工艺比较
液化工艺是液化天然气生产的核心。由于天然气的主要成分是甲烷，所以其性质和甲烷很相似。甲烷的临界温度为190.7K（即-82.45℃），在一个标准大气压下的液化温度是111.7K（即-161.45℃），因此天然气的液化只能在低温下实现，技术难度大，关键设备要求非常高，
世界上成熟的天然气液化工艺路线有三种，分别是：
1） 复迭（阶式）循环流程
2） 混合冷剂致冷流程，又细分为带或不带予冷的单级混合冷剂循环和多级混合冷剂循环。
3） 膨胀机致冷流程，分为带或不带予冷的单级膨胀循环和多级膨胀循环。
6.1.1 三种液化工艺简述和比较
1） 串级冷剂循环
对天然气在各冷箱（换热器）中用丙烷、乙烯（或乙烷）和甲烷分三级进行冷却、冷凝和过冷。每级冷箱均带自己的压缩、冷凝和膨胀冷剂循环。串级循环工艺的液化所需功率小，但由于冷剂循环数量多而带来相对投资高，因而维修和备件的费用也高。一般适用于大型基地型生产装置。
2） 混合冷剂循环（MRC）
混合冷剂循环用一种混合冷剂来代替多种纯冷剂，这种混合冷剂可以是氮和C1~C5烃的混合物。混合冷剂的压缩设备少，但对冷凝、分离和膨胀的级数工艺优化非常重要，因为这和投资、操作的弹性的费用直接有关。对大、小规模的基地型生产装置和调峰站均适用。
3） 膨胀循环
膨胀循环是最简单的一种冷冻系统，其压缩和膨胀只用了一种组分的气体流，它可以是天然气也可以是氮气。低温是气体通过膨胀机来实现的。膨胀循环开仃车简单而迅速，但功率消耗比串级循环和MRC 循环大。如采用气体预冷或双膨胀，可增加其效率。一般用于LNG 调峰站或气源压力较高的基地型生产装置。
6.1.2 三种液化工艺说明
1）复迭式制冷液化循环
复叠式制冷液化循环是由几个制冷循环复叠而成。例如可以用丙烷、乙烯和甲烷为制冷剂的制冷循环复叠制冷来实现液化（如图6.1-1所示）。丙烷在压缩机压缩后经水冷却后，成为液体，液态丙烷节流后蒸发制冷（温度约为-45℃），它用来冷却乙烯，使压缩后的乙烯液化，液态乙烯节流后蒸发制冷（温度约为-100℃），它又用来冷却压缩后的甲烷并使其液化。液态甲烷节流后又蒸发制冷（温度约为-160℃），就使原料气液化和过冷。原料气净化后，先在丙烷冷却器和乙烯冷却器中冷却，然后在甲烷冷却器中冷凝成液体，减压后进入储槽。
在早期的天然气液化生产中，复迭制冷技术有较多的应用。这种工艺热效率高、能耗
少，但是缺点是机组多、控制复杂、维修不便，因而可靠度相对较低。考虑到装置规模及目前国际上的新的液化技术的使用，本项目不建议采用该工艺。
丙稀压缩机 乙烯压缩机 甲烷压缩机
图6.1-1 复叠制冷循环示意图
2）带膨胀机的液化循环
带膨胀机的液化循环冷量主要是由气体在膨胀机中的绝热膨胀产生的。它又可以分为直接膨胀制冷和间接膨胀制冷两种。
图6.1-2表示的就是直接膨胀制冷的液化循环，它利用原料气的自身压力在膨胀机中绝热膨胀制冷，使原料气液化，因此几乎不消耗额外的能量，但它的液化率比较低，一般在7%〜15%。它适用于原料气压力高，近处就有低压管网，可以使用装置在液化过程中所产生的没有液化的大量的低压余气的场合。
图6.1-2 膨胀制冷液化循环
还有一种是间接式膨胀机制冷液化循环，它使用另一种气体（例如氮气或是甲烷，亦或是经处理后的原料气自身）经过压缩，进入冷箱，膨胀制冷达到液化所需要的低温。这种循环几乎可以实现全液化。它属于气冷循环，与复叠式和混合制冷剂循环相比，这种循环流程相对简单，机组少，但能耗相对很高，一般仅用于非常小型的设施。
3） 混合冷剂循环
混合冷剂循环制冷剂一般是5〜6种组分的混合物，工作时利用混合物中重组分先冷凝，轻组分后冷凝。让它们依次节流，蒸发制冷，最后使天然气液化。
混合制冷剂液化循环,是20世纪60年代末发展起来的。它以多组分混合物做为一种制冷剂，代替了复叠式制冷液化循环中的单组分的多种制冷剂，从而简化了流程。70 年代中期以来，混合制冷剂循环已经成为商业化天然气液化流程的首选，逐渐被各种规模的液化天然气生产设施采用，也成为本项目工艺路线的不二选择。
