【正文】 19 烴燃?xì)?；第六代運(yùn)用系統(tǒng)工程達(dá)到性能全功能替代乙炔烴燃?xì)狻? 國(guó)內(nèi)以及包括從美國(guó)引進(jìn)的第三代和第四代添加劑主要有兩大類：水性及其改型 水油混合性為一類；另一類含有二甲苯、甲苯、苯、硫、高錳酸鉀、丙酮等毒性組份，有損于環(huán)保和人身健康。 切割預(yù)熱時(shí)間比乙炔短，不含有毒性成份且環(huán)保 節(jié)能是鑒別優(yōu)劣工業(yè)燃?xì)馓砑觿┑脑嚱鹗?，?jīng)過產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的考驗(yàn)，以優(yōu)勝劣，目前國(guó)內(nèi)大部門劣質(zhì)燃?xì)庖呀?jīng)被市場(chǎng)淘汰。這種劣質(zhì)燃?xì)獾闹旅觞c(diǎn)：溫度不超過 2950℃，無法全功能代替乙炔，只能切割且預(yù)熱慢；而熔接不過關(guān)，只能用偏氧化焰焊接，因此機(jī)械強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)；大厚度熱矯太慢；甚至含有毒性、故很難取得用戶認(rèn)可。 LX6 合成天然氣焊割氣體是以天然氣為 主要原料 氣，配以更符合焊割技術(shù)要求的功能增效劑，屬于第六代工業(yè)烴燃?xì)狻? 產(chǎn)品市場(chǎng)分析 我國(guó)的天然氣目前主要應(yīng)用于居民燃?xì)?、化肥生產(chǎn)，而電廠發(fā)電，汽車燃料尤其是工 業(yè)切割替代乙炔等方面，由于技術(shù)原因，應(yīng)用范圍及用量還很小。目前，用于化肥生產(chǎn)的天然氣約占消費(fèi)總量的 42%，用于城市燃?xì)獾奶烊粴饧s占 15%，而發(fā)電及其他工業(yè)應(yīng)用方面的天然氣使用比例較低。但未來隨著催化增效的功能性天然氣技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)和需求將呈現(xiàn)較大的變化。 天然氣利用領(lǐng)域廣泛。隨著我國(guó)工業(yè)的高速發(fā)展對(duì)催化增效的功大型 合成焊割氣體項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 20 能性天然氣在機(jī)械制造業(yè)、金屬加工、工業(yè)燃料（發(fā)電、工業(yè)窯爐），汽車燃料等方面將會(huì)有一個(gè)較大的需求和發(fā)展。 以 天然氣 為主要原料生產(chǎn)的焊割氣 替代乙炔（火焰切割）等將是天然氣利用的又一個(gè)大 重要領(lǐng)域。為了滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要和環(huán)境保護(hù)的要求，天然氣能夠廣泛應(yīng)用在諸多領(lǐng)域和節(jié)約天然氣能源的催化增效的功能性天然氣技術(shù)的開發(fā)和推廣應(yīng)用迫在眉睫。 我國(guó)天然氣的科學(xué)利用、有序發(fā)展和提高資源的利用效率，給催化增效的功能性天然氣技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展帶來了前所未有的機(jī)遇和發(fā)展空間。 大力發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，提高高技術(shù)產(chǎn)業(yè)在工業(yè)中的比重，推進(jìn)企業(yè)清潔生產(chǎn)，從源頭減少污染物的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)由末端治理向污染預(yù)防和生產(chǎn)全過程控制轉(zhuǎn)變，促進(jìn)企業(yè)能源消費(fèi)與資源優(yōu)化利用，控制和減少污染物排放，提高利用效率。 目前我國(guó) 應(yīng)用 合成焊割 氣替代乙炔氣用于金屬加工， 與 較發(fā)達(dá)國(guó)家有很大差距，這樣巨大的市場(chǎng)前景和機(jī)遇就擺在我們面前，建設(shè)一個(gè)能支持這個(gè)市場(chǎng)的燃?xì)獯呋鲂Мa(chǎn)品和技術(shù)研發(fā)基地對(duì)該項(xiàng)目的技術(shù)發(fā)展具有重要意義。 合成 焊割 氣 項(xiàng)目一次投資高，但回收期短，技術(shù)成熟，安全性能高，用途廣泛，市場(chǎng)前景廣闊。 四川、重慶、陜西、云南、貴州等地對(duì)合成 焊割 氣都有大量的需求。本項(xiàng)目的建成，將 輻射重慶、云南、大型 合成焊割氣體項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 21 貴州、湖南、湖北等周邊省市的 切割氣市場(chǎng) 。 液化 后運(yùn)輸半徑增大 合成焊割氣（液態(tài)）下 與氣態(tài)下的比較： （ 1） 合成焊割氣 密度 426kg/方 （ 2） 1 方水容積的 合成焊割氣 折算標(biāo)態(tài) 下氣體 為 620 方； （ 3） 1 噸 合成焊割氣 折算標(biāo)態(tài)方： 1247。 620=1455 方； （ 4） 18 立方的 合成焊割氣 槽車標(biāo)方： 18 250 80%=3600 方； 從上面數(shù)據(jù)可以看出， 隨著合成焊割氣體市場(chǎng)需求不斷增大，合成焊割氣體 液化后，體積大大縮小 ， 市場(chǎng)運(yùn)輸半徑 更 大， 滿足不斷增大 的 市場(chǎng) 需求 。 產(chǎn)品 價(jià)格 分析 定價(jià)策略：經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)查及對(duì)生產(chǎn)成本的測(cè)算，我們把合成焊割氣體（液態(tài)）的出廠價(jià)初步定為 萬元 /t，約 元 /Nm3（氣態(tài)） ，主要考慮以蒼溪為中心， 1000km 為半徑的輻射區(qū)內(nèi)的銷售市場(chǎng)。 大型 合成焊割氣體項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 22 4 建設(shè)規(guī)模及總工藝流程 本 合成焊割氣 項(xiàng)目主要原料天然氣 來自于蒼溪天然氣有限公司的蒼溪門站，根據(jù)中石油分配給蒼溪的天然氣指標(biāo)以及蒼溪的實(shí)際用量情況，蒼溪天然氣有限公司為本項(xiàng)目提供的天然氣是有保障的。 原料天然氣氣樣分析見表 。 表 原料天然氣氣樣分析表 組分 mol % 組分 mol % 甲烷 （ CH4） C6+以上 乙烷 (C2H6) 氮?dú)猓?N2） 丙烷 (C3H8) 二氧化碳（ CO2） 異丁烷 (iC4H10) He 正丁烷 (nC4H10) 氫（ H2） 異戊烷 (iC5H12) 硫化氫（ H2S） 正 戊烷 (nC5H12) 一氧化碳（ CO） 壓力： （ a），溫度： 40℃ 年生產(chǎn)量 108m3， 合成氣廠 建設(shè)規(guī)模為 合成焊割氣體（ 液 態(tài)）27 萬 t/a；年操作日為 330 天， 設(shè)計(jì)彈性 80%～ 105%。 本項(xiàng)目 液化工藝采用混合冷劑的液化 工藝； 充分吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的合成焊割氣體工藝和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，裝置產(chǎn)品為液化合成焊割氣體 。 大型 合成焊割氣體項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 23 簡(jiǎn)介 該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)規(guī)模為 120 104m3/d，裝置設(shè)計(jì)負(fù)荷范圍為 80%～105%。 本項(xiàng)目采用混合制冷工藝。為了減少設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量，保證安裝質(zhì)量和易于移動(dòng)，工藝系統(tǒng)的全部設(shè)備將最大程度的采用撬裝。在壓縮機(jī)的選用中，主要有電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)投資大，維修工作量大，故本項(xiàng)目推薦電驅(qū)動(dòng)形式。 混合冷劑液化工藝優(yōu)勢(shì)在于它采用了簡(jiǎn)單的制冷循環(huán)過程，并可以很快達(dá)到平衡熱啟 動(dòng)。該工藝簡(jiǎn)單、工藝過程的自平衡的能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便化。另外，此種工藝過程可以適應(yīng)寬范圍原料氣組分的變化。先進(jìn)的專有技術(shù)可以確保在流量設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的高效制冷率與穩(wěn)定性。 總工藝流程的優(yōu)選 合成氣廠 主要工藝優(yōu)化主要體現(xiàn)在：制冷方式的優(yōu)化、儲(chǔ)存方式的優(yōu)化、操作壓力的優(yōu)化。 制冷方式的確定 在 合成焊割 氣液化過程中，制冷方式是決定工藝成敗的關(guān)鍵，目前在工業(yè)上根據(jù)其制冷方式，可以分為膨脹制冷和冷劑制冷，其中冷劑制冷又可以分為多級(jí)冷劑串級(jí)制冷、氮?dú)庵评?、混合冷劑制冷? 通過比較， 本項(xiàng)目推薦 采用混合 冷劑的液化工藝 。 大型 合成焊割氣體項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 24 液化 合成焊割 氣在常壓下沸點(diǎn)大約為 120℃，目前儲(chǔ)存 有 兩種工藝，一種是常壓低溫儲(chǔ)存；另一種是帶壓子母罐儲(chǔ)存 。 鑒于 子母罐儲(chǔ)存方式工藝簡(jiǎn)單，故本項(xiàng)目推薦采用常壓儲(chǔ)存方式。 根據(jù)目前設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料，進(jìn)氣壓力約 為 ，而對(duì)于 合成焊割氣液化工程來說，設(shè)計(jì)壓力的確定要綜合考慮投資和能耗，從能耗角度來說，由于對(duì)壓力位能綜合使用，因此肯定是進(jìn)氣壓力越高能耗越低，那么制冷系統(tǒng)必然變小，從而降低制冷系統(tǒng)投資，特別是在不增加壓力等級(jí)的前提下，總體裝置投資也必然隨著壓力升高而 降低。對(duì)于本項(xiàng)目，進(jìn)氣經(jīng)過穩(wěn)壓計(jì)量裝置，為了保證裝置操作穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性，建議實(shí)際操作壓力定為 。 合成氣廠 按照功能可以分為原料氣調(diào)壓計(jì)量單元、原料氣增壓?jiǎn)卧?、天然氣凈化單元?合成焊割氣合成單元、合成焊割氣 液化單元、冷劑循環(huán)單元和 液化合成焊割氣 儲(chǔ)存單元。 1）原料氣調(diào)壓計(jì)量單元 原料天然氣，經(jīng)過調(diào)壓穩(wěn)壓在 進(jìn)入原料氣分離器，分離液排污進(jìn)入污水處理單元，初步分離后的天然氣經(jīng)過計(jì)量進(jìn)入原料氣增壓?jiǎn)卧? 2）原料氣增壓?jiǎn)卧? 大型 合成焊割氣體項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 25 原料天然氣 進(jìn)入原料氣增壓?jiǎn)卧?jīng) 過一級(jí)增壓，增壓到，冷卻分離，進(jìn)天然氣凈化單元。 3）天然氣凈化單元 天然氣凈化單元主要包括天然氣脫硫和天然氣脫水兩個(gè)部分 a 天然氣脫硫部分 來自調(diào)壓計(jì)量單元的天然氣經(jīng)過過濾器精細(xì)過濾后，進(jìn)入脫硫單元進(jìn)行脫硫處理，本工程選用 MDEA 吸收脫硫工藝，天然氣由塔底進(jìn)入MDEA 吸收塔，塔頂噴入 MDEA 溶液，脫硫后的天然氣經(jīng)過冷卻分離進(jìn)入脫水部分，富 MDEA 經(jīng)過再生循環(huán)使用。 b 天然氣脫水部分 來自脫硫部分的天然氣進(jìn)入分子篩干燥塔進(jìn)行脫水處理，脫水工藝采用分子篩兩塔流程，以 4A 分子篩作為吸附載體， 12h 干燥、 6h 再生， 5h 冷吹， 1h 備用，脫水后天然氣的水露點(diǎn)降至 100℃以下，以防止后續(xù)的液化單元中生成水化物而造成凍堵，分子篩再生選用干氣進(jìn)行同壓再生，再生后的天然氣經(jīng)過冷卻分離后增壓返回脫水系統(tǒng)。 4）天然氣液化單元 經(jīng)過脫水凈化后的天然氣進(jìn)入冷箱進(jìn)行 合成焊割 氣 合成，再 液化處理，液化工藝采用的是混合冷劑單級(jí)制冷工藝。 5）冷劑循環(huán)單元 混合冷劑循環(huán)單元是本工程最為關(guān)鍵的技術(shù)之一，混合冷劑包括大型 合成焊割氣體項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 26 甲烷、乙烷（乙烯）、丁烷、戊烷及氮?dú)?，冷劑采用了三?jí)離心壓縮機(jī)壓縮循環(huán)工藝。離心壓縮機(jī)三級(jí)壓縮的出口都設(shè)置空冷器， 將出口溫度冷卻至 46℃，冷卻后所得到制冷劑，將各級(jí)冷凝制冷劑匯集到混合制冷劑分離器，供 合成焊割 氣液化使用。 6） 液態(tài)焊割氣 儲(chǔ)存單元 本工程儲(chǔ)存單元包括：儲(chǔ)罐包括 5000m3常壓低溫罐 2 座，可儲(chǔ)存7天的產(chǎn)量 ， 配備 BOG壓縮機(jī)，儲(chǔ)存過程中產(chǎn)生的 BOG經(jīng)過壓縮至 返回分子篩干燥器用于再生和冷吹，之后送入燃料氣系統(tǒng)及返回冷箱再次液化。 7）合成系統(tǒng)、 裝車系統(tǒng) 液化后的 合成焊割 氣被送入儲(chǔ)槽，在儲(chǔ)槽裝車泵和裝車臺(tái)之間，通過集成加注系統(tǒng)， 加入 增效劑 。 裝卸站配有柔性軟管，一個(gè)用于充裝液體，一個(gè)用于蒸氣回流。 自動(dòng)控制 設(shè)計(jì)原則 1）嚴(yán)格遵守國(guó)家的法律法規(guī)，執(zhí)行國(guó)家及現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范； 2）儀表及自動(dòng)控制系統(tǒng)將滿足工藝生產(chǎn)過程及生產(chǎn)管理模式的要求，采用先進(jìn)適宜的技術(shù)，確保人身、裝置與設(shè)備的安全； 3）對(duì)于易燃易爆危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣儀表的選型與安裝，嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 大型 合成焊割氣體項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 27 設(shè)計(jì)特點(diǎn) 1）針對(duì)液化 合成焊割 氣監(jiān)控系統(tǒng)壓力高、溫度低、危險(xiǎn)性高和易滯后的特點(diǎn)，采用了 DCS 系統(tǒng)模塊控制，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)的分散，操作和管理的集中。由控制界面直接操作，完成對(duì)液化 合成焊割 氣站場(chǎng)全場(chǎng)的重要工藝參數(shù)的顯示 、控制、報(bào)警以及各 環(huán)節(jié) 的邏輯聯(lián)鎖 、 保護(hù)控制 、監(jiān)控及運(yùn)行的管理，實(shí)現(xiàn)全廠過程參數(shù)的精確控制。 2）采用智能安全儀表系統(tǒng) SIS，可以與智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通訊 ，減少操作人員暴露在危險(xiǎn)區(qū)域的機(jī)會(huì)，并增加過程的可用率。 3）采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，使系統(tǒng)的投運(yùn)及儀表的調(diào)試極為方便，同時(shí)還節(jié)省了連接電纜，降低成本。 氣站的工作環(huán)境較惡劣，本系統(tǒng)擔(dān)當(dāng)安全重任而不允許它發(fā)生異?，F(xiàn)象，影響生產(chǎn)、造成事故。因此設(shè)計(jì)把安全性放在首位，考慮了以下幾個(gè)方面 : 1)設(shè)計(jì)可靠的控制方案，包括緊急剎車系統(tǒng) EDS 、火災(zāi) 及可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)、聲光報(bào)警系統(tǒng)、事故處理、不間斷電源 UPS。設(shè)置三級(jí)安全設(shè)計(jì)：Ⅰ級(jí) 可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警；Ⅱ級(jí) 設(shè)備安全報(bào)警及聯(lián)鎖；Ⅲ級(jí) 中央控制系統(tǒng)安全報(bào)警及聯(lián)鎖。 2)選擇使用的檢測(cè)儀表、控制設(shè)備、過程控制站、工程師站和操大型 合成焊割氣體項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 28 作員站采用運(yùn)行可靠性高的設(shè)備，確保系統(tǒng)在惡劣的工作環(huán)境下，仍能正常運(yùn)行。 3)與消防系統(tǒng)連鎖控制，以保證發(fā)生事故時(shí)造成的危害降低到最小程度。 4)分級(jí)的用戶權(quán)限操作和安全提示確認(rèn)機(jī)制，避免因使用過程中的誤操作造成損失。 本系統(tǒng)通過冗余配置保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性： 1) 電源冗余 :過程控制站控制器機(jī)箱、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)單元機(jī)箱的供電均可冗余配置。 2) 控制器 (CPU)冗余 : CPU 冗余配置，主控設(shè)備與后備設(shè)備間的信息通過專用的通訊線路進(jìn)行同步和跟蹤，確保無擾自動(dòng)切換。 3) I/O 冗余 :系統(tǒng)可通過多功能板卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制點(diǎn)的冗余配置。 4) 通訊接口冗余 :每臺(tái)控制器及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)單元的控制卡均有兩個(gè)以太網(wǎng)物理接口，可接入相同或不同的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。 5) 操作站冗余 :系統(tǒng)配置多個(gè)操作站，實(shí)現(xiàn)并行操作。 此外，通過對(duì)事故預(yù)警、連鎖邏輯控制預(yù)先設(shè)置分配中斷級(jí)別，一旦事故發(fā)生，保證優(yōu)先處 理緊急故障。 主要生產(chǎn)過程檢測(cè)及控制方案 大型 合成焊割氣體項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 29 本工程采用集散控制系統(tǒng) DCS 對(duì)工藝裝置、輔助生產(chǎn)設(shè)施燈進(jìn)行集中監(jiān)控、控制，對(duì)工藝流程、工藝參數(shù)、歷史趨勢(shì)進(jìn)行顯示報(bào)警。 DCS 系統(tǒng)功能 1）工藝過程變量 PID 參數(shù)調(diào)節(jié)、系統(tǒng)的復(fù)雜控制功能以及邏輯、順序控制功能； 2）天然氣流量計(jì)算與處理； 3） 先進(jìn)的人機(jī)對(duì)話功能，標(biāo)準(zhǔn)的控制組態(tài)工具，動(dòng)態(tài)工藝流程、工藝參數(shù)及設(shè)備相關(guān)狀態(tài)的顯示； 4）能與第三方控制系統(tǒng)（壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)、冷箱控制系統(tǒng)、火災(zāi)及可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)等）通過標(biāo)準(zhǔn)通信接口進(jìn)行可靠 通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)進(jìn)監(jiān)控； 5）顯示報(bào)警一覽表、實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史曲線圖，并進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和處理； 6）打印生產(chǎn)報(bào)表、報(bào)警和事件報(bào)告； 7）與 ESD 緊急停車系統(tǒng)、 FGS 火災(zāi)和可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行通信； 8）完善的系統(tǒng)自診斷和自維護(hù)功能，在操作員工作站或工程師站顯示自診斷狀態(tài)和結(jié)果。系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備，包括操作員站，控制站都有在線更換功能，即使這些設(shè)備在更換是，也不影響 DCS 系統(tǒng)的正常運(yùn)行；