【正文】 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鞒淘摿鞒讨械獨(dú)庵评溲h(huán)回路與天然氣液化回路分開，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)猓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。 工藝方案的確定通過對(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 0～35℃， 條件下進(jìn)入本裝置預(yù)過濾系統(tǒng)，原料氣首先經(jīng)過原料氣過濾分離器盡可能除去可能攜帶的游離液體和機(jī)械山西陽城 10104Nm3/d 液化煤層氣工廠項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告陜 西 省 燃 氣 設(shè) 計(jì) 院 34雜質(zhì)，再經(jīng)計(jì)量、調(diào)壓以后進(jìn)入原料氣壓縮機(jī)，壓力升至 后進(jìn)入凈化裝置系統(tǒng)。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。（2）凈化系統(tǒng)? 脫碳裝置從預(yù)處理系統(tǒng)來的原料氣從吸收塔下部進(jìn)入，自下而上通過吸收塔；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 50ppmV。吸收了 CO2的 MDEA 溶液稱富液，至閃蒸塔，降壓閃蒸出的原料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)。山西陽城 10104Nm3/d 液化煤層氣工廠項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告陜 西 省 燃 氣 設(shè) 計(jì) 院 35? 純化裝置來自脫碳單元的原料氣直接進(jìn)入純化單元。 純化單元主要由三臺(tái)吸附塔組成，其中一臺(tái)處于工作狀態(tài)，另兩臺(tái)處于再生狀態(tài)，三臺(tái)吸附塔內(nèi)都裝填有吸附劑。原料氣通過正處于工作狀態(tài)的吸附塔，原料氣中的水份及重?zé)N和汞等雜質(zhì)被全部脫除。每臺(tái)吸附塔的工作時(shí)間由原料氣 量來確定，干燥后的氣體（稱為干燥氣）直接送出界區(qū)。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。通過引入界區(qū)外再生氣（氮?dú)猓?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) 吸附塔的壓力通過閥門降低到再生狀態(tài)壓力；2) 再生氣通過加熱器升溫后，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)間見下表，再生過程主要由以下步驟 組成：①降壓（D）②加熱（H）③冷卻（C）④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，程控閥門保持原先的山西陽城 10104Nm3/d 液化煤層氣工廠項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告陜 西 省 燃 氣 設(shè) 計(jì) 院 36開關(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)入液化冷箱之前乙方配備如下分析儀表：? 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（3）液化系統(tǒng)原料氣液化過程：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)入氟利昂蒸發(fā)器冷卻到35℃，之后進(jìn)入重?zé)N分離器將重?zé)N凝液分離出來。分離器頂部出來的原料氣在冷箱繼續(xù)冷卻、液化和過冷到一定的溫度（根據(jù) LNG 貯存方案而定）、節(jié)流降壓到貯存壓力，進(jìn)入液化冷箱內(nèi)的 LNG 閃蒸罐，分離出的液體，即為 LNG 產(chǎn)品送入 LNG 貯槽。分離出來的氣體，在液化換熱器和預(yù)冷換熱器中復(fù)熱到常溫作為分子篩吸附系統(tǒng)的冷吹氣和再生氣，之后作為尾氣送入工業(yè)窯爐等下游用戶。氟利昂預(yù)冷氮甲烷膨脹制冷過程：采用氟利昂作為冷劑提供高溫段冷量，采用氮甲烷作為冷劑提供低溫段冷量。氮甲烷經(jīng)氮甲烷壓縮機(jī)增壓、冷卻后進(jìn)入預(yù)冷換熱器中冷卻，依次進(jìn)入氟利昂蒸發(fā)器冷卻后分為兩路；一路進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)，絕熱膨脹后返回液化器，另一路繼續(xù)經(jīng)冷箱冷卻后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降壓后返回冷箱，提供冷量后出冷箱，進(jìn)入氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)，形成閉合的膨脹機(jī)制冷循環(huán)。山西陽城 10104Nm3/d 液化煤層氣工廠項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告陜 西 省 燃 氣 設(shè) 計(jì) 院 37氮甲烷氣體的獲得與補(bǔ)充：液氮?dú)饣到y(tǒng)為首次開車置換提供氮?dú)狻Ｔ谡＿\(yùn)行中，PSA 制氮提供液化循環(huán)補(bǔ)充氮?dú)夂鸵夯湎湟约白幽腹薜牡庥脷?。甲烷氣體則引至純化后的再生氣緩沖罐。 工藝流程圖 工藝流程圖見附圖 3 LNG 儲(chǔ)存及裝車系統(tǒng)本工程的產(chǎn)品：液態(tài)天然氣（LNG）儲(chǔ)罐常壓、帶壓的比較：（1）常壓儲(chǔ)存比帶壓儲(chǔ)存所需的制冷循環(huán)能耗高 10%左右。（2）工作壓力不同——常壓罐為 15~50KPa，子母罐為 ~（3）內(nèi)罐形式不同——常壓罐為一只常壓內(nèi)罐構(gòu)成，不屬于壓力容器；子母罐由數(shù)量不等的內(nèi)罐組成子罐，子罐屬于壓力容器。（4）主體材料（不銹鋼）用量不同——1000m 3 內(nèi)罐不銹鋼用量子母罐是常壓罐的 倍；而 2022m3 內(nèi)罐不銹鋼用量子母罐是常壓罐的 倍。投資上差價(jià)較大。（5）日蒸發(fā)率略微不同——由于子母罐的受熱面積較常壓罐的大，但絕熱材料更多，互相對(duì)比后蒸發(fā)率相差甚微，兩種方案沒有明顯的優(yōu)勢(shì)。（6）自動(dòng)泄放的時(shí)間間隔不同——在蒸發(fā)率沒有任何優(yōu)勢(shì)的情形下，由于子母罐的工作壓力較高，氣相空間貯存氣體的能力較強(qiáng)，壓力泄放的時(shí)間間隔較長；而常壓罐的工作壓力較低，壓力泄放的時(shí)間間隔相對(duì)較短；因此常壓罐產(chǎn)生 BOG 的量比子母罐多一倍。（7）絕熱材料用量不同——1000m 2022m 3 珠光砂用量子母罐約為常壓罐的 倍左右，但子母罐沒有泡沫玻璃磚，如果把泡沫玻璃山西陽城 10104Nm3/d 液化煤層氣工廠項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告陜 西 省 燃 氣 設(shè) 計(jì) 院 38磚換算成珠光砂來對(duì)比，子母罐的絕熱材料依然更多。（8）首次投資時(shí)子母罐的投資要比常壓罐高，但日后運(yùn)行費(fèi)用較低；常壓罐雖然首次投資中罐體本身價(jià)格較低，但加上低溫泵和壓縮機(jī)的設(shè)備費(fèi)以及 1015 年的運(yùn)行費(fèi)用，其費(fèi)用基本相當(dāng)。在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)設(shè)備的投資費(fèi)用基本相當(dāng)，而常壓儲(chǔ)存比帶壓儲(chǔ)存所需的制冷循環(huán)能耗高 10%左右。儲(chǔ)存天數(shù)按照 10 天計(jì)算，故本液化工廠選用 1750m3 子母罐帶壓儲(chǔ)存（ 、℃） 。本工程日生產(chǎn) LNG 174m3，運(yùn)輸方式主要采用汽車槽車陸運(yùn)。配備2 臺(tái)流量 80 m3/h 的裝車泵，操作日按 8 小時(shí)(白天)計(jì)算，可設(shè) LNG 裝車位 2 個(gè)。所有產(chǎn)品外運(yùn)均委托專業(yè)運(yùn)輸公司。 主要工藝設(shè)備選擇 設(shè)備選擇原則LNG 為國內(nèi)新興產(chǎn)品，對(duì)工藝設(shè)備的選擇應(yīng)遵循如下原則：（1）根據(jù)國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并參照美國、加拿大等發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)選擇設(shè)備。（2） 在滿足工藝要求的條件下，盡量選用國內(nèi)技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的設(shè)備。（3）對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備，國內(nèi)技術(shù)尚不成熟的，考慮進(jìn)口設(shè)備。 主要設(shè)備選擇（1）壓縮機(jī)：氟里昂預(yù)冷壓縮機(jī)、N 2CH4循環(huán)壓縮機(jī)、BOG 增壓壓縮機(jī)：該類機(jī)組擬選用國內(nèi)的往復(fù)式、活塞式、離心式壓縮機(jī)；膨脹機(jī)：選用增壓透平膨脹機(jī)組；板翅式換熱器、LNG 儲(chǔ)罐、常溫設(shè)備：可選用國產(chǎn)產(chǎn)品； （2）輸送管路煤層氣管路采用 20＃無縫鋼管，LNG 輸送管路選用奧氏體不銹鋼山西陽城 10104Nm3/d 液化煤層氣工廠項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告陜 西 省 燃 氣 設(shè) 計(jì) 院 39管。 主要設(shè)備表見表 工藝系統(tǒng)設(shè)備一覽表 表 序 號(hào) 項(xiàng) 目 數(shù)量 單位 備 注一 原料氣過濾、增壓系統(tǒng)過濾分離器 2 臺(tái) 帶精密過濾濾芯 用 1 備 1天然氣壓縮機(jī) 2 臺(tái)二 原料氣脫二氧化碳系統(tǒng) 　1 進(jìn)口分離器 1 臺(tái) 　2 吸收塔 1 臺(tái) 　3 脫碳?xì)饫鋮s器 1 臺(tái) 　4 脫碳?xì)夥蛛x器 1 臺(tái) 　5 MDEA 閃蒸分離器 1 臺(tái) 　6 貧富液換熱器 1 臺(tái) 　7 再生塔 1 臺(tái) 　8 貧液冷卻器 1 臺(tái) 　9 貧液循環(huán)泵 2 臺(tái) 用 1 備 110 溶液過濾器 1 臺(tái) 　11 酸氣冷卻器 1 臺(tái) 　12 酸氣分離器 1 臺(tái) 　13 MDEA 地下罐 1 臺(tái) 　14 液下泵 2 臺(tái) 用 1 備 115 MDEA 儲(chǔ)罐 1 臺(tái) 　三 原料氣脫水及脫重?zé)N和脫汞系統(tǒng)1 吸附塔 3 臺(tái) 含分子篩2 再生氣加熱爐 1 臺(tái) 　3 再生氣冷卻器 1 臺(tái) U 形管換熱器山西陽城 10104Nm3/d 液化煤層氣工廠項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告陜 西 省 燃 氣 設(shè) 計(jì) 院 404 再生氣分離器 1 臺(tái) 　四 原料氣脫汞與過濾1 脫汞塔 2 臺(tái) 含脫汞劑 用 1 備 12 粉塵過濾器 2 臺(tái) 含濾芯 用 1 備 1五 凈化氣低溫液化系統(tǒng)1 液化冷箱 1 臺(tái) 　 預(yù)冷換熱器 1 臺(tái) 　 R22 蒸發(fā)器 1 臺(tái) 　 重?zé)N分離器 1 臺(tái) 　 液化換熱器 1 臺(tái) 　 過冷器 1 臺(tái) LNG 閃蒸罐 1 臺(tái) 　 低溫管道 1 套 　 低溫手動(dòng)閥門 1 套 　2 膨脹機(jī)過橋 1 臺(tái) 　3 冷箱和過橋絕熱材料 足量 　4 殘液放空分離器 1 臺(tái) 　六 氟里昂預(yù)冷凍系統(tǒng) 　1 R22 壓縮冷凝機(jī)組 1 臺(tái) 　2 附屬設(shè)備 1 套 　3 啟動(dòng)柜 1 臺(tái) 　七 增壓透平膨脹機(jī)系統(tǒng) 　1 增壓透平膨脹機(jī) 2 臺(tái) 撬裝為整體2 潤滑油系統(tǒng) 2 套 　3 增壓機(jī)后冷卻器 2 臺(tái) 不銹鋼換熱管4 膨脹機(jī)過濾器 2 臺(tái) 　5 增壓機(jī)過濾器 2 臺(tái) 　山西陽城 10104Nm3/d 液化煤層氣工廠項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告陜 西 省 燃 氣 設(shè) 計(jì) 院 41八 循環(huán)制冷劑壓縮系統(tǒng) 　1 進(jìn)口緩沖罐 1 臺(tái) 　2 氮甲烷循環(huán)壓縮機(jī) 3 臺(tái) 活塞壓縮機(jī) PLC 控制用 2 備13 出口緩沖罐 1 臺(tái) 　九 LNG 儲(chǔ)存系統(tǒng)1 LNG 貯槽 1 臺(tái) 　2 增壓汽化器 1 臺(tái) 　3 BOG 加熱器 1 臺(tái) 　4 LNG 灌裝泵 2 臺(tái) 　5 BOG 壓縮機(jī) 2 臺(tái) 用 1 備 16 BOG 緩沖罐 1 臺(tái) 　十 氮?dú)庀到y(tǒng) 　1 空壓機(jī) 1 臺(tái) 　2 壓縮空氣凈化組件 1 臺(tái) 　3 空氣貯罐 1 臺(tái) 　4 PSA 氧氮分離系統(tǒng) 1 臺(tái) 　5 氮?dú)饩彌_罐 1 臺(tái) 　6 氮?dú)飧稍镅b置 1 臺(tái) 　7 PSA 制氮系統(tǒng)儀表 1 套 　8 液氮貯槽 1 臺(tái) 真空絕熱9 液氮汽化器 1 臺(tái) 　10 氮?dú)馄胶夤?1 臺(tái) 　11 氮?dú)怆娂訜崞?1 臺(tái) 電加熱十一 儀表空氣系統(tǒng) 　1 螺桿空壓機(jī) 1 臺(tái) 　2 氣水分離器 1 臺(tái) 　3 除油過濾器 2 臺(tái) 　山西陽城 10104Nm3/d 液化煤層氣工廠項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告陜 西 省 燃 氣 設(shè) 計(jì) 院 424 無熱再生干燥裝置