액화 가스 저장 탱크 제조 공정 및 생산 기술

첫째, 액화 천연 가스

주요 성분은 메탄으로, 지구상에서 가장 깨끗한 에너지로 인정받고 있다. 무색무미, 무독성, 부식성, 부피는 같은 부피의 기체 천연가스의 1/600, 액화천연가스의 무게는 같은 부피수의 약 45% 에 불과하다. 그것의 제조 공정은 가스전에서 생산되는 천연가스를 정화하고, 일련의 극저온 액화를 거쳐 LNG 수송선으로 운송하는 것이다. 연소 후 대기오염은 매우 적고 방출되는 열량이 많기 때문에 LNG 가 좋다.

그것은-160 C 에서 압축, 냉각, 액화 후 천연가스로 만들어졌다. 그것의 주성분은 메탄으로, 전문 선박이나 유조선으로 운송하여 사용할 때 다시 기화한다. 1970 년대 이후 세계 액화천연가스의 생산량과 무역량이 급속히 증가했다. 2005 년 액화천연가스 국제무역량은1885438+0 억 입방미터에 달했다. 이 중 인도네시아는 최대 수출국이며 수출량은 314 억 입방미터이다. 최대 수입국은 일본, 763 억 2 천만 입방미터이다.

둘째, 국내외 개요 및 발전 추세

194 1 년, 세계 최초의 산업 규모의 LNG 공장이 미국 클리블랜드에 건설되어 액화능력이 8500m3/d 로 1960 년대 이후 LNG 공업이 급속도로 발전하여 규모가 커지고 있다. 기본 하중 액화 능력은 2 입니다. 5× 104m3/d .. 자료 [3] 에 따르면 현재 각국은 이미 160 대 이상의 LNG 장치를 가동하고 있으며, LNG 수출총량은 46./kloc-0 을 넘어섰다 .....

천연가스의 주성분은 메탄이다. 메탄의 상압 끓는점은-161℃이고 임계 온도는-84 C 이고 임계 압력은 4. 1MPa 입니다. LNG 는 액화천연가스의 약칭으로 천연가스를 정화 (탈수, 탈산, 탈산 가스) [4] 한 후 스로틀링, 팽창, 추가 냉원 냉각을 통해 메탄을 액체로 바꾸는 것이다 [5].

2. 1 외국 연구 현황

외국 액화공장은 규모가 크고, 공예가 복잡하고, 설비가 많으며, 투자가 높다. 그것들은 기본적으로 오버레이 냉방과 혼합 냉방제 냉각 기술을 채택하고 있다. 현재 두 가지 유형의 공장이 모두 가동되고 있으며, 새로 생산한 공장은 주로 혼합 냉방제 냉각 기술을 채택하고 있다. 연구의 주요 목적은 액화의 에너지 소비를 줄이는 것이다. 냉방 과정은 단계별 냉각에서 혼합 냉매 냉동 순환으로 발전한다. 현재, 보고 및 Cⅱ-2 신기술 [6] 이 있습니다. 이 프로세스는 순조분순환이 간단하고, 분리가 없고, 통제하기 쉬운 장점이 있으며, 천연가스와 냉매의 온도와 온도 조화가 우수하고, 효율이 높으며, 장비가 적다는 등 혼합 냉방제 냉동 사이클의 장점도 있다.

프랑스 Axens 는 IFP 와 협력하여 처음으로 고급 천연가스액화공정인 Liquidin 을 개발하여 LNG 시장의 토대를 마련했습니다. 생산 능력은 일반 방법보다 15%-20%, 생산 비용은 25% 낮습니다. 액화법을 채택한 후, 각 액화장치의 생산량은 600× 104 t/y 이상에 달할 수 있으며, 액화법은 LNG 생산 비용을 톤당 25% 낮출 수 있다 [7]. 이 공정의 주요 장점은 핀 열 교환기와 열역학 최적화 공정을 사용하여 초대형 액화장치를 만들 수 있다는 것이다. Axens 는 미국, 유럽, 아시아 등 여러 주요 지역에 이 프로세스 사용을 제안했으며 예비 설계 및 실현가능성 연구를 진행하고 있습니다. IFP 와 Axens 가 개발한 Liquefin 공정의 안전, 환경 보호, 실용성 및 혁신은 최근 세계에서 인정받아 화학공학학회에서 수여하는' 엔지니어링 우수상' [8] 을 수상했습니다.

미국 텍사스 대학 엔지니어링 실험소는 천연가스 액화 신기술인 ——GTL 기술을 개발해 특허를 획득했다. 이 기술은 현재 개발된 GTL 기술보다 소형 장치에 더 적합하며 30.5 × 104 m3 /d 천연가스를 처리할 수 있습니다. 실험소의 GTL 은 합성연료회사에 허가를 받았다. 이 회사는 A&M 대학 캠퍼스 부근에 GTL 실험공장을 설립하여 현재 경제 시뮬레이션 분석을 진행하고 있다. 기존 기술에 비해 신공예가 훨씬 간단해서 합성가스가 필요 없고 발전 외에 산소도 사용할 필요가 없다. 그 경제성, 규모, 생산량은 모두 일반 피토 GTL 공예와 다르다. 첫 번째 공업설비는 2004 년 상반기 [9] 를 완성할 수 있을 것이다.

2.2 국내 연구 현황

일찍이 1960 년대에 국가과학위는 액화천연가스 발전 계획을 세우고 60 년대 중반에 공업실험을 마쳤다. 쓰촨 석유관리국 웨이원 화학공장은 국내 최초의 천연가스 심냉분리 액화공업 생산 설비를 보유하고 있으며, 생산 LNG 는 he 를 제외한다. 199 1 년, 이 공장은 우주부에 30 톤을 로켓 실험 연료로 제공했다. 외국의 상황과 달리 우리나라의 천연가스 액화 연구는 소규모 액화 과정을 겨냥한 것으로 이 방면에 많은 문헌 발표 [10] 가 있다. 다음은 중국의 기존 천연가스액화공장 공예에 대한 간략한 소개입니다.

쓰촨 액화 천연 가스 공장

중과원 베이징과양가스액화기술유한공사와 쓰촨 간양시 코양저온설비유한공사가 공동으로 개발한 300l/h 천연가스액화장치는 LNG 를 공업과 민간가스로 활용한 피크 조절, 가스대유 시범공사다. 이 장치는 1992 에 건설되어 LNG 자동차 연구에 LNG 를 제공한다.

이 장치는 천연가스 자체의 압력을 최대한 활용하고 가스 터빈 팽창기를 이용하여 액화가스를 냉각시켜 민간용 천연가스나 LNG 생산의 최고봉에 사용한다. 공예가 합리적이고, 기술이 선진적인 기체 터빈 팽창기를 채택하다. 이 장치는 기본적으로 수력을 소비하지 않고 에너지 절약 프로젝트이지만 액화율은 매우 낮아 약 10% 로 설계 원리와 일치한다.

2.2.2 길림 유전 LNG 공장

길림유전, 중국석유가스공사, 중과원 저온센터가 공동으로 개발한 500l/h 장착식 공업실험장치가 6 월 5438+0996+2 월 65438 에 성공적으로 시운전을 했다. 이 장치는 질소를 냉매로 하는 팽창기 순환 기술을 채택하고 있다. 전체 장치는 10 개 썰매 블록으로 구성되며, 장비는 모두 국산화됩니다 [1 1].

이 장치는 가스 베어링 터빈 팽창기를 사용합니다. 국산 분자 체는 천연가스에서 물과 CO2 를 심도 있게 제거하며, 공정이 간단하고, 구조를 비틀어 소형 장치의 특징에 부합한다. 순질소를 냉매로 사용하면 냉매를 사용하는 팽창기보다 전력 소비량이 높다. 천연가스는 중압 (약 5.0MPa) 에서 액화되어 자체 압력을 충분히 활용하지 못하고 (높은 압력 하에서 액화는 질소의 냉각 온도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 냉방 부하도 낮출 수 있음) 장치 전력 소비량이 높다.

2.2.3 북쪽 산시 가스전 액화 천연 가스

1999 년 6 월 건설된 2 × 104 m3 /d' 북가스전 LNG 시범공사' 는 우리나라 LNG 산업 발전을 위한 시범공사이자 우리나라 최초의 소형 LNG 산업화 장치다. 이 장치는 천연가스 팽창 냉동순환, 저온메탄올 세척, 분 자체 건조 정화 원료 가스, 공기파 냉장고와 터빈 팽창기를 이용한 저온 냉각, 가스기를 순환압축기의 동력원으로, 가스기 배기가스를 가열분 자체의 재화를 위한 열원으로 사용한다. 이 기기의 모든 장치는 현지화되어 있습니다. 이 장치의 성공적인 운영은 중국이 외딴 가스전에서 천연가스를 이용하여 LNG 를 생산한 경험을 제공한다 [12].

2.2.4 중원 유전 LNG 공장

중원 유전은 국내 최대 LNG 공장을 건설한 적이 있다. 원료가스 규모 26.6 5 × 104 m3 /d, 액화능력 1 0 × 104 m3 /d, 저장능력 현재, 외국 선진 기술의 완전 한 흡수를 기준으로 하 여, 국내외의 관련 장비 상황과 결합 하 여, 주로 자체 가스 소스 특성에 대 한 LNG 기술 솔루션 [14] 을 개발 했습니다. 공정은 일반적으로 사용되는 분 자체 흡착법을 사용하여 탈수되고, 액화 공정은 프로판 예냉+에틸렌 예냉+스로틀링을 사용합니다.

원료 기량이 30× 104 m3 /d 인 경우 생산량은 최대 5 1.4%, 에너지 소비량은 0. 13 Kwh/Nm3 입니다. 각 냉각 시스템이 상대적으로 독립적이며 안정성과 유연성이 우수하다는 장점이 있습니다. 그러나 공예는 비교적 복잡하여 두 가지 냉각 매체와 순환이 필요하며 설비 투자가 높다. 이 공장은 유전 가스 우물에서 천연가스의 압력에너지를 충분히 활용했기 때문에 액화 비용이 낮다.

2.2.5 천진 대학 소형 LNG 공장

소형 LNG 공장은 대형 공장에 비해 원자재 우세와 시장 우세, 낮은 투자, 이동 용이성, 유연성 [15] 을 갖추고 있습니다. LNG 공장은 주로 아미노 용제 시스템을 이용하여 천연가스를 사전 처리하여 CO2 등의 불순물을 제거한다. 분 자체 탈수; 액화의 몇 가지 단계. 이 장치는 단일 단계 하이브리드 냉동 시스템을 사용합니다. 폐쇄 루프 냉동 순환은 압축기를 사용하여 냉매를 압축합니다. 단일 레벨 혼합 냉매 프로세스는 간단하고 효율적이며 소형 LNG 공장에 적합합니다.

압축기는 가스 터빈 또는 모터에 의해 구동될 수 있습니다. 전기 가격이 낮은 지역 (비용이 낮고 유지 보수가 간단한 지역) 에서는 모터를 우선적으로 고려할 수 있다. 가스 가격이 낮은 지역에서는 가스 터빈이 더 좋은 선택이 될 것이다. 경제평가 결과 가스 터빈으로 구동되는 액화장치의 투자비용이 모터로 구동되는 액화장치보다 200 만 ~ 400 만 달러 높은 것으로 나타났다. 한 세트의 15 × 106ft 3 /d 액화장치의 비용 추산에 따르면 피크 조절용 LNG 프로젝트 저장 탱크 용량은 65438+ 1 억 m3 이고 차량용 연료용 LNG 프로젝트는 70 만 필요합니다 최종 피크 레귤레이션에 사용되는 LNG 비용은 2.03 ~ 2. 1 1 달러/1000ft3 이고 자동차 LNG 비용은 0.98 ~ 0.99 달러//kk 에 불과합니다

2.2.6 남서 석유 연구소 액화 신기술

이 공예의 일일 처리량은 3.0 × 104 m3 가스로 주로 원료가스 (CH4: 95.28%, CO2 :2.9%) 로 구성되어 탈탄, 탈수, 프로판 예냉, 기파 냉방기 냉각 및 순환 압축에 쓰인다 SRK 상태 방정식을 기반으로 천연가스 액화 프로세스 소프트웨어를 개발하였다. 천연가스압축기는 천연가스 엔진에 의해 전력이 공급되고, 소부하용 전기 설비는 천연가스 발전기에 의해 전력이 공급되며, 외진 지역에 전기가 없거나 전기가 부족한 문제를 해결한다. 외진 지역에 송수관이 없기 때문에 액화천연가스는 회수되어 전체 공장의 액화율을 높일 것이다.

이 장치는 모노 에탄올 아민 공정 (MK-4) 을 이용하여 CO2 를 제거한다. 용량이 작기 때문에 탈탄 흡수탑과 재생탑은 고효율 충전탑 [16] 을 사용해야 합니다. 혼합 냉매를 채택했기 때문에 국내에서는 설계 및 운영 관리 방면에서 성숙한 기술과 경험이 없어 계기 제어 시스템이 비교적 복잡하다. 동시에 원료가스 중 메탄 함량이 높다는 점을 감안하면 압력에너지를 이용할 수 있다. 따라서 천연가스액화순환공정은 천연가스 직접 팽창 냉동 [17] 을 사용합니다. 기파 냉방은 등 엔트로피 팽창 과정에 속하며, 기파 냉방기는 열분리기를 기초로 기체 파동 이론을 이용하여 발전한다. 열 분리기의 장점 중 일부를 구조적으로 흡수하면서 마이크로웨이브 흡수강이라는 핵심 부품을 증가시켜 열 분리기와 원리적으로 뚜렷한 차이가 있어 기체 압력을 더욱 효과적으로 활용하고 냉각 효율을 높였다.

2.2.7 하얼빈 가스 공학 설계 연구소 및 하얼빈 공과 대학

LNG 시스템은 주로 천연가스 사전처리, 저온액화, 저온보관, 기화, 천연가스 외송 [18] 을 포함한다. 처리된 천연가스는 다단계 단일 혼합 응축 과정을 통해 액화되며 냉동 압축기는 천연가스 엔진에 의해 구동됩니다. LNG 탱크는 바이메탈 보온통으로, 내부 탱크와 외부 탱크는 각각 니켈 강철과 탄소강 [19] 을 사용합니다.

순환기 압축기는 일반적으로 천연가스로 구동되어 운영비용을 절약하고 투자 회수가 빠르다. 압축기는 일반적으로 윤활유가 없는 특수 설계를 사용하여 가스가 윤활유에 오염되는 것을 방지한다 [20]. 전자 속도 조절 시스템이 장착된 터빈을 채용했고, 새로운 터보의 말단 블레이드는 금강석 합금을 채택하여 기계 운행성을 높였다. 터빈 압축기에 설치된 새로운 클러치는 유연성이 있으며 신뢰성이 상대적으로 높으며 간격을 조정할 수 있습니다.