【正文】 主要設(shè)備表見表 新能源 10104Nm3/d 液化煤層氣項目可行性研究報告 工藝系統(tǒng)設(shè)備一覽表 表 序 號 項 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 帶精密過濾濾芯 用1 備 1天然氣壓縮機 2 臺二 原料氣脫二氧化碳系統(tǒng) 　1 進口分離器 1 臺 　2 吸收塔 1 臺 　3 脫碳氣冷卻器 1 臺 　4 脫碳氣分離器 1 臺 　5 MDEA 閃蒸分離器 1 臺 　6 貧富液換熱器 1 臺 　7 再生塔 1 臺 　8 貧液冷卻器 1 臺 　9 貧液循環(huán)泵 2 臺 用 1 備 110 溶液過濾器 1 臺 　11 酸氣冷卻器 1 臺 　12 酸氣分離器 1 臺 　13 MDEA 地下罐 1 臺 　14 液下泵 2 臺 用 1 備 115 MDEA 儲罐 1 臺 　三 原料氣脫水及脫重烴和脫汞系統(tǒng)1 吸附塔 3 臺 含分子篩2 再生氣加熱爐 1 臺 　3 再生氣冷卻器 1 臺 U 形管換熱器4 再生氣分離器 1 臺 　新能源 10104Nm3/d 液化煤層氣項目可行性研究報告四 原料氣脫汞與過濾1 脫汞塔 2 臺 含脫汞劑 用 1 備 12 粉塵過濾器 2 臺 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 　 預冷換熱器 1 臺 　 R22 蒸 發(fā)器 1 臺 　 重烴分離器 1 臺 　 液化換熱器 1 臺 　 過冷器 1 臺 LNG 閃蒸罐 1 臺 　 低溫管道 1 套 　 低溫手動閥門 1 套 　2 膨脹機過橋 1 臺 　3 冷箱和過橋絕熱材料 足量 　4 殘液放空分離器 1 臺 　六 氟里昂預冷凍系統(tǒng) 　1 R22 壓縮 冷凝機組 1 臺 　2 附屬設(shè)備 1 套 　3 啟動柜 1 臺 　七 增壓透平膨脹機系統(tǒng) 　1 增壓透平膨脹機 2 臺 撬裝為整體2 潤滑油系統(tǒng) 2 套 　3 增壓機后冷卻器 2 臺 不銹鋼換熱管4 膨脹機過濾器 2 臺 　5 增壓機過濾器 2 臺 　八 循環(huán)制冷劑壓縮系統(tǒng) 　1 進口緩沖罐 1 臺 　新能源 10104Nm3/d 液化煤層氣項目可行性研究報告2 氮甲烷循環(huán)壓縮機 3 臺 活塞壓縮機 PLC 控制用 2 備 13 出口緩沖罐 1 臺 　九 LNG 儲存系統(tǒng)1 LNG 貯槽 1 臺 　2 增壓汽化器 1 臺 　3 BOG 加熱器 1 臺 　4 LNG 灌裝泵 2 臺 　5 BOG 壓縮機 2 臺 用 1 備 16 BOG 緩沖罐 1 臺 　十 氮氣系統(tǒng) 　1 空壓機 1 臺 　2 壓縮空氣凈化組件 1 臺 　3 空氣貯罐 1 臺 　4 PSA 氧氮分離系統(tǒng) 1 臺 　5 氮氣緩沖罐 1 臺 　6 氮氣干燥裝置 1 。（3）對于關(guān)鍵設(shè)備，國內(nèi)技術(shù)尚不成熟的，考慮進口設(shè)備。 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)標準，并參照美國、加拿大等發(fā)達國家的標準選擇設(shè)備。配備2 臺流量 80 m3/h 的裝 車泵，操作日按 8 小 時( 白天)計算，可設(shè) LNG 裝車位 2 個。儲存天數(shù)按照 10 天計算，故本液化工廠選用 1750m3 子母罐帶壓儲存（、℃）。（8）首次投資時子母罐的投資要比常壓罐高，但日后運行費用較低；常新能源 10104Nm3/d 液化煤層氣項目可行性研究報告壓罐雖然首次投資中罐體本身價格較低，但加上低溫泵和壓縮機的設(shè)備費以及 1015 年的運行費用，其費用基本相當。（6）自動泄放的時間間隔不同——在蒸發(fā)率沒有任何優(yōu)勢的情形下，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，壓力泄放的時間間隔較長；而常壓罐的工作壓力較低，壓力泄放的時間間隔相對較短；因此常壓罐產(chǎn)生 BOG 的量比子母罐多一倍。投資上差價較大。（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。甲烷氣體則引至純化后的再生氣緩沖罐。氮甲 烷氣體的獲得與補充：液氮氣化系統(tǒng)為首次開車置換提供氮氣。氟利昂預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。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。在進入液化單元之前，氣體必須進行分析，以保證雜質(zhì)含量達到進新能源 10104Nm3/d 液化煤層氣項目可行性研究報告入液化單元的要求。每臺吸附塔設(shè)計滿負荷連續(xù)工作和再生時間見下表，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 ）。通過引入界區(qū)外再生氣（氮氣）對完成吸附工作 步驟的吸附塔進行再生，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的方向，進入吸附塔， 提高該吸附塔的溫度，吸附劑表面的水分被帶出；出吸附塔的氮氣被再生氣 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入到再生器加熱器加熱后，用于另一塔的加熱再生。每臺吸附塔的工作時間由原料氣 量來確定，干燥后的氣體（稱為干燥氣）直接送出界區(qū)。 純化單元主要由三臺吸附塔組成，其中一臺處于工作狀態(tài)，另兩臺處于再生狀態(tài)，三臺吸附塔內(nèi)都裝填有吸附劑。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)。出再生塔的貧液經(jīng)過溶液換熱器、貧液泵進入貧液冷卻器，貧液被冷卻到~40 ℃，從吸收塔上部進入。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)。出脫碳氣分離器的氣體進入原料氣干燥單元，冷凝液去 MDEA 地下槽。新能源 10104Nm3/d 液化煤層氣項目可行性研究報告原料氣進裝置設(shè)置有事故聯(lián)鎖切斷閥，切斷進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。根據(jù)上述天然氣凈化和天然氣液化流程的選擇，本裝置流程包括預處理系統(tǒng)、 凈化系統(tǒng)、液化系統(tǒng)等。 工藝方案的確定通過對幾個廠家的壓縮機進行比較，在壓縮機參數(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%。與混合冷劑液化流程相比較，具有啟動時間短、流程簡單、控制容易等優(yōu)點。本項目不推薦使用該流程。新能源 10104Nm3/d 液化煤層氣項目可行性研究報告◆ 氮氣膨脹液化流程該流程中氮氣制冷循環(huán)回路與天然氣液化回路分開，氮氣制冷循環(huán)為天然氣提供冷量。但流程不能獲得像氮氣液化膨脹流程那樣低的溫度、循環(huán)氣量大、液化率低，且膨脹機的工作性能受到原料氣壓力和組成變化的影響較大，對系統(tǒng)的安全行要求高。特別適用于管線壓力高、實際使用壓力較低、中間需要降壓的場合。本 LNG 裝置采用膨脹機制冷流程。膨脹機制冷循環(huán)的效率比焦 湯循環(huán)高，特 別是有較大的天然氣壓差時，能實現(xiàn) LNG 生產(chǎn)的最佳經(jīng)濟性。 焦湯節(jié) 流循環(huán)流程最簡單，投資最少，但效率也最低。天然氣的焓值是溫度和壓力的函數(shù)，在絕熱節(jié)流時，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。與階式及混合冷劑液化流程相比，膨脹液化流程簡單、緊湊，造價較低，該技 術(shù)在深冷領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，故技術(shù)成熟、經(jīng)驗豐富，由于帶膨脹機的液化流程操作比較簡單，具有啟動快，運行靈活，適應(yīng)性強，易于操作和控制，安全可靠性好，維護方便，投 資 適中，特別適合液化能力為中小型的天然氣液化裝置。氣體在膨脹機中膨脹降溫的同時， 對外做功，可用于驅(qū)動流程中的壓縮機（增壓透平膨脹機的增壓端）。本項目不推薦使用該流程。與階式制冷循環(huán)相比，其優(yōu)點是：機組少、流程簡單、投資省，投資比階式制冷循環(huán)少 15～20%；管理方便；對制冷 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充。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 NC1～C 5 碳氫化合物。Ⅱ 混合冷劑制冷循環(huán):混合冷劑制冷循環(huán)是 1960 年發(fā)展起來的，克服了階式制冷循環(huán)的某些缺點。缺點：液化效率低，機組多，流程復雜；附屬設(shè)備多，專門儲存制冷劑；管路和控制系統(tǒng)復雜，維護不便。 階式制冷循環(huán) 1939 年首先應(yīng)用于液化天然氣產(chǎn)品，裝于美國的Clevelant，采用 NHC2H4 為第一、第二級 制冷劑。它們 的制冷溫度分別為40℃、100℃和160℃。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 膨脹機制冷循環(huán)Ⅳ 焦湯節(jié)流制冷循環(huán)以下對這幾種基本流程進行簡單的介紹：Ⅰ 階式制冷循環(huán):這種循環(huán)是由若干個不同低溫下操作的制冷循環(huán)復迭組成。天然氣的液化是將凈化好的天然氣變成液體狀態(tài)。 天然氣液化流程的選擇對于液化工廠的液化流程的選擇，必須綜合考慮以下因素：新能源 10104Nm3/d 液化煤層氣項目可行性研究報告1）、裝置的用途及處理能力2）、被液化的天然氣組成、壓力以及產(chǎn)品組分、壓力和溫度等要求；3）、主要設(shè)備類型及性能。從脫水單元來的天然氣進入浸硫活性炭吸附器，汞與浸硫活性炭上的硫產(chǎn)生化學反應(yīng)生成硫化汞，吸附在活性炭上，從而達到脫除汞之目的。在高的流速下，可脫除含量低于 ，汞的脫除不受可凝混合物 C5+烴及水的影響。C、汞的存在會嚴重腐蝕鋁設(shè)備，而且汞還會造成 環(huán)境污染，以及檢修過程中對人的危害。低溫冷凍分離主要用于避免天然氣在溫度低時出現(xiàn)水化物，然而它所允許達到的低溫是有限的，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的是硅膠法（濕容量高，易破碎）活性氧化鋁與分子篩法， 對于深度脫水，將原料氣中水含量降至小于 1ppm，分子篩吸附脫水法是最常用的方法。無論在國外 LNG 裝置中、或國內(nèi)天然氣預處理中，其應(yīng)用歷史悠久、技術(shù)成熟，能可靠達到 COH2S的脫除深度，如上海、新疆、中原 LNG 裝置均選用此方法。后者是天然氣脫CO H2S最常用的方法，是天新能源 10104Nm3/d 液化煤層氣項目可行性研究報告然氣脫CO H2S最基本的技術(shù)路線?；瘜W吸收法是以可逆的化學反應(yīng)為基礎(chǔ)，以堿性溶劑為吸收劑的脫CO 2 、H2S方法，溶劑與原料氣中的CO H2S等酸性氣體反應(yīng)生成化合物；吸收了CO H2S的富液在升高溫度、降低 壓力的條件下又能分解而放出CO H2S，從而實現(xiàn)溶劑的再生。天然氣脫 COH2S 通常有三種方法：化學吸收法、物理吸收法和氧化還原法。A、對 于硫化物和二氧化碳含量較高的氣源， 凈化過程分成兩步：第一步采用乙醇胺等溶劑的溶劑吸收法進行處理，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。 天然氣凈化方法的選擇天然氣的凈化處理，目的是除去低溫過程中會固化而產(chǎn)生堵塞的成分。 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過程。 年運輸量表 表 序號 名 稱 運輸量 運輸方式 備 注一 運入1 天然氣 107 m3/a 管道二 運出2 液化天然氣 新能源 10104Nm3/d 液化煤層氣項目可行性研究報告第 5 章 工藝方案 建設(shè)規(guī)模項目設(shè)計規(guī)模初步確定為日處理原料氣 10104Nm3，日生產(chǎn) LNG 10104Nm3，年開工天數(shù) 330 天。罐區(qū)四周設(shè)有圍堰，圍堰內(nèi)設(shè)有集液池，集液池內(nèi)設(shè)有潛水泵，收集后的雨水經(jīng)過潛水泵排出圍堰。工藝裝置區(qū)、儲罐區(qū)高出其它地方地面 200mm。 排水及豎向布置站區(qū)現(xiàn)有場地自然坡度較為平緩，故本工程豎向設(shè)計采用平坡式設(shè)計方案。廠內(nèi)設(shè)施之間可設(shè)柵欄墻。 廠區(qū)圍墻及其它圍護設(shè)施液化廠屬于易燃易爆性生產(chǎn)場所，為了廠區(qū)的安全管理，應(yīng)做適當?shù)姆忾]。廠區(qū)設(shè)置一環(huán)形主干道，寬為 6 米，道路旁邊布置綠化帶。充分考慮安裝和檢修的要求，以方便工廠將來的管理?？偲矫娌贾帽仨殱M足工藝流程和動力設(shè)施要求，使得工藝流程順暢、管道縮短﹑交通運輸方便。裝車區(qū)：布置有二個裝車臺及供 LNG 槽車裝車的回車場地。儲罐區(qū)：布置有一臺 1750m3 的 LNG 子母罐。區(qū)內(nèi)布置針對 LNG管線介質(zhì)特點，在滿足工藝配管及操作維修通道的前提下，盡量縮短管線，減少氣阻和氣蝕現(xiàn)象，節(jié)約投資。占地面 積為 804平方米。各區(qū)之間分界明確，功能如下：廠前區(qū)：布置有綜合樓（包含消防泵房、中央控制室、化驗分析室及辦公等），占地面積為 平方米，建筑面積為 2160 平方米；消防水沉淀池約 520 立方米，占地面積 130 平方米。 站內(nèi)分區(qū)本項目按火災(zāi)危險性分類屬于甲類危險場所，廠內(nèi)平面布局嚴格按照現(xiàn)行防火規(guī)范的有關(guān)規(guī)定布置。避開重要建筑物和人流密集區(qū)。 本廠廠址選擇 山西