低温制冷系统应用案例：海上液化天然气（LNG）再液化装置（三）

九、工厂生产能力。

液化天然气生产成本的显著降低主要得益于大型液化天然气生产线的建设，其年产能通常高达500万吨。然而，传统LNG船的甲板空间限制了工厂的容量，实际可行的容量往往不到一半。早期工程研究表明，采用双氮膨胀器技术的单列液化装置，在常规船体（约-145,000立方米液化天然气容量）的可用甲板空间内，其年产能约为150万吨。通过布置双列液化装置，可实现这一产能。

使用两个独立的液化天然气生产列车不仅有助于减少设备数量，而且采用可靠的航空衍生燃气轮机还能降低关键设备的维护成本，从而提高液化天然气工厂的可用性。根据计划，这种设置可使工厂停工时间减少至不到1.5%，远超单一列车陆上工厂的性能。同时，设备尺寸通常控制在行业经验范围内，这有助于吸引多个潜在供应商并维持具有竞争力的成本。

此外，这种布局还有助于实现工厂的对称设计，从而优化柱头重量分布并简化模块设计。在液化上游环节，采用单列式原料气预处理方案也是切实可行的。目前，采用这种整体海上概念的工厂，其年产能约为150万吨，已成为大多数正在考虑的FLNG FPSO项目的首选方案。

十、近海工程

近海工程中，LNG FPSO的设计巧妙地融合了陆上LNG工厂与石油FPSO的成熟技术。然而，这一设计也面临着诸多独特的挑战。液化系统的复杂性、低温设备的特殊要求、庞大的公用事业消耗（尤其是冷却水和潜在的电力供应系统），以及在相对狭小的空间内处理液化天然气的潜在危险，都是设计中必须仔细考虑的因素。因此，LNG FPSO的设计不仅是对已有技术的整合，更需要在解决这些独特问题的基础上，实现高效、安全的生产。

十一、设计

LNG FPSO的设计是一项复杂的工程任务，它要求造船师在LNG工厂设计和FPSO设计实践之间找到完美的平衡点。这一过程中，关键是要确保上层设施（包括处理厂和主要公用设施）与船体和船舶系统（如公用设施、控制支持等）能够无缝对接，实现最佳集成。

目前，造船商们正致力于优化LNG储存系统和船体结构的设计，以减轻整体重量并降低成本。在FPSO上，空间总是有限的，因此处理设施必须妥善布局，以确保与火炬、直升机甲板和建筑物保持安全距离。这就需要甲板设计师和船舶设计师紧密合作，共同制定合适的工厂设计和布局策略。

对于FLNG来说，船舶对波浪运动的响应以及工厂和设备的设计要求都是重要考量因素，以减轻运动对设备的影响。初步设想是将这些设施部署在相对平静的海域，并通过船舶设计来减少滚动倾向。同时，专业公司也在研究波浪运动对船舶运动的具体影响，为工程和设计提供有力支持。

在LNG技术选择上，双膨胀器技术因其稳健性和对船舶运动的适应性而备受青睐。然而，仍需深入研究船舶运动如何影响设备有效重量和甲板弯曲。此外，具有低温设备设计经验和管道应力分析能力的团队也是必不可少的，他们将对液化段的管道设计进行精细优化，确保安全高效。

在设备布局方面，受容器运动影响的工艺设备应置于容器中心线，以防止波浪运动对其造成不利影响。特别是酸性气体去除装置等关键设备，需要特别注意防止操作不当导致的问题。同时，计算流体力学在优化柱内部设计和避免过高设计余量方面发挥着重要作用。

最后，考虑到运行过程中可能出现的处理后气体CO含量过高的情况，分子筛脱水系统的灵敏度评估也是设计过程中不可忽视的一环。这将有助于确保系统在各种条件下的稳定运行，实现优化设计目标。

十二、设备。

在设备布局方面，考虑到海上环境的波浪运动，我们特别注重将那些容易受到容器运动影响的工艺设备放置在容器的中心线上，以确保其稳定运行。特别是用于蒸汽和液体服务的分离器和柱子，这些设备的布置都需要经过精心规划。其中，酸性气体去除装置（即AGU接触器和胺再生塔）的布置尤为关键，因为它们对操作的要求极高，一旦操作不当，就可能导致液化段中CO的冻结。

为了维持处理后气体的CO浓度在50 ppmv的极低水平，我们采用了多层结构填料和规律的液体再分配方法，以防止液体在向下流动时过于靠近塔壁，从而确保高效且安全的气体处理过程。在此过程中，计算流体力学技术发挥了重要作用，它帮助我们更准确地确定柱的内部设计，并避免了因设计余量过大而造成的资源浪费。

然而，我们还需要考虑到一种可能的情况，那就是在运行过程中，如果处理后的气体中CO2含量过高，而我们在设计时没有充分考虑到这一点，那么分子筛脱水系统就可能面临过载的风险。因此，在高CO2环境下，我们必须对脱水系统的灵敏度进行深入的评估，以确保其能够在各种条件下稳定运行，并进一步优化其设计，以适应海上LNG生产的特殊需求。

下图为低温再液化系统现场图

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