看新闻·燃气
天然气液化技术的现状及进展
我国天然气资源较为丰富，不仅有大量的常规天然气资源，更有巨量的煤层气、页岩气等非常规天然气资源。据中国国土资源部2013年公布数据，我国天然气探明剩余技术可采储量已增加到约4.0万亿m3，勘探开发速度正在加快。但天然气产地常远离消耗区，例如我国西部天然气、海上天然气的开发，必须解决其输送问题。液化天然气（LNG）因其体积只有气态时的1/625，所以采用LNG的形式进行天然气的储存、运输都具有一定的优势。
国内研究现状及发展动态分析
国内天然气液化技术的研究起步较晚，上海交通大学、中科院低温中心、哈尔滨工业大学低温与超导技术研究所、北京工业大学等均开展了相应的研究工作。中科院低温中心一直关注于混合制冷剂节流制冷机的研究工作；哈尔滨工业大学低温与超导技术研究所则在现有液化流程对比基础上，开发出了适用于小型天然气液化装置的单级混合制冷剂液化流程和适用于中型及大型的双级制冷剂液化流程；北京工业大学在小型天然气液化流程参数优化、低温换热装置研制等方面开展了一定的研究。
自2000年上海五号沟采用混合制冷剂技术顺利建成并投产天然气液化装置以来，中原油田、新疆广汇、延长石油、西部天然气、华油天然气等均建立了天然气液化装置，华油天然气安塞采用DMR流程，建立了迄今为止国内最大的天然气液化装置，该流程额定产能为215万m3/d，约合0.56mt/a，与国外大型液化天然气装置产能相比差距较大。目前，天然气液化厂在国内发展迅速，还有许多在建和筹划建设中。由于天然气气源和LNG目标市场的限制，这些装置均属于小型天然气液化装置。国内北京绿能高科天然气应用技术研究院有限公司为适应国内小型天然气液化技术发展趋势，在国外技术基础上，开发出三段混合制冷工艺技术（TMRC），并在陕西定边进行了应用，证明该液化技术可靠性高、可操作性强、开停机容易及经济适用等优点。但中国国内天然气资源较为丰富，且随着中俄、中缅等管道天然气的供应，可用天然气资源较多，LNG又是一种较好的天然气输送方式，因此开展大型LNG液化装置的建设势在必行。
超声速膨胀液化技术
超声速旋流分离技术最早应用于空调领域，ENGO 石油公司和Shell 石油公司于1996 年将其引入石油天然气行业， 主要应用于天然气的脱水、脱重烃工艺。超声速旋流分离器由旋流器、Laval 喷管、旋流分离段、扩压器等部分组成，由ENGO 石油公司开发的“3S” 分离器及Shell 石油公司开发的“Twister Ⅱ”。
由于超声速旋流分离器具有在相同压降情况下较节流阀、膨胀机可取得更大的温降，且其含有扩压段用于压能的回收，因此较多学者开展了将其应用于脱水、脱重烃的理论及实验研究工作。提出将气体在高速流动条件下急剧膨胀所产生的低温效应应用到天然气液化领域，利用膨胀液化机理实现等熵膨胀，可以有效地提高天然气的液化效率，从而代替传统的天然气液化循环中的J-T 阀和膨胀机制冷分离设备， 不仅可以提高生产效率和生产安全的可靠性，而且对于天然气液化新技术的研究与开发，完善和发展天然气加工工艺，降低天然气液化成本，实现天然气液化行业的节能减排以及煤层气和页岩气的开发开采都具有重大的理论价值和现实意义。
2010 年提出可将其应用于天然气液化过程中， 其所提出的液化流程图。经过预冷的高压天然气在超声速旋流分离器中加速至超声速，形成低温低压区域，部分天然气凝结液化析出，在旋流作用下与未液化气体分离。其通过一维稳态数学模型研究结果表明，在所有条件下，3S 分离器效率均高于节流阀， 且在多数情况下能获得比膨胀机更高的液化率，但对于超声速旋流分离器内部实际流动及热力过程并未开展研究。
在所设计的超声速旋流分离器的基础上， 结合Fluent 软件及HYSYS 软件对超声速旋流分离器内流动过程及热力过程进行了分析。通过Fluent 软件得到其内部流动参数（温度、压力、速度、密度等） 分布， 并结合天然气相图（由HYSYS 得到）， 认为采用超声速旋流分离器能够将天然气进行液化。但对于超声速旋流分离器内液滴凝结及生长热力学过程、天然气液化效率等并未开展相应的研究工作。
超声速旋流分离器由于具有无转动部件、无污染、无化学药剂、结构紧凑等优点而得到广泛关注，且通过研究认为，可用于天然气的液化过程。目前，对于其气体流动过程、液滴凝结生长等热力学过程还未开展过多研究，建议开展进一步研究工作，将其应用于实际液化过程中。
天然气液化技术的未来发展
目前，国外较大型LNG工程主要采用级联式液化流程及混合制冷剂液化流程；且已开展小型天然气液化装置的研究，开发了几种小型的天然气液化装置，但其液化流程主要是由大型装置演化而来的，并未出现本质变化。
国内LNG液化工艺流程研究起步较晚，且由于天然气气源和LNG目标市场的限制，目前投产及在建装置均属于小型天然气液化装置。我国天然气资源较为丰富，随着中俄、中缅等管道天然气的供应，可用天然气资源较多，LNG又是一种较好的天然气输送方式，因此开展大型LNG液化装置的建设势在必行。
由于超声速旋流分离器具有在相同压降情况下较节流阀、膨胀机可取得更大的温降，且其含有扩压段可用于压能回收的特点，已有学者开展将其应用于天然气液化中的研究工作。研究结果表明，超声速旋流分离器能够成功液化天然气，但关于超声速旋流分离器内部天然气流动过程、液滴凝结及生长热力学过程、天然气液化效率等还需开展进一步的研究工作。
津公网安备 12010102000045号