浮式液化天然氣生產(chǎn)儲(chǔ)卸平臺(tái)課件

1、 浮式液化天然氣生產(chǎn)儲(chǔ)卸平臺(tái) (LNG FPSO)綜述 顧安忠 上海交通大學(xué)制冷與低溫工程研究所 2019.11 浮式液化天然氣生產(chǎn)儲(chǔ)卸平臺(tái) (LFPSO（1-OIL）OIL FPSO大連新船重工為國(guó)外造的23萬(wàn)噸級(jí)的FPSO，BELANAK，船長(zhǎng)285米，船寬58米，型深26米，可在海況復(fù)雜的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)條件下，連續(xù)30年固定在水深90米的印尼巴拉奈克油田進(jìn)行采油作業(yè)，設(shè)計(jì)能力為每天處理原油10萬(wàn)桶。這是我國(guó)建造的第一艘出口浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船。 。 FPSO（1-OIL）OIL FPSOFPSO（2-LPG）LPG FPSO除了OIL的FPSO外，CHEVRONTEXACO在日本造了13.5萬(wàn)立方米的

2、LPG的FPSO，SANHA，這種類型的FPSO是世界第一條，該FPSO接LPG后會(huì)直接加工成丙烷和丁烷，2019年建造完成，2019年投入使用。 FPSO（2-LPG）LPG FPSOFPSO（3-LNG）LNG FPSOABB公司LNG FPSO效果圖。 FPSO（3-LNG）LNG FPSOLNG FPSO的優(yōu)點(diǎn)集液化天然氣的生產(chǎn)、儲(chǔ)存與卸載于一身，簡(jiǎn)化了邊際氣田的開(kāi)發(fā)過(guò)程。建造周期短、投資低、投產(chǎn)快、高效益，便于遷移、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn) 。LNG FPSO的優(yōu)點(diǎn)集液化天然氣的生產(chǎn)、儲(chǔ)存與卸載于一身，LNG簡(jiǎn)介L(zhǎng)NG是氣田開(kāi)采出來(lái)的天然氣，經(jīng)過(guò)脫水、脫酸性氣和重質(zhì)烴類，然后壓縮、膨脹、液化

3、而成。LNG為-160的超低溫液體，氣化至常溫、常壓有約840kJ/kg冷能放出，LNG接受終端的冷能可用于空氣分離、冷能發(fā)電、冷凍倉(cāng)庫(kù)等。液化后的LNG，其體積只有液化前的1/600。LNG簡(jiǎn)介L(zhǎng)NG是氣田開(kāi)采出來(lái)的天然氣，經(jīng)過(guò)脫水、脫酸性氣和LNG是清潔高效能源天然氣在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電利用中，熱能利用率可達(dá)55%，高于原油和煤的熱能利用率，1立方米天然氣熱值約為9300千卡液化天然氣是安全能源，著火溫度高，自燃溫度約為590，而且不含一氧化碳，不會(huì)引起一氧化碳中毒，比空氣輕，如有泄漏易于擴(kuò)散液化天然氣價(jià)格穩(wěn)定，受油價(jià)波動(dòng)影響小，有利于國(guó)民經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展，與輕柴油、液化石油氣相比，便宜了20%

4、-30%液化天然氣不僅點(diǎn)火方便，火焰穩(wěn)定，容易控制，而且氣化后采用管道供氣，和燃料油、罐裝液化石油相比無(wú)需倉(cāng)儲(chǔ)，搬運(yùn)LNG是清潔高效能源天然氣在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電利用中，熱能利用率可LNG用途LNG主要用途是發(fā)電、城市燃?xì)夂凸I(yè)及汽車燃料作為工業(yè)燃料，它可用于造紙、冶金、采石等行業(yè)；作為汽車燃?xì)?，它是環(huán)保型能源 。LNG已經(jīng)成為全球新建電廠的主要能源與此同時(shí)，“優(yōu)先使用天然氣，限制煤制氣，合理使用液化石油氣”是國(guó)家有關(guān)部門對(duì)城市燃?xì)獍l(fā)展的基本政策LNG用途LNG主要用途是發(fā)電、城市燃?xì)夂凸I(yè)及汽車燃料作LNG生產(chǎn)能力及前景預(yù)測(cè)LNG生產(chǎn)能力增長(zhǎng)及其前景預(yù)測(cè)LNG生產(chǎn)能力及前景預(yù)測(cè)LNG生產(chǎn)能力增長(zhǎng)及

5、其前景預(yù)測(cè)中國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)年份能源消費(fèi)總量Mt標(biāo)準(zhǔn)煤煤炭%石油%天然氣%一次電力%2000(實(shí)際)1 280.006723.62.56.920191 434.1564244.67.420191 617.1561.225.25.6820191 841.505726.58.28.320202 119.6554279.89.2中國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)年份能源消費(fèi)總量Mt標(biāo)準(zhǔn)煤海洋天然氣分布海洋天然氣分布海洋天然氣概貌海底天然氣儲(chǔ)量約140萬(wàn)億立方米，約占天然氣總量的45%目前，海上油氣開(kāi)采量約占全球油氣開(kāi)采量的30%海洋天然氣的勘探開(kāi)發(fā)，發(fā)展速度很快海底天然氣資源勘探開(kāi)發(fā)狀況海底天然

6、氣資源勘探從1887年美國(guó)在加利福尼亞沿海打第一口探井算起，至今已有一百多年的歷史隨著海洋天然氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，海洋天然氣將日益成為我國(guó)天然氣增量的重要來(lái)源2019年，我國(guó)海洋天然氣產(chǎn)量58億立方米，比2019年增長(zhǎng)32.5%例如，廣東省海洋油氣業(yè)產(chǎn)值已占全國(guó)海洋油氣業(yè)產(chǎn)值的49.6%，居全國(guó)首位海洋天然氣概貌LNG流程天然氣液化流程據(jù)制冷方式不同可分為：級(jí)聯(lián)式循環(huán)混合制冷劑循環(huán)膨脹機(jī)循環(huán)流程LNG流程天然氣液化流程據(jù)制冷方式不同可分為：級(jí)聯(lián)式流程串聯(lián)蒸發(fā)冷凝液化流程 級(jí)聯(lián)式流程串聯(lián)蒸發(fā)冷凝液化流程 級(jí)聯(lián)式流程特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：能耗低；制冷劑為純物質(zhì)，無(wú)配比問(wèn)題；技術(shù)成熟，操作穩(wěn)定缺點(diǎn)是：機(jī)組多，流

7、程復(fù)雜；附屬設(shè)備多，要有專門生產(chǎn)和儲(chǔ)存多種制冷劑的設(shè)備；管道與控制系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)不便 級(jí)聯(lián)式流程特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：混合制冷劑液化流程 1934年，美國(guó)的波特北尼克提出了混合制冷劑液化流程(MRC)的概念之后法國(guó)Tecknip公司的佩雷特，詳細(xì)描述了混合制冷劑液化流程用于天然氣液化的工藝過(guò)程MRC是以C1至C5的碳?xì)浠衔锛癗2等五種以上的多組分混合制冷劑為工質(zhì)，進(jìn)行逐級(jí)冷凝、蒸發(fā)、節(jié)流膨脹得到不同溫度水平的制冷量，以達(dá)到逐步冷卻和液化天然氣的目的MRC既達(dá)到類似級(jí)聯(lián)式液化流程的目的，又克服了其系統(tǒng)復(fù)雜的缺點(diǎn) 混合制冷劑液化流程 1934年，美國(guó)的波特北尼克提出了混合制MRC特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)組設(shè)備少、流

8、程簡(jiǎn)單、投資省，投資費(fèi)用比經(jīng)典級(jí)聯(lián)式液化流程約低15%20%；管理方便；混合制冷劑組分可以部分或全部從天然氣本身提取與補(bǔ)充缺點(diǎn)是：能耗較高，比級(jí)聯(lián)式液化流程高10%20%左右；混合制冷劑的合理配比較為困難；流程計(jì)算須提供各組分可靠的平衡數(shù)據(jù)與物性參數(shù)，計(jì)算困難MRC特點(diǎn)MRC流程原理（閉式）閉式混合制冷劑液化流程：制冷劑循環(huán)和天然氣液化過(guò)程分開(kāi)，自成一個(gè)獨(dú)立的制冷循環(huán) MRC流程原理（閉式）閉式混合制冷劑液化流程：制冷劑循環(huán)和天MRC流程原理（開(kāi)式）開(kāi)式混合制冷劑液化流程：天然氣既是制冷劑又是需要液化的對(duì)象丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程：結(jié)合了級(jí)聯(lián)式液化流程和混合制冷劑液化流程的優(yōu)點(diǎn)，流程既高效又

9、簡(jiǎn)單目前世界上80%以上的基本負(fù)荷型天然氣液化裝置中，采用了丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程整體結(jié)合式級(jí)聯(lián)型液化流程(Integral Incorporated Cascade)，簡(jiǎn)稱為CII液化流程。CII流程精簡(jiǎn)、設(shè)備少 MRC流程原理（開(kāi)式）開(kāi)式混合制冷劑液化流程：天然氣既是制冷MRC流程原理（CII）1、6、7、13氣液分離器 2低壓壓縮機(jī) 3、5冷卻器4高壓壓縮機(jī) 8分餾塔 9,10,11節(jié)流閥 12冷箱MRC流程原理（CII）1、6、7、13氣液分離器 2帶膨脹機(jī)的液化流程帶膨脹機(jī)液化流程(Expander-Cycle)，是指利用高壓制冷劑通過(guò)透平膨脹機(jī)絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷實(shí)現(xiàn)天然氣

10、液化的流程氣體在膨脹機(jī)中膨脹降溫的同時(shí)，能輸出功，可用于驅(qū)動(dòng)流程中的壓縮機(jī)當(dāng)管路輸來(lái)的進(jìn)入裝置的原料氣與離開(kāi)液化裝置的商品氣有“自由”壓差時(shí)，液化過(guò)程就可能不要“從外界”加入能量，而是靠“自由”壓差通過(guò)膨脹機(jī)制冷，使進(jìn)入裝置的天然氣液化流程的關(guān)鍵設(shè)備是透平膨脹機(jī) 帶膨脹機(jī)的液化流程帶膨脹機(jī)液化流程(Expander-CyEXPANDER CYCLE優(yōu)點(diǎn)是：流程簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)靈活、工作可靠、易起動(dòng)、易操作、維護(hù)方便；用天然氣本身為工質(zhì)時(shí)，省去專門生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存冷凍劑的費(fèi)用缺點(diǎn)是：送入裝置的氣流須全部深度干燥；回流壓力低，換熱面積大，設(shè)備金屬投入量大；受低壓用戶多少的限制；液化率低，如再循環(huán)，則在增

11、加循環(huán)壓縮機(jī)后，功耗大大增加。EXPANDER CYCLE優(yōu)點(diǎn)是：流程簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)靈活、工膨脹機(jī)循環(huán)適用：根據(jù)制冷劑的不同，可分為氮?dú)馀蛎浺夯鞒毯吞烊粴馀蛎浺夯鞒逃捎趲蛎洐C(jī)的液化流程操作比較簡(jiǎn)單，投資適中，特別適用于液化能力較小的調(diào)峰型天然氣液化裝置膨脹機(jī)循環(huán)適用：天然氣膨脹液化流程 天然氣膨脹液化流程 天然氣膨脹機(jī)循環(huán)利用高壓天然氣在膨脹機(jī)中絕熱膨脹到輸出管道壓力而使天然氣液化的流程流程的最突出優(yōu)點(diǎn)是它的功耗小、只對(duì)需液化的那部分天然氣脫除雜質(zhì)，因而預(yù)處理的天然氣量可大為減少(約占?xì)饬康?0%35%)液化流程不能獲得像氮?dú)馀蛎浺夯鞒棠菢拥偷臏囟?、循環(huán)氣量大、液化率低膨脹機(jī)的工作性能受原

12、料氣壓力和組成變化的影響較大，對(duì)系統(tǒng)的安全性要求較高天然氣膨脹機(jī)循環(huán)利用高壓天然氣在膨脹機(jī)中絕熱膨脹到輸出管道壓氮?dú)馀蛎浺夯鞒痰獨(dú)馀蛎浺夯鞒痰獨(dú)馀蛎浺夯鞒烫攸c(diǎn)氮?dú)馀蛎浺夯鞒?N2Cycle)較為簡(jiǎn)化、緊湊，造價(jià)略低起動(dòng)快，熱態(tài)起動(dòng)12小時(shí)即可獲得滿負(fù)荷產(chǎn)品，運(yùn)行靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，易于操作和控制，安全性好，放空不會(huì)引起火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)制冷劑采用單組分氣體但其能耗要比混合制冷劑液化流程高40%左右氮?dú)馀蛎浺夯鞒烫攸c(diǎn)氮?dú)馀蛎浺夯鞒?N2Cycle)較為簡(jiǎn)氮-甲烷膨脹液化流程特點(diǎn)為了降低膨脹機(jī)的功耗，采用N2-CH4混合氣體代替純N2，發(fā)展了N2-CH4膨脹液化流程與混合制冷劑液化流程相比較，

13、氮-甲烷膨脹液化流程具有起動(dòng)時(shí)間短、流程簡(jiǎn)單、控制容易、混合制冷劑測(cè)定及計(jì)算方便等優(yōu)點(diǎn)由于縮小了冷端換熱溫差，它比純氮膨脹液化流程節(jié)省10%20%的動(dòng)力消耗氮-甲烷膨脹液化流程特點(diǎn)為了降低膨脹機(jī)的功耗，采用N2-CH氮-甲烷膨脹液化流程圖1-預(yù)處理裝置 2/4/5-換熱器 3-重?zé)N分離器 6-透平膨脹機(jī) 7-制動(dòng)壓縮機(jī)8/9-水冷卻器 10-循環(huán)壓縮機(jī) 11-儲(chǔ)罐 12-預(yù)熱器 13-壓縮機(jī)氮-甲烷膨脹液化流程圖1-預(yù)處理裝置 2/4/5-換熱器 3帶丙烷預(yù)冷的天然氣膨脹液化流程圖帶丙烷預(yù)冷的天然氣膨脹液化流程圖液化流程能耗比較液化流程能耗比較級(jí)聯(lián)式液化流程1單級(jí)混合制冷劑液化流程1.25丙烷

14、預(yù)冷的單級(jí)混合制冷劑液化流程1.15多級(jí)混合制冷劑液化流程1.05單級(jí)膨脹機(jī)液化流程2.00丙烷預(yù)冷的單級(jí)膨脹機(jī)液化流程1.70兩級(jí)膨脹機(jī)液化流程1.70液化流程能耗比較液化流程能耗比較級(jí)聯(lián)式液化流程1單級(jí)混合制冷液化循環(huán)特性比較指標(biāo)級(jí)聯(lián)式MRC膨脹機(jī)技術(shù)成熟是是是總空間要求大*大*小制冷劑儲(chǔ)存災(zāi)害有有無(wú)對(duì)船運(yùn)動(dòng)敏感性中中低操作簡(jiǎn)單性中低高開(kāi)停方便中低高進(jìn)氣改變適應(yīng)性高中*高效率高中低復(fù)雜程度高中低換熱器類型小大小換熱面積小大小適應(yīng)性高中高總投資高高/中低*需要儲(chǔ)存烴制冷劑；*需要調(diào)整制冷劑組成液化循環(huán)特性比較指標(biāo)級(jí)聯(lián)式MRC膨脹機(jī)技術(shù)成熟是是是總空間要浮式液化天然氣生產(chǎn)儲(chǔ)卸平臺(tái)的液化裝置 L

15、NG浮式液化天然氣生產(chǎn)儲(chǔ)卸平臺(tái)的液化裝置 LNG基本要求天然氣液化裝置是LNG FPSO的關(guān)鍵技術(shù)，直接影響到整個(gè)平臺(tái)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性海上作業(yè)的特殊環(huán)境對(duì)液化裝置提出了如下要求：裝置的流程簡(jiǎn)單，設(shè)備布置緊湊，占地少，滿足海上的安裝需要；液化裝置有制取制冷劑的能力，對(duì)不同產(chǎn)地的天然氣適應(yīng)性強(qiáng)，熱效率較高；安全可靠，船體的運(yùn)動(dòng)不會(huì)顯著地影響其性能基本要求天然氣液化裝置是LNG FPSO的液化裝置單一混合制冷劑液化循環(huán)流程圖液化裝置單一混合制冷劑液化循環(huán)流程圖單一混合制冷劑循環(huán)液化裝置單一混合制冷劑循環(huán)液化裝置裝置特點(diǎn)美孚石油公司浮式液化天然氣裝置：消除了丙烷儲(chǔ)存可能帶來(lái)的危害該流程以板翅式換熱

16、器組成的冷箱為主換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，性能穩(wěn)定 出于安全性的考慮，BHP石油公司采用改進(jìn)的氮膨脹液化循環(huán)作為浮式液化天然氣裝置的液化流程氮膨脹循環(huán)以氮?dú)馊〈顺Ｓ玫臒N混合物作為制冷劑，安全可靠，流程簡(jiǎn)單，設(shè)備安裝的空間要求低，缺點(diǎn)是能耗較高裝置特點(diǎn)美孚石油公司浮式液化天然氣裝置：消預(yù)處理裝置充分考慮波浪引起的船體運(yùn)動(dòng)對(duì)設(shè)備性能可能產(chǎn)生的不良影響由于填料塔工作性能穩(wěn)定，酸氣脫除模塊中的吸收塔和再生塔。應(yīng)優(yōu)先選擇填料塔，分配器的類型和塔徑也要合理選擇，以保證工質(zhì)在填料中的合理分配天然氣中二氧化碳體積濃度高于2%時(shí)，可考慮采用胺洗和膜吸附相結(jié)合的酸氣脫除系統(tǒng)液化及分餾模塊中的蒸餾塔的直徑和高度，由于遠(yuǎn)小

17、于吸收塔和再生塔，對(duì)塔盤、堰板進(jìn)行改進(jìn)后，可以選用塔盤塔需要注意的是，固定不變的傾斜，無(wú)論對(duì)填料塔還是塔盤塔都將產(chǎn)生不良影響，因此壓載系統(tǒng)必須保證浮式液化天然氣裝置的平穩(wěn)預(yù)處理裝置充分考慮波浪引起的船體運(yùn)動(dòng)對(duì)設(shè)備性LNG FPSO裝置設(shè)備選擇設(shè)備在浮動(dòng)液化天然氣裝置流程選擇中起著重要的作用，因?yàn)樗鼘?duì)船的尺寸也有很大影響燃?xì)馔钙降某叽绾椭亓坎顒e很大由于氣體誘導(dǎo)式燃?xì)馔钙奖纫话愎I(yè)用透平機(jī)更加緊湊，為此，比較適合用于驅(qū)動(dòng)流程的壓縮機(jī)中例如，Rolls-Royce的雙軸氣體誘導(dǎo)式燃?xì)馔钙降妮敵龉托示哂?6MW的Frame5型普通雙軸透平，可用于產(chǎn)量為0.75Mt/a的膨脹機(jī)循環(huán)液化天然氣裝置L

18、NG FPSO裝置設(shè)備選擇LNG FPSO 流程選擇設(shè)計(jì)公司LNG FPSO流程時(shí)間備注ABB Lummus Global雙膨脹機(jī)流程2019ABS批準(zhǔn)。采用Niche公司卸貨裝置。儲(chǔ)液系統(tǒng)由IHI公司設(shè)計(jì)。挪威公司膨脹機(jī)流程2019-3-15LNG EXPRESSMerlin Production Inc雙膨脹機(jī)流程2019合作方：Costain油氣工藝公司、Moss Maritime AS公司BHP/Linde 改進(jìn)的雙氮膨脹機(jī)流程2000s在印尼帝汶海域Bayu-Undan氣田采用Costain油氣工藝公司雙膨脹機(jī)流程1990s與Three Quays Marine Serices合作F

19、oster Wheeler Petroleum公司膨脹機(jī)流程1980s可行性論證Costain/David Brown-Vosper 帶機(jī)械制冷的氮膨脹機(jī)循環(huán)1980s北海海上液化天然氣裝置LNG FPSO 流程選擇設(shè)計(jì)公司LNG FPSO流程時(shí)間備offers advantages over traditional liquid refrigerant processesvery simple cyclelower inherent efficiency for simple cycles (single-expander)單一膨脹機(jī)循環(huán)offers advantages over trad

20、iti膨脹機(jī)循環(huán)LNG FPSO膨脹機(jī)循環(huán)除了緊湊和安全外，其制冷劑始終保持氣相、冷箱小、無(wú)需分餾塔、對(duì)船運(yùn)動(dòng)的敏感性低等特點(diǎn)幾乎在所有指標(biāo)上，膨脹機(jī)循環(huán)均優(yōu)于級(jí)聯(lián)式循環(huán)和混合制冷劑循環(huán)雖然較早的海上裝置采用了一些其它循環(huán)形式，如美孚石油公司浮式液化天然氣裝置的液化流程設(shè)計(jì)采用了單級(jí)混合制冷劑液化循環(huán)，但采用膨脹機(jī)循環(huán)在近期正在成為共識(shí)膨脹機(jī)循環(huán)LNG FPSO膨脹機(jī)循環(huán)除了緊湊和安全外，其制冷液化裝置關(guān)鍵設(shè)備預(yù)處理設(shè)備膨脹機(jī)壓縮機(jī)換熱器液化裝置關(guān)鍵設(shè)備預(yù)處理設(shè)備預(yù)處理設(shè)備（脫水）預(yù)處理設(shè)備（脫水）透平膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1,7.蝸殼 2.噴嘴 3.膨脹輪 4.擴(kuò)壓器 5.主軸 6.壓縮機(jī)葉輪 8.

21、端蓋 9.測(cè)速器 10.軸承座 11.機(jī)體 12.中間體 13.密封裝置透平膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1,7.蝸殼 2.噴嘴 3.膨脹輪 4.擴(kuò)透平膨脹機(jī)膨脹機(jī)是天然氣液化裝置中獲取冷量的關(guān)鍵設(shè)備。透平膨脹機(jī)是一種低溫制冷設(shè)備，通過(guò)帶壓氣體吹動(dòng)轉(zhuǎn)子對(duì)外做功從而實(shí)現(xiàn)制冷。膨脹機(jī)原理：是一種高速旋轉(zhuǎn)的熱力機(jī)械。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換和守恒定律，氣體在透平膨脹機(jī)中進(jìn)行絕熱膨脹時(shí)，對(duì)外做功，能量降低，產(chǎn)生一定的焓降，使氣體本身溫度下降。為氣體的液化創(chuàng)造條件。透平膨脹機(jī)實(shí)際上是離心壓縮機(jī)的反向作用，離心壓縮機(jī)是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，是氣體的壓力上升，需要消耗動(dòng)力。透平膨脹機(jī)是利用高壓氣體膨脹時(shí)產(chǎn)生的高速氣流，沖擊透平膨脹機(jī)的工作葉輪

22、，葉輪產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)。 透平膨脹機(jī)膨脹機(jī)是天然氣液化裝置中獲取冷量的關(guān)鍵設(shè)備。透平膨國(guó)產(chǎn)帶液透平膨脹機(jī)設(shè)備參數(shù)代號(hào)CL509CL505CL510CL512CL513型 號(hào)LTQ-6250LTQ-2000LTQ-20000-1LTQ-20000-2LTQ-20000-3原料氣處理10000Nm/d1530%5020%5020%5020%5010%原料氣進(jìn)裝置壓力MPa0.524.0213.4783.920.292原料氣分子量2620202020透平膨脹機(jī)代號(hào)PT510PT504PT513PT504PT515型號(hào)PLPT-78/13-7PLPT-300/39-14PLPT-300/33-13PLPT

23、-300/19-14PLPT-250/37-13進(jìn)口壓力MPa1.7653.7253.653.7253.48出口壓力MPa0.3921.471.251.471.38進(jìn)口溫度-53-53-45-53-50出口溫度-97.5-90-79-90-85增壓機(jī)進(jìn)口壓力MPa0.3421.411.171.141.32出口壓力MPa0.4351.731.561.731.6進(jìn)口溫度3635353534干氣外輸壓力MPa0.3921.5770.31.471.272國(guó)產(chǎn)帶液透平膨脹機(jī)設(shè)備參數(shù)代號(hào)CL509CL505CL51天然氣壓縮機(jī)天然氣壓縮機(jī)撬裝型天然氣壓縮機(jī)及運(yùn)輸車NC5240TYJ型 撬裝型天然氣壓縮機(jī)及

24、運(yùn)輸車NC5240TYJ型 換熱器板翅式換熱器繞管式換熱器換熱器板翅式換熱器 板翅式換熱器結(jié)構(gòu)圖 板翅式換熱器結(jié)構(gòu)圖 板翅式換熱器成品圖 板翅式換熱器成品圖繞管式換熱器繞管式換熱器預(yù)處理天然氣在液化之前，對(duì)原料氣必須進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理是指脫除天然氣中的硫化氫、二氧化碳、水分、重?zé)N和汞等雜質(zhì)，以免這些雜質(zhì)腐蝕設(shè)備及在低溫狀態(tài)下產(chǎn)生凍結(jié)而堵塞閥門和管道。LNG FPSO的天然氣是直接從氣井中出來(lái)的氣體，其雜質(zhì)含量將更高，在考慮預(yù)處理的工藝方案時(shí)需要特別加以注意。 。預(yù)處理天然氣在液化之前，對(duì)原料氣必須進(jìn)行預(yù)處理。脫水常用的天然氣脫水方法有冷凝法、吸收法和吸附法等。吸收脫水是用吸濕性液體或活性固體吸

25、收脫除氣流中的水蒸氣。甘醇法適用于大型天然氣液化裝置原料氣脫水。吸附脫水可使水的體積分?jǐn)?shù)降至110-6m/m以下；吸附法對(duì)氣溫、流速、壓力等變化不敏感；相比之下沒(méi)有腐蝕、形成泡沫等問(wèn)題；適合于少量氣體的廉價(jià)脫水過(guò)程。吸附法脫水一般適用于小流量氣體的脫水。在某些情況下，特別是在氣體流量、溫度、壓力變化頻繁的情況下，由于吸附法脫水適應(yīng)性好，操作靈活，而且可保證脫水后的氣體中無(wú)液體，所以成本雖高，仍應(yīng)采用吸附法脫水。LNG FPSO的原料氣脫水宜采用分子篩類的固體干燥劑。脫水常用的天然氣脫水方法有冷凝法、吸收法和吸附法等。吸收脫水脫酸酸性氣體:硫化氫、二氧化碳和硫碳。腐蝕金屬，或結(jié)晶堵塞管道。脫硫法

26、主要有吸收法、吸附法和膜分離法。酸性氣體的含量較高時(shí)，宜采用液胺吸收法。如果對(duì)處理后硫含量要求比較嚴(yán)格時(shí)，用分子篩吸附更為經(jīng)濟(jì)有效。對(duì)于LNG FPSO裝置，吸附法脫酸，在設(shè)備數(shù)量和占用空間、脫水露點(diǎn)和凈化度等方面都具有很大的優(yōu)越性。脫酸酸性氣體:硫化氫、二氧化碳和硫碳。腐蝕金屬，或結(jié)晶堵塞管脫汞 等在天然氣中，除了前面所述的水和酸性氣體以外，還有汞、重?zé)N等一些雜質(zhì)。汞的存在會(huì)嚴(yán)重腐蝕鋁制設(shè)備?？衫霉c硫在催化反應(yīng)器中的反應(yīng)脫除汞。在高的流速下，可脫除含量低于0.001g/m的汞。重?zé)N常指C5+的烴類。如果未把重?zé)N先分離掉，或在冷凝后分離掉，則重?zé)N可能凍結(jié)堵塞設(shè)備。采用吸附劑不可能使重?zé)N的含

27、量降低到所要求的很低濃度，余下的重?zé)N通常在低溫區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)分離器中除去。 脫汞 等在天然氣中，除了前面所述的水和酸性氣體以外，還有汞、吸附劑的選擇 分子篩與活性氧化鋁和硅膠相比，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：吸附選擇性強(qiáng)，只吸附臨界直徑比分子篩孔徑小的分子；另外對(duì)極性分子也具有高度選擇性，能牢牢地吸附住這些分子。脫水用分子篩如4A分子篩，它不吸附重?zé)N，從而避免因吸附重?zé)N而使吸附劑失效。用硅膠或活性氧化鋁進(jìn)行脫水時(shí)，由于共吸附天然氣中的重?zé)N，操作壽命一般比較短，而且脫水的深度也受到限制。具有高效吸附性能，在相對(duì)濕度或分壓很低時(shí)，仍保持相當(dāng)高的吸附容量，特別適用于深度干燥。吸附水時(shí)，同時(shí)可以進(jìn)一步脫除殘余

28、酸性氣體。不易受液態(tài)水的損害。吸附劑的選擇 分子篩與活性氧化鋁和硅膠相比，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)液化天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng) 距離/km液化天然氣運(yùn)輸船容量/103mFPSO儲(chǔ)槽容量/103m3218819540239811548271161355632134156浮式液化天然氣生產(chǎn)裝置的儲(chǔ)存容量液化天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng) 距離/km液化天然氣運(yùn)輸船容量/103mLNG FPSO 儲(chǔ)罐浮式液化天然氣裝置LNG儲(chǔ)槽型式有如下選擇 ：鋼質(zhì)殼體和MOSS球型儲(chǔ)槽； 混凝土殼體和MOSS球型儲(chǔ)槽；鋼質(zhì)殼體和自支持棱柱型儲(chǔ)槽；混凝土殼體和薄膜儲(chǔ)槽LNG FPSO 儲(chǔ)罐浮式液化天然氣裝置LNG儲(chǔ)槽型式有如下LNG儲(chǔ)罐形式現(xiàn)有的L

29、NG FPSO儲(chǔ)槽主要有兩種型式；自支承型和薄膜型。自支承型中又分A型和B型，其中A型為菱形結(jié)構(gòu)，亦稱為IHI SPB。設(shè)置有完整的輔助防泄漏隔層，以預(yù)防所有液貨全部漏出，該專利屬于日本IHI公司。B型為球形結(jié)構(gòu)，設(shè)置有部分的輔助防泄漏隔層，以預(yù)防少量的液貨泄漏，該專利屬于KVANERNER MOSS公司。目前大多數(shù)LNG FPSO儲(chǔ)槽主要采用薄膜型液艙和球型液艙，菱形液艙相對(duì)較少。在運(yùn)營(yíng)的LNG運(yùn)輸船舶中，約有45%的LNG FPSO儲(chǔ)槽采用了薄膜型液艙。LNG儲(chǔ)罐形式現(xiàn)有的LNG FPSO儲(chǔ)槽主要有兩種型式；自支LNG FPSO儲(chǔ)槽液艙系統(tǒng)分類LNG FPSO儲(chǔ)槽液艙系統(tǒng)分類球型液艙（Mo

30、ss Tank）特點(diǎn)獨(dú)立于船體，不容易被損壞。液艙系統(tǒng)可以分開(kāi)制造，使建造周期縮短。球形結(jié)構(gòu)使液面晃動(dòng)效應(yīng)小。液艙可承受一定的壓力（0.2MPa）。在卸貨泵失靈情況下，用壓力輸送也有可能卸貨。裝卸階段如發(fā)生緊急情況，隨時(shí)都可離港。風(fēng)阻面積比較大。 球型液艙（Moss Tank）特點(diǎn)獨(dú)立于船體，不容易被損壞。球型液艙（Moss Tank） 球型液艙（Moss Tank） 薄膜型液艙(Membrane tank)特點(diǎn)艙體結(jié)構(gòu)緊湊、形狀靈活、液艙有效容量大；完全的雙層艙體，安全性高、強(qiáng)度好；風(fēng)力影響面小，操作性能好甲板平坦，能見(jiàn)度好；薄膜型液艙用（0.71.2）mm的不銹鋼或殷鋼制作，殷鋼是一種高鎳

31、合金，熱膨脹系數(shù)非常低。 薄膜型液艙(Membrane tank)特點(diǎn)艙體結(jié)構(gòu)緊湊、形薄膜型液艙（Membrane tank）薄膜型液艙（Membrane tank）棱形液艙（SPB型）SPB型LNG FPSO儲(chǔ)槽外形及液艙剖面圖1底部支承 2旁通孔 3絕熱層 4水平輛 5壓載水艙 6防浮楔7甲板 8防滾楔 9甲板橫梁 10中間隔壁 11防晃隔板棱形液艙（SPB型）SPB型LNG FPSO儲(chǔ)槽外形及液艙剖菱形液艙用鋁合金或9%Ni鋼制造，外面覆蓋（PUF）絕熱材料，并由液艙的支撐件和用特殊方法增強(qiáng)層壓板做成的木楔墊塊支承。液艙由密封壁和緩沖壁從中心分成4個(gè)空間。貨艙內(nèi)液體的自振頻率可遠(yuǎn)離艙運(yùn)動(dòng)

32、的自振頻率，可消除液體和艙體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生共振的可能性。因此液體表面處于任何液位高度都不會(huì)產(chǎn)生晃蕩。由于其是硬板結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，液艙內(nèi)外的強(qiáng)度相同。菱形液艙用鋁合金或9%Ni鋼制造，外面覆蓋（PUF）絕熱材料液化天然氣卸貨操作LNG FPSO卸貨方式：并排卸貨和串聯(lián)卸貨并排卸貨適用于平靜的海域，LNG運(yùn)輸船與FPSO并排泊在一起，利用卸貨臂進(jìn)行卸貨作業(yè)極限平均波高可達(dá)2.5m串聯(lián)卸貨方式則是采用動(dòng)態(tài)定位裝置控制LNG運(yùn)輸船首部管匯，與FPSO裝置尾部的距離在容許工作范圍以內(nèi)，從而避免了停泊和卸貨作業(yè)中可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)采用串聯(lián)卸貨方式，可在較為惡劣的海況條件下進(jìn)行卸貨作業(yè)，極限平均波高可達(dá)4.5m液化天然氣

33、卸貨操作總體布局總體布局既要保證液化流程的緊湊、高效，又要考慮火炬輻射對(duì)設(shè)備的影響、液化天然氣儲(chǔ)槽的安全性以及系泊系統(tǒng)、卸貨系統(tǒng)的可靠性等諸多問(wèn)題日本擁有建造液化天然氣運(yùn)輸船的豐富經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，日本國(guó)家石油公司開(kāi)發(fā)了采用MOSS儲(chǔ)槽的浮式液化天然氣生產(chǎn)裝置-單點(diǎn)系泊方式基于安全性和可靠性的考慮，美孚石油公司開(kāi)發(fā)了具有駁艙外形的浮式液化天然氣生產(chǎn)裝置：主體呈矩形，在混凝土主體外布置有四個(gè)互相聯(lián)結(jié)的駁艙，從而加強(qiáng)了穩(wěn)定性模型經(jīng)海浪實(shí)驗(yàn)表明，駁艙的橫搖在一般海況下小于1，風(fēng)暴中小于3，百年一遇的澳大利亞西北海域臺(tái)風(fēng)情況下也不會(huì)超過(guò)6，可以確保該裝置在環(huán)境惡劣的海域進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)總體布局總體布局既要

34、保證液化流程的緊湊、高效，又要考慮火炬輻LNG FPSO總體布局LNG FPSO總體布局系泊裝置系泊裝置LNG FPSO布局要求充分利用系統(tǒng)的余熱，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程不要采用明火加熱器，提高熱利用效率，降低二氧化碳泄漏，提高了裝置的安全性擁有零配件倉(cāng)庫(kù)和維修站標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備降低了對(duì)零配件和維修的要求，一旦出現(xiàn)故障，維修人員可立即進(jìn)行維修，不再需要等待直升機(jī)運(yùn)送零配件。壓載系統(tǒng): 避免橫搖和縱搖，這對(duì)液化天然氣的卸貨非常有利卸貨作業(yè)完全避免了風(fēng)向的影響LNG FPSO布局要求充分利用系統(tǒng)的余熱，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程不要結(jié)語(yǔ)我國(guó)海域遼闊，總面積達(dá)470104km2，已探明天然氣資源量141012m，占全國(guó)天然氣總

35、資源量的29%42%。目前，已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)并開(kāi)發(fā)了崖1321、東方121和平湖等氣田。但是，由于受到目前海上勘探、開(kāi)發(fā)技術(shù)的限制，我國(guó)海上天然氣資源的探明儲(chǔ)量偏低，已經(jīng)探明的一些邊際氣田也由于常規(guī)的開(kāi)采方案投資大、風(fēng)險(xiǎn)高、收益低，遲遲得不到開(kāi)發(fā)。LNG FPSO平臺(tái)作為一項(xiàng)技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)效益顯著的新型氣田開(kāi)發(fā)技術(shù)，具有投資低、建造周期短、可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)。采用浮式液化天然氣生產(chǎn)儲(chǔ)卸平臺(tái)可以有效回收我國(guó)邊際氣田天然氣資源，對(duì)緩解沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的能源緊張狀況，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，解決日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。結(jié)語(yǔ)我國(guó)海域遼闊，總面積達(dá)470104km2，已探明天然氣參考文獻(xiàn)朱剛,顧安忠

36、. 用于邊際氣田開(kāi)發(fā)的浮式液化天然氣生產(chǎn)儲(chǔ)卸平臺(tái) J. 天然氣工業(yè), 2000,04：96-98+12.朱剛,顧安忠. 新型液化天然氣浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸裝置 J. 中國(guó)海上油氣(工程), 2000,06：7-10+4.林文勝,顧安忠,朱剛. 天然氣液化裝置的流程選擇 J. 真空與低溫, 2019,02：43-47.Wadahl, Anders; Christiansen, Per, LNG FPSO Based on Spherical Tanks Proceedings of the Annual Offshore Technology Conference, 2019, p 925-934Kim, Mun Sung (Mar. Syst. Res., Shipbl