[科普中國]-液化天然氣

簡介

天然氣是指蘊藏在地層內(nèi)的可燃性氣體，主要是低分子烷烴的混合物，可分為干氣天然氣和濕天然氣兩種，干氣成分主要是甲烷，濕天然氣除含大量甲烷外，還含有較多的乙烷、丙烷和丁烷等。

液化天然氣（Liquefied Natural Gas）的主要成分是甲烷，還有少量的乙烷和丙烷。液化天然氣無色、無味、無毒、無腐蝕性，天然氣在常壓和-162℃左右可液化，液化天然氣的體積約為氣態(tài)體積的1/625。

在常壓下，LNG的密度約為430-470kg/ （因組分不同而略有差異），燃點約為650℃，熱值為52MMBtu（1MMBtu=2.52×108cal），在空氣中的爆炸極限（體積）為5%-15%。液化天然氣的儲存是天然氣儲存方式之一。LNG儲罐通常為雙層金屬罐，與LNG接觸的內(nèi)層材質(zhì)為含9%Ni低溫鋼，外層材質(zhì)為碳鋼，中間絕熱層為膨脹珍珠巖，罐底絕熱層為泡沫玻璃。

應(yīng)用世界上環(huán)保先進國家都在推廣使用LNG.除了用作發(fā)電廠、工廠、家庭用戶的燃料外，其中所含的甲烷可用作制造肥料、甲醇溶劑及合成醋酸等化工原料；另外其所含的乙烷和丙烷可經(jīng)裂解而生成乙烯及丙烯，是塑料產(chǎn)品的重要原料。

此外，超低溫的LNG在大氣壓力下轉(zhuǎn)變?yōu)槌貧鈶B(tài)的過程中，可提供大量的冷能，將這些冷能回收，還可以利用于6種低溫用途上：使空氣分離而制造液態(tài)氧、液態(tài)氮，液化二氧化碳、干冰制造，利用冷能進行發(fā)電，制造冷凍食品或使用于冷凍倉庫，橡膠、塑料、鐵屑等產(chǎn)業(yè)廢棄物的低溫破碎處理，海水淡化。

在生態(tài)環(huán)境污染日益嚴(yán)重的形勢面前，為了優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)，改善大氣環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略，人們選擇了天然氣這種清潔、高效的生態(tài)型優(yōu)質(zhì)能源和燃料?，F(xiàn)在，無論是工業(yè)還是民用，都對天然氣產(chǎn)生了越來越大的依賴性。液化天然氣(LNG) 是天然氣的液態(tài)形式，在某些情況下，選擇液化天然氣比選擇氣態(tài)天然氣具有更多的優(yōu)點。LNG的應(yīng)用實際上就是天然氣的應(yīng)用，但由于其特性，LNG又比天然氣有著更廣泛的用途2。

工業(yè)用LNG

1、發(fā)電

LNG使用高效，經(jīng)濟，在發(fā)電中，天然氣的熱能利用率可達(dá)55%，高于燃油和煤，尤其是對調(diào)峰電廠而言，天然氣取代燃油的優(yōu)勢非常明顯?用于發(fā)電是目前LNG的最主要工業(yè)用途。

日本一直是世界上LNG進口最多的國家，其LNG進口量的75 %以上用于發(fā)電，用作城市煤氣的占20 %～23 %。韓國也是LNG 進口大國，其電力工業(yè)是韓國天然氣公司( Kogas) 的最大用戶，所消費的LNG占該國LNG進口總量的一半以上。

世界上已建有不少以天然氣或液化天然氣為燃料的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電站。1999 年到2020 年期間，美國計劃新增發(fā)電量中約有90%是天然氣發(fā)電，屆時，美國天然氣發(fā)電量的比重將達(dá)到33 %3。20 世紀(jì)80 年代興起的聯(lián)合循環(huán)電站，發(fā)電量以燃?xì)廨啓C為主(約占總電量的2/ 3)，電站純效率已達(dá)50 %以上，而常規(guī)的燃煤蒸汽輪機電站效率只有30 %～35 %3。燃?xì)廨啓C電站和聯(lián)合循環(huán)電站不僅效率高，而且機動性好，從機組起動到滿負(fù)荷運行時間短，既可作基本負(fù)荷運行，也能作調(diào)峰運行。此外，聯(lián)合循環(huán)電站污染小、可靠性高。

目前，我國“西氣東輸”等大型天然氣輸配工程已經(jīng)全線貫通；廣東液化天然氣站線項目一期工程正式啟動；建設(shè)總規(guī)模為500 萬t/年、一期工程總投資超過220 億元的福建LNG 項目也正式啟動。這些項目的投產(chǎn)和啟動為發(fā)展我國的天然氣發(fā)電提供了必要的物質(zhì)保障，必將對緩解我國能源供需矛盾、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)起到重要作用。

2、陶瓷、玻璃等行業(yè)

一些能源消耗很大的企業(yè)往往距城市或天然氣管道很遠(yuǎn)，或者根本得不到管道輸送的天然氣，這種情況下LNG的優(yōu)勢更明顯，最典型的是陶瓷廠，使用LNG可以使產(chǎn)品檔次提高，成本下降? 用在玻璃、陶瓷制造業(yè)和石油化工及建材業(yè)(無堿玻璃布)，可極大地提高產(chǎn)品的質(zhì)量或降低成本，從而因燃料或原料的改變，而成為相關(guān)企業(yè)新的效益增長點。

中小城鎮(zhèn)生活用LNG

近年來，隨著居民生活水平的提高，中小城鎮(zhèn)居民更希望能用潔凈的能源， LNG作為清潔能源現(xiàn)備受關(guān)注，天然氣燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳和氮氧化合物僅為煤的50%和20%，污染為液化石油氣的1/4，煤的1/800?由于管道鋪投資設(shè)費用大，LNG氣化站具有比管道氣更好的經(jīng)濟性，在中小城鎮(zhèn)可采用LNG氣化站作為氣源供居民使用，此外還可用于商業(yè)，事業(yè)單位的生活以及用戶的采暖等。

LNG作為調(diào)峰的備用氣源

作為管道天然氣的調(diào)峰氣源，可對民用燃料系統(tǒng)進行調(diào)峰，保證城市安全、平穩(wěn)供氣。在美國、英國、德國、荷蘭和法國等國家，將LNG 調(diào)峰型裝置廣泛用于天然氣輸配系統(tǒng)中，對民用和工業(yè)用氣的波動性，特別是對冬季用氣的急劇增加起調(diào)峰作用。我國在上海已建成并投入使用?

車用LNG燃料

LNG作為可持續(xù)發(fā)展清潔能源，具有明顯的環(huán)境效益及社會效益，以LNG取代燃油后可以減少90%的二氧化硫排放和80%的氮氧化物排放，環(huán)境效益十分明顯，是汽車的優(yōu)質(zhì)代用燃料?可以預(yù)見，城市在汽車燃料方面逐步用LNG或天然氣代替燃油，近年來，它已被世界許多國家重視和推廣?俄羅斯在將 LNG 用于汽車運輸，鐵路運輸，水上運輸和空中運輸方面積累了許多經(jīng)驗?英國的運輸公司大部分采用LNG為車用燃料?

按照天然氣的儲存方式不同，天然氣汽車大致分為CNGV(壓縮天然氣汽車)，LNGV(液化天然氣汽車)，和ANGV(吸附天然氣汽車)，目前在國內(nèi)大量使用的是CNG型汽車，正在推廣的是LNGV型汽車，ANGV正處在研制階段，隨著LNG的大量普及，LNGV型汽車會逐步向重型車發(fā)展，并會部分取代小型CNG型汽車及公交車，現(xiàn)國內(nèi)建成的LNG公交車示范站有新疆的烏魯木齊市、北京市、長沙市，正在籌備建設(shè)的有北海市、湛江市等?目前全國已改裝的CNG型汽車已達(dá)數(shù)萬輛，但用LNG作為汽車燃料特別值得推廣，在建造LNG加氣站的同時兼顧CNG(壓縮天然氣)加氣站，能滿足目前及今后的需求?

發(fā)展概況來由1941 年在美國克利夫蘭建成了世界第一套工業(yè)規(guī)模的LNG裝置，液化能力為 8500 m3 /d 。從 60 年代開始， LNG 工業(yè)得到了迅猛發(fā)展，規(guī)模越來越大，基本負(fù)荷型液化能力在 2.5 × 104 m3 /d 。各國投產(chǎn)的 LNG 裝置已達(dá) 160 多套， LNG 出口總量已超過 46.18 × 106 t/a 。

天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的常壓沸點是 -16 1 ℃ ，臨界溫度為 -84 ℃ ，臨界壓力為 4.1MPa 。 LNG 是液化天然氣的簡稱，它是天然氣經(jīng)過凈化（脫水、脫烴、脫酸性氣體）后[4]，采用節(jié)流、膨脹和外加冷源制冷的工藝使甲烷變成液體而形成的[5]。

中國發(fā)展中國天然氣貿(mào)易的發(fā)展，不但反映了世界天然氣市場格局的變化，而且正在為世界天然氣市場注入新的活力。

2011年中國天然氣產(chǎn)量首次突破1000億立方米，達(dá)到1011.8億立方米，同比增長6.4%。2012年前8個月產(chǎn)量累計達(dá)到697.7萬噸，同比增長5.4%。天然氣管道建設(shè)也如火如荼。2011年全國新增天然氣長輸管道里程超過5000公里，全國干、支線天然氣管道總長度超過5萬公里。2013年10月16日，西氣東輸三線工程在北京、新疆和福建三地同時開工，沿線經(jīng)10個省區(qū)，總長度7378公里，設(shè)計年輸氣量300億立方米4。

液化天然氣則隨著海上液化天然氣進口量的不斷增加以及陸上液化天然氣液化工廠的建設(shè)，國內(nèi)資源供應(yīng)得到了保障。2011年我國進口液化天然氣1221.5萬噸(約合171億立方米)，約為上年進口量的1.3倍。我國海上液化天然氣進口量今后將會逐年增加，2015年有望達(dá)到4000萬噸，年均復(fù)合增長率超過30%4。

如今，中國的三大一次性能源是石油、 天然氣、煤炭。并且在世界上天然氣可以排到第二。我國近幾年由于石油危機使得國內(nèi)生產(chǎn)石油地區(qū)受到嚴(yán)重?fù)p失。并且在此同時，對自然的大力度采用，使得環(huán)境受到了很嚴(yán)重的污染。這就使得液化天然氣這種既環(huán)保又清潔的燃料型燃料問世。如今在國際能源消費市場上天然氣能源消費就可以占到總消費的28%，但是在我國卻只能占到 2.8%，這就是導(dǎo)致我國與世界市場脫軌的原因之一。

我國目前運送天然氣的裝置也比較繁瑣，裝置液化天然氣的裝置一般都是真空隔熱的小罐子，里面容積比較小。并且運送過程中也比較緩慢、 低效。運送工具一般選用液化天然氣罐車，車型大多數(shù)是半掛。但是隨著科學(xué)技術(shù)的提升，在運送過程中也會選擇鐵路運送，這將被廣泛應(yīng)用。我國在面對天然氣裝置問題是也是采用地區(qū)分化式，像邊遠(yuǎn)地區(qū)的裝置一般較小，而上海浦東的裝置則更偏向于液化，對于中原地區(qū)，選擇了負(fù)荷型。我國目前還是發(fā)展中國家，并且是人口眾多的發(fā)展中國家，目前的經(jīng)濟也正處于緩慢發(fā)展過程中，這就導(dǎo)致我國對能源的需求大大增加，并且我國一直以石油為主要發(fā)展能源，但就目前世界石油發(fā)展情勢，石油價錢越跌越低，我國在這方面已經(jīng)入不敷出。目前我國的重工業(yè)地區(qū)對于天然氣的需求在慢慢增長，并且我國大部分地區(qū)都使用了天然氣這種節(jié)能燃料。隨著人民生活水平的增長，我國的天然氣市場也有了好的機遇去發(fā)展4。

俄羅斯發(fā)展2013年11月22日俄羅斯國家杜馬通過一項法律允許俄液化天然氣出口自由化，這項法律將打破多年來液化天然氣出口由俄羅斯天然氣工業(yè)股份公司壟斷的局面。

上述法律自2013年12月1日起生效。按照規(guī)定，俄羅斯將有兩類能源公司獲得液化天然氣出口權(quán)。持有2013年1月1日前頒發(fā)的聯(lián)邦礦產(chǎn)資源開采許可證，并被允許建立液化天然氣工廠，或?qū)㈤_采出的天然氣用于生產(chǎn)天然氣的公司。此外，擁有包括黑海和亞速海在內(nèi)的內(nèi)海、領(lǐng)海及大陸架礦產(chǎn)資源開采權(quán)，并將開采出的天然氣或按產(chǎn)品分成協(xié)議獲得的天然氣進行液化，國有資本超過50%的公司。

根據(jù)該法，俄工業(yè)貿(mào)易部將頒發(fā)液化天然氣許可證的權(quán)力轉(zhuǎn)交給能源部。天然氣出口商將向俄能源部提供按俄政府規(guī)定的程序出口天然氣的信息，此舉是為了協(xié)調(diào)液化天然氣出口，避免在俄出口商之間形成競爭。

俄政府希望，液化天然氣出口自由化將有助于提高俄在世界天然氣市場的份額，保持天然氣價格穩(wěn)定。

2013年前10個月，俄天然氣出口量為1633．53億立方米，其中遠(yuǎn)距離出口量同比增長17．7%，為1098．71億立方米；近距離出口量同比下降16%，為416．63億立方米。此外，前10個月出口至亞太地區(qū)的液化天然氣同比略降1.6%，為118.15億立方米。5

澳洲發(fā)展中國三大國有石油公司之一的中國海洋石油總公司(China National Offshore Oil Corp.， 簡稱∶中海油集團)正發(fā)行10年期美元計價債券，初步指導(dǎo)息率為同期美國國債加約210點子。今次是該集團首次在國際市場上發(fā)債集資，以作為其投資澳大利亞昆士蘭Curtis液化天然氣(liquefied natural gas 簡稱∶LNG)項目之用。

銷售文件沒有顯示具體發(fā)債金額，僅稱為基準(zhǔn)規(guī)模。在美元債市場，基準(zhǔn)規(guī)模一般指5億美元或以上。

中海油集團是中央特大型國有企業(yè)，也是中國最大的海上油氣生產(chǎn)商，總部設(shè)在北京。主要業(yè)務(wù)包括油氣勘探開發(fā)、專業(yè)技術(shù)服務(wù)、煉化銷售及化肥、天然氣及發(fā)電、金融服務(wù)、新能源等六大業(yè)務(wù)板塊。

該集團是在香港上市的中國海洋石油有限公司(CNOOC Ltd.，0883.HKCEO 簡稱∶中海油)的母公司，上市的中海油曾在國際債券市場多次發(fā)債，在今年5月初剛發(fā)行了40億美元、四檔不同年期的美元債，但中海油集團則是首次在海外發(fā)債。

銷售文件顯示，今次發(fā)債由中海油集團旗下全資附屬公司CNOOC Curtis Funding No. 1 Pty Ltd擔(dān)任發(fā)債體，由中海油集團提供擔(dān)保。有關(guān)債券獲穆迪(Moody's)初步"Aa3"及標(biāo)準(zhǔn)普爾(Standard & Poor's)初步"AA-"評級，并計劃于香港聯(lián)合交易所上市。

文件顯示，中海油集團計劃把今次發(fā)債集資所得，用于旗下CNOOC (AUS) Investment或子公司的一般企業(yè)用途，當(dāng)中部分將用作收購Curtis液化天然氣項目之用。

中海油集團在5月時與英國石油公司(BP PLC， BP.LN)簽訂一項19.3億美元的約束性協(xié)議，以取得Curtis液化天然氣項目的40%權(quán)益，令其總權(quán)益由10%增至50%，協(xié)議還包括一個20年的供應(yīng)合約。

銷售文件顯示，中國銀行(Bank of China)、高盛(Goldman Sachs)、摩根大通(JP Morgan)及瑞銀(UBS)擔(dān)任今次發(fā)債的聯(lián)席全球協(xié)調(diào)人，該4間投行，連同工銀國際(ICBC International)、建銀國際(CCB International)、農(nóng)銀國際(ABC Internaitonal)、交銀國際(BOCOM International)，擔(dān)任今次發(fā)債的聯(lián)席賬簿管理人及聯(lián)席牽頭經(jīng)辦人，預(yù)計最快于今天內(nèi)定價。

發(fā)展瓶頸1 天然氣氣源

我國目前在發(fā)展液化天然氣的最大挑戰(zhàn)就是氣源。在緩和東部地區(qū)的天然氣供應(yīng)問題是，我國采用了“西氣東輸” 工程。但這項工程只是解決了當(dāng)時天然氣供給不足的問題，隨和我國國民生產(chǎn)水平的不斷提高，市場上對于天然氣的需求與日俱增，天然氣的供給早已成為了難題，我們目前要做的就是尋找天然氣氣源，加大對天然氣的開采，才是從更本上解決天然氣供給不足的方法。在發(fā)展天然氣能源的環(huán)節(jié)中掌握更多國際資源成產(chǎn)地也是極其重要的，我國的天然氣氣源地并不足，并且還逐漸“向西” 發(fā)展，我們要做到如何能保證在“向西” 發(fā)展的過程中占據(jù)有利地位。只有在達(dá)到氣源充足的基礎(chǔ)上，才能談及液化天然氣的健康持續(xù)發(fā)展。

2 液化天然氣價錢

目前的天然氣資源被世界其他國家壟斷，并且液化天然氣在價錢上持不斷增長趨勢，這對我國大力發(fā)展天然氣存在著不利影響。我們都知道，原油價格和液化天然氣的價錢存在直接聯(lián)系，液化天然氣價格的不斷上漲就是由于原油價格的上漲所致。并且這幾年液化天然氣的項目建設(shè)價格也在不斷上漲，這也就拉高了天然氣的總體價格，比如說，中國進口液化天然氣價格在 2013 年已經(jīng)達(dá)到 15 美元/MMBTU。液化天然氣價格的持續(xù)上漲也是導(dǎo)致我國天然氣發(fā)展緩慢的原因。

3 液化天然氣相關(guān)技術(shù)和裝備

就我國目前的形式來看，沒有工業(yè)化應(yīng)用經(jīng)驗、 沒有大型天然氣液化技術(shù)、 沒有大型天然氣液化工廠，這一系列的問題都造成了我國目前液化天然氣發(fā)展緩慢的形式。我們應(yīng)該將重心投放在對天然氣液化的技術(shù)創(chuàng)新上，應(yīng)用科學(xué)技術(shù)制造一些擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的液化天然氣的設(shè)備。我國目前在液化天然氣方面無論從技術(shù)還是從設(shè)備上都任重道遠(yuǎn)。

4 液化天然氣的供需問題

我國對天然氣的需求逐漸增大，但是就目前的供給，根本無法支持起中國這個人口大國。并且新疆、 海南等地的天然氣液化工程的建施也使得供給問題變得嚴(yán)峻。在使用當(dāng)面，天然氣具有足夠的優(yōu)越性和靈活性，但是我國沒有足夠的天然氣氣源來開采天然氣，但是我國還有將近300 個省市在使用天然氣。并且如此大的需求也是的世界上的天然氣價格變得非常高。這極不利于我國的天然氣發(fā)展4。

發(fā)展建議1 尋找天然氣氣源

隨著我國國民生活水平的不斷提升，我國對于天然氣的需求也變得越來越緊迫，但我國對于開采天然氣的氣源還未明確。就目前來看，國際上開發(fā)氣田分布的國家主要是有：澳大利亞、 伊朗、 加拿大等。近幾年發(fā)展最快的天然氣氣源是澳大利亞，預(yù)計出口液化天然氣的數(shù)量在 2008年居世界第一。據(jù)調(diào)查，目前新興的能源產(chǎn)地是非洲。加拿大在開采這方面也不弱，其在液化天然氣項目中也有天然氣液化廠之類的建設(shè)。

2 提高天然氣液化技術(shù)和裝備

具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)備和技術(shù)是支撐液化天然氣發(fā)展的主要。有了具有我國知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)備和技術(shù)不光能滿足我們國家對液化天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還能將國際壟斷這種形式打破。我國目前對于液化天然氣的技術(shù)太過于淺薄，不足與支撐整個中國市場的需求，中國是一個人口大國，由于石油市場的暴跌，天然氣已經(jīng)漸漸成為市場主要能源，但就目前國家的技術(shù)，無法實現(xiàn)。所以我們要先攻克液化天然氣全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)，使其形成一條具有知識產(chǎn)權(quán)、 設(shè)備完全的液化天然氣技術(shù)系列。并且，我國目前在低溫技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備方面取得很大進展。

3 提高液化天然氣議價話語權(quán)

①我國應(yīng)該加快對煤層氣、 頁巖氣、 管道氣等的發(fā)展腳步，減少國際液化天然氣的價格上漲對中國市場的影響。

②要通過調(diào)研、 關(guān)注等手段來牢牢鎖定國際形勢，運用投資、 并購等方法來得到液化天然氣的生產(chǎn)商股份和液化天然氣上游氣源資源。我國目前對于液化天然氣這方面屬于開始階段，要創(chuàng)造好政策環(huán)境。不能讓經(jīng)濟利益成為了液化天然氣的阻撓。要想讓液化天然氣的發(fā)展可持續(xù)，在選擇合作伙伴的時候，就一定要注意合作伙伴的多元化，這可以讓技術(shù)更加的流通便捷，更有利于發(fā)展4。

研究現(xiàn)狀1 國外研究現(xiàn)狀

現(xiàn)在世界能源生產(chǎn)總量中，天然氣已占到1/3，并有可能在不遠(yuǎn)的將來逐步將現(xiàn)時廣受歡迎的石油和煤炭擠到次要地位。2020年前，天然氣在世界能源需求中的比例將會達(dá)到45%-50%。目前，世界天然氣年需求量超過2.5×10m，進入國際貿(mào)易的為(6250-6500)×l0m，而其中以LNG方式出售的約占33%。據(jù)第20屆世界天然氣大會和相關(guān)資料預(yù)測，2030年前，世界天然氣的潛在需求將增加到4×10m，液化天然氣歷來是一種細(xì)分市場產(chǎn)品。它的消耗量正以每年10%的速度增長，全球液化天然氣需求將從2010年的2.18億噸增至2015年的3.1億噸，到2020年可達(dá)到4.1億噸。2011年上半年，液化天然氣需求同比增長8.5%，全年增長12%，主要是受來自于日本、英國和印度新增需求，以及韓國傳統(tǒng)買家需求增長的刺激。預(yù)計到2015年，我國天然氣供應(yīng)結(jié)構(gòu)為國產(chǎn)氣1700億立方米，凈進口900億立方米，天然氣消費量將達(dá)到2600億立方米，占一次能源消費中的比重則將從目前的4%上升至7%至8%。2011年中國天然氣的消費量為1313億立方米，屆時天然氣占一次性能源的消費比例可能將提升至10%至15%6。

近年來，隨著世界天然氣產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，LNG已成為國際天然氣貿(mào)易的重要部分。與十年前相比，世界LNG貿(mào)易量增長了一倍，出現(xiàn)強勁的增長勢頭。據(jù)預(yù)測，2012年國際市場上LNG的貿(mào)易量將占到天然氣總貿(mào)易量的36%，到2020年將達(dá)到天然氣貿(mào)易量的40%，占天然氣消費量的15%。

國外的液化裝置規(guī)模大、工藝復(fù)雜、設(shè)備多、投資高，基本都采用階式制冷和混合冷劑制冷工藝，目兩種類型的裝置都在運行，新投產(chǎn)設(shè)計的主要是混合冷劑制冷工藝，研究的主要目的在于降低液化能耗。制冷工藝從階式制冷改進到混合冷劑制冷循環(huán)，目前有報道又有 C Ⅱ -2 新工藝，該工藝既具有純組分循環(huán)的優(yōu)點，如簡單、無相分離和易于控制，又有混合冷劑制冷循環(huán)的優(yōu)點，如天然氣和制冷劑制冷溫位配合較好、功效高、設(shè)備少等優(yōu)點7。

法國Axens 公司與法國石油研究所 (IFP) 合作，共同開發(fā)的一種先進的天然氣液化新工藝—— Liquefin 首次工業(yè)化，該工藝為 LNG 市場奠定了基礎(chǔ)。其生產(chǎn)能力較通用的方法高 15%-20% ，生產(chǎn)成本低 25% 。使用 Liquefin 法之后，每單元液化裝置產(chǎn)量可達(dá) 600 × 104 t/y 以上。采用 Liquefin 工藝生產(chǎn) LNG 的費用每噸可降低 25% 。該工藝的主要優(yōu)點是使用了翅片式換熱器和熱力學(xué)優(yōu)化后的工藝，可建設(shè)超大容量的液化裝置。 Axens 已經(jīng)給美國、歐洲、亞洲等幾個主要地區(qū)提出使用該工藝的建議，并正在進行前期設(shè)計和可行性研究。 IFP 和 Axens 開發(fā)的 Liquefin 工藝的安全、環(huán)保、實用及創(chuàng)新特點最近已被世界認(rèn)可，該工藝獲得了化學(xué)工程師學(xué)會授予的“工程優(yōu)秀獎”。

美國德克薩斯大學(xué)工程實驗站，開發(fā)了一種新型天然氣液化的技術(shù)—— GTL 技術(shù)已申請專利。該技術(shù)比目前開發(fā)的 GTL 技術(shù)更適用于小規(guī)模裝置，可加工 30.5 × 104 m3 /d 的天然氣。該實驗站的 GTL 已許可給合成燃料(Synfuels) 公司。該公司在 A & M 大學(xué)校園附近建立了一套 GTL 中試裝置，目前正在進行經(jīng)濟性模擬分析。新工藝比現(xiàn)有技術(shù)簡單的多，不需要合成氣，除了發(fā)電之外，也不需要使用氧氣。其經(jīng)濟性、規(guī)模和生產(chǎn)方面都不同于普通的費托 GTL 工藝。第一套工業(yè)裝置可能在 2004 年上半年建成。

2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

早在20世紀(jì) 60 年代，國家科委就制訂了 LNG 發(fā)展規(guī)劃， 60 年代中期完成了工業(yè)性試驗，四川石油管理局威遠(yuǎn)化工廠擁有國內(nèi)最早的天然氣深冷分離及液化的工業(yè)生產(chǎn)裝置，除生產(chǎn) He 外，還生產(chǎn) LNG 。 1991 年該廠為航天部提供 30tLNG 作為火箭試驗燃料。與國外情況不同的是，國內(nèi)天然氣液化的研究都是以小型液化工藝為目標(biāo)，有關(guān)這方面的文獻(xiàn)發(fā)表較多，以下就國內(nèi)現(xiàn)有的天然氣液化裝置工藝作簡單介紹。

2011年，我國液化天然氣行業(yè)市場銷售CRN值約為80%，其中中石油、中石化、中海油三大國企的比重達(dá)到近六成，銷售地區(qū)主要集中在天津、山東、廣東、新疆、陜西等地。在LNG進口方面，截至2011年底，中國共投運LNG接收站5座，接收能力合計達(dá)1580萬噸/年；到2014年全部建成后，中國LNG接收能力將達(dá)3380萬噸/年。我國天然氣地質(zhì)資源量估計超過38萬億立方米，可采儲量前景看好，按國際通用口徑，預(yù)計可采儲量7-10萬億立方米，可采95年，在世界上屬資源比較豐富的國家。陸上資源主要集中在四川盆地、陜甘寧地區(qū)、塔里木盆地和青海，海上資源集中在南海和東海。此外，在渤海、華北等地區(qū)還有部分資源可利用。由于資源勘探后，未能有效利用，以及政策不配套，造成用氣結(jié)構(gòu)不合理，都在一定程度上制約了我國天然氣工業(yè)的健康發(fā)展。但是，隨著我國的社會進步和經(jīng)濟發(fā)展，天然氣成為主要能源將是一個必然的趨勢7。

（1） 四川液化天然氣裝置

由中國科學(xué)院北京科陽氣體液化技術(shù)聯(lián)合公司與四川簡陽市科陽低溫設(shè)備公司合作研制的 300l/h 天然氣液化裝置，是用 LNG 作為工業(yè)和民用氣調(diào)峰和以氣代油的示范工程。該裝置于 1992 年建成，為 LNG汽車研究提供 LNG 。

該裝置充分利用天然氣自身的壓力，采用氣體透平膨脹機制冷使天然氣液化，用于民用天然氣調(diào)峰或生產(chǎn) LNG ，工藝流程合理，采用氣體透平膨脹機，技術(shù)較先進。該裝置基本不消耗水、電，屬節(jié)能工程，但液化率很低，約 10% 左右，這是與它的設(shè)計原則一致的。

（2）吉林油田液化天然氣裝置

由吉林油田、中國石油天然氣總公司和中科院低溫中心聯(lián)合開發(fā)研制的 500l/h 撬裝式工業(yè)試驗裝置于 1996 年 12 月整體試車成功，該裝置采用以氮氣為冷劑的膨脹機循環(huán)工藝，整個裝置由 10 個撬塊組成，全部設(shè)備國產(chǎn)化。

該裝置采用氣體軸承透平膨脹機；國產(chǎn)分子篩深度脫除天然氣中的水和 CO2 ，工藝流程簡單，采用撬裝結(jié)構(gòu)，符合小型裝置的特點。采用純氮作為制冷工質(zhì)，功耗比采用冷劑的膨脹機循環(huán)要高。沒有充分利用天然氣自身壓力，將天然氣在中壓下（ 5.0MPa 左右）液化（較高壓力下液化既可提高氮氣的制冷溫度，又可減少制冷負(fù)荷），因此該裝置功耗大。

（2） 陜北氣田液化天然氣

1999 年 1 月建成投運的 2 × 104 m3 /d “陜北氣田 LNG 示范工程”是發(fā)展我國 LNG 工業(yè)的先導(dǎo)工程，也是我國第一座小型 LNG 工業(yè)化裝置。該裝置采用天然氣膨脹制冷循環(huán)，低溫甲醇洗和分子篩干燥聯(lián)合進行原料氣凈化，氣波制冷機和透平膨脹機聯(lián)合進行低溫制冷，燃?xì)鈾C作為循環(huán)壓縮機的動力源，利用燃?xì)獍l(fā)動機的尾氣作為加熱分子篩再生氣的熱源。該裝置設(shè)備全部國產(chǎn)化。裝置的成功投運為我國在邊遠(yuǎn)油氣田上利用天然氣生產(chǎn) LNG 提供了經(jīng)驗。

（4）中原油田液化天然氣裝置

中原油田曾經(jīng)建設(shè)了我國最大的 LNG 裝置，原料氣規(guī)模為 26.6 5 × 104 m3 /d 、液化能力為 1 0 × 104 m3 /d 、儲存能力為 1200 m3 、液化率為 37.5%[13]。目前，在充分吸取國外先進工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)、國外有關(guān)設(shè)備的情況，主要針對自身氣源特點，又研究出 LNG 工藝技術(shù)方案 。該工藝流程采用常用的分子篩吸附法脫水，液化工藝選用丙烷預(yù)冷 +乙烯預(yù)冷 + 節(jié)流。

裝置在原料氣量 30× 104 m3 /d 時，收率高達(dá) 51.4% ，能耗為 0.13 Kwh/Nm3 。其優(yōu)點在于各制冷系統(tǒng)相對獨立，可靠性、靈活性好。但是工藝相對較復(fù)雜，須兩種制冷介質(zhì)和循環(huán)，設(shè)備投資高。由于該廠充分利用了油田氣井天然氣的壓力能，所以液化成本低。

（5）天津大學(xué)的小型液化天然氣裝置

小型 LNG 裝置與大型裝置相比，不僅具有原料優(yōu)勢、市場優(yōu)勢而且投資低、可搬遷、靈活性大[15]。 LNG 裝置主要是用胺基溶劑系統(tǒng)對天然氣進行預(yù)處理，脫除 CO2 等雜質(zhì)；分子篩脫水；液化幾個步驟。裝置采用單級混合制冷系統(tǒng)；閉合環(huán)路制冷循環(huán)用壓縮機壓縮制冷劑。單級混合制冷劑工藝操作簡便、效率高，適用于小型 LNG 裝置。

壓縮機的驅(qū)動機可用燃?xì)廨啓C或電動馬達(dá)。電價低的地區(qū)可優(yōu)先考慮電動馬達(dá)（成本低、維修簡單）。在燃料氣價格低的地區(qū)，燃?xì)馔钙綄⑹歉玫倪x擇方案。經(jīng)濟評估結(jié)果表明，采用燃?xì)廨啓C驅(qū)動機的液化裝置，投資費要比選用電動馬達(dá)高出 200 萬~ 400 萬美元。據(jù)對一套 15 × 106ft 3 /d 液化裝置進行的成本估算，調(diào)峰用的 LNG 項目儲罐容積為 10 萬 m3 ，而用于車用燃料的 LNG 項目僅需 700m3 儲罐，導(dǎo)致最終調(diào)峰用的 LNG 成本為 2.03 ~ 2.11 美元 /1000ft3 ，而車用 LNG 成本僅 0.98 ~ 0.99 美元 /1000 ft38。

（6） 西南石油大學(xué)液化新工藝

該工藝日處理 3.0 × 104 m3 天然氣，主要由原料氣 （ CH4 ： 95.28% ， CO2 ：2.9% ） 脫 CO2 、脫水、丙烷預(yù)冷、氣波制冷機制冷和循環(huán)壓縮等系統(tǒng)組成。 以 SRK 狀態(tài)方程作為基礎(chǔ)模型，開發(fā)了天然氣液化工藝軟件。 天然氣壓縮機的動力采用天然氣發(fā)動機，小負(fù)荷電設(shè)備用天然氣發(fā)電機組供電，解決了邊遠(yuǎn)地區(qū)無電或電力緊張的難題。由于邊遠(yuǎn)地區(qū)無集輸管線可利用，將未能液化的天然氣循環(huán)壓縮，以提高整套裝置的天然氣液化率。

裝置采用一乙醇胺法（ MK-4 ）脫除 CO2 。由于處理量小，脫二氧化碳的吸收塔和再生塔應(yīng)采用高效填料塔 。由于混合制冷劑，國內(nèi)沒有成熟的技術(shù)和設(shè)計、運行管理經(jīng)驗，儀表控制系統(tǒng)較復(fù)雜。同時考慮到原料氣中甲烷含量高，有壓力能可以利用。故采用天然氣直接膨脹制冷作為天然氣液化循環(huán)工藝。氣波制冷屬于等熵膨脹過程，氣波制冷機是在熱分離機的基礎(chǔ)上，運用氣體波運動的理論研制的。在結(jié)構(gòu)上吸收了熱分離機的一些優(yōu)點，同時增加了微波吸收腔這一關(guān)鍵裝置，在原理上與熱分離機存在明顯不同，更加有效地利用氣體的壓力，提高了制冷效率。

（7） 哈爾濱燃?xì)夤こ淘O(shè)計研究院與哈爾濱工業(yè)大學(xué)

LNG 系統(tǒng)主要包括天然氣預(yù)處理、天然氣的低溫液化、天然氣的低溫儲存及天然氣的氣化和輸出等。經(jīng)過處理的天然氣通過一個多級單混冷凝過程被液化，制冷壓縮機是由天然氣發(fā)動機驅(qū)動。 LNG 儲罐為一個雙金屬壁的絕熱罐，內(nèi)罐和外罐分別是由鎳鋼和碳鋼制成。

循環(huán)氣體壓縮機一般采用天然氣驅(qū)動，可節(jié)省運行費用而使投資快速收回。壓縮機一般采用非潤滑式特殊設(shè)計，以避免天然氣被潤滑油污染。采用裝有電子速度控制系統(tǒng)的透平，而且新型透平的最后幾級葉片用鉆合金制造，改善了機械運轉(zhuǎn)。安裝于透平壓縮機上的新型離合器是撓性的，它們的可靠性比較高，還可以調(diào)整間隙。

國內(nèi)投產(chǎn)福建省莆田燃?xì)怆姀S首臺機組投產(chǎn)

2008年12月23日上午，福建LNG（液化天然氣）站線項目一期工程新增3、4#儲罐暨燃?xì)怆姀S首臺機組投產(chǎn)儀式，在福建省莆田市湄洲灣秀嶼港區(qū)隆重舉行。

此次新增的3、4#儲罐項目建設(shè)完工后將使得福建LNG站線項目儲罐容量達(dá)到64萬立方米，能滿足10臺發(fā)電機組一年多次滿發(fā)、停發(fā)的惡劣工況。新增儲罐將大大增加儲氣調(diào)峰的靈活性，為現(xiàn)有用戶的用氣安全性以及新增用戶的靈活性提供保障。

根據(jù)規(guī)劃，2015年-2020年之間，福建省內(nèi)將形成“兩縱兩橫、南北延伸”的天然氣管網(wǎng)格局。其中環(huán)網(wǎng)布置是從漳州沿著漳龍高速至龍巖，從福州沿著京福高速至南平，再從南平經(jīng)漳平、永安、三明、沙縣到龍巖，與現(xiàn)在福州至漳州管線形成“兩縱兩橫”的環(huán)狀供氣管網(wǎng)架構(gòu)，以此環(huán)網(wǎng)為供氣平臺，接引相應(yīng)輸氣支線和設(shè)置分輸站，覆蓋省內(nèi)主要用氣市場。而“南北延伸”調(diào)度干線則是指從福州經(jīng)寧德、福安、北上福鼎；從廈門翔安經(jīng)漳州、漳浦南下詔安，屆時福建全省的老百姓都可以同步用上清潔環(huán)保的天然氣。

同時，采用重型9F燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的莆田燃?xì)怆姀S#1機組于此前順利通過168小時試運行，現(xiàn)已正式投產(chǎn)。據(jù)悉，莆田燃?xì)怆姀S一期工程將建4套發(fā)電機組，項目總投資為50.8億元，一期工程投產(chǎn)后，年發(fā)電量為60億千瓦時。電廠使用清潔能源LNG，能有效推動節(jié)能減排，提高一次能源至二次能源的轉(zhuǎn)換率，每年可減少二氧化碳排放量約200萬噸。其在建的#2號機組現(xiàn)已完成部分工程調(diào)試，有望在2009年4月實現(xiàn)投產(chǎn)試運9。