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2.4　冷凍結(jié)晶海水淡化

按分離過(guò)程分類，海水淡化工藝技術(shù)方法主要有蒸餾法、膜法(反滲透、電滲析)、結(jié)晶法、溶劑萃取法和離子交換法等，其應(yīng)用情況列于表3。

冷凍結(jié)晶海水淡化方法自1944年提出以來(lái)，由于方法本身的若干特點(diǎn)，引起了人們的重視，并且得到了發(fā)展。目前世界上已有不少國(guó)家建立了冷凍法海水淡化中、小型試驗(yàn)工廠。

冷凍法工藝主要包括冰晶的形成、洗滌、分離、融化等，工藝流程主要由下列工序組成：用天然或人工的冷凍方法使海水凝結(jié)成冰，鹽分被排除在冰晶以外，把濃度較高的海水分離出去，將冰晶洗滌、分離、融化得到淡水。

按冰晶形成的途徑，冷凍結(jié)晶海水淡化方法可分為天然冷凍法和人工冷凍法。人工冷凍法又可分為間接冷凍法和直接冷凍法。間接冷凍法是利用低溫冷凍劑與海水進(jìn)行間接熱交換使海水冷凍結(jié)冰，由于傳熱效率不高以及需要很大的傳熱面積，從而限制了它的應(yīng)用。直接冷凍法是冷凍劑或冷媒與海水直接接觸而使海水結(jié)冰。根據(jù)冷凍劑的不同，直接冷凍法又可分為冷媒直接接觸冷凍法和真空蒸發(fā)式直接冷凍法。

2.4.1　冷媒直接接觸冷凍法

以不溶于水、沸點(diǎn)接近于海水冰點(diǎn)的正丁烷為冷凍劑，與預(yù)冷后的海水混合進(jìn)入冷凍結(jié)晶器中。在壓力稍低于大氣壓的情況下，正丁烷氣化吸熱，使冷凍室內(nèi)溫度維持在-3℃左右，海水冷凍結(jié)冰。之后，正丁烷蒸汽依次通過(guò)接觸器和LNG蒸發(fā)器冷凝器進(jìn)行液化，LNG從-160℃進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器變?yōu)?100℃，正丁烷則在過(guò)程中循環(huán)使用。

丁烷冷凍法方便、可靠，在目前的大、中型海水淡化工廠中應(yīng)用較普遍。但由于丁烷循環(huán)使用，要求系統(tǒng)必須嚴(yán)格密封，否則會(huì)因泄漏而使冷凍劑局部積累，帶來(lái)安全隱患，使投資費(fèi)用增加。另外，雖然丁烷與水不互溶，若脫除不完全，淡水就不可避免地含有少量丁烷而受到污染。

由冷凍法原理可知，海水結(jié)冰形成海冰時(shí)大量的鹽分被排除在冰晶之外，海冰的鹽度與其形成時(shí)海水的鹽度和溫度等有關(guān)(一般規(guī)律是海冰的含鹽量是海水含鹽量的1/5左右)，海冰的鹽分是海冰形成過(guò)程中包裹的海水(即所謂的鹽泡)。因此，雖然海冰的含鹽量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于海水的含鹽量，但仍不能滿足生產(chǎn)生活的需要，需要進(jìn)一步進(jìn)行淡化。

冷媒直接法海冰淡化的幾種方法簡(jiǎn)述如下：

(1)離心法將冰塊破碎至一定粒徑后，采用離心機(jī)離心脫除鹽分;

(2)融凍法利用海冰塊自身的重力作用和環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的融凍作用把冰內(nèi)的鹵水排擠出來(lái)，從而脫去鹽分;

(3)洗滌法利用較低鹽度的海水噴淋，洗滌破碎到一定粒徑的海冰，從而降低海冰含鹽量;

(4)擠壓法通過(guò)對(duì)海冰施加一定壓力將海冰中的鹽泡破壞，達(dá)到淡化的目的;

(5)反滲透法利用反滲透技術(shù)降低海冰融水的鹽度;

(6)蒸餾法利用日光溫室的溫室效應(yīng)和地/氣溫度差，使海冰融水蒸發(fā)成水蒸氣，再將水蒸氣冷凝得到淡水。

2.4.2　真空蒸發(fā)式直接冷凍法

真空蒸發(fā)式直接冷凍法利用了水的三相點(diǎn)原理，在水的三相點(diǎn)附近氣、液、固三相共存，若將海水控制在三相點(diǎn)附近則海水的蒸發(fā)與結(jié)冰同時(shí)進(jìn)行，再將冰與蒸汽分別融化和冷凝得到淡水。

真空蒸發(fā)式直接冷凍法的關(guān)鍵技術(shù)在于如何移走產(chǎn)生的蒸汽。按照蒸汽移去的方式，可分為真空冷凍蒸汽壓縮法和真空冷凍蒸汽吸收法。

2.4.2.1　真空冷凍蒸氣壓縮法

海水預(yù)冷至0℃左右后，噴入真空冷凍室中，部分水氣化吸熱，使剩余海水冷凍而析出冰晶(水本身是冷凍劑)，形成的冰晶—鹽水淤漿經(jīng)分離洗滌后，除去冰晶表面附著及內(nèi)部包藏的鹽分，然后融化而得淡水。產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)壓縮后進(jìn)入融化器冷凝。冰融化和蒸汽冷凝所得的淡水，一部分用作洗滌水，其余作為產(chǎn)品。

由于水氣化成水蒸汽后，體積增大很多倍，因此對(duì)壓縮機(jī)的功率和材質(zhì)要求很高。

2.4.2.2　真空冷凍蒸汽吸收法

以吸收劑(例如，溴化鋰)吸收冷凍室產(chǎn)生的水蒸汽，從而使海水不斷氣化與冷凍結(jié)冰。稀釋后的吸收劑經(jīng)濃縮再生后循環(huán)使用，故需要有吸收劑回收裝置。該工藝除了以吸收系統(tǒng)代替壓縮機(jī)外，其他與真空冷凍蒸汽壓縮法相同。

Colt公司研究開(kāi)發(fā)了真空冷凍噴射吸收工藝，利用NaOH溶液來(lái)吸收部分水蒸汽(約38%)，其余部分則被噴射器中噴射出來(lái)的蒸汽壓縮至667Pa以上，壓縮蒸汽再與冰接觸冷凝在融化的冰晶表面上。由于在實(shí)際的操作中需要將大量的蒸汽及時(shí)壓縮，壓縮機(jī)的力學(xué)性能和效率都很難達(dá)到，采用該工藝就解決了上述難題，VFEA可以適用于任何規(guī)模的裝置，但同時(shí)NaOH溶液的再生又增加了設(shè)備和投資費(fèi)用，而且還有可能引起設(shè)備的腐蝕。

2.4.2.3　真空冷凍氣相冷凝法

華東理工大學(xué)在研究真空蒸發(fā)式直接冷凍法有關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽的移去問(wèn)題基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了真空冷凍氣相冷凝海水淡化技術(shù)。采用低溫金屬表面，使三相點(diǎn)蒸汽直接冷凝成冰的方法，成功地解決了蒸汽的去除問(wèn)題，并在實(shí)驗(yàn)室完成了小型實(shí)驗(yàn)裝置，淡化水產(chǎn)品可達(dá)到國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。該工藝包括脫氣、預(yù)冷、蒸發(fā)結(jié)晶、冰晶洗滌、蒸汽冷凝等步驟。海水在進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶器之前必須經(jīng)過(guò)脫氣塔，使海水中溶有的不凝氣體在低壓下幾乎全部釋放。海水脫氣后與蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)排出的濃鹽水和淡化水進(jìn)行熱交換，預(yù)冷至海水的冰點(diǎn)附近，再進(jìn)入壓力和溫度低于海水三相點(diǎn)溫度和壓力的蒸發(fā)結(jié)晶器，使蒸發(fā)與結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行。根據(jù)水的三相圖，降低蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生的低壓水蒸汽的溫度使之低于其平衡溫度以下，能使蒸汽冷凝成冰。

2.4.2.4　真空冷凍高壓融化冰晶法

冰晶在高壓下(約60MPa)融化，融化時(shí)吸收大量的熱量使結(jié)晶器中的蒸汽冷凝為霜，霜再由海水原地融化。為了使冰融化、蒸汽凝華與融化能連續(xù)進(jìn)行，該工藝采用了一種旋轉(zhuǎn)式冷凍—融化器。

由于免除了壓縮機(jī)、吸收劑和冷凍劑的循環(huán)，這種工藝較前幾種工藝簡(jiǎn)化，但是由于該工藝是在高壓下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備的材料要求高，增加了設(shè)備的投資費(fèi)用。

2.4.2.5　真空冷凍多相轉(zhuǎn)變法

將海水預(yù)冷至其冰點(diǎn)附近，進(jìn)入真空冷凍室(冷凍室壓力低于海水的蒸氣壓，溫度為其冰點(diǎn))，部分海水氣化吸熱，使蒸發(fā)與結(jié)冰同時(shí)進(jìn)行。在該條件下產(chǎn)生的蒸汽為亞三相點(diǎn)蒸汽，并形成冰晶/濃海水冰漿。同理，在壓力高于海水三相點(diǎn)壓力下產(chǎn)生的蒸汽為超三相點(diǎn)蒸汽。

將產(chǎn)生的亞三相蒸汽凝華并與超三相點(diǎn)蒸汽直接接觸融化，同時(shí)超三相點(diǎn)蒸汽冷凝成淡水，然后進(jìn)行冰晶的洗滌與融化，得到淡水。由于這個(gè)工藝是在高真空條件下進(jìn)行，操作難度增大。

2.4.3　交換結(jié)晶冷凍脫鹽法

交換結(jié)晶冷凍脫鹽法采用的結(jié)晶器分為三個(gè)區(qū)域，可將冰、鹽水和烴進(jìn)行分離。海水經(jīng)換熱器預(yù)冷后和直鏈烴(固液態(tài)共存)同時(shí)進(jìn)入結(jié)晶器，隨著烴中的固體融化吸熱，海水部分被冷卻結(jié)冰。隨后冰—鹽水形成的冰漿從底部進(jìn)入洗滌塔，冰融化的一部分水作為洗滌水。

如果僅僅將冰簡(jiǎn)單融化，則不能體現(xiàn)該方法的經(jīng)濟(jì)性。于是將其余的冰和從結(jié)晶器出來(lái)的液態(tài)烴一起進(jìn)入一個(gè)混合噴嘴中，并從噴嘴進(jìn)入整個(gè)裝置的高壓區(qū)。根據(jù)熔點(diǎn)隨著外界壓力的變化而變化的原理，冰的熔點(diǎn)隨著外界壓力升高而降低，而烴的熔點(diǎn)隨著外界壓力的升高而升高。壓力提高，則冰與烴的熔點(diǎn)變化線會(huì)有一個(gè)交點(diǎn)，進(jìn)一步升高壓力，則冰比烴的融化溫度低，因此冰開(kāi)始融化時(shí)烴將冷凍成固體。由于從高壓區(qū)排出的冰—水—烴物流具有很高的壓力，故交換結(jié)晶冷凍脫鹽法設(shè)計(jì)能量回收裝置將其轉(zhuǎn)換為進(jìn)料冰—水—烴物流提高的壓力，大幅度地降低系統(tǒng)能量消耗。

2.4.4　利用LNG冷能進(jìn)行海水淡化

利用冷凍法進(jìn)行海水淡化具有其他海水淡化工藝不具備的優(yōu)點(diǎn)。

(1)用蒸餾法得到的幾乎是蒸餾水，即所謂的純水。用冷凍法除了重離子被沉淀外，一些人體需要的有益微量元素仍然保留在水中。

(2)因?yàn)樗�的汽化熱�?00℃時(shí)為2257.2kJ/kg，水的融化熱僅為334.4kJ/kg，冷凍法與其他淡化方法相比能耗較低。

(3)由于冷凍法是在低溫條件下操作，對(duì)設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢問(wèn)題相對(duì)緩和。

(4)不需對(duì)海水進(jìn)行預(yù)處理，降低了成本。

(5)特別適用于低附加值的產(chǎn)業(yè)，如農(nóng)業(yè)灌溉等。

目前將冷凍法與其他方法相結(jié)合，不僅減少濃鹽水排放帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，而且可以綜合利用海水資源，開(kāi)發(fā)副產(chǎn)品，如蒸餾—冷凍、反滲透—冷凍、太陽(yáng)能—冷凍等。

利用LNG冷能，把液態(tài)海水固化，先驅(qū)除了海水中的大量鹽分，然后在經(jīng)過(guò)反滲透法得到淡水，這種方法可以比上面的方法節(jié)約能源40%左右。綜合考慮各種因素，冷凍法在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上都具有一定的優(yōu)勢(shì)。此外，以上方法的組合也日益受到重視。在實(shí)際選用中，究竟哪種方法最好，也不是絕對(duì)的，要根據(jù)規(guī)模大小、能源費(fèi)用、海水水質(zhì)、氣候條件以及技術(shù)與安全性等實(shí)際條件而定。

實(shí)際上，一個(gè)大型的海水淡化項(xiàng)目往往是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程。就主要工藝過(guò)程來(lái)說(shuō)，包括海水預(yù)處理、淡化(脫鹽)、淡化水后處理等。其中，預(yù)處理是指在海水進(jìn)入起淡化功能的裝置之前對(duì)其所作的必要處理，如殺除海生物，降低濁度、除掉懸浮物(對(duì)反滲透法)，或脫氣(對(duì)蒸餾法)，添加必要的藥劑等;脫鹽則是通過(guò)上列的某一種方法除掉海水中的鹽分，是整個(gè)淡化系統(tǒng)的核心部分。這一過(guò)程除要求高效脫鹽外，往往需要解決設(shè)備的防腐與防垢問(wèn)題，有些工藝中還要求有相應(yīng)的能量回收措施;后處理則是對(duì)不同淡化方法的產(chǎn)品水，針對(duì)不同的用戶要求所進(jìn)行的水質(zhì)調(diào)控和貯運(yùn)等。海水淡化過(guò)程無(wú)論采用哪種淡化方法，都存在著能量的優(yōu)化利用與回收，設(shè)備防垢和防腐，以及濃鹽水的正確排放等問(wèn)題。

2.5　LNG冷能發(fā)電

利用LNG冷能發(fā)電是以電能的形式回收LNG冷能，屬于對(duì)LNG冷能的直接利用，主要工藝技術(shù)包括直接膨脹法、二次媒體法和聯(lián)合法。

2.5.1　直接膨脹法

直接膨脹法是將LNG首先壓縮為高壓液體，然后通過(guò)換熱器被海水加熱到常溫狀態(tài)，再通過(guò)透平膨脹對(duì)外做功。

利用高壓天然氣直接膨脹發(fā)電的基本循環(huán)包括從LNG貯槽來(lái)的LNG經(jīng)泵加壓后，在蒸發(fā)器加熱氣化成高壓天然氣，經(jīng)透平膨脹成低壓氣體，同時(shí)對(duì)外輸出動(dòng)力發(fā)電。其工藝流程示于圖1。

蒸發(fā)器熱源可用海水，也可使用其它熱源，由于流體工作壓力較高，所以膨脹透平可做成超小型，高轉(zhuǎn)速。透平使用時(shí)由于轉(zhuǎn)速慣性小，因此應(yīng)由較穩(wěn)妥措施防止透平過(guò)速。透平可設(shè)計(jì)成噴嘴可調(diào)，以改善部分負(fù)荷特性。

采用天然氣直接膨脹方式可回收，動(dòng)力大小取決于膨脹前后氣體壓力比，如氣體供給壓力要求低于3MPa，則循環(huán)回收動(dòng)力的經(jīng)濟(jì)性較好，實(shí)際應(yīng)用中為增加系統(tǒng)回收效率，還可采用多級(jí)膨脹透平回收動(dòng)力。

直接膨脹法工藝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是循環(huán)過(guò)程簡(jiǎn)單，所需設(shè)備少。由于LNG的低溫冷量沒(méi)有充分利用，對(duì)外做功較少，每噸LNG冷能產(chǎn)電能約20kwh。

2.5.2　二次媒體法

二次媒體法是利用中間載熱體的朗肯循環(huán)冷能發(fā)電，將低溫的液化天然氣作為冷凝液，通過(guò)冷凝器把冷量轉(zhuǎn)化到某一冷媒上，利用液化天然氣與環(huán)境之間的溫差，推動(dòng)冷媒進(jìn)行蒸汽動(dòng)力循環(huán)，從而對(duì)外做功。

要有效利用液化天然氣的冷能，工作媒體的選擇非常重要。工作媒體有甲烷，乙烷，丙烷等單組分，或者采用它們的混合物。液化天然氣是多組分混合物，沸程很寬，要提高效率，使液化天然氣的氣化曲線與工作媒體的凝結(jié)曲線盡可能保持一致是十分必要的。因此，使用混合媒體更有利。這種方法對(duì)液化天然氣冷能的利用效率要優(yōu)于直接膨脹法。但是由于高于冷凝溫度的這部分天然氣冷能沒(méi)有加以利用，冷能回收效率也必然受到限制。利用某中間載熱體朗肯循環(huán)的基本流程見(jiàn)圖2。

郎肯循環(huán)包括如下4個(gè)過(guò)程。

(1)冷凝過(guò)程。透平膨脹后的低壓載熱體蒸汽在冷凝器中凝結(jié)成液體。

(2)升壓。低壓液體經(jīng)泵提高壓力。

(3)蒸發(fā)。升壓后的載熱體液體加熱變成高壓蒸汽。

(4)膨脹。高壓蒸汽經(jīng)透平膨脹成低壓蒸汽，對(duì)外輸出功，可帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電。

在循環(huán)冷凝過(guò)程中，利用LNG冷能將低壓蒸汽冷凝成液體，蒸發(fā)過(guò)程中，可采用海水等作為熱源使載熱劑蒸發(fā)。這種發(fā)電方案類似于純凝汽式蒸汽輪機(jī)，它可利用海水或其它余熱作為高溫?zé)嵩�。如利用海水，因溫度水平較低且隨季節(jié)變化，提高系統(tǒng)效率的關(guān)鍵在于提高熱交換器效率及選擇合適的載流體。如能利用廢蒸汽、熱排水及其它工業(yè)余熱，提高進(jìn)入透平蒸汽壓力，則可提高系統(tǒng)功回收能力。

2.5.3　聯(lián)合法

聯(lián)合法綜合了直接膨脹法與二次媒體法。低溫的液化天然氣首先被壓縮提高壓力，然后通過(guò)冷凝器帶動(dòng)二次媒體的蒸汽動(dòng)能循環(huán)對(duì)外做功，最后天然氣再通過(guò)氣體透平膨脹做功。聯(lián)合法可以較好地利用液體天然氣的冷能，發(fā)電量約為45kWh/t。目前較為常見(jiàn)的聯(lián)合法LNG冷能回收發(fā)電流程如圖3所示。

日本是利用LNG冷能發(fā)電最多的國(guó)家之一，其LNG冷能發(fā)電項(xiàng)目多采用聯(lián)合法，冷能發(fā)電裝置裝機(jī)容量一般在400-9400kW之間。聯(lián)合法實(shí)現(xiàn)了二次冷媒動(dòng)能循環(huán)和直接膨脹的動(dòng)能系統(tǒng)的聯(lián)合。在這一方案中，二次冷媒的選取較為重要，其物性要達(dá)到一定的要求：必須在LNG范圍內(nèi)不凝固，且具有良好的流動(dòng)和傳熱性能，臨界溫度要高于環(huán)境溫度，比熱容大，使用安全。通常選丙烷、乙烯等烴類化合物或者R502等氟里昂類工質(zhì)以及輕烴與氟里昂的混合物。為了提高LNG冷能的回收效率，二次冷媒動(dòng)能循環(huán)系統(tǒng)中通常采用回?zé)峄蛟贌嵫�環(huán)，這種回收方式的冷能回收率通常保持在50%左右。

2.6　輕烴分離

2.6.1　國(guó)外概況

國(guó)外早在1960年就有LNG輕烴分離的專利了。在美國(guó)，從LNG中分離出C+2輕烴已成為調(diào)節(jié)天然氣熱值，使之符合美國(guó)國(guó)家燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)的重要手段。

近年來(lái)，美日等國(guó)注冊(cè)了很多LNG輕烴分離專利，這為我國(guó)從沿海引進(jìn)的LNG濕氣中分離輕烴起到了良好的指導(dǎo)作用，但現(xiàn)有的專利技術(shù)還有很多不足。

美國(guó)專利US　2952984、US　3837172和US　5114451等，用這些專利流程分離輕烴后的甲烷均為氣相，由于天然氣的長(zhǎng)輸管道都采用高壓輸送，因此需要采用大排量的壓縮機(jī)來(lái)壓縮天然氣，使之達(dá)到管輸?shù)膲毫σ�求，因而能耗很高�?/SPAN>

美國(guó)專利US　6604380　B1、US　2003/0158458　A1和US　2003/0188996　A1等，通過(guò)壓縮分離出來(lái)的甲烷氣體來(lái)提高壓力，然后同LNG進(jìn)料換熱，使甲烷氣體在較高的壓力下重新液化，然后利用液體泵將其壓力提高至管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，然后再汽化進(jìn)入燃?xì)夤芫W(wǎng)，較好地解決了天然氣外輸?shù)膯?wèn)題。然而，此類流程在應(yīng)用中尚有如下不足。

(1)不利于天然氣的氣源調(diào)峰。作為天然氣下游主要用戶之一的城市燃?xì)庥脩�，其用氣量隨時(shí)段、季節(jié)、氣候和風(fēng)俗習(xí)慣的影響，波動(dòng)非常大，燃?xì)庑袠I(yè)每天都面臨巨大的調(diào)峰壓力。為了滿足下游用戶的用氣需求，天然氣上游的供氣方需要具有一定的調(diào)峰能力，即在用氣高峰時(shí)多氣化供氣，在用氣低谷時(shí)少氣化。然而現(xiàn)有的輕烴分離流程均要求連續(xù)、平穩(wěn)運(yùn)行，由于輕烴分離和氣化同時(shí)進(jìn)行，因此當(dāng)LNG汽化量隨時(shí)間波動(dòng)時(shí)，必然會(huì)影響分離過(guò)程的操作，所以現(xiàn)有的輕烴分離流程均不具有調(diào)峰能力。

(2)分離獲得的C+2輕烴壓力高，不利于儲(chǔ)運(yùn)和銷售。

2.6.2　國(guó)內(nèi)概況

2.6.2.1　油吸收原理的輕烴分離技術(shù)

大慶油田使用天然氣輕烴分離新技術(shù)，研制成功淺冷嫁接油吸收工藝精分餾裝置。該工藝采用油吸收原理，在氨制冷后嫁接油吸收工藝精分餾裝置，利用精分餾工藝切割吸收輕烴，提高輕烴收率，生產(chǎn)高附加值的液化氣和車(chē)用液化氣產(chǎn)品，其輕烴吸收率可達(dá)70%以上。

2.6.2.2　輕烴分離工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)

華南理工大學(xué)根據(jù)LNG冷量的特性，按照冷量梯級(jí)利用的原則，設(shè)計(jì)了一種新的LNG輕烴分離流程。該流程的特點(diǎn)在于輕烴分離過(guò)程不需要使用壓縮機(jī)，能耗較低，而且可利用LNG的冷量將一部分分離完輕烴的甲烷再液化過(guò)冷并低壓液相儲(chǔ)存，使輕烴分離流程具有供氣調(diào)峰功能，同時(shí)使分離獲得的輕烴產(chǎn)品保持低壓液相，方便產(chǎn)品的儲(chǔ)運(yùn)和銷售。

以深圳項(xiàng)目進(jìn)口的澳大利亞LNG為例，此優(yōu)化流程的模擬計(jì)算結(jié)果表明，新流程功耗降低47.3%，脫甲烷塔的熱負(fù)荷降低27.3%，并且能夠?qū)?0%左右的甲烷低壓儲(chǔ)存，用于供氣調(diào)峰，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

2.6.2.3　有調(diào)峰功能的液化天然氣的輕烴分離方法

(1)原料預(yù)熱。常壓的LNG提壓到1.00-2.00MPa，先后與用于調(diào)峰的甲烷液體、從閃蒸塔頂分離出來(lái)的甲烷氣體及脫甲烷塔頂部分離出來(lái)的甲烷氣體分別換熱而部分汽化，汽化分率在0.25-0.40之間。

(2)輕烴分離。經(jīng)預(yù)熱而部分汽化的LNG先進(jìn)入閃蒸塔，從閃蒸塔頂部分離出來(lái)的甲烷氣體同原料LNG換熱而被全部冷凝。閃蒸塔底部的天然氣液體提壓到2.20-3.20MPa，經(jīng)過(guò)預(yù)熱后輸送到脫甲烷塔中分離，甲烷組分全部從脫甲烷塔塔頂以氣相分離出來(lái)，此股甲烷氣體通過(guò)同原料LNG換熱而被全部液化，脫甲烷塔的釜液主要為C+2輕烴。將從閃蒸塔頂分離出來(lái)并被液化的甲烷物流分成A股和B股。

(3)調(diào)峰天然氣低壓液相儲(chǔ)存。A股甲烷物流體積占總甲烷量的15%-35%，將A股甲烷物流與原料LNG換熱而進(jìn)一步過(guò)冷至-134～-154℃，再經(jīng)節(jié)流降壓至0.20-0.60MPa，使這部分甲烷低壓液相儲(chǔ)存。通過(guò)將這一部分儲(chǔ)存的甲烷氣化來(lái)調(diào)節(jié)天然氣上游對(duì)下游的供氣量，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰作用。

(4)冷能回收。將B股甲烷物流加壓，使其與通過(guò)脫甲烷塔分離獲得的甲烷液體物流壓力相等，然后混合。將此混合后的甲烷液體加壓至天然氣高壓管網(wǎng)輸送的壓力向外輸送，回收外輸甲烷的冷能用于冷卻從脫甲烷塔中分離得到的C+2輕烴，C+2輕烴同脫甲烷塔的進(jìn)料換熱，再節(jié)流降壓，使C+2輕烴低壓液相儲(chǔ)存。回收部分冷能的外輸甲烷液體加熱氣化后，進(jìn)入天然氣高壓輸氣管線。

3　結(jié)論和展望

合理的工藝技術(shù)方案是LNG冷能利用競(jìng)爭(zhēng)力的核心因素。和常規(guī)的生產(chǎn)工藝技術(shù)比較而言，冷能利用需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的新型工藝技術(shù)，或者改良現(xiàn)有工藝技術(shù)，屬于新興產(chǎn)業(yè)。目前在科研成果轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒こ袒�的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力方面仍然需要進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，真正實(shí)現(xiàn)集成優(yōu)化，爭(zhēng)取通過(guò)國(guó)內(nèi)科研院校和生產(chǎn)企業(yè)等相關(guān)方面的共同努力，早日確立我國(guó)在LNG冷能利用技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位。

LNG冷能利用在我國(guó)屬于開(kāi)拓性的新型產(chǎn)業(yè)，盡管可以在一定程度上借鑒國(guó)外的發(fā)展模式，但是我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、消費(fèi)市場(chǎng)和工藝技術(shù)水平與其他國(guó)家存在較大差異，因此我國(guó)LNG冷能利用要立足我國(guó)的實(shí)際情況，在市場(chǎng)配套條件較為完備的地區(qū)首先建設(shè)工藝技術(shù)成熟度高的LNG冷能利用示范項(xiàng)目，逐步探索我國(guó)LNG冷能利用的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)模式。在示范工程的成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我國(guó)有計(jì)劃、有步驟地認(rèn)真落實(shí)LNG冷能利用項(xiàng)目建設(shè)，逐步形成我國(guó)LNG冷能利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)。