液化天然气接收站的工艺流程

张 奕 吴 斌 艾绍平

（中国石油唐山液化天然气项目经理部，唐山 063000）

液化天然气接收站的工艺流程

张 奕 吴 斌 艾绍平

（中国石油唐山液化天然气项目经理部，唐山 063000）

介绍LNG接收站的工艺流程，阐述卸船、储存、蒸发气（BOG）处理、LNG气化/外输、火炬放空系统，并详述涉及到的低温储罐、BOG压缩机、气化器等主要设备的特性。

LNG接收站；工艺；液化天然气

LNG（Liquefied Natural Gas）即液化天然气。 先将气田生产的天然气净化处理，再经超低温（-162℃）液化就形成液化天然气。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/620。天然气作为清洁能源和重要的化工原料，得到了广泛的利用，世界各国把推广利用天然气，提高天然气在一次能源消费中的比重，作为优化能源结构，实现经济、社会和环境协调发展的重要途径。目前天然气消费在世界能源消费结构中的比重已达 35%，成为仅次于石油的第二大能源。与世界 LNG的应用相比，我国刚刚起步，已建成及在建的LNG接收站还不多。中国作为新兴的LNG市场，其LNG的需求量很大，随着中国经济的快速发展，在未来的5～10年间对天然气的需求将快速增长。

1 LNG接收站工艺概述

LNG通常由专用运输船从生产地输出终端运到目的地接收终端，经再气化后外输至用户。LNG接收站的工艺方案分为直接输出式和再冷凝式两种，两种工艺方案的主要区别在于对储罐蒸发气（BOG）的处理方式不同。直接输出式是利用压缩机将LNG储罐的蒸发气压缩增压至低压用户所需压力后与低压气化器出来的气体混合外输；再冷凝式是将储罐内的蒸发气经压缩机增压后，进入再冷凝器，与由LNG储罐泵出的LNG进行冷量交换，使蒸发气在再冷凝器中液化，再经高压泵增压后进入高压气化器气化外输。再冷凝工艺可以利用LNG的冷量，减少蒸发气体压缩功的消耗，从而节省能量，比直接输出工艺更加先进、合理。

LNG专用船抵达接收站专用码头后，通过液相卸船臂和卸船管线，借助船上卸料泵将LNG送进接收站的储罐内。在卸船期间，由于热量的传入和物理位移，储罐内将会产生蒸发气。这些蒸发气一部分经气相返回臂和返回管线返回LNG船的料舱，以平衡料舱内压力；另一部分通过BOG压缩机升压进入再冷凝器冷凝后，与外输的LNG一起经高压输出泵送入气化器。利用气化器使LNG气化成气态天然气，经调压、计量后送进输气管网。LNG接收站工艺流程如图1所示。

接收站的工艺系统主要包括LNG卸船、LNG储存、BOG处理、LNG气化/外输和火炬放空系统。

图1 LNG接收站工艺流程示意图

1.1 LNG卸船流程

LNG运输船在引航船的引领下驶入港口，在波轮的辅助下靠泊到LNG码头。卸船臂与LNG船连接。LNG通过卸船总管进入LNG储罐，为防止卸船时船舱内因液位下降形成负压，罐内的蒸发气体经过气相返回管线和气相返回臂返回到船舱，以维持船舱压力平衡。

1.2 LNG储存系统

从船舶卸下来的LNG输送至LNG储罐储存，一般容积为15万m3至16万m3。国内外常用的LNG低温储罐有常压储存、子母罐带压储存及单罐带压储存三种方式［1］。LNG储罐均为双层金属罐，与LNG接触的内层为9%Ni低温钢，外层为碳钢，中间绝热层为膨胀珍珠岩，罐底绝热层为泡沫玻璃［2］。LNG储罐根据防漏措施不同有四种形式：单容积式、双容积式、全容积式和地下式。地下式储罐投资大，建设期长，使用较少。而全容积式储罐在金属罐外有一带顶的全封闭混凝土外罐，金属罐泄露的LNG只能在混凝土外罐内而不至于外泄。所以在地上式储罐中安全性最高，应用最多。LNG储罐的施工包括塔吊及布料机的布置、承台施工、罐壁施工、环梁施工和穹顶施工。

LNG储存工艺系统由低温储罐、进出口管线、阀门及控制仪表等设备组成［3］。LNG低温储罐采用绝热保冷设计，储罐中LNG潜液泵的散热、压力变化、储罐接口管件及附属设施的漏热量等会导致少量的LNG蒸发气化，LNG潜液泵安装在储罐底部，LNG通过泵井从罐顶排出。为有效控制LNG泄漏，所有与罐体连接的管道，包括进料和出料的管线都从罐顶连接。在正常操作条件下，LNG储罐的压力是通过BOG压缩机压缩回收储罐内产生的蒸发气来控制的。在非卸船期间，LNG储罐的操作压力应维持在低压状态，以便在压力控制系统发生故障时，为储罐操作留有安全的缓冲余量。为了避免进入储罐的LNG发生闪蒸，在卸船操作期间，应升高储罐内压力。操作的高压设定点应考虑大气压可能出现的最低值。

1.3 BOG处理工艺流程

由于LNG从周围环境中吸收热量，储罐内不断形成一些蒸气，这种蒸气就是BOG。为保持储罐压力，应不断除去罐内BOG，通过BOG压缩机将蒸发气不断地从储罐内吸除。

LNG储罐产生的蒸发气通过蒸发气总管进入BOG压缩机进行升压，经压缩机加压后的蒸发气进入再冷凝器与从储罐送出的LNG混合后，冷凝成LNG。LNG进入高压泵入口管线经加压气化后外输。

如果蒸发气流量高于压缩机或再冷凝器的处理能力，储罐和蒸发气总管的压力将升高，当压力超过压力控制阀的设定值时，过量的蒸发气将排至火炬燃烧。

接收站在无卸船，正常输出状态下，压缩机仅一台工作，足以处理产生的蒸发气；卸船时，蒸发气量是不卸船时的数倍，需要多台压缩机同时工作。调温器安装在压缩机入口管线上，通过温度控制阀，定量向蒸发气内喷射冷态LNG，以限制进入压缩机的蒸发气温度。在该LNG喷射点下游，配置BOG压缩机入口缓冲罐，防止蒸发气夹带LNG液体进入压缩机。

蒸发气处理过程中的再冷凝器用于将蒸发气与从储罐输送的过冷LNG混合并使蒸发气冷凝。从LNG储罐输出的LNG一部分根据冷凝蒸发气所需量进入再冷凝器，剩余部分通过再冷凝器旁路直接送至高压输出泵。同时再冷凝器也起到高压输出泵的入口缓冲罐的作用。用于冷凝蒸发气的LNG和蒸发气都从再冷凝器的顶部进入，并在不锈钢填料床中混合。再冷凝器出口的LNG与从旁路输送的LNG混合后进入高压输出泵。

1.4 LNG气化/外输工艺流程

LNG气化/外输工艺系统包括LNG高压外输泵、开架式气化器、浸没燃烧式气化器和计量系统。从在冷凝器中出来的LNG经高压外输泵增压后进入气化系统气化，计量后外输至用户。

高压输出泵为立式离心泵，安装在专用的泵罐内。高压输出泵以恒定转速运行。其流量由安装在气化器进料管线上的流量调节阀控制。

LNG气化采用气化器，气化器分为三种：开架式气化器（ORV）、中间流体式气化器（IFV）和浸没燃烧式气化器（SCV）。ORV采用海水将LNG从低温气化成符合外输压力要求的饱和蒸气；IFV采用海水作为初步加热介质，然后采用中间流体作为加热介质；SCV采用气体燃料加热水套炉，使其中通过ORV/IFV产生的饱和天然气过热，满足管线传输条件。如果接收站所处位置在冬季温度过低，ORV无法正常运行，就需要准备两种气化器。如果海水温度满足要求使用ORV/IFV，不满足要求较低时，使用SCV。

1.5 火炬放空系统

在正常操作工况下，没有蒸发气排放至火炬燃烧，火炬用于处理蒸发气总管超压排放的低压气体。当LNG储罐内气相空间超压，BOG压缩机不能控制且压力超过泄放阀设定值时，罐内多余蒸发气将通过泄放阀进入火炬中燃烧掉。当发生诸如翻滚现象等事故时，大量气体不能及时烧掉，则必须采取放空措施排泄。在火炬的上游低点位置设有火炬分液罐，火炬分液罐加热器，其目的是使排放到分液罐的蒸发气所携带的液体充分分离和气化。为防止空气进入火炬系统，在火炬总管尾端连续通以低流量燃料气或氮气，以维持火炬系统微正压。

2 结 语

LNG接收站工艺系统并不复杂，但是需要做好安全维护，这是重中之重，确保其安全运行是关键。LNG接收站的不断兴起，不仅可为投资者带来良好的经济效益，更重要的是改善了环境，增加了能源供给，保证了经济持续发展，提高了居民生活质量。所以，发展建设LNG项目具有重要而深远的意义。

[1]李佩铭,焦文玲.LNG汽化站的工艺设计[J].管道技术与设备，2007（5）：26-27.

[2]杜光能.LNG终端接收站工艺及设备 [J].天然气工业，1999，19（5）：82-86.

[3]张立希,陈慧芳.LNG接受终端的工艺系统及设备[J].石油与天然气化工，1999,28（3）：163-166.

The Process of Liquid Natural Gas Terminal

ZHANG YiWU Bin Ai Shaoping
(PetroChina Company Limited Tangshan LNG Project Department,Tangshan 063000)

This paper introduces the LNG terminal process and unloading,storage,boil-off gas(BOG)treatment,LNG gasification/external input,torch venting systems.It also describes the major equipment such as cryogenic tanks,BOG compressor,vaporizer,etc.

LNG；terminal；process；liquid natural gas

TE862

A

1673-1980（2012）01-0104-02

2011-08-07

张奕（1985-），女，河南洛阳人，硕士，研究方向为油气储运。