺液的降解产物及固体颗粒，然后经贫富液换热器(E-101)换热后去再生塔(T-101 )上部，在T 101进行汽提再生，直至贫胺液度达到相应指标。出T-101的贫液进入E-102、贫液冷却器，被冷却后经贫液泵加压，从T-100上部进入。T-101塔顶出口气体经CO 2冷却器冷却后进入气液分离器，气相去高点放空。 2.模拟结果。原料天然气经脱碳装置脱除CO 2后，净化气中CO 2含量降至在50ppm以内，脱酸前后的主要物组份参数，见表2.1-1。
表2.1-1 脱碳前后组份表
组份原料气（mol%）
脱酸后天然气（mol%）
甲烷94.6496.99乙烷
1.70
1.74
丙烷0.070.08正丁烷0.0020.002异丁烷0.0070.007氮气0.0930.95CO 2 2.490.004H 2O 0.0980.18氢气0.0060.006氦气
0.044
0.044
2.脱水流程模拟
（1）流程描述。原料气中水分的存在往往会造成严重的后果：水分与原料气在一定条件下形成水合物阻塞管路，影响冷却液化过程；由于天然气液化温度低，水的存在还会导致设备冻堵，故必须脱水。脱酸气处理后的湿净化气，进入脱水、粉尘过滤装置，使其达到液化装置对天然气H 2O含量的要求。脱水采用分子筛吸附的方式脱除天然气中的水。净化后干气指标为：水﹤ 1ppm，模拟流程如图2.2-1所示。
图2.2-1 脱水流程模拟
湿净化天然气进入分子筛吸附塔（X-100）进行吸附。经X-100吸附后，气相为干净化天然气，从中分出一部分作为再生干气作为分子筛塔再生用，另外部分进入液化单元。物流号22为分子筛脱除的水分等杂质。
三、天然气液化流程
三氟乙酸小型橇装式LNG液化装置工艺设计
韵 涛 中国石油工程建设有限公司华北分公司
【摘 要】我国的天然气资源非常丰富，分布分散，除大中型常规气田外，还包括一些边远地区存在的大量零散小
气田气以及页若气、煤层气等非常规天然气。由于这些天然气产量较小，建设输气管道投资巨大，不具备大型气田常规开釆、处理的经济规模。因而使得这部分天然气，未得到开发利用。采用小型装置将这类边远零散小规模天然气液化后运输至用户，是一种有效可行的途径。而将小型装置设计成撬装式更易于装置运输、转移，节省现场装置搭建时间，从投资和运营成本上也低于大中型装置。这就要求小型撬装式液化装置应具有液化工艺简单、设备紧凑、控制灵活、投资小以及易于转移等特点。由于这些特点，其不仅可应用于边远零散小气田，还可应用于汽车燃料加注站和城市燃气调峰等。LNG 的生产主要分为三个步骤：原料气预处理、液化和贮存。本文结合遵义正安气田钻井、试气阶段井口采出回收气对常用的天然气液化流程，级联式、混合制冷剂、膨胀机液化流程进行对比分析，通过模拟、对比、分析选出适用于小型 LNG 液化装置的流程。
【关键词】LNG；液化装置；工艺设计【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2021.14.058
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目前，国内外天然气液化工艺技术大致可分为以下三种：级联式液化流程；混合冷剂循环工艺；膨胀循环工艺。
马旭初1.流程简述
（1）级联式液化流程。级联式液化流程即阶式（Cascade）液化流程，由三个独立的制冷循环组成，分别以丙烷、乙烯和甲烷为制冷剂。每个制冷循环包含三个换热器，级联式液化流程的较低温度循环将热量传递到相邻的高温循环。
虽然梯级液化工艺能耗较低，但工艺流程复杂，制冷循环的各个阶段都需要配备压缩机和水冷却器，导致设备繁多，不适合小型撬装式LNG。
（2）混合冷剂循环液化流程。混合制冷剂液化流程（MRC：Mixed Refrigerant Cycle）的制冷剂是以甲烷至戊烷及N 2等5种以上的多组分混合工质，通过逐步的冷却、节流、膨胀、蒸发、冷却的循环得到不同温度水平的制冷量，以逐步冷却和液化天然气的流程。
混合制冷剂液化流程的优点是：流程简单、机组设备少，同时投资比级联式液化流程约低20%左右。且可以从天然气本身部分或全部提取混合制冷剂的组分。主要缺点是：冷剂循环所需要的能耗较高，比级联式液化流程高 15%左右。目前混合制冷剂的液化流程在国内广泛应用于基本负荷型的液化装置。
（3）膨胀机液化流程。膨胀机液化流程（Expander-Cycle）是通过膨胀机和克劳德循环制冷实现高压制冷剂液化的过程。当膨胀机内的气体膨胀和冷却时输出功率驱动流程中的压缩机。液化过程依靠进入装置的原料气体和离开液化装置的商品气体之间的气体压力差推动膨胀机制冷，来液化天然气。
此类流程的优点是：工艺流程简单、工作可靠、调节灵活方便。用天然气自身作为工质时，可省去专门用于生产、运输、储存制冷剂的费用。缺点是：进入装置的气体必须全部深度干燥、回流压力低、换热面积大、受低压用户数量的限制、液化率低等。
由于膨胀机设备少，工艺简单，因此可作为小型撬装 LNG 装置液化流程候选，但其能耗较高，需要进一步考虑各种因素，包括投资成本、运行成本和设备尺寸等。
根据以上各个液化流程特点，考虑到小型撬装LNG 设备体积小、处理量少、需要较好的灵活性和机动性等特点，混合制冷剂液化流程和透平膨胀机液化流程都可作为小型 LNG 液化装置的液化流程。接下来建立流程的数学建模，分析其运行参数，进行进一步的论证。
2.液化流程模拟。采用 HYSYS 软件模拟了混合制冷剂液化流程（MRC）、丙烷预冷的混合制冷剂液化流程
（C3 /MRC）以及N2 -CH4膨胀机液化流程。
图3.2-1 丙烷预冷的混合制冷剂液化流程
经净化后的原料气，首先经丙烷预冷系统预冷后，经节流阀节流至重烃分罐(F-C203)分离出重烃，气相进入液化段逐级冷却、冷凝后出冷箱，经节流阀节流后，
送入LNG储罐贮存。
图3.2-2 混合制冷剂液化流程
从净化系统出来的天然气进入重烃换热器，换热后进入冷箱，并进入重烃分离器进行初步分离，分离后的气体返回冷箱，在冷箱中继续冷却至过冷LNG 产品，LNG经节流阀节流后，进入LNG贮槽存
储。
图3.2-3 膨胀机液化流程
经净化后的原料天然气，进入液化段逐级冷却、冷凝后经节流阀节流至重烃分罐分离出重烃，从分离罐分出的气相返回冷箱继续冷凝、深冷，经深冷换热器深冷液化后出冷箱，经节流阀节流后送入LNG储罐贮存。电台导播
3.模拟结果。根据 HYSYS 软件建立的模拟流程，得到主要参数，如表3.3-1所示、
表3.3-1 液化模拟流程主要参数
流程混合冷剂丙烷预冷混合冷剂膨胀机液化冷剂流量/t/d 980.86145.69647.38
冷箱负荷/kW 35.32559.2435.32压缩机功率/kW 5531.73683,272582.91膨胀机功率/kW
--293.62液化率
0.930.93
88.92
模拟结果表明：透平膨胀机液化流程的比功耗最高，丙烷预冷的混合制冷剂液化流程的比功耗远小于其他液化流程，无丙烷预冷的混合制冷剂流程的比功耗介于两者间。
（下转第133页）
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水，以自吸方式将压裂液滞留页岩孔隙中，几乎可以侵入到所有的孔隙，加剧裂缝发展的同时，还可以带来严重的破坏作用，促进页岩气的传输能力稳步提升。另外，此种方法应用在游离态页岩气井开采中，传输能力尽管可以得到一定程度上增强，但无法彻底解决吸附态的解吸-扩散能力不足的问题，最终造成供气能力弱于裂缝气体传输能力。有机质与黄铁矿氧化分解后，加入大量氧化剂可以增强页岩吸附作用，实现黄铁矿和有机质充分发生化学反应，孔隙溶解扩大，在提升页岩气井传输能力方面有着积极作用。 2.注气开采法
关于注气开采法的应用，主要是为了应对页岩层中天然裂隙较小，分布不均，注入液多是在天然裂缝中，难以进入到大多数区域。因此，针对此类问题，实行注气开采法，将不活跃气体注入页岩气井孔隙中，如二氧化碳，可以有效增强页岩气井原有压力，实现保压开采的目标。部分页岩气井的出气量丰富，更适合选择注气开采法，增强页岩气饱和压力同时，有效提高页岩气井采收率。但是，页岩气储量较少的页岩气井井，则不适合采用此种方法，最终的开采效果也不尽如人意。
四、提高页岩气井采收率的技术前景1.技术思路
提高页岩气井采收率，应该积极推动配套技术和方法创新优化，其中水力压裂法应用最为广泛，但还有一些不足，所以需要适当增强压裂液的返排率，减少压裂液的具体用量，依据实际情况加入适量的
强氧化剂可以实现这一目标。提高页岩气井采收率，本质上是通过甲烷气体解吸-扩散实现，发挥压裂法优势加入适量的、强氧化剂，可以溶解黄铁矿与有机质，在氧化还原反应下提升页岩气井采收率，创造更大的经济效益。
口腔上皮细胞
2.发展前景
其一，加入强氧化剂到压裂液中，借助化学反应来扩大页岩裂缝大小，释放热量来增加局部温度，在热应力作用下促使页岩产生裂缝，裂缝网密度随之增加。氧
化剂的适量加入，可以加强有机质与黄铁矿解吸效果，二氧化碳用于置换页岩气井中甲烷气体，提升页岩气传输能力，带来更大的经济效益。
其二，水力压裂法是破碎页岩基岩，扩大裂缝来增强页岩气传输能力，但是作用范围存在限制，不适合致密页岩层使用。加入适量的氧化剂，促使压裂液发生化学反应，增加持续时间，加剧储层扩张，有助于增强页岩气井传输能力，增加开采周期，对于提高页岩气井采收率有着积极作用。
其三，对旧有的页岩气井进行改造，延长开采周期，以此来提升产能、降低成本，带来更大的经济效益。
五、结论
综上所述，我国的页岩气储量丰富，但是由于开采经验不足，配套技术水平滞后，因此还有待进一步推陈出新。结合不同区域的实际情况，灵活选择开采方法，提升页岩气井采收率同时，为企业创造更大的经济效益。参考文献：
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三、结论
与阶式制冷循环和混合冷剂制冷循环工艺相比，氮气膨胀循环流程非常简单、紧凑，造价略低。起动快，热态起动2～4小时即可获得满负荷产品，运行灵活，适应性强，易于操作和控制，安全性好，放空不会引起火灾或爆炸危险。制冷剂采用单组分气体，因而消除了像
混合冷剂制冷循环工艺那样的分离和存储制冷剂的麻烦，也避免了由此带来的安全问题，使液化冷箱更加简化和紧凑。但能耗要比混合冷剂液化流程高出40%左右。因此，采用混合冷剂制冷工艺。
（上接第122页）
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