LNG液化装置橇装模块化建造技术研究

摘 要：橇装式lng液化装置，广泛应用于陆地、海上的油气处理领域。该文旨在对其从设计到实施的实现过程进行介绍。从模块化建造技术的由来、橇装式LNG液化装置的实例和适用场合、关键技术和应用前景等方面对橇装式LNG液化装置的实现过程进行了讨论。在技术论证的基础上，该研究者结合实际项目，清晰具体的展示了装置的实现过程。

关键词：LNG 橇装 模块化 天然气 液化工艺 三维设计

中图分类号：TE646 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（c）-0079-01

近年来，由于环境污染问题的日益严重，各国都在重视污染物排放问题，天然气作为一种清洁、高效的能源，开始受到越来越多的关注。由于LNG（液化天然气）可以解决气态天然气不利于远途运输的问题，实现将天然气运输到各偏远地区，LNG液化工厂开始兴起。传统的LNG液化工厂都是在项目所在地完成整个工厂各装置的施工，由于项目场地大多地处偏远，配套设施困乏，环境恶劣，所以这种方式建造周期长，人力、物力消耗大，需要大量的临时施工设施，受周边环境影响大。所以最大限度的将建造工作放在车间预制，最大程度的减小现场施工量就成为了必然。在模块化建造技术快速发展的背景下，越来越多的LNG液化工厂开始倾向于使用橇装模块化方式，橇装式LNG液化装置正是在此背景下应运而生。

1 模块化建造技术的由来

模块化工厂建造技术最早应用于海洋工程领域，通过将整个装置优化设计成不同的区域模块，使这些模块可以在陆地上多个工厂同时加工、预制，模块建造完成后通过大型驳船运到海上施工地点进行安装，从而将大部分建造工作放在陆地工厂，海上只进行安装，大大减小了海上工作量，节约大量人力、物力并降低了安全风险。由于模块化建造技术的经济性和高效性，该技术开始广泛应用于大型油气处理厂和矿业加工厂等陆地工程项目的建造中。

2 橇装式LNG液化装置的优势分析

2.1 产品质量优势

由于橇装式建造技术可将橇块全部的生产、组装工作放在车间进行，在施工机具、施工环境上都有比较好的保证，整个生产过程快速、清洁、可靠，使设备生产质量可以得到有效保证。

2.2 制造周期短

橇装式建造可以实现多个橇块的并行建造，多个橇块钢结构、管线的预制可以批量、同时进行，在提高质量、降低成本的同时，可以大大缩短建造工期。

2.3 可移动性强，可整体迁移

橇装式LNG液化工厂结构紧凑，占地少，可根据不同厂况进行灵活布局，场地适应性强，方便未来的场站升级、扩容需要。由于全部单元都是采用分体橇装设计，橇块通过地脚螺栓与基础相连，不同橇块之间通过法兰连接，拆卸、吊装方便，使移动和运输更加便捷。尤其对于贫气井区域，一处生产完毕后可以很方便的进行移动，相当于将整个LNG工厂进行了总体搬迁。另外各个单元通过标准化的设计和建造，都具有标准的尺寸和构造，可替换性强。

2.4 模块化的设计

各橇块是功能及机电控制高度一体化的单元，便于控制、管理和维护。

3 橇装式LNG液化装置介绍及应用实例

与传统LNG液化工厂一样，橇装式LNG液化装置也需包含过滤计量、净化、液化、储存、装车、电气仪表控制及公用工程等单元。对于橇装式LNG液化装置的主要单元及各单元功能，其橇组主要包含：计量调压橇、原料气压缩橇、脱酸橇、脱水脱汞橇、制冷剂压缩橇、冷箱单元、仪表控制橇和配电橇等，包含了各工艺单元及公用工程单元。根据处理量的大小，各单元尺寸会有所差异，并且根据原料气气源组分的不同，单元的功能也会有所调整。

4 橇装式LNG液化装置适用范围分析

橇装式LNG液化装置，为满足成橇需求，其工艺管路、设备等尺寸不能过大，所以不适用于处理量大的LNG液化装置，主要针对处理量为5 000～300 000Nm3/d的小型LNG液化工厂，主要应用于煤层气、管道天然气、油田伴生气、偏远天然气气田、沼气等小型气源地的天然气液化，是解决边远小气田、油井残气及沼气等回收、利用的好方法。正是橇装式LNG液化装置，使零散气田天然气的开发利用成为可能。

5 LNG液化装置橇装化实施的关键技术

5.1 工艺原理

工艺流程是整套LNG液化装置最核心的部分，采用何种工艺路线直接决定了各单元的功能和橇装化的实现，所以工艺路线的选择尤为重要。以橇装式LNG液化装置为例，其采用自主开发的MRC液化为主的一系列工艺技术，主要工艺特点为：

（1）采用活化胺法（aMDEA）脱酸CO2，较其他类型的胺法具有发泡小、腐蚀性小、胺液损失小等特点。（2）胺法脱碳装置产品气净化度高，产品气中CO2含量最低可降到1ppm。（3）采用进口MDEA溶液，具有不易发泡、不易降解、胺液损失小、腐蚀小、对CO2携带量大、天然气损失小等特点。（4）采用分子筛吸附，可以深度脱水，即使在低水汽分压下仍具有很高吸附特性。（5）高效气流分布器的吸附塔，能保证气流更加均匀分布，可以保证吸附塔内气体呈活塞流状态，吸附剂有效利用率达到98%以上。（6）采用浸硫活性炭来脱除汞，保证脱汞后的天然气中汞含量不大于0.01μg/m3；（7）液化和制冷系统所选择的工艺方法为MRC（混合冷剂）循环制冷，其能耗低，本方法是目前常用的制冷方法中能耗最低的，使产品价格具有市场竞争力。并且采用板翅式换热器，使冷箱结构紧凑，方便工厂内组装和整体运输到现场。

5.2 自控方案的选择

为了确保能有效地监控成套LNG装置生产过程，确保运行可靠，操作维护方便，自控方案采用就地控制和中控室DCS控制相结合的原则。重要工艺参数的显示、控制、报警以及各机组的一般逻辑联锁保护控制均由DCS系统完成。采用冗余网络设置确保系统运行稳定，具有独立的安全系统、消防系统和运行系统，实现远程可视化监控，运行数据实时接收。

5.3 设计软件

橇装模块化建造最核心的技术是根据各系统工艺流程，将整个装置分解成具有不同功能的单元模块，在设计阶段能否将装置进行模块化分解是该技术实施的关键。以橇装式LNG液化装置为例，其设计采用英国AVEVA公司的PDMS（PlantDesignManagementsystem）即工厂三维图纸设计软件，全比例三维实体建模，并且可通过网络实现多专业实时协同设计，自动抽图和物料统计，极大提高了设计质量和效率，使得模块化分解成为可能。

6 结语

LNG作为一种清洁、高效的能源，被很多国家列为首选燃料，天然气在能源供应中的比例也在迅速增加。我国的小型LNG液化工厂，以其独有的优势，在天然气供应格局中，发挥着越来越重要的作用，已经成为管道天然气和进口LNG的有益补充。相信随着橇装化技术的不断发展，橇装式LNG液化装置将凭借其出色的功能、效益优势，在LNG市场中占据越来越重要的地位。

参考文献

[1] 王修来，李柯，杜光，等.LNG站场模块化建造技术应用研究[C].第三届中国LNG论坛.

[2] 曹文胜，鲁雪生，顾安忠，等.小型LNG装置的模块化撬装工艺技术[J].化工学报，2009（12）.