国外天然气液化技术研究现状及发展
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摘要:天然气液化技术始于1914年,但直到1941年才开始在美国的克利夫兰建成了世界上第一座工业规模的LNG生产装置。1959年,世界上第一艘LNG运输船“甲烷先锋”(Methane Pioneer)号从美国的路易斯安纳州载运5000m3LNG,横渡大西洋成功地抵达英国的坎威(Canvey)岛。1964年9月..

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 天然气液化技术始于1914年,但直到1941年才开始在美国的克利夫兰建成了世界上第一座工业规模的LNG生产装置。1959年,世界上第一艘LNG运输船“甲烷先锋”(Methane Pioneer)号从美国的路易斯安纳州载运5000m3LNG,横渡大西洋成功地抵达英国的坎威(Canvey)岛。1964年9月27日,阿尔及利亚的世界上第一座LNG工厂建成投产。同年,第一艘载着12000吨LNG的船驶往英国,标志着世界LNG贸易的开始。之后,1969年,位于美国阿拉斯加的肯奈LNG装置投产,开始向日本出口LNG。1970年,利比亚成为非洲第一个LNG生产与出口国,其目标市场是西班牙。文莱是亚洲第一个LNG生产国,1972年,其LNG装置投产,向日本出口。如今,LNG国际贸易已有将近40年的历史,全球已有8个LNG出口国与9个LNG进口国或地区。
国外从20世纪70年代开始,对LNG装置的液化流程进行了设计、模拟与评价工作。A.W.Weslerberg等编著的《过程流程模拟》和倍尼狄克等编著的《化工装置稳态流程模拟》先后在1979年和1980年问世。
        进入八十年代以后,化工流程模拟软件的商品化进程也大大加速了。除了科学模拟公司以外,ASPEN技术公司、凯姆谢尔公司和考德公司在七十年代末,八十年代初先后成立,分别推出了ASPEN PLUS、DESIGN II、MICROCHESS等通用化工流程模拟系统[22]。科学模拟公司也在1984年推出新版的PROCESS系统。这些系统全部采用序贯模块法,但在流程拓扑、循环物流切断和收敛方法选择等方面为用户提供了方便。虽然,关于联立方程法和联立模块法的研究仍很活跃,联邦德国的BASF公司宣布已经开发了一个采用联立方程法的模拟系统SHEMAIN。联立模块法的实用化在理论上认为已无不可解决的困难,但仍需要积累各种单元设备的简化模拟方程才能满足工业实践的需要。
近年来,在工业上不断出现新型或改进型的液化流程。如Shell公司设计的混合制冷剂液化流程(DMR)已在阿尔及利亚Skikda天然气液化工厂的I型液化装置(共3套)上采用。另外,特立尼达和多巴哥的LNG项目安装了菲力蒲的优化级联式液化流程。
        Shell公司对基本负荷型LNG装置的液化流程的最新发展,模拟计算了级联式液化流程、丙烷预冷混合制冷剂液化流程、两级混合制冷剂液化流程和氮气膨胀液化流程,并分析了其优劣。其生产的双混合制冷剂液化流程主要用于中高生产量的LNG生产线,其产量范围为(200-500)×104t/a。这一液化流程包括两个混合制冷剂循环,一个用于制冷,另一个用于液化。Shell公司通过优化设计DMR液化流程,使流程可充分利用预冷循环和液化循环中的压缩机驱动装置的动力。对于DMR循环液化流程,可通过调节两个循环中混合制冷剂组分使压缩机在较宽的进气条件和大气环境下工作。DMR液化流程在投资方面比丙烷预冷混合制冷剂液化流程更具有竞争力,这已在阿尔及利亚Skikda天然气液化工厂中得到证实。DMR液化流程若用在热带地区,则投资将会进一步降低。1995年,Melaaen提出了简化的绕管式换热器模型。在此基础上,建立了基本负荷型天然气液化流程动态仿真模型,并采用隐式DASSL进行了仿真计算,指出设计变量初值的选取对仿真计算的收敛影响很大。1997年,Kikkawa在现有设备的基础上,设计了新型的混合制冷剂预冷、膨胀机液化流程,并采用CHEMCADIII软件进行了模拟计算。1998年,Terry采用HYSYS软件,对典型的调峰型天然气液化流程进行了模拟计算与优化。
          除了新型液化流程在装置中的应用外,还有一些设备方面的新技术也应用到装置中。这些新技术包括钎焊铝板翅式换热器制造工艺的主机成熟,并成功地应用于低温换热器、压缩机和膨胀机的大型化和性能提高,以及采用大型燃气透平作为制冷压缩机的驱动机,技术的进步极大地推动了天然气液化流程的进步与发展。
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