国家能源液化天然气技术研发中心

　　国家能源液化天然气技术研发中心（以下简称研发中心）于2011年9月28日由国家能源局批准成立，并于2012年2月22日在中国寰球工程有限公司正式挂牌，现由寰球北京公司牵头，联合中国石油工程建设有限公司共同承担液化天然气（即Liquefied Natural Gas，以下简称LNG）技术研发工作，是我国在LNG领域唯一的跨行业科技开发的国家级研发中心。

　　研发中心下设五所一室，立足于LNG全产业链，重点开展关键技术创新。

　　作为LNG工程技术和基础技术产业化应用的桥梁和纽带，研发中心推动了技术自主化、装备国产化、工程建设国际化，并培养了一批我国LNG行业复合型人才和行业专家队伍，为我国LNG产业技术进步提供了有力支撑，也为我国LNG工业建设和产业发展作出了重要贡献。

锻造绿色能源的中国芯

　　天然气是清洁的化石能源，在人类生活中发挥着重要作用。随着人民对美好生活的不断追求、对环境问题和气候变化的日益关切，天然气的能源地位和消费占比不断提升。充分发挥天然气主体作用已成为优化能源结构的重大战略。寰球北京公司瞄准这一能源战略发展方向，勇担“奉献清洁能源，呵护碧水蓝天”新时代历史使命，集中优势力量加大对液化天然气集成技术的研究。

　　LNG具有方便储存、运输便利、安全高效等特点，已逐渐成为最活跃的天然气供应形式。随着LNG贸易灵活性不断增强，定价方式趋于多元化，未来全球LNG消费仍将快速增长，LNG产业充满活力，发展潜力巨大。

　　大型液化天然气成套技术工艺条件苛刻、技术集成复杂、核心材料及关键装备制造困难，工程项目建设受限。2008年之前，液化天然气成套技术、核心材料及关键装备全部依赖进口，严重制约和影响国家能源安全保障。国家能源局联合中国石油启动重大科技专项，组成了一千多人的科研队伍，历经9年努力，攻克了16项关键技术，成功掌握了LNG产业的核心技术。

　　作为液化装置的原料气，天然气首先要进行预处理，脱除天然气中的硫化氢、二氧化碳、水分、重烃和汞等杂质，避免这些杂质腐蚀设备及在低温下冻结而堵塞设备和管道。寰球北京公司目前拥有天然气脱酸、脱水、脱烃及凝液回收、硫黄回收及尾气处理等一系列具有自主知识产权的工程技术，具备单线1800万立方米/天天然气脱酸脱烃及凝液回收装置、单线3000万立方米/天天然气脱水装置、单线1500吨/天硫黄回收及尾气处理装置的设计建造能力，可满足不同规模的天然气处理及天然气液化工程的需求。

　　天然气在常压下冷却到-162℃才能成为LNG，因此液化工艺技术是引领LNG工业发展的关键。依托研发中心，寰球北京公司研发了拥有自主知识产权的单循环（HQC-SMR）、双循环（HQC-DMR）制冷等百余项专利和专有技术，具备采用自有技术建造单线550万吨/年天然气液化工 厂的能力。

　　研发中心拥有自主知识产权的千万吨级LNG接收及再气化成套技术，成功应用于江苏、大连、唐山等LNG接收站；同时拥有低温液态烃接收及再气化技术，成功应用于湛江液氨、天津大沽乙烯、广西钦州液化石油气（LPG）等储运工程项目。

　　研发中心还拥有国际先进的1万立方米~20万立方米单容、全容低温储罐设计建造技术，以及27万立方米全容混凝土LNG储罐的工程技术能力。共设计建造LNG储罐百余座，其中投产36座，目前世界最大工作容积的10万立方米双金属壁全容LNG储罐正在建造中。

　　研发中心在天然气预处理、液化、LNG接收及再气化领域拥有专利183件，其中发明专利60件；国家级工法、省部级工法9项；专有技术36项；软件著作权38项。主编和参编的国家标准规范42项、行业标准规范52项，共获得国家和省部级奖项达100余项。

　　研发中心集中国内优质资源，加大开发力度，现已形成了具有自主知识产权的大型天然气液化成套技术，实现了装备的国产化，提高了大型天然气液化项目的建设能力，降低了LNG采购成本，增加了经济效益，为我国LNG供应自主化提供了技术保障，也为获取海外油气资源提供了强有力的技术支撑。

　　专家点评

　　攻克LNG核心技术 保障清洁能源供应

　　寰球公司副总经理、总工程师、LNG技术研发中心主任 宋少光

　　天然气液化技术研究从上世纪20年代开始，40年代开始工业化应用，历经百年的发展，目前在工艺技术、工程设计、低温材料、设备制造及相关标准规范方面都取得了丰硕的成果，为当今世界LNG产业发展和国际贸易奠定了坚实基础。

　　受资源不足、工艺和装备技术的制约等多重因素影响，我国LNG接收站及液化工厂建设起步较晚，早期建成投产的LNG接收站全部由国外工程公司主导，最初的小型液化工厂也采用国外技术。近十多年来，国内LNG技术发展及项目建设发展迅速，随着江苏如东等LNG接收站完成自主设计、建设、开车，陕西安塞中型液化工厂进入商业化生产，自主LNG技术全面实现了工业化应用，随之形成了天然气液化、大型LNG储罐和关键装备等核心技术。在此过程中，国家能源液化天然气技术研发中心起到了重要的引领和推动作用。

　　作为中心的重要依托单位，寰球公司是目前国内在LNG领域最具影响力和最具实力的工程公司和科研攻关单位，已承接超过 100个LNG项目，涉及技术开发、可研、EPC总承包以及项目管理等。中心以“科研助推市场，科研服务生产”为建设原则，通过与国内外研究单位、制造厂、高校等建立共建共享、协同创新的合作关系，构建起围绕LNG领域的跨行业技术研发和工业应用的平台，LNG技术研发和攻关平台、关键装备研制平台、工程实验平台、技术服务平台、人才培养平台、技术评价平台，形成了体系完备、具有自主知识产权的不同规模的LNG技术系列，形成从工艺到装备、从材料到产品、从市场到服务的完整科研体系，推动和引领LNG行业技术发展和科技进步。

　　攻克和掌握LNG工艺及装备的国产化技术，提高大型LNG项目建设能力，支撑中国LNG产业发展，是突破西方国家技术垄断、保障国家能源安全的需要，也能起到降低LNG采购成本、增加经济效益的重要作用，还将带动我国造船工业及大型装备制造行业的发展，可谓是一举多得。因此，中心将工艺技术自主化、大型装备国产化、工程建设国际化定为长期发展目标。但就目前而言，还有许多工作要做，这里面尚有诸多制约因素。一是我国能源市场结构的制约。中国是全球最大的天然气进口市场，并非出口资源国，此种结构在一定程度上削弱了大型天然气液化成套技术研发的市场需求。二是以市场为导向、产学研深度融合的科技创新体系还有待进一步深化，还需加大力度整合各方优势，构建跨学科跨行业合作、共享科技成果的新机制。

　　不积跬步无以至千里。随着能源结构调整，低碳减排、清洁高效成为未来能源市场发展趋势，国家不断出台激励政策， LNG技术创新和产业发展拥有了更广阔的舞台，LNG技术必将迎来更大的发展。撰文：王利 谢锦丽 黄刘胜 史琳菲

　　技术应用

　　2011年，形成LNG接收站再气化专利技术、天然气液化专利技术（HQC-DMR），“液化天然气接收站关键技术集成研究”成果通过验收，研究成果总体达到国际先进水平。

　　2012年，利用自有HQC-DMR天然气液化专利技术，建成当时国内最大的安塞50万吨/年LNG工厂。

　　2013年，开展LNG事故收集系统量化风险研究、LNG冷能利用研究，LNG-FPSO 液化系统关键技术研究等，并形成相关专利技术，完成260万吨/年天然气液化工艺包开发。

　　2014年，开展30万立LNG储罐关键技术研究，建成泰安60万吨/年LNG工厂，实现90%以上装备国产化，完成550万吨/年天然气液化工艺包开发 ，“零下161摄氏度超低温液化天然气成套工艺装备及工业应用”通过中石油的科技成果鉴定，“总体达到国际先进水平，其中天然气液化集成技术达到国际领先水平。”

　　2015年，“天然气液化关键技术研究”通过专项验收。

　　2016年，自主设计建成国内最大的20万立方米预应力混凝土全容LNG储罐。

　　2018年，具有完全自主产权第一个双金属8万立方米全容LNG储气罐升顶成功。

　　2019~2020年，开展智能LNG接收站设计关键技术、薄膜罐及双金属全容储罐关键技术研究。

　　亮点技术

　　创新LNG全产业链工艺流程：开发了双循环混合冷剂天然气液化工艺（DMR-HQC ），集成天然气液化、烃分离及脱氮工艺，能耗降低8.5%；创新开架式海水气化器和浸没燃烧式气化器联合运行LNG再气化工艺，节省设备投资18%。

　　创新研制超低温材料和核心设备：研究制定了LNG储罐用国产9Ni钢核心技术标准，联合研制出高效线元素三元叶轮混合冷剂压缩机、超低温蒸发气压缩机、世界最大的高压高效板翅式冷箱。

　　创新大型LNG储罐设计建造技术：通过实验，建立了低温混凝土应力应变量化关系，编制了国际首部技术标准；建立全工况液固耦合内罐模型，创新形成储罐工程设计方法；开发了罐顶自平衡顶升方法，获评储罐建造国家一级工法。

　　创新形成LNG工程成套技术：应用数值及实验模拟技术、本质安全工程设计方法，创新集成天然气净化、液化和LNG再气化工艺流程，已形成了50万-550万吨／年天然气液化、300万-1000万吨／年LNG再气化工艺包。

　　创新感悟

做LNG领域的技术引领者

寰球北京公司工艺技术团队

　　每一个新项目的开展，研发中心工艺团队都结合项目的特点，结合已有工程技术经验，积极思考讨论，开展技术优化、挖潜增效。

　　经过潜心研究，工艺团队先后开发了天然气深度净化技术、轻烃分离及冷剂制备技术、双循环混合冷剂天然气液化技术、低能耗温差控制冷循环工艺的LNG装卸技术、多点监测防泄漏及多级压力控制和保护的LNG储存技术、多变量先进控制的BOG处理技术、复杂流程数值模拟及联合运行的LNG再气化工艺技术，既可成套应用，也可以针对具体系统进行应用。

　　经过十多年的发展，工艺团队完成了全流程模拟、动态分析、工艺参数优化与工程设计的深度结合；打开了工程设计向数字化、智能化发展的大门；践行多维度的创新工作思路，走出了从中小型到大型、从陆域到海域、从自动化到性能化和数字化设计发展的道路。

　　为提高LNG工程设计水平、推广LNG技术的应用，工艺团队编制了《液化天然气接收站工程设计规范》和《液化天然气接收站工程初步设计内容规范》等多项国家标准和行业标准，同时出版了《天然气液化厂及LNG接收站建设运行技术》《液化天然气接收站工程设计》和《中国石油科技进展—油气储运》等多部科技著作。工艺团队坚持不懈在创新创效的道路上锐意进取、勇于超越、追求卓越，为中国液化天然气行业发展贡献力量、奉献智慧。

精雕细刻打造装备利器

寰球北京公司设备国产化技术团队

　　天然气液化装置的关键设备主要有冷剂压缩机及其驱动机、低温冷箱、蒸发气（BOG）压缩机等，长期以来，由于工况特殊，运行条件苛刻，这些设备一般采用进口。为实现核心装备的中国制造，研发中心设备国产化团队潜心研究，借鉴先进经验，和有关制造厂合作，研制出高效混合冷剂压缩机。

　　BOG压缩机操作温度非常低（-162°C），对压缩机的结构设计及选材提出了许多特殊的要求。通过百余次低温试验，团队发现特定镍含量的球墨铸铁在低温下具有优良的金相组织与力学性能，联合研制出低温蒸发气（BOG）压缩机缸体和活塞专用材料，同时研制了低温隔冷结构，实现了冷能循环利用，降低综合能耗5.4%。为解决低温压缩机出厂试验的难题，团队开展了气化热和压缩热之间平衡关系的研究，实现了立式迷宫低温BOG压缩机的完全国产化，仅此一台设备，已获得授权发明专利2项，实用新型专利1项。

创新计算分析技术 实现自主设计LNG储罐

寰球北京公司低温储罐技术团队

　　从上世纪90年代末到21世纪初的前八年，国内一直采用引进技术建设LNG储罐。通过2008年《液化天然气接收站关键技术集成研究》课题研究和2009年《天然气液化关键技术研究》课题研究，研发中心低温储罐技术团队依托大连LNG、江苏LNG和唐山LNG接收站项目对LNG储罐的设计技术进行了专项攻关，实现了有限元分析结果与工程设计间的无缝连接；攻克了地震高烈度地区建造大型LNG储罐的难题；发明了应用于混凝土外罐配筋的性能分析方法。通过科研项目与工程项目的深度融合，团队独立形成了一套具有完全知识产权的LNG储罐工程设计技术，实现了LNG储罐设计技术的国产化，也让寰球公司成为国内首个独立掌握LNG储罐设计技术的工程公司。

　　国内LNG储罐建设伊始，绝大部分的建造材料都需要从国外进口。研发中心技术团队攻坚克难，与国内相关大企业及科研院所通力合作，实现了LNG储罐用9%Ni钢、低温储罐用泡沫玻璃砖以及-165℃低温钢筋的国产化，打破了国外公司的技术垄断，填补了国内技术空白，极大降低了建造材料的价格，节省了投资，取得了巨大的经济和社会效益。

　　目前，混凝土全容罐设计建造技术总体达到国际领先水平，双金属壁单容罐自有技术总体达到了国际先进水平。