【正文】 以后的安全作業(yè)和經(jīng)營(yíng)管理 2 保證站內(nèi)場(chǎng)地通暢方便大型車(chē)輛和消防車(chē)輛的出入避開(kāi)重要建筑物和人流密集區(qū) 采用的標(biāo)準(zhǔn)《石油化工企業(yè)廠區(qū)總平面布置設(shè)計(jì)規(guī)范》 SH 305393 《工企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 5018793 《石油化工企業(yè)廠區(qū)豎向布置設(shè)計(jì)規(guī)范》 SHT 30132021 《石油化工企業(yè)廠內(nèi)道路設(shè)計(jì)規(guī)范》 SHJ 2390 《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》 CJJ 3790 《石油化工廠區(qū)綠化設(shè)計(jì)規(guī)范》 SH 30082021 《建筑防火規(guī)范》 GB50016－ 2021 《總圖制圖標(biāo)準(zhǔn)》 GBT 501032021 國(guó)家頒布的其它有關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)定 總平面及豎向布置 工程占地 畝總平面布置滿足工藝流程和動(dòng)力設(shè)施要求使得工藝流程順暢管道縮短、交通運(yùn)輸方便力求緊湊合理各單元及設(shè)備之間銜接短捷以節(jié)約用地充分考慮安裝和檢修的要求以方便工廠將來(lái)的管理 綠化帶充分考慮防火安全和環(huán)保衛(wèi)生要求滿足國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求豎向布置 主要技術(shù)指標(biāo) 廠區(qū)用地面積 33000 m2 建構(gòu)物用地面積 44690m2 道路及廣場(chǎng)用地面積 80000 m2 管 架及地下管線用地面積 32021 m2 建筑系數(shù) 223％ 容積率 030 44 運(yùn)輸 本項(xiàng)目原料氣由管道輸送每年輸送量為 363179。 107 Nm3 產(chǎn)品液化天然氣由運(yùn)輸公司的汽車(chē)槽車(chē)運(yùn)出每年運(yùn)出量為 158532t 詳見(jiàn)年運(yùn)輸量表 44 年運(yùn)輸量表 表 44 序號(hào) 名 稱 運(yùn)輸量 運(yùn)輸方式 備 注 一 運(yùn)入 1 天然氣 363179。 107 m3a 管道 二 運(yùn)出 2 液化天然氣 158532ta 汽車(chē)槽車(chē) 本站不承擔(dān) 第章 工藝方案 建設(shè)規(guī)模 項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模初步確定為日處理原料氣179。 104Nm3 日產(chǎn) LNG179。 104Nm3 年開(kāi)工數(shù) 33 天179。 104Nm3a 1585 萬(wàn)噸年 52 工藝方案的選擇 天然氣的液化包括原料天然氣的凈化處理和天然氣液化兩個(gè)過(guò)程工藝方案的確定主要是指確定原料天然氣的凈化處理和天然氣液化兩個(gè)過(guò)程的工藝流程 521 天然氣凈化方法的選擇 天然氣的凈化處理目的是除去低溫過(guò)程中會(huì)固化而產(chǎn)生堵塞的成分這些成分包括二氧化碳水重?zé)N硫化 物和汞 A 對(duì)于硫化物和二氧化碳含量較高的氣源凈化過(guò)程分成兩步第一步采用乙醇胺等溶劑的溶劑吸收法進(jìn)行處理將硫化物和二氧化碳的含量減少到幾十至幾百 ppm 第二步采用分子篩吸附將水減少到 1ppm 以下二氧化碳含量降到 50～100ppm 由于溶劑的選擇性吸收以及分子篩也吸附硫化物凈化過(guò)程能使硫化物凈化得更好 天然氣脫 CO2 通常有三種方法化學(xué)吸收法物理吸收法和氧化還原法我們這里采用目前國(guó)內(nèi)外天然氣脫 CO2 通常采用的化學(xué)吸收法 化學(xué)吸收法是以可逆的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)以堿性溶劑為吸收劑的脫 CO2 方法溶劑與原料氣中的 CO22S等酸性 氣體反應(yīng)生成化合物吸收了 CO22S的富液在升高溫度降低壓力的條件下又能分解而放出 CO22S 從而實(shí)現(xiàn)溶劑的再生這類方法中最具代表性的是堿性溶液法和醇胺法后者是天然氣脫 CO22S 最常用的方法是天然氣脫 CO22S 最基本的技術(shù)路線胺法 2S 的脫除深度如上海新疆中原 LNG 裝置均選用此方法 B 天然氣脫水和脫重?zé)N工藝方法一般包括低溫脫水溶劑吸收和固體干燥劑吸附三大類 低溫冷凍分離主要用于避免天然氣在溫度低時(shí)出現(xiàn)水化物然而它所允許達(dá)到的低溫是有限的不能滿足天然氣液化的要求 溶劑吸收通常包括濃酸一般是濃磷酸等有機(jī)酸甘醇常用三甘 醇等但這些方法脫水深度較低不能用于深冷裝置 固體干燥劑脫水法常見(jiàn)的是硅膠法濕容量高易破碎活性氧化鋁與分子篩法對(duì)于深度脫水將原料氣中水含量降至小于 1ppmμ gNm3 的汞汞的脫除不受可凝混合物 C5烴及水的影響美國(guó)匹茲堡 Colgon公司活性炭分公司研制了一種專門(mén)用于從氣體中脫除汞的硫浸基活性炭 HGR 從脫水單元來(lái)的天然氣進(jìn)入浸硫活性炭吸附器汞與浸硫活性炭上的硫產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成硫化汞吸附在活性炭上從而達(dá)到脫除汞之目的從脫汞器出來(lái)的天然氣的汞含量小于 001μ gNm3 液化天然氣的生產(chǎn)儲(chǔ)存和處理標(biāo)準(zhǔn) 天然氣的液化是將凈 化好的天然氣變成液體狀態(tài)這方面的工藝技術(shù)在上世紀(jì) 70 年代就已經(jīng)很成熟 天然氣常用的基本液化流程有 Ⅰ 階式制冷循環(huán) Ⅱ 混合制冷劑循環(huán) Ⅲ 膨脹機(jī)制冷循環(huán) Ⅳ 焦 湯節(jié)流制冷循環(huán) 以下對(duì)這幾種基本流程進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹 Ⅰ 階式制冷循環(huán) 這種循環(huán)是由若干個(gè)不同低溫下操作的制冷循環(huán)復(fù)迭組成一般由用C3H8C2H4 和 CH4 為的三個(gè)制冷循環(huán)復(fù)迭而成來(lái)提供液化所需的冷量它們的制冷溫度分別為 40℃ 100℃和 160℃ 凈化好的天然氣進(jìn)入換熱器與 C3H8C2H4 和 CH4 制冷劑進(jìn)行熱交換經(jīng)過(guò)冷卻冷凝并節(jié)流到常壓后送入液 化天然氣儲(chǔ)罐儲(chǔ)存 階式制冷循環(huán) 1939 年首先應(yīng)用于液化天然氣產(chǎn)品裝于美國(guó)的 Clevelant 采用 NH3C2H4 為第一第二級(jí)制冷劑 優(yōu)點(diǎn)能耗低制冷劑為純物質(zhì)無(wú)匹配問(wèn)題技術(shù)成熟操作穩(wěn)定 缺點(diǎn)液化效率低機(jī)組多流程復(fù)雜附屬設(shè)備多專門(mén)儲(chǔ)存制冷劑管路和控制系統(tǒng)復(fù)雜維護(hù)不便 本項(xiàng)目不推薦使用該流程 Ⅱ 混合冷劑制冷循環(huán) 混合冷劑制冷循環(huán)是 1960 年發(fā)展起來(lái)的克服了階式制冷循環(huán)的某些缺點(diǎn)它采用混合式的一種制冷劑一臺(tái)制冷劑壓縮機(jī)制冷劑是根據(jù)要液化的天然氣組分而配制的經(jīng)充分混合內(nèi)有 N2C1～ C5 碳?xì)浠衔? 多組分混合制冷劑 進(jìn)行逐級(jí)冷凝蒸發(fā)節(jié)流膨脹得到不同溫度水平的制冷量以達(dá)到逐步冷卻和液化天然氣的目的 與階式制冷循環(huán)相比其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)組少流程簡(jiǎn)單投資省投資比階式制冷循環(huán)少 15～ 20 管理方便對(duì)制冷劑的純度要求不高混合制冷劑組分可以部分或全部從天然氣中提取和補(bǔ)充 缺點(diǎn)是能耗較高比階式制冷循環(huán)多 10～ 20 混合冷劑的合理匹配較為困難 本項(xiàng)目不推薦使用該流程 Ⅲ 天然氣膨脹制冷循環(huán) 膨脹機(jī)制冷循環(huán)是指利用高壓制冷劑通過(guò)透平膨脹機(jī)絕熱膨脹的克勞特循環(huán)制冷實(shí)現(xiàn)天然氣液化的流程氣體在膨脹機(jī)中膨脹降溫的同時(shí)對(duì)外做功可用于驅(qū)動(dòng)流程中的壓縮機(jī)增壓透平 膨脹機(jī)的增壓端根據(jù)制冷劑的不同可分為氮?dú)馀蛎浺夯鞒痰?甲烷膨脹液化流程天然氣膨脹流程與混合冷劑液化流程相比膨脹液化流程簡(jiǎn)單緊湊造價(jià)較低該技術(shù)在深冷領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用故技術(shù)成熟經(jīng)驗(yàn)豐富由于帶膨脹機(jī)的液化流程操作比較簡(jiǎn)單具有啟動(dòng)快運(yùn)行靈活適應(yīng)性強(qiáng)易于操作和控制安全可靠性好維護(hù)方便投資適中特別適合液化能力天然氣液化裝置 天然氣進(jìn)行絕熱節(jié)流時(shí)壓力降低比容增大但節(jié)流前后的焓值是不變的 天然氣的焓值是溫度和壓力的函數(shù)在絕熱節(jié)流時(shí)焓值雖然不變但由于壓力的改變其溫度也可能發(fā)生變化這一現(xiàn)象稱為節(jié)流效應(yīng) JouleThompson 效應(yīng)天然氣節(jié)流時(shí)溫度的變化與壓力的降低成比例 焦 湯節(jié)流循環(huán)流程最簡(jiǎn)單投資最少但效率也最低 膨脹機(jī)制冷循環(huán)和焦 湯節(jié)流制冷循環(huán)這兩種工藝流程適合于小型 LNG 裝置膨脹機(jī)制冷循環(huán)的效率比焦 湯循環(huán)高特別是有較大的天然氣壓差時(shí)能實(shí)現(xiàn) LNG生產(chǎn)的最佳經(jīng)濟(jì)性國(guó)內(nèi)膨脹機(jī)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟在輕烴回收和液化天然氣裝置上已大量使用 本 LNG 裝置采用膨脹機(jī)制冷流程 523 帶膨脹機(jī)的液化流程的選擇 帶膨脹機(jī)的液化流程常用的有以下幾種 ◆ 天然氣膨脹液化流程 天然氣膨脹液化流程是指直接利用高壓天然氣在膨脹機(jī)中絕熱膨脹到輸出管道壓力而使天然氣液化的流程特別適用于管線壓力高實(shí)際使用壓力較低中間需要降壓的場(chǎng)合這種流程最突出的特點(diǎn)是它的功耗小由于進(jìn)入膨脹機(jī)的天然氣不需要脫除 CO2 只對(duì)需液化的那部分原料氣脫除雜質(zhì)因而預(yù)處理的天然氣的量可以大為減少但流程不能獲得像氮?dú)庖夯蛎浟鞒棠菢拥偷臏囟妊h(huán)氣量大液化率低且膨脹機(jī)的工作性能受到原料氣壓力和組成變化的影響較大對(duì)系統(tǒng)的安全行要求高 本項(xiàng)目不推薦使用該流程 ◆ 氮?dú)馀蛎浺夯鞒? 該流程中氮?dú)庵评溲h(huán)回路與天然氣液化回路分開(kāi)氮?dú)庵评溲h(huán)為天然氣提供冷量該流程優(yōu)點(diǎn)是對(duì)原料氣組分有較大的適應(yīng)性液 化能力強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單操作方便但冷熱流體間的換熱溫差和換熱面積較大能耗較高與混合制冷劑液化流程高 40％左右 本項(xiàng)目不推薦使用該流程 ◆ 氮－甲烷膨脹液化流程 為了降低膨脹機(jī)的功耗采用氮－甲烷混合氣態(tài)代替純氮?dú)獍l(fā)展了氮－甲烷膨脹液化流程它可縮小冷端的換熱溫差與混合冷劑液化流程相比較具有啟動(dòng)時(shí)間短流程簡(jiǎn)單控制容易等優(yōu)點(diǎn)與天然氣膨脹液化流程比較這種流程能獲得較低的溫度和較高的液化率而且比純氮?dú)馀蛎浺夯鞒坦?jié)省 5％～ 15％的動(dòng)力消耗 53 工藝方案的確定 通過(guò)對(duì)幾個(gè)廠家的壓縮機(jī)進(jìn)行比較在壓縮機(jī)參數(shù)相同情況下氮和氮 甲烷軸功率相差 3在流程參數(shù)相同情況下氮和氮甲烷循環(huán)氣量相差 5故取流量相同情況下氮和氮甲烷軸功相差 7 因此本裝置采用氮 甲烷液化流程 根據(jù)上述天然氣凈化和天然氣液化流程的選擇本裝置流程包括預(yù)處理系統(tǒng)凈化系統(tǒng)液化系統(tǒng)等 1 預(yù)處理系統(tǒng) 原料氣在 0～ 5℃ MPa 條件下進(jìn)入本裝置原料氣首先經(jīng)過(guò)原料氣過(guò)濾分離器盡可能除去可能攜帶的游離液體和機(jī)械雜質(zhì)再經(jīng)計(jì)量調(diào)壓以后進(jìn)入 原料氣進(jìn)裝置設(shè)置有事故聯(lián)鎖切斷閥切斷進(jìn)入裝置的原料天然氣源保證裝置人員及附近設(shè)施的安全從來(lái)的氣從吸收塔下部進(jìn)入自下而上通過(guò)吸收塔再生后的 MDEA溶液貧液從 吸收塔上部進(jìn)入自上而下通過(guò)吸收塔逆向流動(dòng)的 MDEA溶液和天然氣在吸收塔內(nèi)充分接觸氣體中的 H2S和 CO2被吸收而進(jìn)入液相未被吸收的組份從吸收塔頂部引出進(jìn)入脫碳?xì)饫鋮s器和分離器出脫碳?xì)夥蛛x器的氣體進(jìn)入原料氣干燥單元冷凝液去 MDEA 地下槽 處理后的天然氣中 CO2 含量小于 0ppmV 吸收了 CO2 的 MDEA 溶液稱富液至閃蒸塔降壓閃蒸出的氣體送往界外燃料系統(tǒng)閃蒸后的富液與再生塔底部流出的溶液貧液換熱后升溫到～ 98℃去再生塔上部在再生塔進(jìn)行汽提再生直至貧液的貧液度達(dá)到指標(biāo) 出再生塔的貧液經(jīng)過(guò)溶液換熱器貧液泵進(jìn)入貧液冷卻器貧 液被冷卻到 40℃從吸收塔上部進(jìn)入 再生塔頂部出口氣體經(jīng)酸氣冷卻器進(jìn)入酸氣分離器出酸氣分離器的氣體送往安全泄壓系統(tǒng)冷凝液去 MDEA 地下槽 再生塔再沸器的熱源由來(lái)自水蒸氣系統(tǒng)的低壓飽和蒸汽提供冷凝液返回水蒸氣系統(tǒng) 完成吸附工作步驟的吸附塔停止引入原料氣切換到再生狀態(tài)原料氣引入 到下一臺(tái)完成再生的吸附塔通過(guò)引入界區(qū)外再生氣氮?dú)鈱?duì)完成吸附工作 步驟的吸附塔進(jìn)行再生主要包括以下步驟 1 吸附塔的壓力通過(guò)閥門(mén)降低到再生狀態(tài)壓力 2 再生氣通過(guò)加熱器升溫后逆著吸附步驟原料氣流動(dòng)的方向進(jìn)入吸附塔 提高該吸附塔的溫度 吸附劑表面的水分被帶出出吸附塔的氮?dú)獗辉偕鷼? 冷卻器降溫后送往界外 3 完成水份解吸后該吸附塔隨即引入未經(jīng)加熱的再生氣吸附塔被冷卻出吸附塔的再生氣進(jìn)入到再生器加熱器加熱后用于另一塔的加熱再生 4 通過(guò)引入干燥后的凈化氣對(duì)吸附塔進(jìn)行緩慢升壓直至達(dá)到吸附狀態(tài)壓力 每臺(tái)吸附塔設(shè)計(jì)滿負(fù)荷連續(xù)工作和再生時(shí)間見(jiàn)下表再生過(guò)程主要由以下步驟 組成①降壓 D②加熱 H③冷卻 C④充壓 R 干燥單元是由程序 控制的全自動(dòng)運(yùn)行每一步驟執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的時(shí)間運(yùn)行程序從上一步切換到 下一步必須檢查各種條件如溫度壓力等參數(shù)如果條件不滿足程序 自動(dòng)停止程控閥門(mén)保持原先的開(kāi)關(guān)狀態(tài) 在進(jìn)入液化單元之前氣體必須進(jìn)行分析以保證雜質(zhì)含量達(dá)到進(jìn)入液化單元的要求 進(jìn)入液化冷箱之前配備分析儀表 CO2 含量在線分析儀 H2O 在線分析儀 微量苯分析儀色譜儀 微量汞分析儀 原料氣液化過(guò)程凈化后天然氣進(jìn)入液化冷箱的預(yù)冷換熱器的中部繼續(xù)下行進(jìn)行冷卻在約 20℃下進(jìn)入蒸發(fā)器冷卻到 35℃之后進(jìn)入分離器將凝液分離出來(lái)