山東LNG接收站冷能空分方案技術(shù)經(jīng)濟可行性分析

張大偉 胡 超 王 敏 田 東

（1.中國石化青島液化天然氣有限責(zé)任公司，山東 青島 266400；2.中國石油天然氣銷售西南公司綿陽銷售部，四川 江油 621741）

0 引言

LNG蘊藏著大量的低溫能量，一般LNG接收站在LNG氣化過程中將大量的高品質(zhì)冷能釋放到海水中，造成嚴重的能源浪費，這與我國日趨嚴峻的能源需求現(xiàn)狀和節(jié)能減排的國策是矛盾的。近年來LNG氣化冷能的利用問題越來越受到高度重視，LNG冷能可用于發(fā)電、空氣液化分離（液氧、液氮、液氬）、液化碳酸、干冰、空調(diào)、冷凍食品、低溫粉碎廢棄物處理、凍結(jié)保存、低溫醫(yī)療等[1-4]。充分利用好LNG所攜帶的冷能，已成為LNG產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排的戰(zhàn)略任務(wù)之一?；诖丝紤]，筆者通過調(diào)研國內(nèi)外冷能空分裝置的建設(shè)現(xiàn)狀，分析青島及周邊地區(qū)市場需求情況與市場投資風(fēng)險，提出了一套冷能空分工藝技術(shù)方案。

1 國內(nèi)外冷能空分裝置情況

目前LNG冷能利用技術(shù)主要掌握在歐美及日本等國家手中，如法國液化空氣公司、德國林德公司、德國梅塞爾公司、美國空氣化工產(chǎn)品公司等均具有較先進的冷能利用技術(shù)。20世紀60年代法國液化空氣公司與法國煤氣公司聯(lián)合設(shè)計、共同出資在法國馬賽建造了世界上第一套370t／d的冷能空分裝置，隨后美國、德國、韓國、日本、澳大利亞等國都在LNG終端接收站建造了冷能液體空分和冷能發(fā)電裝置，至今全球建設(shè)LNG冷能液體空分裝置約為35座[5]。

隨著我國LNG使用規(guī)模的不斷擴大，LNG冷能利用技術(shù)得到國家的重視和推廣。2010年10月，中海油與美國空氣化工產(chǎn)品公司在福建莆田建設(shè)的國內(nèi)首個LNG冷能空分項目投產(chǎn)，液氧、液氮生產(chǎn)規(guī)模達600t／d[6]。中國石油江蘇如東LNG項目充分吸收國外先進技術(shù)，建設(shè)一個冷能利用空分工廠，該項目一期利用LNG冷能50×104t／a，液氧、液氮和液氬產(chǎn)量總計20 × 104t／a[7]。

2 技術(shù)方案

方案采用具有國內(nèi)先進水平的LNG利用冷能空分技術(shù)，其工藝流程包括空氣過濾除塵、空氣壓縮、乙二醇冷卻系統(tǒng)、空氣分子篩凈化、精餾系統(tǒng)、LNG制冷液化系統(tǒng)、無氫制氬系統(tǒng)等。原料空氣經(jīng)過過濾除塵系統(tǒng)、主空壓機、乙二醇冷卻系統(tǒng)、分子篩凈化系統(tǒng)后進入精餾系統(tǒng)，由精餾塔生成的中壓氮將被送至1個氮氣循環(huán)系統(tǒng)中，在該系統(tǒng)中氮被壓縮并被LNG液化，其中部分液化氮返回空分裝置中，在主熱交換器內(nèi)氣化從而使空氣冷凝。液氮氣化后作為中壓氮氣返回液化器中，與LNG交換熱量后的一部分液氮進入精餾塔，余下部分即作為產(chǎn)品。液氧、液氬直接從精餾系統(tǒng)中獲得，工藝流程簡圖見圖1。

圖1 LNG冷能空分工藝流程簡圖

該流程的主要技術(shù)特點包括：① 空分裝置工藝流程與接收站工藝流程完全匹配，所用LNG進出口壓力、溫度等級均能滿足接收站工藝的技術(shù)要求；② 工藝技術(shù)流程可靠、設(shè)備少、系統(tǒng)高效節(jié)能、占地面積小、裝置維修費用低、運行穩(wěn)定；③ LNG不直接與空氣接觸，空分系統(tǒng)與LNG—氮液化系統(tǒng)采用壓力氮循環(huán)傳送冷能，空分系統(tǒng)的安全性能更可靠；④ 利用低溫氮氣壓縮機和兩級節(jié)流過冷LNG冷箱板式換熱等先進技術(shù)，LNG冷能的利用效率更高；⑤ 液氧產(chǎn)品直接由主冷凝蒸發(fā)器中連續(xù)抽出，能有效控制烴類物質(zhì)在系統(tǒng)中積聚，確保主冷系統(tǒng)的安全；⑥ 采用乙二醇水溶液作為冷卻劑，充分利用了LNG的冷量級配。

3 市場與投資風(fēng)險分析

3.1 市場供需風(fēng)險

空分產(chǎn)品氧氣、氮氣、氬氣（包括液態(tài)產(chǎn)品）被廣泛應(yīng)用于冶煉、石化工業(yè)、機械焊接、金屬熱處理、玻璃、光纖生產(chǎn)、低溫粉碎、飲用水處理、漂白紙漿、醫(yī)療等領(lǐng)域[8-10]。對于液態(tài)空分產(chǎn)品而言，由于產(chǎn)品本身差異性不大，所以其競爭力主要還是取決于價格、安全性、供應(yīng)可靠性，其中價格因素占主導(dǎo)地位。由于利用LNG冷能節(jié)約了生產(chǎn)中的電力消耗，在一定程度上降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，由此可大大增強液體產(chǎn)品的市場競爭力，但合理的往返運距一般為100～300km，否則運輸成本將抵消能耗節(jié)省的成本優(yōu)勢[11-12]。因此詳細了解所在及周邊地區(qū)的工業(yè)發(fā)展情況，對確定目標市場及營銷方案都有十分重要的意義。

參考《山東省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》，青島周邊地區(qū)仍將重點發(fā)展化工、冶金、裝備制造業(yè)，并積極拓展電子信息、生物與新醫(yī)藥、基礎(chǔ)材料與新材料、造紙等產(chǎn)業(yè)，形成集成電路、光電顯示、石化、冶金、造船、造紙等產(chǎn)業(yè)基地。

膠東半島經(jīng)濟多年來保持平穩(wěn)較快增長，在青島、煙臺、濰紡、日照等市已經(jīng)建成投產(chǎn)的空分工廠如表1所示[13]。隨著空分產(chǎn)品需求量的不斷增加，目前市場供應(yīng)量已經(jīng)不能滿足企業(yè)和社會的需求量，該現(xiàn)狀導(dǎo)致青島周邊地區(qū)空分產(chǎn)品的價格一直在逐漸上漲，因此在青島膠南地區(qū)建設(shè)LNG冷能空分工廠有較好的區(qū)域基礎(chǔ)。

表1 青島周邊地區(qū)空分工廠分布表

3.2 投資風(fēng)險

該方案以空氣為原料，利用LNG冷能為空分裝置冷源，所需冷能由建設(shè)規(guī)模為350×104t／a的山東LNG接收站提供，項目設(shè)計LNG用量約為50×104t／a，因此不存在冷能的資源風(fēng)險。另外，投資建設(shè)一套產(chǎn)能為液氮10×104t／a、液氧10.5×104t／a、液氬0.5×104t／a的裝置，總投資金額約為2.8億元；按照2017年青島地區(qū)空分產(chǎn)品市場價格（液氮850元／t、液氧1100元／t、液氬2500元／t），年銷售收入總計約2.13億元；生產(chǎn)期間耗電每小時約0.7×104kW·h，每年電費成本總計為0.6億元，其他生產(chǎn)成本約為0.35億元，則每年凈利潤可達1.18億元，預(yù)計最快3年內(nèi)可以收回所有投資。因此該方案投資回報快，風(fēng)險可以承受。

3.3 價格風(fēng)險

由于國際能源價格不斷攀升，預(yù)計液體產(chǎn)品市場價格將呈逐漸上升的趨勢。由于經(jīng)濟發(fā)展過程中存在各種錯綜復(fù)雜的因素，如員工薪酬成本上升、原材料價格上漲等，都有可能影響到液態(tài)空分產(chǎn)品使其需求減少，但山東省未來新建裝置和新增項目的投入又會刺激其需求，增加的需求量有可能會多于減少的需求量，因此市場供需風(fēng)險不大，相應(yīng)地價格也不會產(chǎn)生大的風(fēng)險。根據(jù)相關(guān)權(quán)威網(wǎng)站發(fā)布的信息，目前液氮月平均價格已漲至1000元／t以上，而液氧、液氬價格分別在原先價格的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了翻番。因此，方案的市場價格風(fēng)險較小。

3.4 產(chǎn)品競爭力風(fēng)險

產(chǎn)品競爭力風(fēng)險取決于產(chǎn)品成本的高低，空分設(shè)備運行的電耗占總消耗的95%，其他消耗主要是水耗，該項目由于是利用LNG的冷能來制取液態(tài)空氣分離產(chǎn)品，會大大降低電耗，如每生產(chǎn)1kg液氧耗電量為0.39kW·h，生產(chǎn)1kg液氮耗電量為0.24 kW·h，耗電量僅為常規(guī)液體空分裝置的30%～50%。因此在生產(chǎn)成本上有明顯的產(chǎn)品競爭優(yōu)勢。

4 結(jié)論

1）通過對青島及周邊地區(qū)市場需求與風(fēng)險分析，認為以現(xiàn)有的技術(shù)條件山東LNG接收站利用LNG冷能建設(shè)冷能空分裝置工廠是可行的，風(fēng)險是可控的，其對低位冷能的高效、優(yōu)質(zhì)利用，符合國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃、行業(yè)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)準入標準，符合國家宏觀調(diào)控政策，符合中國石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向和“能效倍增”計劃。

2）LNG冷能空分屬于清潔能源綜合利用項目，生產(chǎn)過程本身為清潔零排放過程，經(jīng)濟效益較好。項目投產(chǎn)運行后，可對降低碳排放、減少污染物排放作出一定貢獻，其符合國家倡導(dǎo)的節(jié)能減排、綠色低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策和引導(dǎo)方向，將對山東省和膠州灣地區(qū)大氣環(huán)境的改善起到正面積極的作用。

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10億噸級大型天然氣區(qū)或誕生于塔里木油田

塔里木油田又有一項重大成果公布了。這一成果，正在喚醒一個儲量可能超過10×108t的大型天然氣區(qū)。

5月25日，中國石油的重大科技專項“塔里木油田勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”（二期）在北京通過了專家組驗收。專家組認為，該科技專項在前陸盆地天然氣和縫洞型碳酸鹽巖油氣勘探開發(fā)、深層砂巖油氣藏穩(wěn)產(chǎn)三大領(lǐng)域理論技術(shù)獲得新突破，實現(xiàn)了攻關(guān)目標。

據(jù)悉，通過3年多的攻關(guān)，該科技專項不僅取得了重大突破，還取得了顯著的生產(chǎn)應(yīng)用效果，助使克深地區(qū)萬億立方米資源規(guī)模逐漸形成，新增天然氣地質(zhì)儲量7318.88×108m3（相當于5.8×108t原油當量）。

據(jù)業(yè)內(nèi)專家分析，克深地區(qū)所在的庫車前陸地盆地，目前整體展現(xiàn)出2×1012m3大氣區(qū)的前景。而2×1012m3的天然氣，相當于15×108t石油。

這再次展示出，在我國的塔里木盆地乃至整個新疆地區(qū)，油氣產(chǎn)業(yè)有著巨大的發(fā)展前景。

來源：電纜網(wǎng) 2018－06－05

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