□李 慧/文 孫 沖/圖
塞外九月，秋高云淡。
在毛烏素沙漠腹地，大牛地氣田天然氣乙烷回收工程正有序推進(jìn)。該工程是我國(guó)首個(gè)乙烷回收+聯(lián)產(chǎn)LNG（液化天然氣）工程，由石油工程建設(shè)公司中原設(shè)計(jì)公司牽頭承攬。
中原設(shè)計(jì)公司依托獨(dú)立開發(fā)的600萬立方米/日乙烷回收裝置研發(fā)了聯(lián)產(chǎn)100萬立方米/日LNG工藝包及模塊化裝置，天然氣液化率達(dá)到100%，實(shí)現(xiàn)大牛地氣田天然氣開發(fā)效益最大化。
2012年至今，中原設(shè)計(jì)公司在LNG工藝技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)耕耘，著力打造LNG技術(shù)品牌，已累計(jì)承攬相關(guān)項(xiàng)目53個(gè)，簽訂市場(chǎng)合同額約6.8億元。
摸索起步，研發(fā)中國(guó)石化首套擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LNG裝置
天然氣是一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的低碳能源。
2012年，我國(guó)《天然氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃》出臺(tái)，借這個(gè)東風(fēng)，中原設(shè)計(jì)公司在中國(guó)石化率先開始了LNG相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。
LNG是指通過低溫?fù)Q熱將常溫氣態(tài)下的天然氣冷卻至零下164攝氏度，使之液化。液化后體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/625，重量約為同體積水的45%，可以大幅節(jié)約天然氣儲(chǔ)存運(yùn)輸空間，具有單位熱值高、安全性好、便于運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。
“當(dāng)時(shí)，我們負(fù)責(zé)中原油田第一到第四天然氣處理廠的設(shè)計(jì)。隨著處理廠項(xiàng)目完工，天然氣處理業(yè)務(wù)逐步萎縮，公司急需提前拓展新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。”中原設(shè)計(jì)公司天然氣液化專家李光說。
憑借“提前一步”的創(chuàng)新意識(shí)和“領(lǐng)先一步”的技術(shù)積累，2012~2014年，中原設(shè)計(jì)公司承攬了中國(guó)石化大部分LNG項(xiàng)目。其中，技術(shù)難度最大的要數(shù)2014年總承包的四川德陽(yáng)清潔能源回收及利用項(xiàng)目。
該項(xiàng)目是中國(guó)石化建設(shè)的首座LNG工廠。“我們沒做過LNG總承包，國(guó)內(nèi)外也沒有類似的項(xiàng)目可參考。”提起這個(gè)項(xiàng)目，李光說得最多的就是“難”。
LNG工藝技術(shù)難度大，難在每一個(gè)處理單元都要綜合考慮工藝能耗、設(shè)備選型、工藝流程、儀表控制等，并根據(jù)實(shí)際情況選擇最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。該項(xiàng)目LNG單元操作壓力高達(dá)5.1兆帕，操作溫度最低為零下167攝氏度。面對(duì)單位產(chǎn)品能耗低、操作條件苛刻、工藝流程復(fù)雜等考驗(yàn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)反復(fù)進(jìn)行工藝模擬、優(yōu)化工藝方案，最終獨(dú)立研發(fā)出60萬立方米/日工藝包。中國(guó)石化因此有了首套擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LNG裝置。
萬事開頭難，有了寶貴經(jīng)驗(yàn)，中原設(shè)計(jì)公司在LNG工藝技術(shù)方面有了底氣。
持續(xù)深耕，成為中國(guó)石化唯一掌握全系列LNG工藝技術(shù)的單位
“創(chuàng)新能力和技術(shù)實(shí)力是設(shè)計(jì)公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力，我們必須與時(shí)俱進(jìn)、自我加壓，集中優(yōu)勢(shì)力量打造屬于中原設(shè)計(jì)公司的技術(shù)品牌，LNG工藝技術(shù)就是我們的攻堅(jiān)方向之一。”中原設(shè)計(jì)公司執(zhí)行董事、總經(jīng)理鄭焯說。
為集中優(yōu)勢(shì)兵力做好LNG業(yè)務(wù)，2017年，該公司組建了天然氣深度處理創(chuàng)新工作室。2018年，他們把原來與管道業(yè)務(wù)合并在一起的天然氣業(yè)務(wù)單獨(dú)分出，抽調(diào)業(yè)務(wù)尖子成立天然氣技術(shù)中心，用一支成建制的“正規(guī)軍”對(duì)天然氣相關(guān)技術(shù)發(fā)起總攻。
在突破一項(xiàng)項(xiàng)技術(shù)瓶頸過程中，他們承攬了更多的LNG工程項(xiàng)目，成功開展了不同規(guī)模的LNG工藝包及模塊化橇裝裝置研發(fā)。
他們采用自主創(chuàng)新的冷油吸收技術(shù)及全橇塊化設(shè)計(jì)，成功研發(fā)出中國(guó)石化首套5萬立方米/日天然氣試采井橇裝LNG工藝技術(shù)，這是中國(guó)石化在沙漠中建設(shè)的首座LNG試采站，實(shí)現(xiàn)了油氣資源高效轉(zhuǎn)化利用。
在東峰103井試采天然氣橇裝回收試驗(yàn)站建設(shè)中，他們針對(duì)天然氣重?zé)N含量高的特點(diǎn)，首次采用低溫洗滌脫重?zé)N工藝，開發(fā)了10萬立方米/日井口氣LNG工藝技術(shù)，成功交付中國(guó)石化首座標(biāo)準(zhǔn)化LNG橇裝站，設(shè)備成橇率在90%以上。目前，他們已承接LNG橇裝站項(xiàng)目20余個(gè)。
針對(duì)中安信資庫(kù)爾勒LNG項(xiàng)目原料氣含氮高的特點(diǎn)，他們開發(fā)混合冷劑三步制冷、三級(jí)節(jié)流工藝，分溫段處理，實(shí)現(xiàn)能耗最低條件下零下173.6攝氏度超深冷脫氮，設(shè)計(jì)的50萬立方米/日LNG工廠和5萬立方米LNG儲(chǔ)備站，是目前國(guó)內(nèi)陸上儲(chǔ)存量最大的LNG工廠。
目前，中原設(shè)計(jì)公司已形成系列LNG工藝技術(shù)，成為中國(guó)石化唯一掌握5萬~200萬立方米/日全系列LNG工藝技術(shù)的設(shè)計(jì)單位，成功填補(bǔ)了中國(guó)石化大規(guī)模LNG裝置工藝技術(shù)的空白。
超前攻關(guān)，掌握500萬~2000萬立方米/日超大規(guī)模系列液化技術(shù)
“目前，國(guó)內(nèi)最大LNG工廠規(guī)模為500萬立方米/日，中國(guó)石化已建成的最大LNG工廠規(guī)模為100萬立方米/日，可以預(yù)見的是，在追求更大規(guī)模更高經(jīng)濟(jì)效益的驅(qū)使下，將來會(huì)出現(xiàn)具備更高單產(chǎn)能力的裝置。”石油工程建設(shè)公司首席專家銀永明說。
實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模LNG生產(chǎn)工藝和關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化迫在眉睫。
通過對(duì)比國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀，中原設(shè)計(jì)公司深刻認(rèn)識(shí)到，LNG技術(shù)發(fā)展并不是一味追求規(guī)模最大化，而是追求項(xiàng)目全生產(chǎn)周期技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益最大化。
2022年，他們?cè)谖战梃b現(xiàn)有相關(guān)工藝的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地研發(fā)出一種適用于500萬~1000萬立方米/日含氮天然氣液化系列專有技術(shù)，較國(guó)內(nèi)同等規(guī)模節(jié)約能耗10%、換熱效率提升3%、脫氮深度＞99%，關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率在90%以上。目前，該技術(shù)已具備工業(yè)化應(yīng)用條件。
2023年，為進(jìn)一步掌握大型LNG裝置關(guān)鍵技術(shù)，他們承擔(dān)了中國(guó)石化“2000萬立方米/日天然氣液化技術(shù)研究”科研課題。截至目前，該課題已取得突破性進(jìn)展，開發(fā)了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三級(jí)混合冷劑制冷技術(shù)，申報(bào)發(fā)明專利兩項(xiàng)，掌握了超大規(guī)模天然氣液化能效優(yōu)化技術(shù)。
