【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 既然調(diào)節(jié)混合冷劑的組成比例使整個(gè)液化過(guò)程按冷卻曲線(xiàn)提供所需的冷量是困難的，那么合乎邏輯的推論是采用折中的辦法，分段來(lái)實(shí)現(xiàn)供給所需的冷量，以期液化過(guò)程的熵增降至最小。因而，在混合冷劑循環(huán)的基礎(chǔ)上，發(fā)展成有丙烷預(yù)冷的MRC工藝，簡(jiǎn)稱(chēng)C3/MRC工藝，它的效率接近階式循環(huán)。此法的原理是分兩段供給冷量：高溫段用丙烷壓縮制冷，按3個(gè)溫度水平預(yù)冷原料天然氣到～40℃；低溫段的換熱采用兩種方式—高壓的混合冷劑與較高溫度的原料氣換熱，低壓的混合冷劑與較低溫度的原料氣換熱。充分體現(xiàn)了熱力學(xué)上的特性，從而使效率得以最大限度的提高。膨脹制冷循環(huán)工藝膨脹機(jī)制冷循環(huán)是指利用高壓制冷劑通過(guò)透平膨脹機(jī)絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷來(lái)實(shí)現(xiàn)天然氣的液化。氣體在膨脹機(jī)中膨脹降溫的同時(shí)，能輸出功，可用于驅(qū)動(dòng)流程中的壓縮機(jī)。根據(jù)制冷劑的不同，膨脹機(jī)制冷循環(huán)可分為：氮膨脹機(jī)制冷循環(huán)、氮甲烷膨脹機(jī)制冷循環(huán)、天然氣膨脹制冷循環(huán)。與階式制冷循環(huán)和混合冷劑制冷循環(huán)工藝相比，氮?dú)馀蛎浹h(huán)流程非常簡(jiǎn)單、緊湊，造價(jià)略低。起動(dòng)快，熱態(tài)起動(dòng)2～4小時(shí)即可獲得滿(mǎn)負(fù)荷產(chǎn)品，運(yùn)行靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，易于操作和控制，安全性好，放空不會(huì)引起火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)。制冷劑采用單組分氣體，因而消除了像混合冷劑制冷循環(huán)工藝那樣的分離和存儲(chǔ)制冷劑的麻煩，也避免了由此帶來(lái)的安全問(wèn)題，使液化冷箱的更簡(jiǎn)化和緊湊。但能耗要比混合冷劑液化流程高40%左右。三種工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較將階式制冷循環(huán)的能耗設(shè)定為1，各種制冷循環(huán)比較見(jiàn)表332所列，各種制冷循環(huán)的特性比較見(jiàn)表34。表33　各種制冷循環(huán)效率比較制冷工藝與階式制冷的相對(duì)能耗階式制冷循環(huán)混合制冷劑制冷循環(huán)N2CH4膨脹制冷循環(huán)表34　各種制冷循環(huán)特性比較指標(biāo)階式制冷混合冷劑膨脹制冷效率高中低復(fù)雜程度高中低換熱器類(lèi)型板翅式板翅式或繞管式板翅式換熱器面積小大小適應(yīng)性高中本裝置的液化工藝選用混合制冷劑循環(huán)壓縮制冷工藝，達(dá)到較低液化能耗，且裝置能夠長(zhǎng)周期運(yùn)行并有效降低維護(hù)成本。第三節(jié) 工藝流程一、原料天然氣過(guò)濾與壓縮單元原料天然氣經(jīng)過(guò)調(diào)壓和計(jì)量，進(jìn)入原料氣壓縮機(jī)組入口平衡分離罐，為原料氣壓縮機(jī)提供潔凈、壓力比較穩(wěn)定的天然氣。原料氣經(jīng)原料氣壓縮機(jī)組多次增壓、經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)組自身的末級(jí)冷卻器冷卻，進(jìn)入出口分離器，并經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入后續(xù)單元。原料氣進(jìn)裝置設(shè)置有事故聯(lián)鎖切斷閥，切斷進(jìn)入裝置的原料氣源，保證裝置、人員及附近設(shè)施的安全。二、原料天然氣脫酸性氣體單元從原料天然氣過(guò)濾與壓縮單元來(lái)的天然氣從吸收塔下部進(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。處理后的天然中CO2含量小于50ppmV，H2S含量小于4ppmV。吸收了H2S和CO2的MDEA溶液稱(chēng)富液，至閃蒸塔，降壓閃蒸出的天然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)。三、原料氣干燥與脫重?zé)N單元原料氣干燥與脫重?zé)N單元設(shè)三臺(tái)吸附器切換操作，其中一臺(tái)吸附、一臺(tái)冷卻、一臺(tái)加溫再生。從原料氣壓縮單元來(lái)的原料氣進(jìn)入吸附器頂部，通過(guò)分子篩吸附脫除水分和重?zé)N后，從吸附器底部出來(lái)，脫水后天然氣中含水量小于1ppmV，重?zé)N含量小于20ppmV，之后進(jìn)入凈化氣提純液化單元。原料氣干燥與脫重?zé)N單元用凈化后的少量的原料氣節(jié)流降壓后作為冷吹和再生介質(zhì)，再生氣出吸附塔后通過(guò)冷卻、分離后排至原料壓縮機(jī)入口。低壓原料氣首先從下而上通過(guò)冷卻狀態(tài)的吸附器，之后再生氣通過(guò)電加熱器加熱至再生溫度260～280℃，從吸附器底部進(jìn)入，將吸附劑吸附的水和重?zé)N解吸。再生氣從干燥器頂部出來(lái)，經(jīng)再生冷卻器冷卻后進(jìn)入再生氣分離器，分離其中的液體后排至原料壓縮機(jī)入口。四、原料氣脫汞單元從原料氣干燥與脫重?zé)N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。脫汞器設(shè)置兩臺(tái)，用一備一，浸硫活性炭每年更換。過(guò)濾單元設(shè)兩臺(tái)過(guò)濾器，根據(jù)阻力數(shù)據(jù)切換使用，達(dá)到過(guò)濾分子篩與活性炭粉塵之目的。五、凈化氣的提純液化在進(jìn)入提純液化單元之前，氣體必須進(jìn)行分析，以保證H2S與CO2含量、水含量以及汞含量達(dá)到進(jìn)入提純液化單元的要求。本裝置在原料氣進(jìn)裝置前設(shè)置了CO2含量在線(xiàn)分析儀，在原料氣干燥與脫重?zé)N單元設(shè)置了原料天然氣水露點(diǎn)在線(xiàn)分析儀。凈化后的原料氣進(jìn)入液化冷箱，在液化換熱器中冷卻到冷卻、冷凝并過(guò)冷到某一溫度后從換熱器中抽出，經(jīng)節(jié)流閥降壓后進(jìn)入LNG分離器分離可能存在的氣相后作為L(zhǎng)NG產(chǎn)品進(jìn)入LNG貯槽儲(chǔ)存。六、制冷系統(tǒng)本天然氣液化工程采用混合制冷劑循環(huán)壓縮制冷，混合制冷劑由氮?dú)?、甲烷、乙烯等組成。混合冷劑由循環(huán)壓縮機(jī)組壓縮，通過(guò)水冷卻，分離其中的液相和氣相，分別進(jìn)入液化冷箱，在液化換熱器中冷卻、冷凝并過(guò)冷到一定溫度后節(jié)流降壓到一定壓力后合并，返流進(jìn)入液化換熱器復(fù)熱。出冷箱后的混合制冷劑返回到循環(huán)壓縮機(jī)的入口，循環(huán)壓縮制冷。圖31 工藝流程系統(tǒng)框圖 原料天然氣 二氧化碳 去供熱系統(tǒng)進(jìn)裝置 燃料氣 消防單元氮?dú)庀到y(tǒng)導(dǎo)熱油系統(tǒng)儀表風(fēng)系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)供電系統(tǒng)計(jì)量調(diào)壓?jiǎn)卧蠚庠鰤合到y(tǒng)脫酸氣單元脫水單元脫汞與脫粉塵單元液化單元LNG儲(chǔ)存單元LNG裝車(chē)單元儀表控制系統(tǒng)（過(guò)程控制和安全控制）胺液再生單元冷劑壓縮與配比單元BOG回收單元第四節(jié) 自控水平 國(guó)內(nèi)外LNG工藝過(guò)程中，自動(dòng)化水平已成為提高經(jīng)濟(jì)效益的有效手段之一。自動(dòng)控制系統(tǒng)的成功運(yùn)行直接關(guān)系到工廠（或裝置）安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)期運(yùn)行；也是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)和管理的重要標(biāo)志之一。一、天然氣液化裝置采用PLC。設(shè)計(jì)原則：采用成熟可靠的自控技術(shù)，滿(mǎn)足生產(chǎn)控制和管理要求。自控系統(tǒng)應(yīng)能有效地監(jiān)控成套設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程，確保設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行，操作維護(hù)方便。所有電器元件均為防爆型。本套設(shè)備的控制采用就地與中控室相結(jié)合的控制方式。中控室采用SIMENS PLC控制系統(tǒng)。整套空分裝置的測(cè)量和控制以中控室為主，必要的操作和緊急停車(chē)可在中控室PLC上進(jìn)行，重要的參數(shù)在中控室PLC上顯示、記錄、報(bào)警，各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)也在中控室PLC上顯示。各設(shè)備的啟動(dòng)，原則上在就地現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)。二、公用工程新增儀表，考慮維修方便，與現(xiàn)有儀表型號(hào)相同。三、過(guò)程檢測(cè)、控制儀表選型：根據(jù)防爆區(qū)域劃分分別選用本質(zhì)安全型、隔爆型及普通型現(xiàn)場(chǎng)儀表。第五節(jié) 平面布置平面布置是在考慮安全生產(chǎn)、滿(mǎn)足《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB5016092)的要求、方便操作檢修和施工的前提下，結(jié)合本廠的實(shí)際情況進(jìn)行布置的。裝置平面布置采用以流程式布置為主，同時(shí)將某些同類(lèi)設(shè)備相對(duì)集中布置，以方便操作與管理。第六節(jié) 裝置“三廢”排放本裝置運(yùn)行過(guò)程無(wú)三廢排放，對(duì)環(huán)境無(wú)任何不利影響。本項(xiàng)目不產(chǎn)生廢渣和廢水，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程均在全封閉的系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行，天然氣在冷卻過(guò)程中重組分可能有微量的排放以及事故狀態(tài)和檢修時(shí)少量的LNG排放均排至裝置自帶的排放槽內(nèi)，有少量的生活污水及站內(nèi)地面沖洗水，有噪聲的設(shè)備為定型先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品，噪聲能控制在指標(biāo)以?xún)?nèi)。第七節(jié) 裝置占地面積、建筑面積占地80畝，凈地70畝，建筑面積：5000m2。第四章 建廠地區(qū)條件和廠址選擇第一節(jié) 建廠條件一、 廠址自然地理概況氣象條件表41氣溫情況序號(hào)項(xiàng) 目單 位數(shù) 據(jù)1年平均氣溫℃172極端最高溫度(6月)