Y1051LNG 撬装站操作规程
陕西延长石油(集团)有限责任公司
目录
第一章 概 论
一、天然气的性质
1. 天然气是存在于地下岩石储集层中以烃为主体的混合气体的统称,比重约 0.65,
比空气轻,具有无色、无味、无毒之特性。
2. 天然气主要成分烷烃,其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外
一般有硫化氢、二氧化碳、氮和水气和少量一氧化碳及微量的稀有气体,如氦和氩
等。
3. 天然气不溶于水,密度为 0.7174kg/Nm3,相对密度(水)为 0.45(液化)燃点(℃)
为 650,爆炸极限(V%)为 5-15。在标准状况下,甲烷至丁烷以气体状态存在,戊
烷以上为液体。甲烷是最短和最轻的烃分子。
4. 天然气每立方燃烧热值为 8000 大卡至 8500 大卡。每公斤液化气燃烧热值为 11000 大卡。气态液化气的比重为 0.55。每立方液化气燃烧热值为 25200 大卡。每瓶液化气重 14.5 公斤,总计燃烧热值 159500 大卡,相当于 20 立方天然气的燃烧热
值。
二、液化天然气的性质
1. 液化天然气(Liquefied Natural Gas,简称 LNG),主要成分是甲烷,无色、无
味、无毒且无腐蚀性,其体积约为同量气态天然气体积的 1/625,液化天然气的质
量仅为同体积水的 45%左右,热值为 52MMBtu/t(1MMBtu=2.52×10^8cal)。其制
造过程是先将气田生产的天然气净化处理,再经超低温(-162℃)常压液化就形成
液化天然气;通常液化天然气储存在-161.5℃、0.1MPa 左右的低温储存罐内。用
专用船或罐车运输,使用时重新气化。
2. 主要物理性质如表 2.1.1 所示:
表 2.1.1 LNG 的主要物理性质
气体相对密度 | 沸点/°C (常压) | 液体密度(g/l)(沸点下) | 高热值(MJ/m3) | 颜色 |
0.60~0.70 | 约-162°C | 430~460 | 41.5~45.3 | 无色透明 |
1) 典型 LNG 的组成
表 2.1.2 典型 LNG 的组成
常压泡点下的性质 | 组成 1 | 组成 2 | 组成 3 |
组成(摩尔分数)/% N2 CH4 C2H6 C3H8 I-C4H10 N-C4H10 C5H12 摩尔质量/(kg/mol) 泡点温度/°C 密度/(kg/m3) | 0.5 97.5 1.8 0.2 16.41 -162.6 431.6 | 1.79 93.9 3.26 0.69 0.12 0.15 0.09 17.07 -165.3 448.8 | 0.36 87.20 8.61 2.74 0.42 0.65 0.02 18.52 -161.3 468.7 |
2) LNG 的性质特点
a) 温度低
在大气压力下,LNG 沸点都在-162°C 左右。
b) 液态与气态密度比大
体积液化天然气的密度大约是 1 体积气态天然气的 600 倍,即 1 体积 LNG
大致转化为 600 体积的气体。
c) 可燃性
一般环境条件下,天然气和空气混合的云团中,天然气含量在 5%~15%(体
积)范围内可以引起着火,其最低可燃下限(LEL)为 4%。
3) LNG 的安全特性
a) 燃烧特性
燃烧范围:5%~15%,即体积分数低于 5%和高于 15%都不会燃烧;
自燃温度:可燃气体与空气混合物,在没有火源的情况下,达到某一温度
后,能够自动点燃着火的最低温度称为自燃温度。甲烷性质比较稳定,在大
气压力条件下,纯甲烷的平均自燃温度为 650°C。以甲烷为主要成分的天
然气自燃温度较高,LNG 的自燃温度随着组份的变化而变化。
燃烧速度:是火焰在空气-燃气的混合物中的传递速度。天然气的燃烧速度
较低,其最高燃烧速度只有 0.3m/s。
b) 低温特性
隔热保冷:LNG 系统的保冷隔热材料应满足导热系数低,密度低,吸湿率和
吸水率小,抗冻性强,并在低温下不开裂,耐火性好,无气味,不易霉烂,
对人体无害,机械强度高,经久耐用,价格低廉,方便施工等。
蒸发特性:LNG 作为沸腾液体储存在绝热储罐中,外界任何传入的热量都会引
起一定量液体蒸发成气体,这就是蒸发气(BOG)。标准状况下蒸发气密度是
空气 60%。当 LNG 压力降到沸点压力以下时,将有一定量的液体蒸发成为气
体,同时液体温度也随之降低到其在该压力下的沸点,这就是 LNG 闪
蒸。由于压力/温度变化引起的 LNG 蒸发产生的蒸发气处理是液化天然气储
存运输中经常遇到的问题。
c) 泄露特性
LNG 泄漏到地面,起初迅速蒸发,当热量平衡后便降到某一固定的蒸发速
度。当 LNG 泄漏到水中会产生强烈的对流传热,在一定的面积内蒸发速度保
持不变,随着 LNG 流动泄漏面积逐渐增大,直到气体蒸发量等于漏出液体所
能产生的气体量为止。泄漏的 LNG 以喷射形式进入大气,同时进行膨胀和蒸
发,与空气进行剧烈的混合。
d) 储存特性
分层:LNG 是多组分混合物,因温度和组分的变化引起密度变化,液体密
度的差异使储罐内的 LNG 发生分层。
翻滚:若 LNG 已经分层,上层液体吸收的热量一部分消耗于液体表面蒸
发所需的潜能,其余热量使上层液体温度升高。随着蒸发的持续,上层液
体密度增大,下层液体密度减小,当上下两层液体密度接近相等时,分界
面消失,液层迅速混合并伴有大量液体蒸发,此时蒸发率远高于正常蒸发
率,出现翻滚。
快速相态转变(RPT):两种温差极大的液体接触,若热液体温度比冷液体
温度沸点温度高 1.1 倍,则冷液体温度上升极快,表层温度超过自发成核
温度(当液体中出现气泡),此过程冷液体能在极短时间内通过复杂的链
式反应机理以爆炸速度产生大量蒸气,这就是 LNG 或液氮与水接触时出现
的 RPT 现象的原因
e) 生理特性
LNG 蒸气是无毒的,但如果吸进纯 LNG 蒸气,会迅速失去知觉,几分钟后
死亡;人员暴露在体积分数为 9%的甲烷含量的环境中没有什么不良反应,
如果吸入过量天然气会引起缺氧窒息,当天然气的体积分数达到 50%以上,
会对人体产生永久性伤害。
三、原料气的性质
1. 本天然气液化装置的天然气的组分主要为:甲烷、乙烷、丙烷、氮和二氧化碳。
1) 甲烷,分子式 CH4。甲烷是最简单的烷烃,也是有机物中最简单的稳定化合
物。植物在没有空气的条件下腐烂以及一些复杂烃类分子经过断裂最终会生
成甲烷。天然气的主要成分是甲烷,煤矿瓦斯气、沼气池中的沼气也含有大
量的甲烷。甲烷为无色无臭的可燃性气体。
2) 乙烷,又称甲基甲烷,化学式为 CH3-CH3,亦是无色无臭的可燃性气体。
3) 丙烷,又名二甲基甲烷和丙基氢化物。结构式为 CH3-CH2-CH3。常温常压
下丙烷为无色无臭的易燃气体。
2. 作为液化装置的原料天然气,首先必须进行预处理,脱除天然气中的硫化物、二
氧化碳、水分、重烃和汞等杂质,以免这些杂质腐蚀设备和在低温下冻结而堵塞
设备和管道。有机硫和硫化氢的存在会造成设备腐蚀以及冷箱冻堵的情况,因而
必须脱除。
1) 水在低于零度时将以冰或霜的形式冻结在换热器的表面或节流阀的工作部
分。另外,天然气和水会形成天然气水合物,是半稳定的固体化合物,可以
在零度以上形成,同样会导致管线、喷嘴和分离设备的堵塞。
2) 为了避免天然气中由于水的存在造成堵塞现象,通常需在高于水合物形成温
度时就将天然气中的微量水分脱除,使含水量不大于 1ppm。
3) 天然气组分中的 C5+,在低温情况下形成固态,将会造成冷箱的堵塞。
4) 在天然气液化装置中,低温条件下二氧化碳易成为固相析出,堵塞管道和设
备。
3. 针对本项目的气质组成,LNG 生产工艺主要经过三道工序:原料天然气的脱
碳;天然气脱水脱汞以及天然气液化。

第二章 基本条件
一、气候条件
该区地处中温带气候区,属典型的中温带大陆性季风气候,冬季寒冷干燥,春季干
旱多风, 夏季旱涝相间,秋季温凉湿润.年平均气温 7.8℃,1 月份气最低,平均为
-7.7℃;7 月份气温 最高,平均为 21.5.C;极端最高气温 37.1℃,极端最低气温
-28.5℃;气温变化规律是:春温 高于秋温,春季升温缓慢,秋季降温迅速。降雨
量少,多年平均降水量为 483.4mm,降水 随时间分布不均匀,相对集中在 7~9
月份,降水量为 301.7mm,占全年降水量的 62.4, 降水地域分布不均匀,东南部
普遍多于西北部,相差 100mm 左右。年蒸发量 891.23mm, 干燥度 1.86。无霜期
短,平均为 83~136d;光照充足,日照时长,多年平均日照时数 2400h。干旱,
霜冻,冰雹,大风,暴雨等自然灾害频繁发生,极易出现。
二、原料气规格
1. 温度:25℃;
2. 压力:5.0MPa(G);
3. 原料气组成下表所示
原料气条件 | 单位 | 数值 | 备注 |
压力 | MPaG | 5 | |
温度 | ℃ | 0~25 | |
流量 | m3/d | 3×104 | |
组成 | mol% | ||
CH4 | 98.605 | ||
C2H6 | 0.521 | ||
C3H8 | 0.048 | ||
n-C4H10 | 0.005 | ||
i- C4H10 | 0.074 | ||
H2 | 0.022 | ||
He | 0.174 | ||
N2 | 0.388 | ||
CO2 | 0.335 | ||
合计 | 100.00 |
三、生产能力
1. 本装置处理规模:3×104m3/d 天然气(0℃,101.325kPaA);
2. 装置设计年运行时间:8000h;
3. 工厂设计寿命:15 年。
四、净化气要求
杂质 | 控制指标 |
水露点 | ≤-70℃ |
CO2 | ≤50ppm |
重烃 | ≤10ppm |
Hg | ≤0.01μg/m3 |
五、产品要求
1. LNG 温度:-155℃
2. LNG 流量:21t/d(和原料气组成有关)
六、输出界外的其他物料
1. 酸气(原料气中二氧化碳含量为 2mol%)
压力 | 50kPaG |
温度 | 50℃ |
组成 | mol% |
CH4 | 3.9 |
C2H6 | 0.12 |
C3H8 | 0.02 |
CO2 | 87.29 |
H2O | 8.65 |
流量 | 51.8kg/h(排放气量及组分与原料气组分有关) |
排放位置 | 再生塔 |
3. 天然气脱除的水
压力 | 5MPaG |
温度 | 50℃ |
组成 | mol% |
H2O | 100 |
流量 | 0kg/d |
排放位置 | 再生气分离器 |
七、公用工程条件
1. 电源
1) 低压电 380V/50Hz/3ph;
2) 低压电 220V/50Hz/2ph。
2. 仪表空气及氮气:
1) 压力 0.6MPa(G)
2) 温度:常温
3) 露点:-40℃
3. 脱盐水
总硬度(以 CaCO3 计) | 0 |
总 Fe | ≤0.02 mg/l |
总 Cu | ≤0.003 mg/l |
SiO3-2(以 SiO2 计) | ≤0.02mg/l |
导电率 | ≤10μs/cm |
Cl- | ≤5ppm |
本装置脱盐水为外购,外购指标要求。
第三章 脱酸单元
一、产品指标
根据液化的要求,本装置液化天然气生产过程中,净化气要求达到:CO2≤50ppm。
二、工艺和操作原理
1. MDEA 法脱碳
1) 天然气中含有 CO2 称为酸性气体,它的存在会造成金属腐蚀,降低天然气的
热值,并且 CO2 在低温时会凝结为固体堵塞管道。因此,必须严格控制天然
气中酸性组分的含量,以达到工艺和产品质量的要求。
2) 本净化工艺采用湿法脱除天然气中的 CO2,选用活化 MDEA(N-甲基二乙醇
胺)为吸收剂,一段吸收,一段再生,MDEA 溶液循环使用。
2. 吸收的反应机理
MDEA(N-Methyldiethanolamine)即 N-甲基二乙醇胺,分子式 CH3-
N(CH2CH2OH)2,分子量 119.2,沸点 246~248℃,闪点 260℃,凝固点-21℃,汽
化潜热 519.16kJ/kg,能与水和醇混溶,微溶于醚。在一定条件下,对二氧化碳
等酸性气体有很强的吸收能力,而且反应热小,解吸温度低,化学性质稳定,无
毒,不降解。
纯 MDEA 与 CO2 不发生反应,但其水溶液与 CO2 可按下式反应:
CO2+H2O==H++HCO3 - (1)
H++R2NCH3==R2NCH3H+ (2)
式(1)受液膜控制,反应速率极慢,式(2)则为瞬间可逆反应,因此式(1)
为 MDEA 吸收 CO2 的控制步骤,为加快吸收速率,在 MDEA 溶液中加入 1~5%
活化剂 R2NH 后,反应按下式进行:
R2NH+CO2==R2NCOOH (3)
R2NCOOH+R2NCH3+H2O==R2NH+R2CH3NH++HCO3 - (4)
(3)+(4)
R2NCH3+CO2+H2O==R2CH3NH++HCO3 - (5)
由式(3)~(5)可知,活化剂吸收了 CO2,向液相传递 CO2,大大加快了反应
速度,而 MDEA 又被再生。MDEA 分子含有一个叔胺基团,吸收 CO2 后生成碳酸
氢盐,加热再生时远比伯仲胺生成的氨基甲酸盐所需的热量低得多。
MDEA 溶液在与 CO2 发生化学反应的同时,也有部份 CO2 溶解于溶液中,该部份
CO2 在再生时也随之释放出来。
3. 脱 CO2 系统特点:
1) 专用活化剂配方,CO2 脱除精度高;
2) 活化 MDEA 为吸收剂,对设备基本无腐蚀;
3) 已在多套 LNG 脱 CO2 装置中成功应用,成熟可靠。
三、工艺流程叙述
1. 天然气从井口进入本装置,首先进入除砂器经过过滤,。经过过滤后的天然气进入水套炉和调压计量撬进行升温和减压(5.0MPaG、25-40℃)后进入脱酸装置。脱碳装置分为 天然气吸收部分、MDEA 再生部分、MDEA 储存及补充部分。主要产品为湿净化气(含饱和水),副产品为再生 CO2 气体。
2. 脱碳单元分为天然气吸收、MDEA 再生、MDEA 储存及补充三部分。
1) 天然气吸收
原料天然气(5MPaG,>25℃)进入原料气/净化气换热器(E-0201)与吸收塔(T-0201)出口净化气换热,升温至 ~35℃(随原料天然气温度而变)后进入吸收塔(T-0201)底部,与由塔顶自上而下流动的 MDEA 贫液逆流接触,吸收其中的 CO2。离开吸收塔(T-
0201)顶部的是含饱和水的湿净化气(CO2 浓度降至 50ppm 以下),依次经
原料气/净化气换热器(E-0201)冷却、净化气分离器(V-0201)除去携带的
液滴后进入脱水脱汞单元。
2) MDEA 再生
a) MDEA 富液(5MPaG)由吸收塔底流出,经控制阀(LV-2101)降压至0.5MPaG,依次经活性炭过滤器、机械过滤器除去富液中降解的烃类和机械杂质,通过贫富液换热器(E-0202)升温后进入再生塔(T-0202)解吸。再生后的 MDEA 贫液由塔底流出,依次经贫富液换热器(E-0202)降温,贫胺液泵(P-0201A/B)加压至 5.5MPaG 后进入贫液空冷器(E-0203)冷却至 40~50℃后,进入吸收塔(T-0201)顶部。再生塔顶酸气依次经酸气空冷器(E-0205)冷却、酸气分离器(V-0203)分水后经过脱硫器(A-0201A/B)脱硫后引至高点放空,分出的冷凝水经回流泵(P-0203A/B)注入贫富液换热器(E-
0202)富液入口管道中。
b) 贫富液换热器(E-0202)充分回收出塔贫液的热量,从而降低胺液再沸器
(E-0204,导热油加热)的热负荷。
c) 本单元首次开工和正常生产时,外购供给所需的脱盐水。
3) MDEA 储存及补充
a) 胺液贮罐(V-0204)用于配制、储存 MDEA 溶液,配制好的 MDEA 溶液由
贫胺液泵(P-0203A/B)增压后送至吸收塔(T-0201)。检修时,设备及管
道内的胺液在压差作用下返回到胺液贮罐(V-0204)中。开工或检修污水
汇集到排污总管后去闭排罐,定期装车外运。
b) 为防止 MDEA 溶液发泡所引起的处理能力下降、溶液损失增加等问题,特设
溶液过滤器(F-0201)和加药设施,将消泡剂注入到贫胺液泵(P-0203A/B)入口管道中。
四、设备参数
1. B-0103过滤计量撬
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:卧式;
b) 工作压力:5.5MPa,工作温度:~30℃,
c) 设计压力 6.1MPa,设计温度:70℃,
d) 过滤精度:1um,
2) 功能
分离原料气天然气中的游离水和颗粒杂质。
3) 运行及操作要点
a) 原料气天然气进入过滤计量撬(B-0103)内过滤掉游离水和颗粒杂质。
b) 当过滤计量撬(B-0103)液位上涨时注意底部排污阀,将撬内污水排至闭排罐,此过程密切关注液位计(LT-1301)读数,当 液位计(LT-1301)读数为 100mm 时,关闭排污阀。
2. V-0201 净化气分离器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:立式;
b) 尺寸:400mmID×2000mmT/T
c) 工作压力:5.0MPa,工作温度:~40℃
d) 设计压力 6.1MPa,设计温度:70℃
e) 材质:Q345R
2) 控制要求
a) LT-2101:30-50%,
3) 功能
分离脱酸后净化天然气中的游离水。
4) 运行及操作要点
a) 当LT-2101读数达到 50%时,LV-2101排污阀打开,排放 V-0201 中的水进入贫富液换热器(E-0202)富液入口;当 LV-2101读数达到 30% 时,LV-2101 排污阀关闭。
b) 当LT-2101读数大于 70% 或小于 10% 时,及时检查 LV-2101状态。
3. E-0201 原料气/净化气换热器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:板翅式换热器
b) 工作压力:6.1MPa(热侧)/6.1MPa(冷侧),工作温度:33.43~50℃(热
侧)/18~35℃(冷侧)
c) 设计压力 6.1MPaG(热侧)/6.1MPaG(冷侧),设计温度:80℃(热
侧)/80℃(冷侧)
d) 材质:铝
2) 控制要求
a) TI-2101:35~50℃,
b) TI-2102:35~50℃,
3) 功能
原料气/净化气换热器E-0201的主要功能是将原料气和净化气进行热交换。
4) 运行及操作要点
来自吸收塔的 35~50℃净化气经原料气/净化气换热器冷却至~30~45℃;来自过滤计量撬的原料气,进入原料气/净化气换热器与净化气进行热交换,原料气被预热至 25~40℃。
4. T-0201 吸收塔
1)结构形式及设计参数
a) 型式:填料塔;
b) 尺寸:500mmID×1000mmT/T
c) 工作压力:5.0MPa,工作温度:25~50℃
d) 设计压力:6.1MPa,设计温度:60℃
e) 材质:Q345R/SS
2) 控制要求
a) LT-2101:50-80%,
b) LG-2101:50-80%,
c) PDT-2101:<20kPa。
3) 功能
天然气和 MDEA 溶液在吸收塔中逆流接触,脱除天然气中的二氧化碳。
4) 运行及操作要点
a) 天然气有 T‐0201 塔底向塔顶流动,MDEA 溶液有塔顶向塔底流动,此过程天
然气和 MDEA 逆流接触,天然气中的二氧化碳被 MDEA 溶液吸收。
b) 当 T‐0201 液位LT-2101大于 80% 时,开大 LV‐2101 阀门;当 T‐0201 液位LT-2101小于 50%时,关小LV‐2101阀门;此过程可通过 DCS 自动调节。
c) 定期观察就地磁翻板液位计 LG-2101读数,验证远传液位计 LT-2101 示数的准确性。
d) 当 PDT-2101示数大于 20kPa 时,及时检查 T‐0201 吸收塔运行情况。
5. E-0205 酸气空冷器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:鼓风卧式空冷器,水平进风,竖直排风
b) 工作压力:0.05MPaG,工作温度:~100℃
c) 设计压力:0.35MPa,设计温度:110℃,热负荷:50kW
d) 材质:组合件
2) 功能
将来再生塔的酸气降温至 50℃,分离出二氧化碳和冷凝水。
3) 运行及操作要点
a) 来自 T-0202 的酸气,通过酸气空冷器E-0205,与从鼓风机强制鼓入的空
气进行热交换,冷却至 50℃的酸气进入酸气分离器。
b) 酸气空冷器通过风机变频器调节风机转速,实现鼓入空气量的控制,确保酸
气降温至 50℃及以下;
c) 酸气空冷器在 DCS 上实现远程停止,在现场实现手动启动、停止。
6. E-0203 贫液空冷器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:鼓风卧式空冷器,水平进风,垂直排风
b) 工作压力:5.2MPaG,工作温度:~65℃
c) 设计压力:6.4MPa,设计温度:80℃,热负荷:30kW
d) 材质:组合件
2) 功能
将来贫胺液泵的贫胺液降温至 50℃。
3) 运行及操作要点
a) 来自贫胺液泵的贫胺液,通过贫液空冷器 E-0203,与从鼓风机强制鼓入
的空气进行热交换,冷却至 50℃的贫胺液进入吸收塔。
b) 贫液空冷器通过风机变频器调节风机转速,实现鼓入空气量的控制,确保贫
胺液降温至 50℃及以下;
c) 贫液空冷器在 DCS 上实现远程停止,在现场实现手动启动、停止。
7. V-0203 酸气分离器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:立式;尺寸:300mmID×500mmT/T
b) 工作压力:0.05MPa,工作温度:~50℃
c) 设计压力 0.35MPa,设计温度:70℃
d) 材质:S30408
2) 控制要求
a) LT-2401:30-50%,
3) 功能
分离冷凝水和二氧化碳。
4) 运行及操作要点
a) 冷却后的酸气进入 V-0203,分离的二氧化碳高点放空,分离的冷凝水打入
系统。
b) 当 LT-2401读数大于 50% 时,开大 LV‐2401 阀门将冷凝水打入系统;当 LT-2401读数小于30%时,关小LV‐2401阀门保证 V-0203液位;此过程可通过 DCS 自动调节;当LT-2401读数小于 10% 时,P-0203A/B自动连锁停止。
8. P-0201A/B 贫胺液泵
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:柱塞泵,
b) 额定流量:8m3/h
c) 工作压力:5.2MPaG,工作温度:~65℃
d) 设计温度:90℃,
e) 电机功率:4kW
2) 功能
将来贫富液换热器的贫胺液增压后送入吸收塔。
3) 运行及操作要点
a) 打开 P-0201A/B 出口阀,当 P-0201A/B 入口充满贫胺液后,启动电机,检查
P-0201A/B运行状态,检查 PG-2202A/B 读数是否在正常范围内。
b) P-0201A/B 泵可通过调节出口阀门,实现流量调节。
c) P-0201A/B在 DCS 上实现远程停止,在现场实现手动启动、停止。
9. 活性炭过滤器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:立式;
b) 尺寸:350mmID×1100mmT/T
c) 工作压力:0.5MPaG,工作温度:55℃
d) 设计压力 0.8MPa,设计温度:70℃,
e) 过滤滤芯 φ272×56×510;
f) 材质:Q235R
2) 功能
脱除富胺液中的烃类物质
3) 运行及操作要点
富胺液从活性炭过滤器顶部进入,底部流出,芯需根据实际运行情况定期更换。
10.机械过滤器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:立式
b) 尺寸:350mmID×1600mmT/T
c) 工作压力:0.5PaG,工作温度:55℃
d) 设计压力:0.8MPa,设计温度:70℃,
e) 过滤滤芯 φ80/φ49 L=910 7 根;
f) 材质:Q235B/S30408
2) 功能
脱除富胺液中的机械杂质。
3) 运行及操作要点
富胺液从活性炭过滤器顶部进入,底部流出,芯需根据实际运行情况定期更换。
11. E-0202 贫富液换热器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:板式换热器
b) 工作压力:0.05MPa(热侧)/0.5MPa(冷侧)
c) 工作温度:~110℃(热侧)/95℃(冷侧)
d) 设计压力 1.0MPaG(热侧)/1.0MPaG(冷侧)
e) 设计温度:130℃(热侧)/130℃(冷侧)
f) 材质:304S
2) 控制要求
a) TI-2201:35~60℃,
b) TI-2202:<90℃,
3) 功能
富胺液与贫胺液换热。
4) 运行及操作要点
来自再生塔塔底的贫胺液与来自吸收塔的富胺液在E-0202 贫富液换热器换热,以此回收贫胺液热量。
12. V-0204胺液贮罐
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:卧式;
b) 尺寸:3000mmID×2000mmT/T
c) 工作压力:常压,工作温度:常温
d) 设计压力:常压,设计温度:70℃
e) 材质:Q235B
2) 控制要求
LG-2402:~2400mm
3) 功能
储存胺液和脱盐水。
4) 运行及操作要点
将胺液储罐中的胺液和脱盐通过底部管线送入脱酸系统。
13. P-0203A/B 回流泵
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:离心泵,
b) 额定流量:0.13m3/h
c) 扬程:40m
2) 功能
将酸气分离器的冷凝水送入脱酸系统。
3) 运行及操作要点
P-0203A/B 回流泵处于长运行状态,通过调节LV‐2401 阀门开度调整酸气分离器液位。当LT-2401读数小于 10% 时,P-0203A/B自动连锁停止。
14. T-0202 再生塔
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:立式;
b) 尺寸:500/800mmID×8100mmT/T
c) 工作压力:0.08MPa,工作温度:110℃
d) 设计压力:0.35MPa,设计温度:130℃
e) 材质:S30408
2) 功能
将富胺液中的酸气再生出来,得到的贫胺液进吸收塔继续脱除原料气中的二氧化
碳等杂质组分。
3) 运行及操作要点
a) 富胺液与贫胺液进入贫富液换热器 E‐0202 进行换热升温至 98℃后,经节流到 90KPa 后从再生塔上部进入再生塔T-0202,进入的富胺液自上而下经过再生塔填料层,与自下而上的 MDEA 汽提蒸汽逆流充分接触并进行传热传质,富胺液溶液中的二氧化碳气体从富胺液中解析出来后,此时的贫液进入贫富液换热器对贫液热量进行回收。解析出来的富含二氧化碳呢和蒸汽的气体(压力:50KPa,温度:95℃),从再生塔顶部离开再生塔。
b) 在运行过程中,再生塔填料层设有差压变送器对填料层进行监控,防止再生塔发泡、液泛等现象产生。差压计 PDI2301正常压降为:10KPa,高报警为:20KPa。塔顶温度 TE-2301:95℃,塔顶温度通过胺液再沸器 E‐0204 加热胺液来控制。再生塔塔釜设有就地和远传液位计,远传液位同时带报警功能,用来对液位进行实时监控。
15. E‐0204 胺液再沸器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:导热油加热;
b) 热负荷:250kw
c) 工作压力:0.05MPa,工作温度:115℃
d) 设计压力:0.35MPa,设计温度:130℃
e) 材质:S30408
2) 功能
给再生塔提供富胺液再生需要的热量。
3) 运行及操作要点
从填料层下部分布器出来的胺液进胺液再沸器 E‐0204进行加热,通过测量再生塔塔顶温度来控制导热油的加热温度和流量,使胺液重沸,用以提供 MDEA 再生所需的热量。
五、原始开车
1. 开车的准备
试车主要是脱酸单元的贫胺液泵、回流泵、调节阀以及空冷器的单机调试。
2. 置换与干燥程序
脱酸单元的置换包含原料气进界区至脱酸单元整体进行置换。
1) 与厂调度室联系,提出开车用氮气申请,确认氮气质量符合要求。
2) 置换氮气来自空氮站,出口采用间断性排放置换;关闭原料气进界区手动阀门; 关闭去脱水装置切断阀。关闭酸气分离器 V-0203 出口切断阀。打开此通道内的所有阀门。切换进入界区的氮气管线上的充氮阀,氮气通过管道 ,依次经过原料气/净化气换热器 E-0201后,进入吸收塔 T-0201、原料气/净化气换热器 E-0201、净化气分离器 V- 0201;并且经过整个胺液系统,在净化气过滤分离器处放空。多次置换后检测氧含量,直至达到置换要求停止;保持设备和管路 0.05MPa 的正压并关闭管路上所有阀门。
3) 说明:该系统先进行清水冲洗,然后进行碳酸钠溶液冲洗、脱盐水冲洗、胺溶液冲洗及发泡,配制 MDEA 溶液,之后再进行氮气置换。
3. 水洗
脱酸单元启动前应进行整个系统的清洗,包括系统的水洗和碱洗,通过脱盐水和
碱液在系统中的循环去除设备、管道、阀门内的杂质和油分,最大程度减少胺液
受污染的可能、并减少系统的腐蚀。此过程也可作为脱碳系统的联动试车,以用
于校正仪表和验证动设备的机械运转性能。
1) 清水冲洗(联动试车)
a) 在设备或管线排污口接临时管线,使清洗后的废水经排水沟排到指定处理
点。
b) 投用胺液贮罐 V-0204 的液位计。使用软管将自来水接口与胺液贮罐加料口
相接,将自来水放入胺液贮罐,待液位达到液位计量程 80%时停止。
c) 打开胺液管线截止阀,给贫胺液泵 P-0201A/B 充液,按照泵的使用说明书,调试贫胺液泵,在完成贫胺液泵的调试后,打通贫胺液泵出口至吸收塔 T-0201 的管线,往吸收塔注入清水,同时投用吸收塔的液位计与氮气管线,打开阀门用氮气为吸收塔充压至
0.3MPa,当吸收塔液位至 50%时,打开吸收塔底部截止阀,手动缓慢打开调节阀 LV-2101 的旁通阀 ,让清水通过活性炭过滤器和机械过滤器、贫富液换热器 E-0202,进入再生塔 T-0202。
d) 将再生塔 T-0202的液位计投入使用,此时应保持对胺液贮槽的补水,同时用氮气为再生塔充压至 30KPa,待再生塔液位达到 80%时,打开再生塔底去贫胺液泵进口管线上的阀门,让清水回到贫胺液泵的进口,建立清水循环。
e) 让清水通过贫胺液泵 P-0201A/B 在吸收塔 T-0201、再生塔 T-0202 之间循环,同时对贫富液换热器 E-0202、贫液空冷器 E-0203 进行清洗和排空。
f) 清洗 6~8 小时后,检查各排污点的清洁情况。
g) 计算系统循环所需的溶液量,为后面配置碱液和胺液做准备。
h) 将胺液再沸器 E-0204 投入使用,控制再生塔 T-0202顶部温度 TG-2301为 90~95℃。
i) 清水热循环 8 小时后,停开再沸器。
j) 当清水循环温度降到 40℃以下,停贫胺液泵,关闭各调节阀。
k) 通过低排点将系统溶液排尽到地沟,胺液贮罐排净残液。
l) 注意:调节阀的旁通、各处排污口、压力变送器引压管、液位计均应得到清洗。可不定时地打开排污阀,目测污水的状况,如果循环过程中溶液太脏,则停止两塔循环,在各容器排液完毕后,按上述所述程序重新建立清水循环;若胺液贮罐较脏,可先单独对胺液贮罐行清洗。
2) 碳酸钠溶液冲洗
a) 系统在完成清水冲洗(联动试车)后,需进行碱洗。
b) 溶液的配制:
碱液中 Na2CO3 数量由下式计算:
W=1000C1V 测/C1C2 (1)
式中: W -系统需投入 Na2CO3 量 (kg)
V 测-联动试车时计算的系统装填溶液量 (m3)
C1-碱洗时所需的碱液浓度 (Wt%)
C2-Na2CO3 产品纯度 (Wt%)
依据(1)式计算配制 3%V 测体积的 Na2CO3 溶液所需固体 Na2CO3 量,并运到现场。
c) 将所需的 V 测体积的溶液均分为数次配制,同时将 Na2CO3 也同等均分,依据均分的体积数量,算出胺液贮罐配制碱溶液所需的脱盐水量。
d) 向胺液贮罐充脱盐水至计算用水量的位置,将 Na2CO3 倒入胺液贮罐中,用木棒或不锈钢管搅拌至完全溶解。
e) 依照上述方法配制剩余溶液。
f) 碱洗前的准备
g) 确认各阀门处于正确的开关位置。
3) 系统碱洗
a) 按照清水清洗的流程依次操作实现碱洗。
b) 当吸收塔液位达 60%后,打开吸收塔底部出口调节阀 LV-0102 缓慢向再生塔充碱液,同时控制流量。
c) 此过程应密切注意胺液贮罐液位、吸收塔液位,再生塔液位,避免液位过低泵抽空,如果塔液位过低,可通过液位控制阀的开度来调节流量,当各塔液位正常并稳定后,将各调节阀投入自控。
d) 系统正常后,打开吸收塔,再生塔底部排污阀间断排污,同时打开管线上阀门向系统补充碱液。
e) 启动贫液空冷器 E-0203,酸气空冷器 E-0205。
f) 将胺液再沸器 E-0204 投入使用,使再生塔中碱液升温,速度控制在 30-50℃/h。当循环清洗液温度升至到 70-72℃,以温度升至 70℃算起,循环清洗 8 小时后,关闭再沸器加热,停止加热和碱液循环。
g) 通过低排点将系统溶液排尽到污水收集罐,胺液贮罐排净残液。
4) 停止碱洗
a) 关闭导热油停再沸器,停止对再生塔底的加热。
b) 按照泵的操作步骤停贫胺液泵,关闭泵进出口阀,同时关补液管线上阀门,停止向系统补充碱液。
c) 停贫液空冷器、酸气空冷器。
d) 通知污水场,准备排碱液,开吸收塔及再生塔底部排污阀,各管道排液阀,打开胺液贮槽的下部排放阀,将系统中碱液排净,关闭上述各阀。
e) 检查并清洗所有管道过滤器。
5) 第一次脱盐水冲洗
a) 碱液排尽后,重新向系统内注入脱盐水,建立循环,循环半小时后,排尽系统内的液体,反复多次置换。
b) 取样分析,确保 Na2CO3 溶液被脱盐水完全替代(分析溶液电导率),清洗完毕,检查所有过滤器,清洗后再安装。
c) 达到要求后,停贫胺液泵 P-0201A/B,最后从低点排入污水收集罐,胺液贮罐内积液排尽和清洗完毕后,保持系统内的压力。
d) 注意:如果排放的液体不清洁,有必要重新进行 Na2CO3 溶液清洗。调节阀的旁通、各处排污口、压力变送器引压管、液位计均应得到清洗。检查 自控仪表的可靠性。操作人员配置 Na2CO3 溶液和 MDEA 溶液时,应配戴劳保用品,防溅防腐蚀。
6) 第 N 次脱盐水洗
方法同第一次水洗。但应当采取连续补水和排放的方式直至将 Na2CO3 溶液清洗干净,分析水中的总固体含量<100ppm(wt%);泡高:≤300ml;消泡时间:≤20 s 才算合格(以脱盐水作空白,洗到洗水的水质与脱盐水相近为止),停止清洗液循环。放净系统并加 N2 保护至微正压。
7) 胺溶液冲洗及发泡
a) 溶液配制计算公式:
W=1000V 测×W1/W2
式中:
W-所需投入的 MDEA、活化剂及缓蚀剂的量(kg)
V 测-联动试车时所确定的溶液体积(m3)
W1-装置正常运转时 MDEA、活化剂及缓蚀剂浓度(Wt%)
W2-MDEA、活化剂及缓蚀剂的纯度(Wt%)
b) 根据计算结果将 MDEA、活化剂及缓蚀剂、脱盐水均分为数份,算出脱盐水在胺液贮罐中液位高度,并在胺液贮罐作好标记。
c) 将脱盐水注入胺液贮罐中至标记位置,向胺液贮罐中加入均分的 MDEA、活化剂及缓蚀剂,并用木棒或不锈钢管搅拌,混合均匀。
d) 按上述的方法配制余下溶液,最后一罐留下备用。
e) 溶液配制好后,打开氮气管的阀门向胺液贮罐充入部分氮气保护,保持微正压。
f) 取样分析 MDEA、活化剂及缓蚀剂浓度,确定是否需加入脱盐水。
g) MDEA、活化剂及缓蚀剂,补加量由下式计算。
W 补=W1(C1-C2)/C
式中:
W 补-需补加的 MDEA、活化剂及缓蚀剂数量(kg)
W1-系统溶液藏量(kg)
C1-溶液中 MDEA、活化剂及缓蚀剂浓度(Wt%)
C2-要求的溶液浓度(Wt%)
C-产品 MDEA、活化剂及缓蚀剂的纯度(Wt%)
4. MDEA 溶液循环
此过程是进一步熟悉流程和操作程序,为装置开车做准备,重点是通过机械过滤器和活性碳过滤器在线过滤除去系统中的杂质。
1) 按照清洗流程打开胺液管道去贫胺液泵和入口管上的阀门,按贫胺液泵和的操作规程启动贫胺液泵,待泵出口压力稳定后,打开泵出口阀向吸收塔充入脱酸溶液,在此过程中通过 LMDEA-12 管线上球阀 Q-1122 不断向系统补充脱酸 MDEA 溶液。
2) 当吸收塔液位达 60%后,打开吸收塔底部出口调节阀缓慢向再生塔充脱酸溶液,启动吸收塔液位控制阀控制流量。
3) 在此过程中应密切注意胺液贮罐、吸收塔,再生塔的液位,避免液位过低泵抽空,如果塔的液位过低,可通过液位控制阀来调节流量,当各塔液位正常并稳定后,将各调节阀投入自控进行系统溶液循环。
4) 循环过程中打开机械过滤器和活性碳过滤器进出口阀,将机械过滤器和活性碳过滤器投入运行,按循环液量的 30%在线过滤。
5) 建立胺液循环后,等待进气。
六、装置正常投运
1. 原料气从界外依次经过采气注醇撬、水套炉、过滤计量撬和原料气/净化气换热器E-0201。
2. 按照第五.4 章要求运行 MDEA 溶液系统,使溶液正常循环。
3. 开启贫液空冷器贫液空冷器 E-0203 和酸气空冷器 E-0205,以保证空冷器正常运转;
4. 启动导热油,通过胺液再沸器对再生塔T-0202 胺液进行加热,升温要缓慢,最终将再生塔底部温度稳定在 110℃左右,塔顶温度稳定在 90-95℃,同时调节酸气分离器顶放空阀和氮气补充阀,稳定再生塔压力在 50KPaG 左右。
5. 在上述状态下稳定运行后,应注意各液位值,出现下降时应及时向系统中补充胺液。
6. 将各调节阀投入自动,装置可稳定运行,逐步向吸收塔内进气,进行脱碳操作。
7. 初期原料气进料流量为总气量的 30%,整个系统投入自动运行。当该系统各单元都稳定运行后,逐渐增加原料气的进气量,每次增加 10%,每次加量必须观察该系统的运行情况,待所有单元参数稳定后,再次增加流量直至满负荷。加量期间应多次分析原料气和净化气组分,净化气不合格时应调整各单元的工作参数,使其净化气中二氧化碳的含量达到要求。不合格的净化气通过回流阀门返回至原料气压缩机入口。在进入原料气后,E-0204 胺液再沸器加热速率,与原料气进入吸收塔量相关联,使再生塔底温度始终保持在110℃左右,直到满负荷。
8. 注意事项
1) 启动过程中需要通过调节阀稳定各工序的压力;
2) 各工序达到稳定压力后,应再次进行泄露检测,对有泄露的位置要求及时进行修复,必要时需要停机进行修复后重新启动,不得留下任何安全隐患。
3) 增加进气流量前,首先应使 MDEA 溶液加量至 8m3/h,调整参数使吸收,再生单元各参数正常、稳定。
4) 开车后应分析 MDEA 的浓度,当浓度降低到 45%以下时应补充 MDEA。
七、分析仪表
位号 | 用途 | 仪表名称及规格 | 技术数据 | |||||
化学成分 | 比重 | 温度℃ | 压力MPa | 备注 | ||||
AI-3302 | 净化气二氧化碳在线分析仪 | CO2 分析仪 测量范围:范围:0~100ppm | TG-500 | 甲烷94.71% 乙烷 3.44% C6+ 0.03% 氮气 0.07% 氢气 0.04% | 40 | 5.0 | ||
八、故障及排除
故障现象 | 故障原因 | 解决办法 |
CO2 吸收不完全 | 入塔贫液温度太高 | 贫液空冷器是否正常运转 |
吸收塔产生泡沫 | 加强过滤,防止油、尘粒带入,必要时加入适量泡沫抑制剂 | |
贫液中 CO2 含量高 | 再生不彻底 | |
原料气中 CO2 浓度过高 | 调节工况参数 | |
吸收塔底部温度过高 | 1、降低进气温度 2、降低入塔贫液温度 3、增加溶液循环量 | |
气液接触不良 | 检查溶液分布情况,检查填料情况,增大循环量 | |
热稳盐含量高 | 分流溶液过滤净化 | |
再生效果差 | 蒸汽汽提不充分 | 提高再生塔塔底温度 |
热稳盐含量高 | 分流溶液过滤净化 | |
溶液流量过大 | 减少循环量 | |
再生塔底部温度过低 | 增加再生塔顶压力,提高再生塔底温度 | |
气液接触不良 | 检查气液分布器,填料情况,调节循环量 | |
进塔富液温度低 | 清洗溶液换热器 | |
起泡 | 原料气流量过大 | 减少入塔原料气量 |
原料气压力波动 | 稳定原料气压力 | |
溶液中存 FeCO3 | 采用过滤装置除去 | |
溶液中存在固体粒子 | 检查活性炭过滤器,防止活性炭微粒穿透进入塔中 | |
原料气中带油 | 检查原料气压缩机或更换原料气过滤器滤芯 | |
贫液温度低于原料气温度 | 提高贫液进吸收塔温度 | |
溶剂损失太大 | 净化气夹带,吸收塔内部故障 | 不要超过塔的最大气速,增加或修理除沫器丝网 |
发生液泛 | 降低负荷 | |
起泡 | 见“起泡” | |
泄漏 | 堵漏 | |
溶剂降解 | 见后面“溶剂降解” | |
溶剂过量降解 | 热稳盐累积 | 见“过量热稳盐积累” |
再沸器表面温度高 | 清洗再沸器,增加循环量,降低温度并降低再生塔压力 | |
溶液整体温度高 | 增加溶液循环量 | |
再生塔中溶液停留时间过长 | 降低再生塔液位,增加溶液循环量 | |
过量热稳盐积累 | 水质差 | 系统补充水用合格脱盐水 |
溶剂降解 | 见前面“溶剂过量降解” | |
活性炭变脏 | 更换活性炭 | |
腐蚀速度过快 | 缓蚀剂浓度不够 | 添加一定量缓蚀剂 |
金属表面没和防腐溶液接触 | 增大循环量或检查液体分布器,使表面均润湿 | |
氯离子浓度过高(Cl>1000mg/l) | 更换溶液 | |
溶液浓度过高 | 水从吸收塔带走 | 降低净化气排气温度 |
水损失大 | 补充脱盐水 | |
被产品 CO2 带走 | 降低出酸气空冷器气体温度,增大回流量 | |
溶液浓度太低 | 溶剂损失 | 补充 MDEA |
溶剂变质 | 更换溶液 |
九、装置正常短期停车
1. 在脱水单元所有设备完成停机后进行操作。
2. 原料气进料流量逐渐降低原料气的进气量,每次减少 10%,每次减量必须观察该系统的运行情况,待本单元参数稳定后,再次减少流量直至无负荷。
3. 在原料气进气量降低至 0%负荷,E-0204 胺液再沸器停止加热。
4. 缓慢关闭原料气去脱水单元的阀门。
5. 缓慢关闭界外至装置的入口阀门。
6. 当再生塔底温度降低在 60℃以下,按贫胺液泵和的操作规程停贫胺液泵。
7. 停贫液空冷器 E-0203和酸气空冷器 E-0205。
8. 注意事项
1) 停机过程中需要通过调节阀稳定各工序的压力;
2) 各工序稳定压力,对有泄露的位置要求及时进行修复,不得留下任何安全隐患。
十、装置长期停车
1. 按照第七章进行操作完成。
2. 将吸收塔 T-0201、再生塔 T-0202 的 MDEA 溶液回收至胺液贮罐中,胺液贮罐使用氮气进行保护。
3. 将 T-0201、E-0201、T-0202、V-0201、V-0203 中原料气排放至放空管线。
4. 置换氮气来自空氮站,使用氮气对T-0201、E-0201、T-0202、V-0201、V-0203采用间断性排放置换,置换后氮气的浓度在 99 %以上。
十一、装置短期停车后的正常开车
按照第六章要求进行操作。
十二、装置长期停车后的开车
按照第五、六章的操作步骤进行操作。
第四章 脱水脱汞单元
一、产品指标
根据液化的要求,本装置液化天然气生产过程中,净化气要求达到:水≤-70℃,汞≤0.01μg/m3。
二、工艺和操作原理
1. 天然气液化脱水采用固体吸附法,由于分子筛具有吸附选择能力强、低水汽分压下的高吸附特性,以及同时可以进一步脱除残余酸性气体等优点,因此本装置采用 4A 分子筛作为脱水吸附剂。其露点深度可达到-76℃, 保证含水量在1ppm 以下。天然气中水分的存在会造成严重的后果:水分与天然气在一定条件下形成水合物阻塞管路,影响冷却液化过程;另外由于水分的存在也会造成不必要的动力消耗;由于天然气液化温度低,水的存在还会导致设备冻堵,故必须脱水。
2. 大多数天然气中都含有微量元素汞,汞具有高挥发性、高毒性、强腐蚀性,并且对于天然气液化装置,低温核心设备冷箱的材质为铝,而即使很少量的汞也会对铝设备产生腐蚀,特别在有水存在的条件下,由于汞诱发的铝合金设备腐蚀尤为严重。汞对铝的腐蚀形式可分为汞齐脆化腐蚀和电化学腐蚀,他们之间最根本的区别在于是否存在游离水,若没有游离水存在,汞与铝发生汞齐脆化腐蚀。在天然气液化领域可能产生腐蚀的环境可以为没有游离水存在,故主要发生汞齐脆化腐蚀。所谓汞齐脆化腐蚀是指汞与铝反应生成铝汞齐,铝汞齐是一种脆性物质,它的机械强度远低于金属铝的机械强度,从而造成铝制设备的脆性破坏。最常用的天然气脱汞技术主要采用载硫活性炭或其他形式的吸附剂进行吸附脱除,这些干燥的固体吸附剂颗粒通常能够将天然气中汞含量脱除至低于 0.01μg/m3。本装置采用载硫活性炭脱汞剂,此脱汞剂可极大提高对汞蒸汽的吸附,实现天然气汞的脱除,达到净化的目的。
3. 吸附过程
在天然气脱水过程中,除活性炭吸附剂外,对其它的吸附剂而言,水都是最强的吸附物,因而水的吸附传质段沿床层移动速度最慢,它可以置换烃类。水的吸附是放热过程,对于压力高于 3.5MPa 的高压天然气,由于其中水汽含量低,水汽吸附时放出的热量被大量天然气带走,因而床层温升不大(约 1~2℃),可视为等温吸附。但若天然气压力较低,其中水汽含量较高时,床层温升将变得显著,为保证吸附过程正常进行,有时需要在吸附床层中设置冷却盘管。本装置的操作压力为 5.0MPaG,因此为等温吸附。吸附剂
与吸附物互相接触的操作(气-固吸附),一般可分为三种形式:
1) 间歇操作:即将气体与吸附剂同时置于一容器内,使之充分接触而进行吸附,然后将吸附剂和气体分离。这种吸附操作主要用于实验室或小规模工业生产中。
2) 半连续操作:使被处理的气体通过固定的吸附剂床层进行吸附,经一定时间后,停止进料,然后进行再生(解吸),再生后重新进行吸附,依此循环。
3) 连续操作:将吸附剂和气体连续地逆流或并流送入吸附器,使之互相接触而进行吸附,处理后的气体和吸附剂连续流出设备。连续操作的设备效率高,但设备结构复杂,故在天然气脱水装置对一台吸附床而言是采用半连续操作,亦即固定床吸附。
4. 再生过程
要保证吸附工艺正常进行,吸附剂的再生也是一个关键。吸附剂的再生程度不仅影响产品气中吸附物的含量,也同时关系到装置的处理量。对固定床气-固吸附而言,主要有三种再生方法:
1) 温度转换再生法:其原理是升高吸附剂床层温度进行再生,然后降温冷却,再重新吸附。加热方式大致有两种:一种是利用热再生气通入吸附剂床层直接加热,同时带走被解吸的吸附物;另一种是在床层内部装加热盘管进行间接加热。一般而言,再生过程单靠加热是不能再生完全的,因为解吸出来的吸附物未被完全带走,冷却后会再次被吸附,因此加热再生过程也需要辅以再生气体吹扫。此外,间接加热所采用的吸附剂床层结构复杂,而且床层受热不均,工业上很少应用。
2) 压力转换再生法:其原理是使吸附剂床层在较高的压力下进行吸附,然后降低压力而使吸附物解吸。此类再生工艺主要用于产品提纯,在天然气脱水上基本不用。
3) 冲洗解吸再生法:其原理是用某种合适的气体冲洗吸附剂床层,达到解吸而再生的目的,升高温度或降低压力均有利于冲洗解吸。
5. 分子筛
1) 分子筛是具有均一微孔结构,能将不同大小的分子分离的一种高效、高选择性的固体吸附剂。分子筛品种甚多,天然气脱水和脱二氧化碳时最常用的是 4A 或 13X 分子筛。
2) 与其它吸附剂相比,分子筛还有两个特点。一是一般吸附剂在吸附物浓度很低时吸附能力显著下降,但对分子筛而言,只要吸附物的分子直径小于分子筛的孔径,仍然对此吸附物有较高的吸附能力。二是普通吸附剂随温度升高吸附量迅速下降,而分子筛在较高的温度下仍保持较高的吸附能力。
3) 分子筛脱水的原理如下:

4) 分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物,主要由硅铝通过氧桥连接组成空旷的骨架结构,在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。此外还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。由于水分子在加热后连续地失去,但晶体骨架结构不变,形成了许多大小相同的空腔,空腔又有许多直径相同的微孔相连,这些微小的孔穴直径大小均匀,能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来,而把比孔道大得分子排斥在外,因而能把形状直径大小不同的分子,极性程度不同的分子,沸点不同的分子,饱和程度不同的分子分离开来,即具有“筛分”分子的作用,故称为分子筛。
5) 分子直径小于分子筛晶体孔穴直径的物质可以进入分子筛晶体,从而被吸附,否则,被排斥。分子筛还根据不同物质分子的极性决定优先吸附的次序。一般地,极性强的分子更容易被吸附。
6) 分子筛是人工合成的水合硅铝酸盐晶体 Mex/m[(Al2O3)x(SiO2)y]·mH2O,分子筛吸附水是一个放热过程,降低温度有利于放热的吸附过程,高温则有利于吸热的脱附过程。温度低,水的平衡吸附容量高;反之,则低。正是利用该特性,使得在变温时实现分子筛吸附水和解吸水而重复使用。
三、工艺流程叙述
1. 脱水脱汞部分由干燥塔(A-0301A/B)、辅助干燥塔(A-0302)、干燥再生气电加热器(E-0301)、干燥再生气分离器(V-0301)、脱汞塔(A-0304)和再生气冷却器(E-0302)组成。
2. 干燥塔吸附及再生交替进行,再生过程分加热和冷却两个阶段。
1) 等压变温吸附流程(以塔 A-0301A 为例):
净化气来自脱酸单元,经调节阀(FV-3101)分为两路。其中主路(~85%总量)经干燥塔(A-0301A)脱水、脱汞塔(A-0304)脱汞后,去纯化单元。
2) 再生加热流程(以 A-0301B 的加热过程为例):
再生气经程控阀(KV-3105)进入辅助干燥塔(A-0302)吸附(也是对辅助干燥塔冷吹),然后经干燥再生气电加热器(E-0301)升温至 260℃,经程控阀(KV-3104B)进入塔(A-0301B)对其进行加热再生,将填料中吸附的水解吸出来。再生气经程控阀(KV-3103B)和(KV-3108)经再生气冷却器(E-0302)冷却、干燥再生气分离器(V-0301)分离。气液分离后再生气与主路气体汇合经程控阀(KV-3103A)去处于吸附状态的干燥塔(A-0301A)吸附脱水,污水则排放到闭排罐。
3) 再生冷吹流程及辅助干燥塔加热过程(以 A-0301B冷吹过程为例):
干燥塔冷吹时,再生气经程控阀(KV-3106)和(KV-3103B)从干燥塔(A-0301B)底部进入干燥塔,对其冷却。冷却气从塔顶经程控阀(KV-3104B)流出,经干燥再生气电加热器(E-0301)加热到 260℃后去辅助干燥塔(A-0302),对其加热再生。高温再生气经程控阀(KV-3107)到干燥再生气冷却器(E-0302)冷却、干燥再生气分离器(V-0301)分离。气液分离后,气体与主路气体汇合经程控阀(KV-3103A)进入处于吸附状态的干燥塔(A-0301A)吸附,污水则排放到闭排罐。
3. 当干燥塔 A-0301B 完成再生后,切换到干燥塔 A-0301A 再生,即 A-0301B塔吸附,A-0301A 塔再生,如此循环。整个吸附过程的实施由 12 台程控阀程序自动切换完成,操作人员可以调整程序单元时间来控制吸附过程。
4. 干燥后的天然气进入脱汞塔脱汞塔(A-0304),在专用脱汞剂的作用下,使出塔气体中汞降至<0.01μg/m3,净化天然气送至纯化单元。
5. 表 3.2-1 脱水过程程控阀时序表

四、设备参数
1. A-0301A/B 干燥塔
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:立式;
b) 尺寸:500mmID×2000mmT/T
c) 工作压力:5.0MPaG,工作温度:40~260℃
d) 设计压力 6.0MPa,设计温度:280℃,
e) 填料装填高度:2000mm;
f) 材质:Q345R/16MnⅢ
2) 控制要求
工作压力:5.0MPaG,工作温度:40~260℃
3) 功能
脱除天然气中的水分,使水露点≤-70℃。
4) 运行及操作要点
a) 天然气从干燥塔A-0301A/B底部进入,经活性氧化铝、分子筛干燥后,水露点≤-70℃的天然气从顶部送出。
b) 当分子筛吸附饱和后,使用高温再生气由塔顶进入对干燥塔进行再生,当塔底出气温度达到 220~240℃时表明再生完成;再由塔底引入低温再生气对干燥塔进行冷却,当塔底温度达到 40~50℃时表明冷吹完成。
c) 当吸附效果变差时,干燥塔引入氮气置换合格后,更换干燥塔填料。
2. A-0302 辅助干燥塔
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:立式;
b) 尺寸:350mmID×2000mmT/T
c) 工作压力:5.0MPaG,工作温度:40~260℃
d) 设计压力 6.0MPa,设计温度:280℃,
e) 填料装填高度:1600mm;
f) 材质:Q345R/ 16MnⅢ
2) 控制要求
工作压力:5.0MPaG,工作温度:40~260℃
3) 功能
脱除天然气中的水分,干燥后的天然气作为再生气。
4) 运行及操作要点
a) 天然气干燥塔 A-0302 底部进入,经活性氧化铝、分子筛干燥后,天然气作为再生气去干燥再生气电加热器。
b) 当分子筛吸附饱和后,使用高温再生气由塔顶进入对干燥塔进行再生,当塔底出气温度达到 220~240℃时表明再生完成;再由塔底引入低温再生气对干燥塔进行冷却,当塔顶温度达到 40~50℃时表明冷吹完成。
c) 当吸附效果变差时,辅助干燥塔引入氮气置换合格后,更换辅助干燥塔填料。
3. E-0302 干燥再生气冷却器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:鼓风卧式空冷器,垂直进风,垂直排风,风扇轴向垂直安装
b) 外形尺寸:1674mm×1040mm×1930mm
c) 工作压力:5.0MPaG,工作温度:50~240℃
d) 设计压力 6.0MPa,设计温度:270℃,
e) 热负荷:25kW
f) 风机功率:2.2kW
g) 材质:组合件
2) 功能
将来自干燥塔 A-0301A/B和辅助干燥塔 A-0302 的再生气从 240℃冷却至 50℃
3) 运行及操作要点
a) 来自干燥塔 A-0301A/B或辅助干燥塔 A-0302的再生气,从干燥再生气空冷器 E-0302底部进入空冷器内换热管,与从鼓风机强制鼓入的空气进行热交换,冷却至 50℃的再生气在底部送出。
b) 再生气空冷器通过风机变频器调节风机转速,实现鼓入空气量的控制;
c) 再生气空冷器在 DCS 上实现远程停止,在现场实现手动启动、停止。
4. E-0301 干燥再生气加热器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:卧式电加热器;
b) 尺寸:200mmID×2450mmT/T
c) 工作压力:5.0MPaG,工作温度:40~260℃
d) 设计压力 6.1MPa,设计温度:260℃,热负荷:50kW
e) 材质:筒体材质为 20 号钢,法兰材质为 20Ⅱ锻件,加热元件材质为不锈钢 321.
2) 功能
将来自干燥塔 A-0301A/B或辅助干燥塔A-0302的脱水后天然气从 40℃加热至260℃。
3) 运行及操作要点
a) 来自干燥塔 A-0301A/B或辅助干燥塔A-0302的脱水后天然气,从干燥再生气加热器E-0301进口进入电加热器壳程,被电加热器的加热元件加热至260℃后从干燥再生气加热器E-0301出口送出。
b) 再生气加热器通过可控硅实现对其出口温度的调节;
c) 再生气加热器在 DCS 上实现调功和远程启动、停止,在现场实现手动启动、停止。
5. V-0301 干燥再生气分离器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:卧式;
b) 尺寸:300mmID×1500mmT/T
c) 工作压力:5.0MPa,工作温度:35~45℃
d) 设计压力 6.1MPa,设计温度:60℃
e) 材质:Q345R
2) 控制要求
a) LT-3101:10-50%,
b) LG-3101:10-50% .
3) 功能
分离再生气中的游离水。
4) 运行及操作要点
a) 来自再生气冷却器的天然气进入干燥再生气分离器 V-0301,经气液分离后,气体从再生气分离器顶部送出,液体从底部送出。
b) 当LT-3101读数大于 50% 时,通过快速开启阀门 LV-3101将 V-0301内污水排出并送入闭排单元;当LT-3101读数小于10%时,阀门LV-3101快速关闭。整个液位控制自动完成。
c) 定期观察 LG-3101读数,验证远传液位计 LT-3101读数的准确性。
6. A-0304脱汞塔
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:立式;
b) 尺寸:350mmID×1500mmT/T
c) 工作压力:5.0MPaG,工作温度:40℃
d) 设计压力 6.0MPa,设计温度:70℃,
e) 填料装填高度:1500mm;
f) 材质:Q345R/ 16MnⅢ
2) 控制要求
TI-3201:25-50℃
3) 功能
脱除天然气中的汞,使天然气中汞含量<0.01μg/m3。
4) 运行及操作要点
a) 天然气从脱汞塔A-0304底部进入,经载硫活性炭脱汞后从脱汞塔 A-0304顶部送出。
b) 当 汞含量 >0.01μg/m3时,脱汞塔引入氮气置换合格后,更换脱汞塔填料。
五、原始开车
1) 该系统为分子筛、活性炭及附属设备组成,在进行单机试车时,本系统主要试
验切换程序及切换阀门的运行情况。
2) 置换与干燥程序
关闭单元入口切断阀;关闭单元去纯化出口切断阀;打开此通道内的所有阀门。置换氮气来自空氮站,通过管道氮气进入系统,切换进入界区的氮气管线上的 8 字盲板,打开 8 字盲板前后的充氮阀将氮 气继续引入脱水脱汞单元,将脱水时序投入自动,减少周期时间,连续切换几个周期后(期间对安全阀放空管采用间断性排放置换),检测氧含量,直至达到置换要求停止;保持设备和管路 0.05MPa 的正压并关闭管路上所有阀门。
3) 调试
启动时脱水单元的最小工艺负荷为 20%,以保证有足够的再生气,但作为首次启动,为验证脱水单元的性能,应尽可能采取 100%负荷。干燥塔和辅助干燥塔完成 2~4 个切换周期后,才允许合格的工艺气进入纯化单元。目的是检验程控阀门的切换动作并保证各设备彻底再生。
六、装置正常投运
1) 启动前确认
a) 系统工艺管线吹扫合格;
b) 系统已用氮气预干燥,且系统在 0.05MPa 的氮气压力下保护;
c) 上游装置工艺负荷在 50%以上,脱酸单元运行正常。确保天然气进纯化的阀门处于关闭状态,防止未经预处理合格的天然气进入纯化单元。
2) 启动系统
a) 泄压:打开脱水脱汞单元系统各容器上的吹除阀或排放阀,使脱水、脱汞单元的保压氮气泄压,然后关闭各阀。泄压时不要将压力泄完,维持在~ 0.01MPa 的微正压即可;
b) 打开天然气主流路、再生气流路;
c) 手动设置顺控程序运行于第一步,由程序自动控制各切换阀的启闭。
d) 检查各切换阀开关是否到位,将再生气流量调节阀手动打开至 50~60%的开度;
e) 缓慢打开脱酸单元至脱水单元管线上的调节阀FV-3101,对脱水脱汞单元进行充压,注意控制充压速率不大于 0.3MPa/min,充压过程中注意脱酸单元压力的稳定;
f) 在DCS上启动干燥再生气电加热器E-0301,并使其缓慢升温至设计温度 240℃;在干燥再生气空冷器 E-0302和干燥再生气空冷器E-0302的控制柜按钮启动风机,使空冷器处于工作状态;
g) 缓慢打开天然气FV-3101,逐步增加脱水单元的运行负荷。实现天然气经脱酸单元→脱水单元的系统;
h) 使系统保持稳定运行 2~4 个周期,每个周期系指某一干燥塔或辅助干燥塔完成了
包括吸附、再生、冷吹以及阀门切换和等待的全过程,每个周期全长为 16h,吸附状态 8h、加热状态状态 4.5h、冷却状态 3.5h。
i) 按上述要求完成启动,且系统出口的水含量≤1ppm,二氧化碳含量<50ppm (包括在线分析仪的读数和取样分析检测的结果),脱水脱汞单元完成启动。净化合格后缓慢打开进入纯化系统阀向纯化单元供气。
3) 注意事项
a) 本装置的脱水单元是采用变温吸附的方法脱除原料气中的水分。干燥器的整个工作过程中处于温度和压力的交替变化,工况比较复杂,在正常情况下采用设定好的程序进行控制,但在启动过程中要采用手动方式控制阀门的动作,任何误操作都有可能导致事故的发生,并对设备产生难以修复的损坏,因此要求操作人员必须清楚的知道整个系统的工作原理,以及各种工况的工作参数;
b) 脱水单元的启动过程,尤其是每次阀门切换的过程,操作人员需密切值守,对任何异常情况应及时处理,处理是应将程序置入暂停状态,处理完毕后再恢复程序的运行;
c) 脱水合格并非指某一特定时间系统出口水含量小于 1ppm,而是系统运行的全过程都应合格,特别是每个吸附周期的末段;
d) 脱水单元充压的过程可能引起脱酸单元压力的波动,应严格控制,避免压力波
动超过 0.05MPa,同时应密切注意净化气过滤分离器V-0201 的液位,避免胺液带入污染分子筛。
七、分析仪表
位号 | 用途 | 仪表名称及规格 | 技术数据 | |||||
化学成分 | 比重 | 温度℃ | 压力MPa | 备注 | ||||
AI-3301 | 净化气水露点在线分析仪 | 水露点分析仪 测量范围:范围:-100~20℃ | TG-500 | 甲烷94.71% 乙烷 3.44% C6+ 0.03% 氮气 0.07% 氢气 0.04% | 40 | 5.0 | ||
八、故障及排除
故障现象 | 原因分析 | 排除方法 |
水含量达不到要求 | 吸附剂不足或破碎、失效 | 加吸附剂或更换 |
再生气量不足或 A、B 塔切换不正常 | 调整至合理气量,检查阀门及控制仪 | |
再生气温度低使再生不彻底 | 适当提高再生气温度 | |
进气温度过高 | 调整工艺配置、提高冷却器效果 | |
进气含油量高吸附剂失效 | 提高滤油效果,更换吸附剂 | |
切换周期过长 | 合理的调整切换周期 | |
压力降偏大 | 吸附剂破损严重 | 清除破损吸附剂并补充 |
吸附剂超期或已过早破碎成粉尘状 | 过筛或更换吸附剂 | |
塔切换不正常 | DCS 控制程序不对 | 检查并排除 |
输出端接线有误或控制仪故障 | 重新调整电磁阀接线端,修复或更换 | |
电磁阀损坏或电磁阀外接线路故障 | 更换、检查并排除 | |
切换阀失灵或严重泄露 | 检查并更换破损件 |
九、装置正常短期停车
1. 在液化单元所有设备完成停机后进行操作。
2. 干燥再生气电加热器E-0301停止加热。
3. 在干燥再生气调节阀 FV-3101 的开度至 0%,再生气量保持设计处理负荷 10%~15%之间。
4. A-0301A/B干燥塔、A-0302 辅助干燥塔的加热温度低于 60℃以下;在 DCS 控制系统上停止程序控制阀门。
5. 停干燥再生气空冷器 E-0302。
6. 缓慢关闭脱酸至装置的入口阀门。
7. 关闭装置至纯化单元的阀门。
8. 注意事项
1) 停机过程中需要通过调节阀稳定各工序的压力;
2) 各工序稳定压力,对有泄露的位置要求及时进行修复,不得留下任何安全隐患。
十、装置长期停车
1. 干燥再生气电加热器E-0301停止加热。
2. 装置生产负荷缓慢降低至 10%~15%之间,再生气调节阀FV-3101 的开度缓慢至 0%,再生气量保持设计处理负荷 10%~15%之间。
3. A-0301A/B干燥塔、A-0302 辅助干燥塔的加热温度低于 60℃以下,停干燥再生气空冷器 E-0302。
4. 缓慢关闭脱酸至装置的入口阀门。
5. 关闭装置至纯化单元的阀门。
6. 将干燥塔(A-0301A/B)、辅助干燥塔(A-0302)、干燥再生气电加热器(E-0301)、干燥再生气分离器(V-0301)、脱汞塔(A-0304)和再生气冷却器(E-0302)中原料气排放至放空管线。
7. 通过氮气管道进入系统,切换进入界区的氮气管线上的 8 字盲板,打开 8 字盲板前后的充氮阀,将氮气继续引入脱水脱汞单元。
8. 使用氮气对
将干燥塔(A-0301A/B)、辅助干燥塔(A-0302)、干燥再生气电加热器(E-0301)、干燥再生气分离器(V-0301)、脱汞塔(A-0304)和再生气冷却器(E-0302)采用间断性排放置换,置换后氮气的浓度在 99 以上。
9. 在 DCS 控制系统上停止程序控制阀门。
十一、装置短期停车后的正常开车
按照第六章要求进行操作。
十二、装置长期停车后的开车
按照第五、六章的操作步骤进行操作。
第五章 纯化单元
一、产品指标
根据液化的要求,本装置液化天然气生产过程中,净化气要求达到:重氢≤10ppm。
二、工艺和操作原理
1. 天然气液化纯化采用固体吸附法,由于分子筛具有吸附选择能力强、低水汽分压下的高吸附特性,以及同时可以进一步脱除残余酸性气体等优点,因此本装置采用 4A 分子筛作为纯化脱水吸附剂。其露点深度可达到-76℃, 保证含水量在1ppm 以下重氢10ppm以下。天然气中重氢的存在会造成严重的后果:重氢在一定条件下组塞管路,影响冷却液化过程,故必须纯化脱除重氢。
3. 吸附过程
在天然气纯化过程中,除活性炭吸附剂外,对其它的吸附剂而言,重氢都是最强的吸附物,重氢与吸附物互相接触的操作(气-固吸附),一般可分为三种形式:
1) 间歇操作:即将气体与吸附剂同时置于一容器内,使之充分接触而进行吸附,然后将吸附剂和气体分离。这种吸附操作主要用于实验室或小规模工业生产中。
2) 半连续操作:使被处理的气体通过固定的吸附剂床层进行吸附,经一定时间后,停止进料,然后进行再生(解吸),再生后重新进行吸附,依此循环。
3) 连续操作:将吸附剂和气体连续地逆流或并流送入吸附器,使之互相接触而进行吸附,处理后的气体和吸附剂连续流出设备。连续操作的设备效率高,但设备结构复杂,故在天然气脱水装置对一台吸附床而言是采用半连续操作,亦即固定床吸附。
4. 再生过程
要保证吸附工艺正常进行,吸附剂的再生也是一个关键。吸附剂的再生程度不仅影响产品气中吸附物的含量,也同时关系到装置的处理量。对固定床气-固吸附而言,主要有三种再生方法:
1) 温度转换再生法:其原理是升高吸附剂床层温度进行再生,然后降温冷却,再重新吸附。加热方式大致有两种:一种是利用热再生气通入吸附剂床层直接加热,同时带走被解吸的吸附物;另一种是在床层内部装加热盘管进行间接加热。一般而言,再生过程单靠加热是不能再生完全的,因为解吸出来的吸附物未被完全带走,冷却后会再次被吸附,因此加热再生过程也需要辅以再生气体吹扫。此外,间接加热所采用的吸附剂床层结构复杂,而且床层受热不均,工业上很少应用。
2) 压力转换再生法:其原理是使吸附剂床层在较高的压力下进行吸附,然后降低压力而使吸附物解吸。此类再生工艺主要用于产品提纯,在天然气纯化上基本不用。
3) 冲洗解吸再生法:其原理是用某种合适的气体冲洗吸附剂床层,达到解吸而再生的目的,升高温度或降低压力均有利于冲洗解吸。
5. 分子筛
1) 分子筛是具有均一微孔结构,能将不同大小的分子分离的一种高效、高选择性的固体吸附剂。分子筛品种甚多,天然气脱水纯化和脱二氧化碳时最常用的是 4A 或 13X 分子筛。
2) 与其它吸附剂相比,分子筛还有两个特点。一是一般吸附剂在吸附物浓度很低时吸附能力显著下降,但对分子筛而言,只要吸附物的分子直径小于分子筛的孔径,仍然对此吸附物有较高的吸附能力。二是普通吸附剂随温度升高吸附量迅速下降,而分子筛在较高的温度下仍保持较高的吸附能力。
3) 分子筛纯化的原理如下:

三、工艺流程叙述
1. 纯化部分由纯化塔(A-0303A/B)、纯化再生气电加热器(E-0303)、纯化再生冷却器(E-0304)、重氢换热器(E-0305)、粉尘过滤器(F-0301A/B)、和燃气缓冲罐(V-0302)组成。
2. 纯化塔吸附及再生交替进行,再生过程分逆放、加热、冷却和充压四个阶段。
1) 变压变温吸附流程(以塔 A-0303A 为例):
净化气来自脱水脱汞单元,经程控阀(KV-3301A)进入纯化塔A-0303A后再过程控阀(KV-3302A)活性炭过滤器、重氢换热器(E-0305)纯化后,去液化单元。
2) 纯化再生逆放流程(以 A-0303B 的逆放过程为例):
A-0303B纯化塔经程控阀(KV-3303B)和调节阀(KV-3311)进入纯化再生冷却器(E-0304)后经调节阀(PV-3402)减压进入燃料气燃气缓冲罐(V-0302)供燃气发电机、导热油水套炉使用。
3) 纯化再生加热流程(以 A-0303B 的加热过程为例):
再生气经调节阀(FV-3301)和程控阀(KV-3305)进入纯化再生气电加热器(E-0303)升温至 260℃,经程控阀(KV-3304B)进入塔(A-0303B)对其进行加热再生,经程控阀(KV-3303B)、程控阀(KV-3310B)、纯化再生冷却器(E-0304)、经调节阀(PV-3402)减压进入燃料气燃气缓冲罐(V-0302)供燃气发电机、导热油水套炉使用。
4) 纯化再生冷吹流程(以 A-0303B冷吹过程为例):
纯化塔冷吹时,再生气经调节阀(FV-3301)和程控阀(KV-3306)、程控阀(KV-3304B)进入纯化塔,对其冷却。冷却气从塔经程控阀(KV-3303B)流出,经程控阀(KV-3310)到纯化再生冷却器(E-0304)进行降温冷却,经调节阀(PV-3402)减压进入燃料气燃气缓冲罐(V-0302)供燃气发电机、导热油水套炉使用。
5) 纯化再生充压流程(以 A-0303B 的充压过程为例):
再生气经调节阀(KV-3308)和程控阀(KV-3309B)进入纯化塔纯化A-0303B,再生气电加热器(E-0303)升温至 260℃,经程控阀(KV-3304B)从塔顶进入塔(A-0303B)对塔进行充压为吸附做好准备。
3. 当纯化 A-0303B 完成再生后,切换到纯化塔 A-0303A 再生,即 A-0303B塔吸附,A-0303A 塔再生,如此循环。整个吸附过程的实施由 16 台程控阀程序自动切换完成,操作人员可以调整程序单元时间来控制吸附过程。
4. 纯化后的天然气进入粉尘过滤器(F-0301A/B)送至液化单元。
5. 脱水过程程控阀时序表如下表

四、设备参数
1. A-0303A/B 纯化塔
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:立式;
b) 尺寸:500mmID×2000mmT/T
c) 工作压力:5.0MPaG,工作温度:40~260℃
d) 设计压力 6.0MPa,设计温度:280℃,
e) 填料装填高度:2000mm;
f) 材质:Q345R/16MnⅢ
2) 控制要求
工作压力:5.0MPaG,工作温度:40~260℃
3) 功能
脱除天然气中的重氢和水分,使重氢≤10ppm、水露点≤-70℃。
4) 运行及操作要点
a) 天然气从纯化塔A-0303A/B底部进入,经活性氧化铝、分子筛干燥后,重氢≤10ppm、水露点≤-70℃的天然气从顶部送出。
b) 当分子筛吸附饱和后,使用高温再生气由塔顶进入对纯化进行再生,当塔底出气温度达到 200~220℃时表明再生完成;再由塔顶引入低温再生气对纯化塔进行冷却,当塔底温度达到 40~50℃时表明冷吹完成。
c) 当吸附效果变差时,纯化塔引入氮气置换合格后,更换纯化塔填料。
2. E-0304 纯化再生气冷却器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:鼓风卧式空冷器,垂直进风,垂直排风,风扇轴向垂直安装
b) 外形尺寸:1674mm×1040mm×1930mm
c) 工作压力:5.0MPaG,工作温度:50~240℃
d) 设计压力 6.0MPa,设计温度:270℃,
e) 热负荷:25kW
f) 风机功率:2.2kW
g) 材质:组合件
2) 功能
将来自纯化塔 A-0303A/B 的再生气从 220℃冷却至 50℃
3) 运行及操作要点
a) 来自纯化塔 A-0303A/B的再生气,从纯化再生气空冷器 E-0304底部进入空冷器内换热管,与从鼓风机强制鼓入的空气进行热交换,冷却至 50℃的再生气在底部送出。
b) 再生气空冷器通过风机变频器调节风机转速,实现鼓入空气量的控制;
c) 再生气空冷器在 DCS 上实现远程停止,在现场实现手动启动、停止。
4. E-0303 纯化再生气加热器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:卧式电加热器;
b) 尺寸:200mmID×2450mmT/T
c) 工作压力:5.0MPaG,工作温度:40~260℃
d) 设计压力 6.1MPa,设计温度:260℃,热负荷:50kW
e) 材质:筒体材质为 20 号钢,法兰材质为 20Ⅱ锻件,加热元件材质为不锈钢 321.
2) 功能
将来自纯化塔 A-0303A/B的纯化后天然气从 40℃加热至240℃。
3) 运行及操作要点
a) 来自纯化塔 A-0303A/B2的纯化后天然气,从纯化再生气加热器E-0303进口进入电加热器壳程,被电加热器的加热元件加热至240℃后从纯化再生气加热器E-0303出口送出。
b) 纯化再生气加热器通过可控硅实现对其出口温度的调节;
c) 纯化再生气加热器在 DCS 上实现调功和远程启动、停止,在现场实现手动启动、停止。
5.(F-0301A/B) 粉尘过滤器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:立式;
b) 尺寸:400mmID×1600mmT/T
c) 工作压力:5.4MPaG,工作温度:40℃
d) 设计压力 6.0MPa,设计温度:70℃,
e) 过滤芯件 Φ14/Φ80 L=1000 4 根;
f) 材质:Q345R
2) 控制要求
进出口压差:<80kPa
3) 功能
脱除天然气中的粉尘颗粒。
4) 运行及操作要点
a) 天然气从粉尘过滤器(F-0301A/B)顶部进入,内进外出。
b) 当过滤器进出口压差示数大于 80kPa 时,将粉尘过滤器(F-0301A/B)中天然气排净,待氮气置换合格后,更换滤芯,然后恢复正常运行状态。
五、原始开车
1) 该系统为分子筛、活性炭及附属设备组成,在进行单机试车时,本系统主要试
验切换程序及切换阀门的运行情况。
2) 置换与纯化程序
关闭单元入口切断阀;关闭单元重氢换热器(E-0305)出口去液化的切断阀;打开此通道内的所有阀门。置换氮气来自空氮站,通过管道氮气进入系统,切换进入界区的氮气管线上的 8 字盲板,打开 8 字盲板前后的充氮阀将氮气继续引入纯化单元,将脱水时序投入自动,减少周期时间,连续切换几个周期后(期间对安全阀放空管采用间断性排放置换),检测氧含量,直至达到置换要求停止;保持设备和管路 0.05MPa 的正压并关闭管路上所有阀门。
3) 调试
启动时纯化单元的最小工艺负荷为 20%,以保证有足够的再生气,但作为首次启动,为验证纯化单元的性能,应尽可能采取 100%负荷。纯化塔完成 2~4 个切换周期后,才允许合格的工艺气进入纯化单元。目的是检验程控阀门的切换动作并保证各设备彻底再生。
六、装置正常投运
1) 启动前确认
a) 系统工艺管线吹扫合格;
b) 系统已用氮气预干燥,且系统在 0.05MPa 的氮气压力下保护;
c) 上游装置工艺负荷在 50%以上,脱酸单元和托水脱汞单元运行正常。确保天然气进纯化的阀门处于关闭状态,防止未经预处理合格的天然气进入纯化单元。
2) 启动系统
a) 泄压:打开纯化单元系统各容器上的吹除阀或排放阀,使脱水、脱汞单元的保压氮气泄压,然后关闭各阀。泄压时不要将压力泄完,维持在~ 0.01MPa 的微正压即可;
b) 打开天然气主流路、再生气流路;
c) 手动设置顺控程序运行于第一步,由程序自动控制各切换阀的启闭。
d) 检查各切换阀开关是否到位,将再生气流量调节阀手动打开至 50~60%的开度;
e) 缓慢打开脱水单元至纯化单元管线上的切断阀,对纯化单元进行充压,注意控制充压速率不大于 0.3MPa/min,充压过程中注意脱酸单元和托水脱汞单元压力的稳定;
f) 在DCS上启动纯化再生气电加热器E-0303,并使其缓慢升温至设计温度 220℃;在纯化再生气空冷器 E-0304控制按钮启动风机,使空冷器处于工作状态;
g) 缓慢打开纯化单元放空阀,增加进纯化单元天然气量,逐步增加纯化单元的运行负荷。实现天然气经脱水单元→纯化单元的系统;
h) 使系统保持稳定运行 2~4 个周期,每个周期系指某一纯化塔完成了包括吸附、逆放、加热再生、冷吹、充压以及阀门切换和等待的全过程,每个周期全长为 16h,吸附状态 7h、逆放状态0.5小时、加热状态 4.5h、冷却状态 3.5h、充压状态0.5小时。
i) 按上述要求完成启动,且系统出口的重氢含量≤10ppm,水含量≤1ppm,二氧化碳含量<50ppm (包括在线分析仪的读数和取样分析检测的结果)纯化单元完成启动。净化合格后缓慢打开重氢换热器(E-0305)出口阀让天然气进入液化系统向液化单元供气。
3) 注意事项
a) 本装置的纯化单元是采用变压变温吸附的方法脱除原料气中的水分和重氢。纯化器的整个工作过程中处于温度和压力的交替变化,工况比较复杂,在正常情况下采用设定好的程序进行控制,但在启动过程中要采用手动方式控制阀门的动作,任何误操作都有可能导致事故的发生,并对设备产生难以修复的损坏,因此要求操作人员必须清楚的知道整个系统的工作原理,以及各种工况的工作参数;
b) 纯化单元的启动过程,尤其是每次阀门切换的过程,操作人员需密切值守,对任何异常情况应及时处理,处理是应将程序置入暂停状态,处理完毕后再恢复程序的运行;
c) 纯化合格并非指某一特定时间系统出口水含量小于 1ppm,重氢小于10ppm。而是系统运行的全过程都应合格,特别是每个吸附周期的末段;
d) 纯化单元充压和逆放的过程可能引起脱酸单元和脱水单元压力的波动,应严格控制,避免压力波动超过 0.05MPa。
七、分析仪表
位号 | 用途 | 仪表名称及规格 | 技术数据 | |||||
化学成分 | 比重 | 温度℃ | 压力MPa | 备注 | ||||
AI-3301 | 净化气水露点在线分析仪 | 水露点分析仪 测量范围:范围:-100~20℃ | TG-500 | 甲烷94.71% 乙烷 3.44% C6+ 0.03% 氮气 0.07% 氢气 0.04% | 40 | 5.0 | ||
八、故障及排除
故障现象 | 原因分析 | 排除方法 |
重氢含量或水含量达不到要求 | 吸附剂不足或破碎、失效 | 加吸附剂或更换 |
再生气量不足或 A、B 塔切换不正常 | 调整至合理气量,检查阀门及控制仪 | |
再生气温度低使再生不彻底 | 适当提高再生气温度 | |
进气温度过高 | 调整工艺配置、提高冷却器效果 | |
进气含油量高吸附剂失效 | 提高滤油效果,更换吸附剂 | |
切换周期过长 | 合理的调整切换周期 | |
压力降偏大 | 吸附剂破损严重 | 清除破损吸附剂并补充 |
吸附剂超期或已过早破碎成粉尘状 | 过筛或更换吸附剂 | |
塔切换不正常 | DCS 控制程序不对 | 检查并排除 |
输出端接线有误或控制仪故障 | 重新调整电磁阀接线端,修复或更换 | |
电磁阀损坏或电磁阀外接线路故障 | 更换、检查并排除 | |
切换阀失灵或严重泄露 | 检查并更换破损件 |
九、装置正常短期停车
1. 在液化单元所有设备完成停机后进行操作。
2. 纯化再生气电加热器E-0303停止加热。
3. 在纯化再生气调节阀 FV-3301 的开度至 5%,再生气量保持设计处理负荷 10%~15%之间。
4. A-0303A/B纯化塔的加热温度低于 60℃以下;在 DCS 控制系统上停止程序控制阀门。
5. 停纯化再生气空冷器 E-0304。
6. 缓慢关闭脱水至装置的入口阀门。
7. 关闭装置至液化单元的阀门。
8. 注意事项
1) 停机过程中需要通过调节阀稳定各工序的压力;
2) 各工序稳定压力,对有泄露的位置要求及时进行修复,不得留下任何安全隐患。
十、装置长期停车
1. 纯化再生气电加热器E-0303停止加热。
2. 装置生产负荷缓慢降低至 10%~15%之间,再生气调节阀FV-3301 的开度缓慢至5%,再生气量保持设计处理负荷 10%~15%之间。
3. A-0303A/B纯化塔的加热温度低于 60℃以下,停纯化再生气空冷器 E-0304。
4. 缓慢关闭脱水至装置的入口阀门。
5. 关闭装置至液化单元的阀门。
6. 将纯化塔(A-0303A/B)、纯化再生气电加热器(E-0303)、重氢换热器(E-0305、纯化再生气空冷器(E-0304)和燃气缓冲罐(V-0302)中原料气排放至放空管线。
7. 通过氮气管道进入系统,切换进入界区的氮气管线上的 8 字盲板,打开 8 字盲板前后的充氮阀,将氮气继续引入纯化单元。
8. 使用氮气对将纯化塔(A-0303A/B)、纯化再生气电加热器(E-0303)、重氢换热器(E-0305)、纯化再生气空冷器(E-0304)和燃气缓冲罐(V-0302)采用间断性排放置换,置换后氮气的浓度在 99 以上。
9. 在 DCS 控制系统上停止程序控制阀门。
十一、装置短期停车后的正常开车
按照第六章要求进行操作。
十二、装置长期停车后的开车
按照第五、六章的操作步骤进行操作。
第六章 液化单元
一、产品指标
本装置液化天然气生产要求,产品温度:≤-155℃、产品流量:21t/d(和原料气
组成有关)
二、工艺和操作原理
1. 常压下,将天然气冷却到约-160℃以下左右,即可成为液体,称为液化天然气(LNG)。为使天然气液化,必须获得低温。目前国内普遍采用的天然气液化制冷工艺有 3 种类型:级联式制冷工艺、膨胀制冷工艺和混合制冷工艺;本装置采用混合制冷工艺。
2. 混合制冷工艺原理为:采用氮气和烃类混合物(N2、C1、C2、C3、iC5)作为制冷剂,利用多组分混合物中进行逐级的冷凝、蒸发、节流膨胀得到不同温度水平的制冷量,以达到逐步冷却和液化天然气的目的。
3. 混合制冷系统采用闭式循环制冷,一个独立封闭系统的混合制冷工艺;本工艺采用 N2、C1、C2、C3 和 C5 为五种冷剂混合作为混合冷剂介质,制冷剂组成根据原料气的组成和压力而调整,使用压缩机对混合制冷剂进行增压,利用多组分混合物中重组分先冷凝、轻组分后冷凝的特性,将其依次冷凝、分离、节流蒸发得到-60℃、-160℃温度级的冷量,在主换热器内冷量传给净化后的原料气,原料气逐渐被预冷、液化,最后过冷出主换热器,再经节流降压到300KPa,最终得到温度约为-155℃的 LNG 产品。
三、工艺流程叙述
1. 天然气液化部分
1) 脱酸脱水脱汞纯化的净化气进入预冷器(E-0403)、冷箱(X-0401),冷箱(X-0401)内换热器为铝质钎焊板翅式换热器(E-0401)和主换热器(E-0402),位于冷箱内部。冷箱中填充珠光砂保冷,换热器垂直安装,气体从顶部进入冷箱继续冷却直至液化,再经成品调节阀节流降压后得到~-155℃的 LNG 产品。
2) 来自预冷压缩机(C-0401)的预冷冷剂进入预冷器(E-0403)对深冷冷剂和天然气进行初步降温,来自MRC压缩机(C-0402)的混合冷剂经预冷器(E-0403)降温后经过冷剂分离器(V-0402)分离,气相进入板翅式换热器(E-0401)、主换热器(E-0402),通过调节阀(PV-4403)节流降压,由于压力降低温度随之降低,低压低温冷再反流经过主换热器(E-0402)对给净化气、预冷冷剂提供冷量。液相从冷剂分离器(V-0402)底部通过板翅式换热器(E-0401)对冷箱进行降温,经调节阀(LV-4301)节流后和气相汇合再反流回板翅式换热器(E-0401),冷剂从板翅式换热器(E-0401)出口经预冷器回温回到MRC压缩机(C-0402)吸气口再次循环利用。
2. MRC压缩机混合冷剂压缩部分
从冷箱(X-0401)顶部流出的返流冷剂气体进入预冷器(E-0403)、MRC压缩机(C-0402)的吸气入口。压缩后的冷剂气体(2MPaG,110℃)经油气分离器分离润滑油,冷剂空冷器冷却,进入预冷器(E-0403)、冷箱(X-0401)提供冷量。
2. 预冷压缩机预冷冷剂压缩部分
从预冷器(E-0403)流出的预冷冷剂进入预冷压缩机(C-0401)吸气入口。压缩后的冷剂气体(15MPaG,110℃)经油气分离器分离润滑油,冷剂空冷器冷却,进入预冷器(E-0403)提供冷量。
3. 制冷剂贮存和配比部分
1) 混合冷剂中各组分补充量根据冷箱内冷却部分的温度来确定,并通过冷剂汇流排管加入系统。
2) 预冷冷剂中各组分补充量根据预冷器内冷却部分的温度来确定,并通过预冷吸气管线上的冷剂加入口加入系统。
2) 补充的氮气均为外购,来自氮气钢瓶。
3) 补充的甲烷来自冷箱天然气。
4) 补充的乙烯、丙烷、异戊烷均为外购,以常温钢瓶储存。
四、设备参数
1. E-0401 板翅式换热器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:立式;
b) 尺寸:300mm 长×300mm 宽×11850mm 高
c) 冷箱主要接口参数一览表
名称 | 单位 | 天然气入口 | 混合冷剂入口 | 混合冷剂出口 | LNG 出冷箱 |
工作温度 | ℃ | 50 | 50 | 47 | -162 |
工作压力 | Mpa | 5.4 | 22.8 | 0.32 | 0.4 |
设计温度 | ℃ | 75 | 75 | 75 | -196 |
设计压力 | Mpa | 6.1 | 2.8 | 2.8 | 1.0 |
材质 | 不锈钢 | 不锈钢 | 不锈钢 | 不锈钢 |
2) 功能
使天然气液化成 LNG 作为产品输出。
3) 运行及操作要点
a) 预处理合格后的天然气进入液化冷箱。液化冷箱内的主要换热设备为铝制钎焊板翅换热器芯体,外壳是保冷箱,内部充满绝热用的珠光砂,通有干燥的氮气,并保持微正压状态(压力不小于 0.02MPa,露点最高位‐20℃),防止空气进冷箱。换热芯体垂直安装,冷箱从上往下温度逐渐降低。
b) 天然气在冷箱换热器中从上部往下流动,在换热器内被冷却降温到‐60℃后去重烃分离罐,分离出可能携带的重烃。分离后的气体进入换热器继续冷却到-155℃,液化后的天然气通过节流降压后出冷箱,然后去装车臂装车。
c) 经MRC冷剂压缩机压缩、冷却后的混合冷剂(压力:2MPa,温度:
50℃)分气液两相,气相和液相冷剂分别进入液化冷箱给冷箱提供冷量。液体预冷到-60℃后节流返回液化冷箱混合,气相经过液化冷箱预冷到-160℃,节流后进入液化冷
箱与上述的液态冷剂混合,返流冷剂(压力:0.32MPa,温度:50℃)从液化冷箱上部出去经预冷器并返回到MRC冷剂压缩机入口进行压缩,从而实现循环液化制冷。
2. A-0401 冷剂干燥器
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:立式;
b) 尺寸:300mmID×1000mmT/T
c) 工作压力:0.6MPa,工作温度:-80℃
d) 设计压力:1.0MPa,设计温度:-100℃
e) 材质:S30408
2) 功能
乙烯、丙烷和异戊烷气瓶可能含有微量水份、二氧化碳、重烃等,为避免冷剂在循环过程中水、二氧化碳、重烃等重组分累积而造成冷箱堵塞,因此在冷剂添加时需设置冷剂干燥塔进行脱水及重组分。
3) 运行及操作要点
冷剂干燥塔内装填的吸附剂为 4A 分子筛。乙烯、丙烷和异戊烷通过减压阀减压到约 0.6MPa 后,从冷剂干燥塔塔底进入,脱除水等杂质组分后,干燥的冷剂从塔顶排出,并随返流冷剂一起进入到冷剂循环系统中。
3. V-1601 制冷剂储罐
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:卧式;
b) 尺寸:1100mmID×1300mmT/T
c) 工作压力:2.28MPa,工作温度:50℃
d) 设计压力:2.6MPa,设计温度:80℃
e) 材质:Q345R
2) 功能
停车检修状态下回收冷箱系统中的冷剂。
3) 运行及操作要点
a) 在液化系统停车前,通过关小或关闭MRC冷剂压缩机至预冷器的阀门,打开至制冷剂储罐的阀门,将冷剂输送到制冷剂储。当MRC压缩机入口压力降低到 0.1 MPa~0.2 MPa,关闭储罐阀门停压缩机。关闭压缩机进出口阀门,冷剂回收完成。
b) 注:在对冷剂进行回收时,需要调节天然气的量来匹配冷量的减少,同时,在操作时还要避免压缩机在小流量运行时引起压缩机喘振。
4.(C-0402) MRC冷剂压缩机
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:螺杆式;
b) 压缩机型号:YHQ3MRC
c) 进气压力:0.2MPa,进气温度:42℃
d) 排气压力:2MPa,排气温度:40℃
2) 功能
压缩返流冷剂,使返流冷剂增压后降压、节流为冷箱提供冷量。
3) 运行及操作要点
a) 从冷箱出来的低压返流冷剂(压力:0.2MPa,温度:40℃)经预冷器、压缩机入口进入冷剂压缩机,压缩过程中气体与喷入的油混合,油气混合物经压缩后达到设计排出压力 2MPa 后排出,再进入油气分离器进行油气分离。分离出的润滑油由油气分离器底部排出,并通过油泵将润滑油增压,并经空冷器冷却、双联过滤器过滤后,再进入压缩机腔体,形成闭式循环。分离出来的冷剂经过滤器过滤、空冷器冷却后进入预冷器、冷箱进行节流、降压膨胀制冷,使净化天然气冷却到-162℃作为产品输出。冷剂节流膨胀后一起作为低压返流冷剂重新进入压缩机压缩。
b) C-0402 MRC冷剂压缩机具体操作规程详见压缩机操作说明书。
5.(C-0401) 预冷冷剂压缩机
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:螺杆式;
b) 压缩机型号:YHQ3MRC
c) 进气压力:0.2MPa,进气温度:42℃
d) 排气压力:1.6MPa,排气温度:40℃
2) 功能
压缩返流冷剂,使返流冷剂增压后降压、节流为预冷器提供冷量。
3) 运行及操作要点
a) 从预冷器出来的低压返流冷剂(压力:0.2MPa,温度:40℃)经压缩机入口进入冷剂压缩机,压缩过程中气体与喷入的油混合,油气混合物经压缩后达到设计排出压力 1.6MPa 后排出,再进入油气分离器进行油气分离。分离出的润滑油由油气分离器底部排出,并通过油泵将润滑油增压,并经空冷器冷却、双联过滤器过滤后,再进入压缩机腔体,形成闭式循环。分离出来的冷剂经过滤器过滤、空冷器冷却后进入预冷器进行节流、降压膨胀制冷为预冷器提供冷量。冷剂节流膨胀后一起作为低压返流冷剂重新进入压缩机压缩。
b) C-0401 预冷冷剂压缩机具体操作规程详见压缩机操作说明书。
6.X-0501A/B LNG装车臂
1) 结构形式及设计参数
a) 工作压力:0.4MPa,工作温度:-162℃
b) 设计压力:1.6MPa,设计温度:-196℃
c) 流量:80m3/h
2) 功能
将从冷箱出来的 LNG 产品输送到界外。
3) 运行及操作要点
a) 装车臂连接槽车接口分气相、液相两个接口。通过装车臂液相接口将LNG 装至槽车,LNG 槽车内的气体通过装车臂气相接口排至燃气缓冲罐或放空单元。
b) LNG 装车操作步骤详见 LNG 装车臂操作说明书。
五、开车的准备
1. 单机试车分为预冷压缩机(C-0401)、MRC压缩机(C-0402)调试以及冷箱的裸冷。
2. 对预冷压缩机(C-0401)、MRC压缩机(C-0402)进行空车和重载运转(用氮气),以检查机组的性能(经过换算)、润滑油系统、各仪表的动作情况。
3. 置换与干燥程序
1) 主换热器天然气侧的置换
主换热器天然气侧的置换可与脱水脱汞、纯化系统一起进行,只需关闭 J-T 阀旁路阀门即可完成置换。
2) 预冷冷剂和MRC冷剂系统的置换
a) 该单元的置换可以将整个冷剂系统(包括主换热器冷剂通道和冷剂压缩机工艺气系统)一起进行氮气置换,氮气来自氮气瓶,依次经过冷剂压缩机、主换热器冷剂流道,再回到压缩机入口,采用间断性升压、泄压的方式反复多次进行,同时冷剂干燥器 A-0401通过引入自压缩机系统的置换气置换,在安全阀旁路处放空,期间对安全阀放空管采用间断性排放置换。
b) 多次置换后检测露点含量,直至达到置换要求(露点含量<-55℃)停止;保持设备和管路 0.05MPa 的正压并关闭管路上所有阀门。
4. 装置裸冷
装置裸冷是单机调试合格,置换与干燥合格后进行的必要程序。
1) 裸冷的目的是检查低温区域的设备、管道、阀门在低温状态下的机械性能和泄漏情况,检验全装置各分系统的配合情况。主要有:
a) 管道的补偿能力,有无变形。
b) 法兰连接处有无松动和泄漏,焊接连接处有无泄漏。
c) 主换热器内支撑有无松动。
d) 裸冷结束后,在确认无异常情况后,进行主换热器内充填绝热材料和主换热器外的低温管道保冷。
2) 准备工作
裸冷主要针对液化单元,裸冷过程中制冷剂使用甲烷、乙烯、高纯氮气、丙烷、异戊烷;首次裸冷,过程时间较长。因为将低温部分的设备从常温冷却到-100~-130℃左右须较长时间;另外各机组首次投入正式运行时,需要缓慢进气和缓慢升压的过程。裸冷是正常开车的预演,准备工作应仔细进行。
a) 确认原料气、水、电、仪表气、氮气供给正常。
b) 设备、管道、阀门复查没有发现问题。
c) 仪控、电控系统能正常投运。
d) 脱酸系统溶液循环正常。
e) 脱水纯化系统循环正常 。
f) 各岗位操作人员已作好上岗准备。
3) 裸冷程序
a) 冷剂系统各单元含主换热器高低压侧均完成置换和干燥,露点合格并处于微正压状态。
b) 打开MRC冷剂压缩机进出口管道上的切断阀;打开主换热器中的气相 J-T 阀前后截止阀、液相 J-T 阀前后截止阀。
c) 采用氮气、甲烷、乙烯、丙烷、异戊烷共 5 种冷剂按照体积比配制混合冷剂(初次配置压力为 0.3MPa)进行循环。
d) 冷剂系统中的甲烷来自预冷器前天然气管道,缓慢向混合冷剂系统补充甲烷。
e) 冷剂系统中的乙烯来自乙烯钢瓶。打开乙烯钢瓶根部阀,将乙烯补充进入混合冷剂系统。
f) 冷剂系统中的氮气来自氮气钢瓶。打开氮气钢瓶根部阀,将氮气补充进入混合冷剂系统。
g) 冷剂系统中的丙烷来自丙烷钢瓶。打开丙烷钢瓶根部阀,将丙烷补充进入混合冷剂系统。
h) 冷剂系统中的异戊烷来自异戊烷钢瓶。打开异戊烷钢瓶根部阀,打开氮气阀门,用氮气将异戊烷压入混合冷剂系统。
i) 当冷剂系统(预冷冷剂压缩机、MRC冷剂压缩机、主换热器)各点压力均为 0.3MP(需计算冷剂系统容积)。
j) 压缩机进口阀门处于打开状态,按照螺杆压缩机操作步骤启动预冷压缩机(C-0401)
MRC压缩机(C-0402)。
k) 氮气、甲烷、乙烯、丙烷、异戊烷按照比例 10.1%:19.3%:36.2%:16.7%:17.5%配制混合制冷剂,系统循环进行降温。
l) 打开MRC冷剂 J-T 阀和预冷冷剂J-T 阀。
m) 控制主换热器冷剂通道温度下降速度为:T≥-20℃: 降温速度≤2℃/min;-20℃≤T≤-40℃: 降温速度≤1℃/min;-40℃≤T≤-80℃: 降温速度≤0.25℃/min; -80℃≤T≤-120℃: 降温速度≤0.25℃/min; 120℃≤T: 降温速度≤0.5℃/min。
n) 根据预冷器和冷箱阶梯温度,缓慢调整预冷压缩机(C-0401)、MRC压缩机(C-0402)的负荷和节流阀。
4) 裸冷程序结束
a) 当主换热器内的 J-T 阀(PV-4403)前后温度均匀达到-100~-130℃之间,即可结束这一运行程序。
b) 裸冷结束的停车操作按正常停车程序(后续章节说明)停止装置的运行。
5) 裸冷后的检查和其它工作
a) 裸冷结束后,将设备内残留的液体静止至常温后,外排至业主的供货的污水收集系统,统一收集,将主换热器系统卸压至 0.3MPa.G。如有整改,特别是有补焊时,须全部卸压,并用氮气置换后才能作业。
b) 裸冷结束后,主换热器内设备、管道会结霜,待霜融化后,人员方能进入主换热器内进行检查。检查的重点是螺栓连接处发现松动时应重新紧固,支架有无松动,设备及管道有无泄漏。
c) 进行整改后如有必要(发现泄漏严重)还须再次裸冷。
d) 如无整改,检查完毕后卸压至略高于大气压(约 5~10kPa)后保压至下次开车为止。
e) 充填珠光砂作业。完成后封闭主换热器。充入氮气,略高于大气压(0.01~0.02MPa.G),即保持主换热器始终为正压。
f) 注意:裸冷结束后,主换热器内有可能存在可燃气体和缺氧情况,人员在进入主换热器检查前须作检测。同时应防止低温冻伤。
六、装置正常投运
1. 天然气导入主换热器
保持主换热器 LNG 出口调节阀组为关闭状态,缓慢打开天然气进主换热器阀门,开始给主换热器内天然气管道充压,同时需控制压力增长的速度不得超过0.2MPa/min。在主换热器内天然气管道压力与前单元一致后,全开阀门,完成充压。并通过冷剂的压缩→冷却→节流→复热的重复循环为换热设备、管道冷却降温并形成 LNG 液体提供冷量。具体步骤如下:
1) 在开启主换热器 LNG 出料阀前,需选择打开装车臂进口阀门, BOG 出气阀门。当主换热器 E-0402中液化天然气 J-T 阀前温度变送器 TI-4402<-135℃时,缓慢打开其前后截止阀;缓慢手动开主换热器 LNG 出料阀,该阀开度大小需满足TI-4402温度不升高、压力变送器 PT-5101压力小于0.45MPaG。
2) 并控制主换热器天然气通道温度下降速度为:T≥-20℃:降温速度≤2℃/min -20℃≤T≤-40℃:降温速度≤1℃/min -40℃≤T≤-80℃:降温速度≤0.25℃/min -80℃≤T≤-120℃:降温速度≤0.25℃/min-120℃≤T:降温速度≤0.5℃/min
3) 使用重氢分离罐底部排放阀进行控制V-0401 重烃分离罐的液位,液位远程 LT-4401 显示在 20%~80%之间。
4) 注意事项
a) 导入天然气后,低温区域设备和管道没有完全冷却,则天然气不可能有液体出现。因而在导入天然气之前,混合冷剂系统应已经投运,并且低温区域的温度已经达到-162℃以下,此时才允许天然气导入冷箱。此时净化天然气进入冷箱,待冷箱内部天然气的温度达到-162℃,此时打开LNG成品阀(注意 阀门每次的开度不应过大),液化天然气进入装车臂(X-0501A/B)。在净化气进入冷箱之前,入口原料气界区阀阀门处于关闭状态,使天然气在整个脱酸和脱水纯化内打循环,当冷箱的成品阀打开后,系统的压力下降,此时需要不断向整个系统补充压力,但是需要时刻保持此流路压力稳定不得超压,这是很重要的一点。
b) 在此过程严密监视压力变化情况,防止超压。同时检测设备、管道有无泄漏,如发现泄漏,须卸压进行处理。
2. 制冷系统的投运程序
1) 制冷系统应在天然气导入前投运。首先是冷剂压缩机的供油系统最早启动。
2) 冷剂系统各单元(含冷箱高低压侧均处于微正压状态)。
3) 打开预冷压缩机(C-0401)、MRC压缩机(C-0402)的冷剂管道上的切断阀;打开冷箱中的气相 J-T 阀前后截止阀、液相 J-T 阀前后截止阀。
4) MRC冷剂采用氮气、甲烷、乙烯、丙烷和异戊烷共 5 种冷剂按照体积比配制冷剂(初次配置压力为 0.3MPa)进行循环;混合冷剂的氮气、甲烷、乙烯、丙烷、异戊烷按照比例 10.1%:19.3%:36.2%:16.7%:17.5%进行配制。
5) 冷剂系统中的甲烷来自冷箱前天然气管道,缓慢向混合冷剂系统补充甲烷。
6) 冷剂系统中的乙烯来自乙烯钢瓶。打开乙烯钢瓶根部阀,将乙烯补充进入混合冷剂系统。
7) 冷剂系统中的氮气来自氮气钢瓶。打开氮气钢瓶根部阀,将氮气补充进入混合冷剂系统。
8) 冷剂系统中的丙烷来自丙烷钢瓶。打开丙烷钢瓶根部阀,将丙烷通过汇流排进入混合冷剂系统。
9) 冷剂系统中的异戊烷来自异戊烷钢瓶。打开异戊烷钢瓶根部阀,打开氮气阀门,用氮气将异戊烷通过汇流排进入混合冷剂系统。
10) 当冷剂系统(MRC冷剂压缩机、主换热器)各点压力均为 0.3MPa(需计算冷剂系统容积);按照螺杆压缩机操作步骤启动预冷压缩机(C-0401)、MRC压缩机(C-0402)
。
11) 系统循环进行降温,保持MRC压缩机入口压力 0.15 MPa ~0.2 MPa、排气温度<110℃,排气压力低于 2 MPa。
12) 控制冷箱冷剂通道温度下降速度为:T≥-20℃: 降温速度≤2℃/min;-20℃≤T≤-40℃: 降温速度≤1℃/min;-40℃≤T≤-80℃: 降温速度≤0.25℃/min;-80℃≤T≤-120℃: 降温速度≤0.25℃/min; -120℃≤T: 降温速度≤0.5℃/min。
13) 当冷剂分离器(V-0402)的液位变送器(LT-4402)显示液位 50%时,缓慢开液相冷剂 J-T 阀(LV-4301)并保持冷剂分离器(V-0402)的液位变送器(LT-4402)显示液位 50%。
14) 当冷箱(X-0401)冷剂 J-T 阀(PV-4403)前温度变送器(TI-4403)<-155℃时,该阀开度大小需满足其后温度变送器(TI-4404)温度≤-160℃、压力变送器(PT-4403)压力≤0.25MPa.G。
15) 按一定比例缓慢向冷剂系统加入氮气、甲烷、乙烯、丙烷、异戊烷,以提高冷剂系统冷剂的循环量,提高 LNG 产量。
16) 满负荷生产时MRC冷剂压缩机吸气口压力变送器显示进口压力0.2MPa.G、排气压力变送器显示出口压力 2MPa.G。
17) 通过观察冷箱内部温度梯度情况向系统添加相应冷剂组分或向冷剂储罐回收部分冷剂来调整冷剂组分。注意冷箱天然气的负荷不能有大幅度的波动,否则会引起冷箱温度、压缩机入口温度、压力的大幅度波动,压缩机旁路阀门的大幅度波动。
18) 操作时必须检查以下参数,并且做出准确的操作。
a) 压缩机入口流量
b) 压缩机入口压力、温度
c) 压缩机出口压力、温度冷箱出来的低压冷剂的温度
d) 冷箱低压冷剂通道的压差
e) JT 阀前后温度、温差
f) 重氢分离器的液位
g) 冷剂分离器的液位
h) 逐渐调整操作至正常。
3. 注意事项
a) 详细阅读《螺杆式压缩机运行与维护手册》然后才能操作。
b) 整个操作过程缓慢平稳,确保在提负荷过程中冷箱的温度波动不能过大。
七、冷箱故障及排除
故障现象 | 原因分析 | 排除方法 |
阻力值增大 | 水或 CO2 冻堵 | 加温吹除检查脱水单元和脱酸单元 |
重烃冻堵 | 分析原料气组分,检查纯化单元工艺 | |
介质纯度变化 | 窜气 | 钎焊修补 |
产量减少或外部结霜 | 外漏 | 钎焊修补 |
八、装置正常短期停车
1. 按照《螺杆式压缩机运行与维护手册》逐步降低预冷压缩机(C-0401)、MRC压缩机(C-0402)负荷,并缓慢打开冷剂压缩机回流阀,减少输送到冷箱的冷剂流量;
2. 逐渐降低原料气的进气量,每次减少 10%,每次减量必须观察该系统的运行情况,待脱酸单元、脱水脱汞单元、纯化单元参数稳定后,逐步减少 LNG 节流阀开度至全关;打开纯化后天然气的放空阀门,保持天然气通道的压力;
3. 逐步降低压缩机负荷至全关;逐步关闭冷剂节流阀,并全开MRC冷剂压缩机回流阀。
4. 关闭装车臂 LNG 进口阀、BOG 出口阀。
5. 按照《螺杆式压缩机运行与维护手册》将预冷压缩机(C-0401)、MRC压缩机(C-0402)完全停机。
6. 缓慢对脱酸单元、脱水脱汞单元和纯化单元进行停车操作。
九、装置长期停车
1. 按照《螺杆式压缩机运行与维护手册》逐步降低预冷压缩机(C-0401)、MRC压缩机(C-0402)负荷,并缓慢打开MRC冷剂压缩机回流阀,减少输送到冷箱的冷剂流量;
2. 逐渐降低原料气的进气量,每次减少 10%,每次减量必须观察该系统的运行情
况,待脱酸单元、脱水脱汞单元、纯化单元参数稳定后,逐步减少 LNG 节流阀开度至全关;打开纯化后天然气的放空阀门,保持天然气通道的压力。
3. 按照《螺杆式压缩机运行与维护手册》将预冷压缩机(C-0401)、MRC压缩机(C-0402)完全停机。
4. 将预冷压缩机(C-0401)、MRC压缩机(C-0402)、冷箱(X-0401)、预冷器(E-0403)、冷剂分离器(V-0402)、重氢分离器(V-0401)、冷剂干燥器(A-0401)、空温器(E-0601)中原料气和混合制冷剂排放至放空管线。
5. 通过氮气管道进入系统,切换进入界区的氮气管线上的 8 字盲板,打开 8 字盲板前后的充氮阀,将氮气继续引入液化单元。
6. 使用氮气对将预冷压缩机(C-0401)、MRC压缩机(C-0402)、冷箱(X-0401)、预冷器(E-0403)、冷剂分离器(V-0402)、重氢分离器(V-0401)、冷剂干燥器(A-0401)、空温器(E-0601)采用间断性排放置换,置换后氮气的浓度在 99%以上。
十、装置短期停车后的正常开车
按照第六章要求进行操作。
十一、装置长期停车后的开车
按照第六章的操作步骤进行操作。
第七章 空氮站单元
一、产品指标
本装置仪表空气和氮气生产要求:
1. 仪表空气
1) 压力:0.6~0.8MPa(G)
2) 露点:-40℃,
3) 流量 60m³/h;
2. 氮气
1) 压力:0.4~0.6MPa(G)、
2) 纯度:99.9%以上、
3) 流量 50m³/h 。
二、工艺流程叙述
空氮站由压缩空气系统、空气净化系统、变压吸附制氮系统、三部分组成。
1. 空气压缩系统
设置 1 台排气量为 8m3/min 的空气压缩机,提供最高压力为 0.85 MPaG的压缩空气。
2. 空气净化系统
来自空压机的压缩空气在空气净化系统净化后,压缩空气水露点≤-40℃(0.8MPaG 条件下),油含量≤0.001ppm,含尘粒径≤0.01µm。净化后的压缩空气分二路:一路进入仪表空气缓冲罐后进入仪表空气管网;另一路作为制氮原料进入制氮系统。
3. 变压吸附制氮系统
净化后的压缩空气进入变压吸附制氮系统橇块,在装填有专用碳分子筛的吸附塔内,氧气被碳分子筛所吸附,99%(V)纯度的产品氮气由吸附塔上端流出,经一段时间后,碳分子筛被所吸附的氧饱和。这时,第 1 个塔自动停止吸附,压缩空气被自动切换到第 2 个吸附塔,同时对第 1 个塔进行再生。吸附塔的再生是通过将吸附塔逆向泄压至常压来实现的。2 个吸附塔交替进行吸附和再生,从而确保氮气的连续输出。橇块输出氮气最大气量为 50Nm3/h,纯度为 99.9%(V),压力为 0.6MPaG。输出氮气进入氮气缓冲罐。
三、设备参数
1. C-20101/PA-H-6-9/PN-50-39-8 空氮站系统
1) 结构形式及设计参数
a)C-0501空气压缩机:螺杆压缩机
尺寸:1300mm×1000mm×1470mm;
排气压力:0.85MPa
排气量:8m3/min;
电机功率:75kW
b) PA-H-6-9 组合式微热再生干燥装置
尺寸:3100mm×1300mm×2800mm;
功率:4kW
c) PN-50-39-8 变压吸附制氮装置
尺寸:2600mm×1000mm×2500mm;
功率:1kW
2) 控制要求
PT-6501:0.6~0.8MPa
3) 功能
为整个厂站提供仪表空气和氮气。
4) 运行及操作要点
a) 来自 C-0501 空压机的压缩空气在 PA-H-6-9 空气净化系统净化后,压缩空气水露点≤-40℃ (0.8MPaG 条件下),油含量≤0.001ppm,含尘粒径≤0.01µm。净化后的压缩空气分二路:一路进入仪表空气缓冲罐后进入仪表空气管网,另一路作为制氮原料进入制氮系统。
b) 净化后的压缩空气进入 PN-50-39-8 变压吸附制氮系统撬块,在装填有专用碳分子筛的吸附塔内,氧气被碳分子筛吸附,99%(V)纯度的产品氮气由吸附塔上端流出,经一段时间后,碳分子筛被所吸附的氧饱和。这时,第 1 个塔自动停止吸附,压缩空气被自动切换到第 2 个吸附塔,同时对第 1 个塔进行再生。吸附塔的再生是通过将吸附塔逆向泄压至常压来实现的。2 个吸附塔交替进行吸附和再生,从而确保氮气的连续输出。撬块输出氮气最大气量为 50Nm3 /h,纯度为 99.9%(V),压力为 0.6MPaG。输出氮气进入氮气缓冲罐,然后进入工厂系统管网。
c) 当 PT-6501 读数低压 0.4MPa 时,及时检查空氮系统运行状况。
d) 运行操作步骤查阅空氮站厂家提供的操作规程。
四、空压机正常投运
1. 启动准备
1) 移去压缩机周围的杂物和工具;
2) 拆除运输固定用螺栓或装置;
3) 检查油位,确保油位处于正常刻度之间;
4) 检查皮带与联轴器的对中,及皮带的松紧程度(太松会造成皮带打滑,太紧会造成超流);
5) 检查风扇,确保其安装牢固;
6) 手动盘车,确保没有机械干涉;
7) 检查所有压力管道接头是否牢固、无松动;
8) 检查并确保安全阀、压力表已安装到位;
9) 检查所有罩板和防护罩是否安装牢固;
10) 检查保险丝,断路器及热过载保护装置规格或控制器电流设置是否合适,设置是否正确;
11) 检查空气滤清器是否完好安装;
12) 合上电源开关,电源指示灯亮,电动启动按钮,检查电机转向是否正确;
2. 启动步骤
1) 打开通向供气系统的截止阀;
2) 预设好控制参数后按起动按钮;
3) 观察起动后的压缩机是否有异常振动、噪音、泄漏等异常现象,若有问题,立即停机整改;
4) 关上所有的外罩门,以控制机组的噪音,保证冷却空气的正常流动;
5) 缓慢关小供气截止阀,检查机组是否按设定卸载,确认完毕,将供气阀全开;
6) 检查风机是否按设定值起动、停止;
7) 检查各项参数指示值是否正常;
8) 压缩机运行一个小时请仔细观察运行情况,以后七小时巡检一次,若有异常,停机检修;
9) 初次运行后,检查油分是否需要加注润滑油,检查各处连接是否松动泄漏,并及时整改。
10) 注意事项:
a) 为防止润滑油起泡,降低系统滤油效率,也为保护电机,机组两次起动时间间隔不少于 5 分钟;
b) 要定期放出油气分离器底部的冷凝水,放出冷凝水的操作在起动机组前进行;
c) 要定期(每周)放出控制管路过滤器底部的冷凝水,放出冷凝水的操作在起动机组前进行。
3. 停机
1) 按下停机按钮
2) 关闭通向供气系统的截止阀
3) 切断电源开关(在非正常情况下,按急停开关进行停机,并断开电源开关,下次开机前需进行复位)
五、微热再生干燥正常投运
1. 启动步骤
1) 启动空压机,并调整空压机的出口压力至 0.8MPa;
2) 打开电磁阀气源进口球阀,将压力调整至 4-5bar 左右,送上断路器给微热再生干燥器控制系统供电,按下启动按钮“微热再生运行”指示灯亮,微热再生设备开始工作。根据两个吸附塔的压力变化来判断两吸附塔是否正常切换;
2. 停机
1) 关闭压缩空气出口阀;
2) 按下停止按钮微热再生设备停止工作;切断制微热再生干燥装置电源和空压机电源;
六、制氮系统正常投运
1. 启动步骤
1) 打开制氮机的供电电源。旋转制氮机的启动按钮。此时触摸式工控机得电。
2) 打开驱动气压力阀门,确认并调节驱动气的压力在 4~6bar 之间。(一般驱动气压力已经调好,不必进行调节。在驱动气压力异常时,方可进行调节)。
3) 打开制氮机进气截止阀,阀门开度一般为全开后再反向旋转阀柄两圈;(一般在关机时不要求关闭进气截止阀,所以,在操作中,此步骤可以省略)
4) 观察吸附塔的吸附压力,确认吸附压力正常。当吸附压力不正常或感觉吸附时间不对时,可用钟表对时间进行确认,
5) 循环周期结束后,氮气缓冲罐里开始进去氮气。
6) 仪表电源面板控制时,注意仪表显示的氮气浓度是否达标。
7) 当氮气压力超过 4bar 时,打开取样阀,调节取样调压阀(不是标配)。将减压后压力调节到在 86~106kpa,取样流量在 200~300ml/min;
8) 在取样仪表正常显示工作时,缓慢打开放空阀。(阀门的开启要缓慢,阀门开启过快,气流对流量计产生较大的冲击,造成流量计的损坏。)放空流量可以调节到额定气量的一半左右,这样,达到指标合格的时间就会加快。
9) 观察空气缓冲罐、吸附塔、氮气缓冲罐的压力情况。确保空气缓冲罐的压力在每个吸附周期都可以达到 7bar 以上,吸附塔吸附压力每个吸附周期达到 7bar,氮气缓冲罐每个吸附周期可以达到 6bar 以上。
10) 氮气指标的调节
11) 确认吹扫阀处于关闭状态,关闭单向阀并列的流量调节阀后,再打开一圈。制氮机出气阀或放空阀处于关闭状态。
12) 缓慢打开制氮机进气截止阀,此时,吸附的塔压力会慢慢上升。由于刚进气,吸附塔和氮气缓冲罐中都没有气,因此,此时压力上升较慢。在循环一个周期后,阀门的开度保证吸附塔压力能升到 7bar 即可。
13) 观察各气动阀动作是否灵敏。观察均压是否正常。在吸附塔 7bar 下均压时,均压后压力大约为 3.5bar。如均压后的即将机型工作的塔的压力达不到 3.5bar,考虑均压不完全。在均压过程中,先前再生的塔的压力表针会突然上升,吸附的塔的压力表针会突然下降。如压力表针出现突升后突降,或者突降后突升,表明均压有异常。
14) 观察氮气缓冲罐的压力。当氮气缓冲罐的压力能达到 6bar 时,打开制氮机的放空阀。如有自动放空气动阀,将报警值设低,让制氮机的自动放空阀打开。调节流量,使其达到额定气量。如额定气量达不到,可调节进气截止阀和单向阀处的流量调节阀。
15) 打开取样球阀,调节制氮机侧面的取样流量计,使取样流量在200~300ml/min,如有取样减压阀,将减压后压力调节到在 86~106kpa,
16) 调节进行截止阀和单向阀处的流量调节阀,使两者达到一个平衡。具体方法为观察吸附塔的压力,正常额定气量工作中,当吸附时间达到 50S 时,吸附塔的压力与空气缓冲罐一致。如果到达时间快则顺时针关小点进气阀门,如慢,则逆时针加大点进气阀门。观察氮气缓冲罐的压力,正常额定量中,当吸附塔的压力与空气缓冲罐压力一致延时 5s 后氮气缓冲罐的压力与吸附塔的压力几乎一致。
17) 观察控氧仪的指标,如制氮机的指标达不到要求,则进行顶部吹扫阀的调节。逆时针旋转吹扫阀 1/8指标圈,观察指 标变化情况。当指标稳定并且变好时,继续逆时针旋转 1/8 圈,一直到指标比上一次动作变坏时调回到上一次阀门开度
18) 吹扫阀开度对指标的影响状态,而上次的阀门开度就是最佳开度。注意,每次调节阀门过后,会有短暂的指标突然变好或突然变化情况,一定需等到指标稳定后再进行下一次的调节。
19) 上述方法基本就可以让指标达到合格。
20) 在指标不行的情况下,可设定进气缓和出气缓。进气缓目的是让进气延时,让后级氮气缓冲罐内的气体先行反向压到吸附塔中,出气缓目的是让出气延时,避免进气突然冲过吸附塔床层。这两个参数需要设定时,进气缓一般设定为 20,出气缓一般设定为 30。
21) 调试指标合格后,吹扫阀、单向阀下流量调节阀严禁客户调动,建议制氮机进气截止阀不进行调动。
22) 在上述方法不能够使指标达到要求是,采用增大或缩小吸附周期的方式进行调节。注意:缩小吸附周期前提是:压缩空气量足够;增大吸附周期前提是:吸附压力不够即压缩空气量不够。
23) 当制氮机指标合格时,系统自动关闭放空阀,打开出气阀,正常向后级送气。
2. 停机
1) 关闭制氮机出气阀。
2) 关闭制氮机的停止按钮,制氮机进入关机程序,两个吸附塔的放空阀同时打开。
3) 关闭取样阀。当制氮机运行指示灯停止闪烁,气动阀门全部关闭后关闭驱动气阀门。
4) 关断制氮机的供电电源,触摸式工控机失电。
第八章 放空单元
一、工艺流程叙述
来自各个单元的放空气进入放空管,经火炬点燃后高点燃烧。
二、设备参数
1. X-0601火炬
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:高点点火放空;
b) 尺寸:20000mmID×500mmT/T
c) 工作压力:常压,工作温度:常温
d) 设计压力:0.35MPa,设计温度:1000℃
e) 材质:Q304R
2) 控制要求
PT-6202:<0.35Mpa
3) 功能
原料气高点点火放空。
4) 运行及操作要点
a) 来自各个单元的放空气由放空总管进入X-0601, 高点点火放空。
b) 当 PT-6202读数达到 0.35Mpa时,及时检查各单元放空情况。
三、装置正常投运
1. 来自各个单元的放空气进入放空管,经火炬点燃后高点放空。
2. 当 PT-6202读数达到 0.35Mpa时,及时检查各单元放空情况。
四、装置正常停车
在确认没有放空气的后,关闭火炬控制柜的点火开关后断开电源开关断电停车完成。
第九章 燃料气单元
一、产品指标
根据燃气发电机的需求,原料气调压至 0.3~0.7MPa。
二、工艺流程叙述
水套炉或纯化装车单元的天然气调压至 0.3~0.7MPa 后进入燃料气缓冲罐(V-0302) 缓冲,缓冲后的天然气进入发电机组发电,供火炬、水套炉和导热油炉燃烧用。
三、设备参数
1.V-0302 燃料气缓冲罐
1) 结构形式及设计参数
a) 型式:立式;
b) 尺寸:2000mmID×500mmT/T
c) 工作压力:0.3~0.7MPa,工作温度:-5~30℃
d) 设计压力:0.8MPa,设计温度:60℃
e) 材质:Q345R
2) 控制要求
a) PT-0301:0.3~0.7MPa,TI-3401:>-5℃
3) 功能
为发电机组、火炬、水套炉和导热油炉提供天然气。
4) 运行及操作要点
a) 经纯化单元调节阀 PV-3402、PV-3403调压至 0.3~0.7MPa 的天然进入V-03902缓冲罐,缓冲后的天然气进入发电机组、火炬、水套炉和导热油炉。压力超高时经PV-3401放空泄压。
b) 运行过程中监控天然气压力在 0.3~0.7MPa,天然气温度大于-5℃。当天然气温度和压力报警时,及时检查调节阀PV-3401、PV-3402、PV-3403工作状态和调压前天然气温度。
四、开车的准备
1. 使用氮气对V-0302 缓冲罐及管线采用间断性排放置换,置换后氮气的浓度在99%以上。
2. 使用原料气对V-0302 缓冲罐及管线采用间断性排放置换,置换后甲烷的浓度在 98%以上。
五、装置正常投运
水套炉或纯化装车单元的天然气经调压至 0.3~0.7MPa 后进入燃料气缓冲罐(V-0302)缓冲,缓冲后的天然气进入发电机组、火炬、水套炉和导热油炉。
六、装置正常停车
使用氮气对V-0302 缓冲罐及燃气管线采用间断性排放置换,置换后氮气的浓度在99%以上。
第十章 闭排单元
一、工艺流程叙述
来自各个单元的污水排至污水总管排污总管,将污水排放至闭排罐(V-0601),当闭排罐的液位达到 1500mm 时,利用污水泵(P-0601)将闭排罐中的污水送至污水槽车外运。
二、设备参数
1.V-0601 闭排罐
1) 结构及设计参数
a) 型式:卧式;
b) 尺寸:1800mmID×6000mmT/T
c) 工作压力:0.3MPa,工作温度:5~30℃
d) 设计压力:0.8MPa,设计温度:60℃
e) 材质:Q345R
2) 控制要求
a) PG-6301:~0.3MPa,
b) LG-6301:~1500mm
3) 功能
收集整个厂站排放的污水。
4) 运行及操作要点
a) 全厂运行过程中,将安全阀 PSV-6301 旁路打开,使V-0601与大气相通,全厂产生的污水排至V-0601。
b) 当液位计 LG-6301读数达到 1500mm 时,通过V-0601底部排污管线的污水泵(P-0601)将污水送至污水槽车外运。
c) 操作步骤:打开V-0601底部排污管线的污水泵(P-0601)前后阀门,启动污水泵
将污水送至污水槽车外运。 当液位计 LG-6301 读数为 0 时,依次关闭污水泵和底部排污阀。
三、装置正常投运
1. 全厂运行过程中,将安全阀 PSV-6301旁路打开,使 V-0601与大气相通,全厂产生的污水排至V-0601。
2. 当液位计 LG-6301读数达到 1500mm 时,通过V-0601底部排污管线的污水泵将污水送至污水槽车外运;
四、装置长期停车
1. 将V-0601中的全部污水压入槽车外输。
2. 使用氮气对V-0601采用间断性排放置换,置换后氮气的浓度在 95%以上。
第十一章 发电单元
一、指标
本装置液化天然气生产要求,发电最高功率约 1000KW,380V/50Hz/3ph;
二、启动前的准备
1. 检查冷却系统是否已加满冷却液,管道有无泄漏或阻塞(包括气阻)现象。
2. 检查机油面是否在油标尺两刻度线之间。
3. 检查所有的电气线路(包括充电、起动电路)是否连接正确,接触良好,各开关是否处在正确位置,主开关应处于分闸位置。
4. 检查发动机是否有漏水和漏油现象。
5. 控制箱内所有元器件应完整、清洁、无损伤、无松动。
6. 各仪表应指示正确。
7. 检查燃气压力为 0.3MPa~0.55MPa。
三、机组操作
1. 预启动
确认发电机组完好,燃气开关处于打开状态、压力正常;所带负载处于脱离状态。打开机组底座上的电源总开关。正常工作时,该开关处于长通电状态。只有在设备较长时间不工作和设备整修等情况下,该开关断开。
2. 启动
1) 长按起动按钮 3s(或者是控制箱上面的单独起动按钮),等待 5s(可设置)后发动机自动点火、怠速运行、额定转速运行以及手动合闸等全部启动过程。
2) 特别说明:发电机组发电合闸成功后,用户增加负载应按照从小到大逐渐增加的原则。
3. 停机
机器正常运行时,如需正常停机,先关闭用电设备,分闸后按下“停机”按钮,使其弹出,180s(可设置)内自动实现控制系统冷却和减速至怠速运行直至最后关机。
4. 紧急停机
1) 当设备运行时出现不正常的情况,如发电机组控制器上的故障指示灯和控制箱上的 ECU 故障灯亮,可直接按下急停按钮,切断电源实现快速紧急停机。
2) 注:紧急停机实现后,需旋转急停按钮使其复位。
5. 调试、维修和故障处理注意事项
1) 空载运行稳定后,逐渐增加负荷,切忌突加超大负载;
2) 新机组必须在 70%额定功率以下的负载运行 50 小时;
3) 机组使用环境如超出标定的许用条件时,输出功率应按规定修正;
4) 定期检查燃料、机油、冷却水的储存量和冷却水的清洁程度;检查发动机有无漏油、漏水、漏气及其它异常现象;观察发动机的排气烟色有无异常(正 常烟色为无色,若有异常应停机检查),严禁水、油、金属或其他异物进入电机;三相用电负载应尽量保持平衡;若机组不正常应停机检查;
5) 运行中作如下记录,包括开机时间、停机时间、停机原因、故障原因、排除方法、更换零件的名称及数量等;
6) 当机组发生一般故障,机组会自动停机,并会有相应指示;若有意外须手动紧急停机:此时立即切断负载,迅速按下控制箱面板上的紧急停机按钮,并马上切断燃料供给,使发电机立即停机。
四、注意事项
需《AGC222 系列燃气发电机组控制面板使用说明》进行操作和维护。
第十二章 送配电单元
一、指标
本装置液化天然气生产要求:
1.低压电 380V/50Hz/3ph;
2. 低压电 220V/50Hz/2ph。
二、送电操作
1. 把低压配电室进线柜操作手柄插入隔离开关合闸孔,向合闸方向旋转操作手柄,使隔离开关合闸;
2. 旋转操作盘手柄至工作位置,操作分合闸转换开关,使真空断路器合上闸,合闸指示灯亮,这时低压配电室全部带电。
3. 到低压电容柜前,把转换开关转到自动位置,使电容柜自动补偿投切;
4. 最后合上出线柜各分支断路器,低压配电室就正常运行了。
三、停电操作
1. 首先到低压配电室,断开出线柜各分支断路器;
2. 再到低压进线柜前,按动分闸按钮,这时合闸指示灯灭,分闸指示灯亮,低压进线开关断开。
第十三章 应急处理及相关说明
一、总则
装置停车与加温是系统操作的重要组成部分,为后续作业。停车分为正常停车、临时停车与紧急停车。加温过程应视装置停车的时间长短而定,分为系统加温与局部加温。加温只是指低温区域内的设备、管道、阀门等组件。加温的目的是为后续开车作准备。
二、停车顺序总原则
1. 除了重大事故和紧急情况外,总是先停 LNG 生产主装置然后停辅助系统。
2. 主装置停车是先停冷剂压缩机组。
3. 依次停脱酸、脱水脱汞、纯化单元。
4. 冷剂压缩机组、空压站、水套炉和导热油炉均有单独的操作说明书,具体操作参阅上述机组有关文件。其他辅助设备如水套炉、导热油、、注醇撬、火炬操作简单。
三、工艺装置停车
1. 正常停车
正常停车是在装置运行一个周期后须作检修,或因冻堵、沉积物增多致使装置阻力增大,能耗增加,影响 LNG 产量,须停车加温吹除时,按正常停车程序操作。具体步骤如下:
1) 逐步降低预冷压缩机(C-0401)、MRC压缩机(C-0402负荷,并缓慢打开MRC冷剂压缩机回流阀,减少输送到冷箱的冷剂流量;
2) 逐步减少 LNG 节流阀开度至全关,并打开纯化后天然气的放空阀门,稳定住天然气通道的压力;
3) 逐步关闭预冷、混合冷剂节流阀,并全开冷剂压缩机回流阀;
4) 根据了冷剂压缩机使用说明书的要求逐步降低压缩机负荷至全关;
5) 根据压缩机使用说明书的要求将冷剂压缩机完全停机;
6) 根据情况判断是否需要对预处理系统进行停车操作,如果是短时间停车,为了减少下一次启动的时间,可保持预处理系统在天然气回流状态进行运行;
7) 如需停止预处理系统的运行,先停止脱水纯化单元的运行,逐步关闭纯化单元天然气放空手阀,并逐步关闭原料气进脱酸单元的切断阀,减少进入脱酸单元的原料气量;
8) 将脱水纯化单元的时序置于暂停状态,关闭脱酸单元至脱水单元的切断阀;
9) 如果是冬季短时间停车,为避免胺液冻堵,可保持胺液循环,具体操作步骤如下:
a) 逐步打开逐步关闭脱酸单元至脱水单元的切断阀,维持脱酸单元的操作压力;
b) 关闭脱酸单元天然气进口阀,使脱酸单元胺液进行闭式循环;
c) 关闭原料气进气切断阀。
10) 如需完全停止脱酸单元的运行,则停止胺液循环泵的运行;
11) 关闭导热油炉降低胺液再沸器温度;
12) 关闭各机泵进出口切断阀;
13) 根据需要,决定是否对系统进行泄压,如泄压,还应冲氮维持 0.05MPa 的正压进行保护,并关闭各种放空手动切断阀;
14) 冬季长时间停车,应将脱酸单元内的胺液回收到胺液贮罐 V-0204 内;
15) 停车期间,辅助系统需要保持连续运行;
16) 根据检修或安全的需要,停车后,应将装置内残留的部分介质或物料排放,包括以下几种方式:
a) 排放至合适的储存容器进行回收:主要指冷剂等经济价值高的介质;
b) 排放至火炬进行燃烧:不能回收的烃类可燃介质;
c) 就地排放;不会造成安全或环境问题的介质或物料,比如冷却水等;
d) 排放后集中外运处理:厂内无法处理需外运进行几种处理的介质或物料。
17) 正常停车后的再次启动与正常投运相同。
2. 加温吹扫
1) 冷箱内冷剂侧都按较高压力设计,因此可以较长时间储存冷剂,以减少冷剂的排放损耗。因此,除非因为冻堵或冷箱内设备和管路等的检修需要,正常停车时是不需要对冷箱进行解冻操作的。
2) 给冷箱进行全面加温解冻,必须确保与装置的其他部分隔离出来,包括与LNG 槽车的隔离,紧急切断阀和手动切断阀都应该被关闭。
3) 液化系统中所有的阀,在此时都被认为是处于被关闭状态的,当解冻程序开始时,就把它们统统打开。
a) 天然气管线的解冻
解冻用气为脱水后的干燥天然气(露点为-70℃),操作方法是打开再生气电加热器 E-1201 进出口阀门,关闭去装置的阀门,打开去 液化的阀门,使天然气经加热器 E-1201 被加热至较高温度(60℃)。针对冻堵情况或冬季氮气温度较低时,应优先采用加热天然气进行解冻,但应注意温度不应高于 65℃。通入干燥天然气前应先将系统内残余的液体通过放空阀排放掉,并使其压力泄尽,再通入氮气。天然气通道上有一个置换氮气进口和一个排放口,分别位于冷箱内主要设备的连接管道之间和天然气或 LNG 的进出口,打开时,各置换和放空口都可对全系统进行解冻,操作时应根据具体情况选择。对于冻堵情况的解冻,应尽可能采用分段解冻,并选择不同的干燥天然气进口和出口形成不同的流向,使解冻更彻底。解冻时密切监控冷箱内不同流通通道之间的温升速率以及温差,具体请参照上面所提及的注意事项。 对于容易产生死角的直管或仪表管等,在初步的解冻完成后,应脱开作为排放口进行解冻。在所有温度测点读数都已恢复至常温以上后,且排放气露点低于-60℃,解冻完成。解冻完毕之后,关闭解冻气体供应管线 NG-10308~10311 到天然气系统的手动截止阀门。把液化系统与其他系统隔离出来,并且要保证液化管线和系统设备内存在一定量的正压的干燥气体,目的是防止空气进入到系统内,生产 LNG 产品之前管线处于干燥状态。
b) 冷剂管线的解冻
冷剂管线的解冻方法和解冻用气与天然气管线相同。解冻前应将系统内残液排放并将压力泄尽。为避免板翅式换热器出现较大的温差,冷剂管线解冻应与天然气管线同时进行,如采用分段解冻的方法,应与天然气采用同样的分段模式。
3. 紧急停车
紧急停车以两个外界因素为主:突然停电,火灾,属于事故停车。
1) 突然停电
a) 当突然停电发生后,装置所有的用电设备停止供电。这时装置本身的紧急切断阀(事故保护)关闭。
b) 由于所有运转设备均停止运转,在停运后人工关闭所有压缩机、泵的出口阀。自控的气开式调节阀在失电时也会自动关闭,停止供仪表气。接下来的工作是检查运动机械、仪表、电器有无损坏,吸附系统切换阀的开闭情况。
c) 如果停电时间不长,再次启动时,仍按临时停车的启动程序再次启动装置。这时吸附系统的切换情况是否在程序上作调整应视具体运转情况而定。如果停车时间超过 24 小时须按装置运行情况确定是否排放残液或残气以及是否吹扫等程序,然后再次按正常操作程序开车。
2) 火灾事故
a) 火灾事故一但发生,首先是关闭电源停止供电。停车程序与突然停电事故相同。
b) 因为消防系统供电要求两路电源,这时可启动备用电源,启动消防泵进行灭火作业。
c) 再次开车程序与前面临时停车后的启动程序相同。
四、装置消耗
1. 化学品消耗表
序号 | 名称 | 规格 | 单位 | 一次装填量 | 消耗量 | 备注 | |
每年 | |||||||
1 | 活化 MDEA | t | 1.6 | 2 | 视操作和检修而异 | ||
2 | |||||||
3 | |||||||
4 | |||||||
5 | |||||||
6 | MDEA 过滤活性炭 | Φ2-3 柱状黑色 | t | 0.03 | 0.03 | 一年一换 | |
7 | 4A 分子 筛 | Φ1.6~2.5 球形 | m3 | 0.93 | 0.31 | 三年一换 | |
8 | 浸硫活性炭 | Φ4 柱状黑 色 | m3 | 0.18 | 0.072 | 两年一换 | |
9 | 活性氧化铝 | Φ3~5 球 状 | m3 | 0.1 | 0.032 | 三年一换 | |
10 | 惰性瓷球 | Φ5 球 状 | m3 | 0.14 | 0.05 | 三年一换 | |
11 | 惰性瓷球 | Φ10 球 状 | m3 | 0.026 | 0.008 | 三年一换 | |
2. 公用物料用量
序号 | 名称 | 单位 | 用量 | 备注 |
1 | 仪表风 | Nm3/h | 60 | 0℃ 600kPa |
2 | 氮气 | Nm3/h | 10 | 0℃ 400kPa |
3 | 燃料气 | Nm3/h | 290 | |
4 | 脱盐水 | m3/a | 40 | |
5 | 导热油 | m3/a | 10 |
3. 电耗
1) 工艺装置电耗一览表如下:
用电设备 | 电机功率kW | 用电规格 | 设备数量 | |
设备名称 | 用电频率 | |||
MRC螺杆压缩机组 | 连续 | 400 | 380V,50Hz | 1 用 0 备 |
预冷螺杆压缩机组 | 连续 | 200 | 380V,50Hz | 1 用 0 备 |
预冷润滑油泵 | 连续 | 4 | 380V,50Hz | 1 用 1 备 |
MRC润滑油泵 | 连续 | 4 | 380V,50Hz | 1 用 1 备 |
预冷油分加热器 | 间歇 | 2 | 380V,50Hz | 1 用 0 备 |
主冷油分加热器 | 间歇 | 2 | 380V,50Hz | 1 用 0 备 |
贫胺液泵 | 连续 | 5.5 | 380V,50Hz | 1 用 1 备 |
贫液空冷器 | 连续 | 4 | 380V,50Hz | 4 用 0 备 |
酸气空冷器 | 连续 | 4 | 380V,50Hz | 1 用 0 备 |
干燥再生气空冷器 | 连续 | 4 | 380V,50Hz | 1 用 0 备 |
纯化再生气空冷器 | 连续 | 4 | 380V,50Hz | 1 用 0 备 |
回流泵 | 连续 | 1 | 380V,50Hz | 1 用 1 备 |
干燥再生电加热器 | 连续 | 56 | 380V,50Hz | 1 用 0 备 |
纯化再生电加热器 | 连续 | 42 | 380V,50Hz | 1 用 0 备 |
燃气缓冲罐电加热器 | 连续 | 2 | 380V,50Hz | 1 用 0 备 |
补液泵 | 间歇 | 2 | 380V,50Hz | 1 用 0 备 |
MRC压缩机冷剂空冷器 | 连续 | 4 | 380V,50Hz | 4用 0 备 |
预冷压缩机冷剂空冷器 | 连续 | 4 | 380V,50Hz | 8用 0 备 |
MRC压缩机油空冷器 | 连续 | 380V,50Hz | 1用 0 备 | |
预冷压缩机油空冷器 | 连续 | 380V,50Hz | 2用 0 备 | |
导热油循环泵 | 连续 | 4 | 380V,50Hz | 1用 1 备 |
导热油补油泵 | 间歇 | 380V,50Hz | 1用 0 备 | |
空氮站压缩机 | 连续 | 75 | 380V,50Hz | 1用 0 备 |
污水泵 | 间歇 | 2 | 380V,50Hz | 1用 0 备 |
火炬 | 连续 | 1 | 380V,50Hz | 1用 0 备 |
脱盐水泵 | 间歇 | 2 | 380V,50Hz | 1用 0 备 |
微热再生干燥装置 | 连续 | 4 | 380V,50Hz | 1用 0 备 |
变压吸附制氮装置 | 连续 | 1 | 380V,50Hz | 1用 0 备 |
水套炉 | 连续 | 1 | 380V,50Hz | 1用 0 备 |
导热油炉 | 连续 | 1 | 380V,50Hz | 1用 0 备 |
附表一:仪表一览表






