【正文】 .................................................................................41 報警顯示和報警數(shù)據(jù) .......................................................................................42 報表與曲線顯示 ...............................................................................................43 第五章 結(jié)論 ...........................................................................................................................46 參考文獻 ...................................................................................................................................47 致謝 ...........................................................................................................................................49 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 1 第一章 引言 液化天 然氣 概述 隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展及人口數(shù)量的急劇增長，世界能源的需求量也不斷增長，而溫室效應(yīng)和各種有害物質(zhì)的排放對人類生存環(huán)境造成了極大的挑戰(zhàn)。據(jù)世界能源專家預(yù)測，大約在 2020 年以后，天然氣在世界能源結(jié)構(gòu)中的比重將趕上并超過石油，成為世界第一大能源，二十一世紀將成為 ―天然氣的世紀 ‖。而液化天然氣正可解決這個問題。 液化天然氣的概念和 基本 性質(zhì) 液化天然氣 (Liquefied Natural Gas 即 LNG)是天然氣的一種應(yīng)用形式。由表 11 所示， LNG 的 主要成分是甲烷，其中還有少量的乙烷，丙烷，丁烷及氮 表 11 商業(yè) LNG 的基本組成 組分 ％ 組分 ％ 甲烷 92～ 98 丁烷 0～ 4 乙烷 1～ 6 其 它 烴類化合物 0～ 1 丙烷 1～ 4 惰性成分 0～ 3 氣等惰性組分。 LNG 蒸發(fā)氣的組成主要取決于液體的組成，它一般含氮氣 20％（約為 LNG 中 N2含量的 20 倍），甲烷 80％及微量乙烷。 (3) LNG 的 燃燒 與爆炸 LNG 具有天然氣的易爆易燃特性，在 162℃ 的低溫條件下，其燃燒范圍為 6％～ 13％（體積百分比）； LNG 著火溫度即燃點隨組分的變化而變化，其燃點隨重烴含量的增加而降低，純甲烷著火溫度為 650℃ 。我國 1998 年消費天然氣214 億 m3，總體利用如圖 12 所示。因此，它不僅被廣泛作為鋼鐵、非金屬礦產(chǎn)、玻璃、食品、陶 瓷、 造紙等工業(yè)的能源，同時也是發(fā)電廠的主要燃料。 【 4】 天然氣主要成分是甲烷，此外還含有乙烷、丙烷、丁烷及戊烷以上的烷類，是 重 要的基本有機化工原料。 天然氣產(chǎn)業(yè)本身是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)進步的產(chǎn)物，是智力密集、技術(shù)密集， 低 投入 低風 險的行業(yè)。 推 廣高效燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)、先進的燃氣燃燒器、高效燃氣制冷、加熱系、家用小型燃氣裝置、燃氣熱、電、冷聯(lián)供系統(tǒng)、天然氣汽車、先進的天然氣合油和天然氣化工技術(shù)以及 LNG 系統(tǒng)技術(shù)。 城市天然氣是現(xiàn)代化城市人們生活和工業(yè)生產(chǎn)的一種主要能源，因其辛烷值高 ,燃燒充分 ,不留碳黑雜質(zhì) ,基本沒有污染 ,被譽為 ―清凈燃料 ‖或 ―綠色燃料 ‖。 1959 年，世界上第一艘 LNG 運輸船 ―甲烷先鋒 ‖(MethanePioneer)號從美國的路易斯安納州載運 sooom3LNG，橫渡大西洋成功地抵達英國的坎威 (Canvey)島。 1970 年，利比亞成為非洲第一個 LNG 生產(chǎn)與出口國，其目標市場是西班牙。 1997 年貿(mào)易量達 7921 萬噸，占全世界天然氣消費量的 4%。在西歐市場，從阿爾及利亞出口到法國、意大利和比利時，從利比亞出口到西班牙，從尼日利亞出口到法國、意大利和西班牙。日本一直是最主要的用戶 (約占 LNG 進口總額的2/3)，其次是韓國和中國臺灣。 (1)基地型 (BaseLoad) 基地型 LNG 工廠多建在氣源附近，生產(chǎn)大量的 LNG 供應(yīng)遠離氣源的用戶或供出口。其特點是液化能力較小，通常每天可處理天然氣 (10～ 20)104m3，而儲存容量和 LNG 再氣化能力相對較大。此外，英國、德國、澳大 利亞以及其它以天然氣為主要燃料的國家也建有這類工廠。例如，將 LNG 再氣化過程中產(chǎn)生的可觀冷量用于海水淡化、空氣液化、冷凍與冷藏、發(fā)電、空調(diào)及固體低溫粉碎等。而且，隨著目前正在建造的 5 座共 8 系列的 LNG 工廠的建成， LNG 生產(chǎn)能力將再增加 2300 萬噸 /年。最大的 LNG 工廠在馬來西亞鼓蒂，其天然氣處理能力為 70106m3/d。中科院低溫技術(shù)實驗中心分別為四川綿陽燃氣集團總公司、中國石油天然氣總公司勘探局與吉林石油管理局研制一套實驗性天然氣液化示范裝置，液化量分別為 300 升 /小時、 500 升 /小時 【 8】 。 上海煤氣公司建設(shè)的平湖燃氣輸配工程液化天然氣調(diào)峰站位于上海市東北 。我國首家進口液化天然氣 (LNG)利用項目 廣東液化天然氣接收站和輸氣干線項目，于 2021 年 4 月 18 日在北京正式簽署項目合作原則協(xié)議。此外， 2021 年～ 2021年，亞洲 (包括我國大陸及臺灣在內(nèi) )LNG 的供需缺口將由 15～ 35Mt 擴大到 30～70Mt，因此，今后我國的 LNG 工業(yè)也將會有較大發(fā)展。 ③ 實現(xiàn) LNG 系統(tǒng)的優(yōu)化。裝置停機，包括計劃停機和非計劃停機，對裝置的有效工作時間有很大影響，要把計劃停機和非計劃停機控制到最低水平。 ⑥ LNG 工廠的生產(chǎn)線向大型化發(fā)展。 隨著 LNG 生產(chǎn)的發(fā)展，天然氣液化工藝經(jīng)歷了繁一簡一繁 (在一個新的高度上 )的變化過程，其主要目的是為了降低能耗，提高技術(shù)經(jīng)濟效益。 本文主要針對巴彥淖爾華油天然氣 LNG 項目天然氣液化過程中的脫水系統(tǒng)進行了研究。所以如何控制再生氣加熱爐中氣體的溫度，采用什么樣的控制系統(tǒng)是本文研究的關(guān)鍵。由于天然氣在液化前經(jīng)過凈化處理，清除掉了不利于天然氣液化流程順利進行的成分，因此它比管輸氣更為清潔的燃料。天然氣預(yù)處理主要是脫除其中 的有害雜質(zhì)及深冷過程中可能結(jié)晶的物質(zhì)，也就是天然氣中的內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 10 H2S、 CO水分、重烴和汞等雜質(zhì)。所以，對 LNG 原料氣必須進行脫水處理。目前， LNG 原料氣的脫水方法可援用天然氣的常用脫水法，主要包括低溫冷凝 法、溶劑吸收法、固體吸附脫水法和 膜 法脫水法。 ⑵ 溶劑吸收脫水法 該法利用某些溶劑對天然氣中的水有很好的溶解能力且不與天然氣中的水或烴類發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特 點，它們的混合液的蒸氣壓很低，溶劑可再生和循環(huán)使用。但在天然氣脫水過程中，膜材料的滲透將損失部分甲烷，且處理量不大。固體吸附劑一般用于低含水天然氣的深度脫水?；钚匝趸X是一種極性吸附劑，它對多數(shù)氣體和蒸汽都是穩(wěn) 定的，是沒有毒性的堅實顆粒，浸入水或液體中不軟化、溶脹或破裂，抗沖擊和抗磨損的能力強。為了防止生成膠質(zhì)沉淀，活性氧化鋁宜在 177～316℃ 下再生，即床層再生氣體在出口時最低溫度需維持在 177℃ ，方可恢復(fù)至原有的吸附能力，因此其再生耗熱量較高。硅膠對極性分子和不飽和烴具 有明顯的選擇性，因此可用于天然氣脫水。 分子篩是一種天然或人工合成的沸石型硅鋁酸鹽。 X 型分子篩能吸附所有能被 A 型分子篩吸附的分子，并且具有稍高的濕容量 【 11】 。Al2O3Al2O32SiO22SiO28H2O Y（鈉 Y型） ～ 6 9～ 10 Na2OAl2O3在上游的脫碳裝置出現(xiàn)短時間波動而導(dǎo)致天然氣沒有達標時 ,分子篩可以發(fā)揮一定的凈化作用 ,因此本項目選擇 4A 分子篩作為脫水吸附劑。 2．脫水用分子篩如 3A 或 4A 分子篩，它不吸附重烴，從而避免因吸附重烴而使吸附劑失效。 5．不易受液態(tài)水的損害。在三塔或多塔流程中 ,受進料條件等因素影響切換程序可以有多種選擇 ,例如三塔流程可采用一塔吸附、一塔再生、另一塔冷卻或二塔吸附、一塔再生及冷卻的切換程序。 分子篩脫水一般采用兩塔或三塔流程 ,巴彥淖爾 市 磴口縣 項目中采用的是兩塔流程。 再生： 在加熱期間 ,再生氣由再生氣加熱 爐 加熱到 300℃ 后 ,自下而上地進入分子篩脫水塔 (分子篩 塔 2)并將分子篩加熱并穩(wěn)定在 280℃ ，恒溫一小時后脫水結(jié)束。 冷卻氣通常是自上而下流過吸附劑床層，從而使冷卻氣中的水分被吸附在床層的頂部。在再生期間 ,所有被吸附的物質(zhì)通過加熱而被脫吸 ,為該塔的下一個吸附周期作準備。 ⑶ 再生氣加熱爐 再生氣加熱爐的作用是對天然氣進行加熱，使再生氣的溫度達到 300℃ 。 ⑸ 再生器冷卻器 再生氣冷卻器的作用是降低進入分離器的天然氣的溫度 ,可以采用水冷或氣冷等冷卻方法。原料氣中的水分被吸附劑選擇吸收 ,從床層底部流出的干氣 進入后面的液化工藝。隨著床層溫度的不斷升高 ,水從吸附劑上脫附 ,脫附出來的水蒸汽隨再生氣一起進入空冷器冷卻到 40℃ 以下 ,大部分水蒸汽被冷凝下來并在再生分離器中分離 。 該加熱爐與普通加熱爐不同之處在于增加了一個循環(huán)風機 ， 讓出口煙氣 2/3 的氣體重新返回燃燒室 ， 不但可防止爐膛溫度超高 ， 而且爐膛溫度分布更均勻 ， 熱效率高于 89%， 常用的輻射加熱爐熱效率只有 69%左右 ， 因此更節(jié)約燃料氣。 在加熱爐控制系統(tǒng)中， 干氣通過再生氣換熱器升溫后進入加熱爐加熱，再生氣加熱到 300℃ 自下而上進入分子篩再生塔，對分子篩塔加熱并穩(wěn)定在 280℃ 。 根據(jù)磴口項目工藝和生產(chǎn)管理的要求，自控系統(tǒng)本著安全、可靠、經(jīng)濟的原則進行設(shè)計，自動化水平位于國內(nèi)同類裝置的先進水平。G 控制系統(tǒng)。G 系統(tǒng)將進行報警或啟動滅火設(shè)備進行滅火操作 ；安全監(jiān)視系統(tǒng) CCTV（ Close Circuit Television）實現(xiàn)對工廠內(nèi)安全狀況及廠區(qū)環(huán)境進行監(jiān)視。 DCS 控制系統(tǒng)選用浙江中控技術(shù)有限公司生產(chǎn)的 JX300XP 系統(tǒng)，該系統(tǒng)是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的單一型號控制系統(tǒng)產(chǎn)品。 被控參數(shù)和控制參數(shù)的選擇 一 、 被控參數(shù)的選擇 在 加熱爐控制系統(tǒng)中，再生氣的溫度需要加熱到 300℃ ， 而再生氣的溫度需要通過加熱爐加熱， 這就需要對 加熱爐 進行控制。 二 ﹑ 控制參數(shù)的選擇 （ 1）放大倍數(shù) Kf的影響 Kf越大，系統(tǒng)的余差越大，控制質(zhì)量越差。若引入微分作用，對于克服 τc對控制質(zhì)量的影響有顯著的效果。 01)( KKKycf???內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 20 2． 儀表選型 要求 ① 現(xiàn)場儀表原則上選用電子智能式，模擬量信號的儀表采用 4～ 20mA DC 標準信號，調(diào)節(jié)閥氣信號采用 20～ 100KPa 標準信號，儀表風采用 600KPa 標準信號；熱電阻 選用 Pt100 鉑電阻 ， 輸出信號為電阻值；緊急切斷閥、開關(guān)及狀態(tài)類輸入的開關(guān)信號為干接點信號；電磁閥及現(xiàn)場儀 表的供電使用 24VDC 信號。 ④ 儀表和控制系統(tǒng)電源應(yīng)是雙回路自動切換的獨立供電回路，電 壓等級為220VAC， 50HZ。進入到分子篩的天然氣的一般溫度在40℃ 左右，而再生后的天然氣溫度在 300℃ 左右，為了既滿足檢測要求 又符合 ―整個工廠所選用的儀表類型、規(guī)格盡量統(tǒng)一 ‖的規(guī)則， 本設(shè)計 選擇 Pt100 鉑電阻 測量 。將工業(yè)熱電阻信號轉(zhuǎn)換成與輸入信號或與溫度信號成線性的 420mA 的輸出信號 。智能型溫度變送器輸出 4－ 20mA 直流信號同時疊加符合HART 標準協(xié)議通信；隔離式溫度變送器：輸入與輸出相隔離，隔離電壓 500V，增加了抗共模干擾能力，更適合與計算機連網(wǎng)使用； ： %FS、 %FS、智能型 %FS； ：二線制、三線制、四線制； ：四位 LCD 顯示現(xiàn)場溫度，智能型四位 LCD 可通過 PC 機或手持 器設(shè)定使之顯示現(xiàn)場溫度、傳感器值、 輸出電流和百分比例中的任一種參數(shù)； ：普通型號 12V35V，智能型 12V45V，額定工作電壓為 24V ： 500Ω（ 24VDC 供電）；極限負載電阻 R（ max） =50（ Vmin12） ,例如在額定工作電壓 24V時，負載電阻可在 0600Ω范圍內(nèi)選擇使用?？照{(diào)、 供暖﹑通風﹑熱 水等民用系統(tǒng)及化工、石油冶金和流體自動控制。XF:20℃ ～ 200℃ 硬密封 碳鋼 :29℃ ～ 425℃ 不銹鋼 40℃ ～ 650℃ 適用 介質(zhì) 水、空氣、天然氣、油品及弱腐蝕性流體 泄漏率 符合 GB/T1392792 標準 驅(qū)動方式 蝸輪傳動、電動、氣動、液動 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計