工藝技術(shù)方案

1、工藝技術(shù)方案4.1 工藝技術(shù)方案的選擇4.1.1 工藝路線確定的原則（1）先進性原則先進性是指在工藝流程選擇時技術(shù)上的先進程度和經(jīng)濟上的合理可行。先進性的評價包括基建投資、生產(chǎn)成本、消耗定額以及勞動生產(chǎn)率等方面。選擇的生產(chǎn)方法應(yīng)達到物料損耗較小、物料循環(huán)量較少并易于回收利用、能量消耗較少和有利于環(huán)境保護等要求。（2）可靠性原則可靠性主要是指所選擇的生產(chǎn)方法和工藝流程是否成熟可靠。要選擇一些比較成熟的生產(chǎn)方法和工藝，避免只考慮先進性的一面，而忽視不成熟、不穩(wěn)妥的一面。另外，要考慮原料供給的可靠性，對于一個建設(shè)項目，必須保證在其服務(wù)期限內(nèi)有足夠的、穩(wěn)定的原料來源。（ ）合理性原則3合理性是指在進行

2、工藝流程選擇時，應(yīng)該結(jié)合我國的國情，從實際情況出發(fā)，考慮各種問題，即宏觀上的合理性。4.1.2 國內(nèi)、外工藝技術(shù)概況1941 年在美國克利夫蘭建成了世界第一套工業(yè)規(guī)模的LNG裝置，液化能力為 8500 m3 /d。從 60 年代開始， LNG 工業(yè)得到了迅猛發(fā)展，規(guī)模越來越大。據(jù)相關(guān)資料顯示，目前各國投產(chǎn)的LNG裝置已達160 多套， LNG 出口總量已超過46.18 106 t/a。4.1.2.1 國外研究現(xiàn)狀國外的液化裝置規(guī)模大、工藝復(fù)雜、設(shè)備多、投資高，基本都采用階式制冷和混合冷劑制冷工藝，目前兩種類型的裝置都在運行，新投產(chǎn)設(shè)計的主要是混合冷劑制冷工藝，研究的主要目的在于降低液化能耗。制

3、冷工藝從階式制冷改進到混合冷劑制冷循環(huán)，目前有報道又有C-2 新工藝，該工藝既具有純組分循環(huán)的優(yōu)點，如簡單、無相分離和易于控制，又有混合冷劑制冷循環(huán)的優(yōu)點，如天然氣和制冷劑制冷溫位配合較好、功效高、設(shè)備少等優(yōu)點。法國 Axens 公司與法國石油研究所 (IFP) 合作，共同開發(fā)的一種先進的天然氣液化新工藝 -Liquefin 首次工業(yè)化，該工藝為 LNG 市場奠定了基礎(chǔ)。其生產(chǎn)能力較通用的方法高 15%-20% ，生產(chǎn)成本低 25% 。使用 Liquefin 法之后，每單元液化裝置產(chǎn)量可達 600 104 t/a 以上。采用 Liquefin 工藝生產(chǎn) LNG 的費用每噸可降低25%。該工藝的

4、主要優(yōu)點是使用了翅片式換熱器和熱力學優(yōu)化后的工藝，可建設(shè)超大容量的液化裝置。Axens 已經(jīng)給美國、歐洲、亞洲等幾個主要地區(qū)提出使用該工藝的建議，并正在進行前期設(shè)計和可行性研究。 IFP 和 Axens 開發(fā)的Liquefin 工藝的安全、環(huán)保、實用及創(chuàng)新特點最近已被世界認可，該工藝獲得了化學工程師學會授予的 “工程優(yōu)秀獎 ”。美國德克薩斯大學工程實驗站，開發(fā)了一種新型天然氣液化的技術(shù)-GTL 技術(shù)已申請專利。該技術(shù)比目前開發(fā)的GTL 技術(shù)更適用于小規(guī)模裝置，可加工30.5 104 m3 /d 的天然氣。新工藝比原有技術(shù)簡單的多，不需要合成氣，除了發(fā)電之外，也不需要使用氧氣。其經(jīng)濟性、規(guī)模和生

5、產(chǎn)方面都不同于普通的費托GTL 工藝。4.1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀早在 60 年代，國家科委就制訂了LNG 發(fā)展規(guī)劃，60 年代中期完成了工業(yè)性試驗，四川石油管理局威遠化工廠擁有國內(nèi)最早的天然氣深冷分離及液化的工業(yè)生產(chǎn)裝置，除生產(chǎn)He 外，還生產(chǎn)LNG 。 1991 年該廠為航天部提供30t LNG 作為火箭試驗燃料。與國外情況不同的是，國內(nèi)天然氣液化的研究都是以小型液化工藝為目標，以下就國內(nèi)現(xiàn)有的天然氣液化裝置工藝作簡單介紹。（1）膨脹制冷工藝膨脹制冷工藝，是指利用高壓制冷劑通過透平膨脹機絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷實現(xiàn)天然氣液化的制冷循環(huán)。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

6、中的壓縮機。流程中的關(guān)鍵設(shè)備是透平膨脹機。根據(jù)制冷劑的不同，可分為天然氣膨脹液化流程、氮氣膨脹液化流程、氮 -甲烷膨脹液化流程。這類流程的優(yōu)點是：流程簡單、調(diào)節(jié)靈活、工作可靠、易起動、易操作、維護方便；如有可利用的管網(wǎng)壓差，可用天然氣本身做制冷工質(zhì)，能省去專門生產(chǎn)、運輸、儲存制冷劑的費用。缺點是：送入裝置的氣體必須全部深度干燥；回流壓力低，換熱面積大，液化率低，勢必出現(xiàn)部分再循環(huán)，其結(jié)果引起功耗增大。帶膨脹機的液化流程操作比較簡單，投資適中，特別適合液化能力較小的調(diào)峰型天然氣液化裝置。（2）混合冷劑制冷工藝混合冷劑制冷循環(huán)克服了階式制冷循環(huán)的某些缺點。它采用混合式的制冷劑、制冷劑壓縮機。制冷劑

7、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N2、C1C5 碳氫化合物。多組分混合制冷劑，進行逐級冷凝、蒸發(fā)、節(jié)流膨脹得到不同溫度水平的制冷量，以達到逐步冷卻和液化天然氣的目的。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1520%；管理方便；制冷劑可從天然氣中提取和補充。缺點是：混合冷劑操作時合理調(diào)配較為困難，但可通過階段性的模擬計算重新配制冷劑或通過冷劑重組分流量控制來解決。4.1.3 工藝技術(shù)方案的比較和選擇天然氣液化裝置包括原料氣的凈化處理、凈化天然氣的液化和液化天然氣儲存三個過程。工藝方案的比較和選擇主要是針對以上三個過程。原料氣的凈化處理包括原

8、料氣增壓、原料氣凈化兩個主要工藝過程。凈化的天然氣液化處理主要包括液化冷箱、制冷劑儲存、自冷及循環(huán)三部分。4.1.3.1 原料氣增壓液化過程的液化壓力直接關(guān)系到液化溫度，即關(guān)系到液化能耗。天然氣壓力越高其冷凝 (即液化 )溫度越高。根據(jù)制冷原理，取得不同溫度下的同樣制冷量所消耗的制冷功率是不一樣的，溫度越低則消耗的制冷功率就越高。因此，提高原料氣的壓力，可以節(jié)省壓縮原料氣和制冷的總功率，但同時考慮到壓力過高將會增加靜設(shè)備的投資，并且增加壓縮機的級數(shù)。因此，確定原料氣增壓到5MPa。4.1.3.2 原料氣凈化天然氣在進行液化前，應(yīng)對其進行徹底凈化，即除去原料氣中的酸性氣體、水分和雜質(zhì)，如H2S、

9、CO2、H2O、Hg 和芳香烴等，以免它們在低溫下凍結(jié)而堵塞、腐蝕設(shè)備和管道。下表列出了天然氣液化工藝要求原料氣凈化后凈化氣中最大允許雜質(zhì)含量。表 4.1-1凈化氣質(zhì)量要求雜質(zhì)組分允許含量 10-6雜質(zhì)組分允許含量H2O1總硫10 50 mg/mCO50100汞 0.01 g/m2COS 0.1H2S3.5mg/m芳烴類110C20%），其特點是原料氣中酸性氣含量越高，經(jīng)濟上越有利。綜上所述，根據(jù)本項目原料氣的情況，確定選用甲基二乙醇胺（MDEA ）脫除 CO2。脫 CO2 系統(tǒng)特點如下：專用活化劑配方， CO2 脫除精度高；活化 MDEA 為吸收劑，對設(shè)備基本無腐蝕；已在多套 LNG 脫 C

10、O2 裝置中成功應(yīng)用，成熟可靠。（2）脫水工藝選擇天然氣中水分的存在往往會造成嚴重的后果：水分與天然氣在一定條件下形成水合物阻塞管路，影響冷卻液化過程；另外，由于水分的存在也會造成不必要的動力消耗；由于天然氣液化溫度低，水的存在還會導致設(shè)備凍堵，故必須脫水。天然氣脫水工藝方法一般包括：低溫脫水、固體干燥劑吸附和溶劑吸收三大類。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（常用的是三甘醇）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、分子篩法或這兩種方

11、法的混合使用。其脫水方法比較見下表：表 4.1-2脫水方法比較類別方法脫濕安裝運轉(zhuǎn)主要設(shè)備適用范圍度面積維修冷卻加壓、降溫、節(jié)低大中冷凍機、換熱器或節(jié)大量水分的粗分離脫水流、制冷方式等流設(shè)備、透平膨脹機溶劑吸大型液化裝置中，脫醇類脫水吸收劑中中難吸收塔、換熱器、泵除原料氣所含的大部收脫水分水分固體吸活性氧化鋁 硅高小易吸附塔、換熱器、轉(zhuǎn)要求露點降高或小流附脫水膠、分子篩 換開關(guān)、鼓風機量的脫水由以上比較可以看出，本項目的脫水采用固體吸附法脫水。由于分子篩具有吸附選擇能力強、低水汽分壓下的高吸附特性，以及同時可以進一步脫除殘余酸性氣體等優(yōu)點。因此，本裝置采用4A分子篩作為脫水吸附劑。采用分子篩吸

12、附脫水時，可以采用2 個吸附塔或 3 個吸附塔兩種方案 （分別簡稱兩塔方案、三塔方案）。在兩塔流程中，一塔進行脫水操作，另一塔進行吸附劑的再生和冷卻，然后切換操作。在三塔或多塔流程中，切換的程序有所不同，在三塔流程中，三臺干燥器中兩臺為主吸附器，一臺為輔助吸附器。吸附器吸附及再生交替進行,再生過程分為加熱和冷卻兩個步驟。兩種干燥方式比較如下：表 4.1-3干燥工藝比較序號項目兩塔工藝三塔等壓工藝1工藝過程2 塔 PTSA 或 TSA，工作過程：1 塔吸附，另一塔加熱 -冷卻再3 塔 TSA，工作過程： 1 塔吸附，另 2 塔分別處于加熱和序號項目兩塔工藝三塔等壓工藝生冷卻的不同階段2工藝成熟度

13、成熟成熟3再生氣須外供再生氣，氣量為天然氣無須外供再生氣，再生氣內(nèi)總量的 12-18%，可增加壓縮機部循環(huán)，可根據(jù)操作情況自來實現(xiàn)再生氣循環(huán)由調(diào)節(jié)再生氣量4熱量消耗較高吹冷過程中的吸附塔（劑）內(nèi)蓄熱吹至需要加熱的再生塔，省能5再生溫度250-280200-2206吸附劑用量吸附時間 =加熱時間 +吹冷時間，吸附時間 =加熱時間 =吹冷時故需要單塔吸附劑量大間，故單塔吸附劑用量小7投資投資較低多一臺吸附塔，一次性投資較高8工藝適應(yīng)性一般獨立性強綜合比較，本項目選擇三塔等壓工藝。（3）脫汞系統(tǒng)由于汞蒸氣會導致鋁熱交換器和管道產(chǎn)生嚴重腐蝕。所以，汞含量如超標就必須脫除。目前，脫汞工藝主要有兩種：即美

14、國UOP公司的 HgSIV 分子篩吸附法和采用浸硫活性炭使汞與硫產(chǎn)生化學反應(yīng)生成硫化汞并吸附在活性炭上。本裝置采用浸硫活性炭脫汞，活性炭在設(shè)計汞含量條件下每兩年更換一次，也可以根據(jù)檢測數(shù)據(jù)適當延長活性炭更換周期。（4）脫苯脫重烴系統(tǒng)重烴的脫除目前有兩種十分成熟的工藝，一種是低溫分離脫重烴工藝，另一種是采用活性炭吸附脫重烴工藝。本裝置采用活性炭吸附脫苯，低溫分離脫重烴工藝，該工藝成熟可靠，已在國內(nèi)多套LNG 裝置使用。4.1.3.3 天然氣液化工藝選擇（1）液化流程簡介國外的天然氣液化始于20 世紀 30 年代，美國于 1966 年發(fā)布了世界上第一個 LNG 的標準，即為 NFPA59A“液化天

15、然氣的生產(chǎn)、儲存和裝運標準 ”。天然氣的液化是將凈化好的天然氣變成液體狀態(tài)。這方面的工藝技術(shù)在上世紀 70 年代就已經(jīng)很成熟。天然氣常用的基本液化流程有：A 階式制冷循環(huán)B 膨脹機制冷循環(huán)C 混合制冷劑循環(huán)以下對這幾種基本流程進行簡單的介紹：A 階式制冷循環(huán) :階式制冷循環(huán)是用丙烷（或丙烯）、乙烷（或乙烯）、甲烷（或氮氣）等純冷劑進行的三級冷凍，使天然氣在多個溫度等級的制冷劑中與相應(yīng)的制冷劑換熱，從而使其冷卻和液化。階式制冷循環(huán) 1939 年首先應(yīng)用于液化天然氣產(chǎn)品，采用 NH 3、C2H4 為第一、第二級制冷劑。階式制冷工藝操作靈活，開停車快捷，易于初期開車投產(chǎn)。其缺點是需要三個大型循環(huán)壓縮

16、機，以及相當數(shù)量的換熱或熱交換設(shè)備；流程長、設(shè)備多、控制復(fù)雜等。B 膨脹機制冷循環(huán)膨脹機制冷循環(huán)，是指利用高壓制冷劑通過透平膨脹機絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷實現(xiàn)天然氣液化的制冷循環(huán)。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。流程中的關(guān)鍵設(shè)備是透平膨脹機。根據(jù)制冷劑的不同，可分為氮氣膨脹液化流程、氮-甲烷膨脹液化流程。這類流程的優(yōu)點是：流程簡單、調(diào)節(jié)靈活、工作可靠、易起動、易操作、維護方便；如用天然氣本身做制冷工質(zhì)，能省去專門生產(chǎn)、運輸、儲存制冷劑的費用。缺點是：送入裝置的氣體必須全部深度干燥；回流壓力低，換熱面積大，液化率低，勢必出現(xiàn)部分再循環(huán)，其結(jié)果引起功耗增大。帶膨脹

17、機的液化流程操作比較簡單，投資適中，特別適合液化能力較小的調(diào)峰型天然氣液化裝置。C 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。它采用混合式的一種制冷劑、一臺制冷劑壓縮機。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N2、C1C5 碳氫化合物。多組分混合制冷劑，進行逐級冷凝、蒸發(fā)、節(jié)流膨脹得到不同溫度水平的制冷量，以達到逐步冷卻和液化天然氣的目的。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1520%；管理方便；制冷劑可從天然氣中提取和補充。缺點是：混合冷劑操作時合理調(diào)配較為困難，但可通過階段性的模擬計算

18、重新配制冷劑或通過冷劑重組分流量控制來解決。（2）三種制冷循環(huán)工藝的比較天然氣液化裝置的液化 單元常用級聯(lián)式液化流程和混合制冷 劑液化流程。 20 世紀 60 年代，最早建設(shè)的天然氣液化裝置多采用 級聯(lián)式液化流程；20 世紀 70 年代，多采用混合制冷 劑液化流程；20 世紀80 年代后，新建與擴建的基本 負荷型天然氣液化裝置， 幾乎全部采用丙烷預(yù)冷混合制冷 劑液化流程 。三種制冷循環(huán) 工藝的優(yōu)缺點對比見下表。表 4.1-4三種工藝的優(yōu)缺點比較比較項目階式制冷循環(huán)工藝混合冷劑循環(huán)工藝膨脹制冷循環(huán)工藝主要設(shè)備及3 臺以上的壓縮機、 91 臺壓縮機、 3 個板一臺壓縮機，一臺翅式換熱器或繞管式透平

19、膨脹機， 3 個數(shù)量個板翅式換熱器換熱器板翅式換熱器N 或天然氣或 N -冷劑種類CH4、C2H4、C3H8N2 和 C1C5 烴類224CH能耗最??；換熱面積較?。恢评鋭榧兾镔|(zhì)，無配比問題；優(yōu)點各制冷循環(huán)系統(tǒng)與天然氣液化系統(tǒng)相互獨立，相互影響少、操作穩(wěn)定、適應(yīng)性強、技術(shù)成熟。流程復(fù)雜，所需壓縮機組或設(shè)備多，初期投資大；附屬設(shè)備多，必須有生產(chǎn)和儲存各種制缺點冷劑的設(shè)備，各制冷循環(huán)系統(tǒng)不允許相互滲透，管線及控制系統(tǒng)復(fù)雜，管理維修不方便；機組設(shè)備少、流程簡單、投資省管理方便；機組設(shè)備少占地制冷劑的純度要求面積??；不高；管理方便，維修混合制冷劑組分可費用低；以部分或全部從天然氣本身提取與補充；單級

20、制冷劑的循環(huán)能耗比級聯(lián)式液化流程高，一般高 10%20%左右；運行成本高；混合制冷劑的合理配比難確定；（3）三種工藝的技術(shù)經(jīng)濟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)效率比較見表3.2-5 所示，各種制冷循環(huán)的特性比較見表 3.2-6。表 4.1-5 各種制冷循環(huán)效率比較制冷工藝與階式制冷的相對能耗階式制冷循環(huán)1混合制冷循環(huán)1.25膨脹制冷循環(huán)1.70表 4.1-6各種制冷循環(huán)特性比較指標階式制冷混合制冷膨脹制冷效率高中低復(fù)雜程度高中低換熱器類型板翅板翅或繞管板翅換熱器面積小中大適應(yīng)性中強弱綜上所述， 混合制冷工藝流程簡單、設(shè)備少，能耗低，適應(yīng)性強，且操作靈活、開停車方便，因此本項目液化

21、工藝擬選用混合制冷工藝。4.1.3.4LNG 儲存及裝車系統(tǒng)本工程的產(chǎn)品為LNG 。LNG 產(chǎn)品采用低溫絕熱LNG 儲罐進行儲存。LNG 儲罐分為常壓、帶壓兩種型式，現(xiàn)就兩種儲存方式從以下幾點進行一個簡單比較：（1）常壓儲存比帶壓儲存所需的制冷循環(huán)能耗高8%左右。（2）工作壓力不同：帶壓罐工作壓力高，常壓工作壓力低。（3）內(nèi)罐形式不同：帶壓罐為子母罐，常壓罐為雙層罐。（4）主體材料（不銹鋼）用量不同：帶壓罐比常壓罐大的多。（5）日蒸發(fā)率略微不同：帶壓罐優(yōu)于常壓罐。（6）自動泄放的時間間隔不同：帶壓罐比常壓罐間隔時間長。（7）絕熱材料用量不同：帶壓罐比常壓罐用量大。（8）投資：常壓罐的投資比帶壓

22、罐小。（9）占地面積：常壓罐比帶壓罐占地面積小。常壓罐適用于前期投入小，規(guī)模較大的裝置。結(jié)合項目實際情況，本項目采用常壓儲存方式。本工程日生產(chǎn) LNG 約 480m3，運輸方式主要采用汽車槽車陸運。裝車速度按 50m3/h，每天操作按 5 小時 (白天 )計算，選用低溫泵三臺（單臺流量 80 m3/h）（兩開一備），設(shè)置LNG 裝車位 3 個。產(chǎn)品外運均委托專業(yè)運輸公司。4.1.3.5 工藝方案確定綜上所述，本項目采用MDEA 溶液脫除酸性氣體、分子篩脫水及苯、低溫分離脫重烴、浸硫活性炭脫汞的凈化工藝，混合冷劑制冷工藝，常壓儲存工藝。4.1.4 引進技術(shù)和進口設(shè)備本項目此種規(guī)模的儲氣調(diào)峰工廠，

23、國產(chǎn)工藝及設(shè)備都比較成熟，且有穩(wěn)定、安全運行的案例。所以本項目擬采用國產(chǎn)技術(shù)，無引進工藝。工藝設(shè)備除LNG 低溫泵外全部擬國產(chǎn)化。因國內(nèi)LNG 技術(shù)發(fā)展較晚，國產(chǎn)LNG 泵在運行上還存在一些問題，為保證裝置的安全、可靠的運行LNG 低溫泵進口產(chǎn)品，可從美國ACD 、法國 CRYOSTAR 等國際知名品牌中選擇。4.2 工藝流程和消耗定額4.2.1 全廠總工藝流程本項目的工藝過程基本包括預(yù)處理（凈化）、液化、儲存、裝車及輔助系統(tǒng)等，主要工藝流程包括天然氣凈化和液化工藝。本項目的總工藝流程是 : 將來自（界區(qū)外）輸送管線的原料氣，過濾掉液體和可能存在的機械雜質(zhì)，再經(jīng)過計量、調(diào)壓以后，經(jīng)過原料氣壓縮

24、機增壓，然后經(jīng)凈化、冷凝至液化一系列工藝過程，再將液化天然氣送入儲罐，經(jīng)泵送裝車。液化前，必須脫除管道天然氣中所含有的水、 H2S和二氧化碳等，這些物質(zhì)在液化工藝所采用的低溫狀態(tài)下會凍結(jié)，并堵塞設(shè)備或降低換熱器的性能。4.2.2 裝置的工藝流程4.2.2.1 原料氣凈化（1）原料氣過濾分離及調(diào)壓計量單元由界區(qū)外導入的原料氣進入原料氣氣液分離器 V-101 分離原料氣中夾帶的 游離液體和機械雜質(zhì) 。從原料氣氣液分離器V-101 頂部來的原料氣經(jīng) 流量計進行流量計量 ，之后進入原料氣 壓縮機 C-101，經(jīng)原料氣壓縮機增壓到5.0 MPa，增壓后的天然氣經(jīng)原料氣壓縮機冷卻器 E-101 冷卻到 4

25、0后進入原料氣壓縮機出口分離器V-102 進行氣液分離 ，從壓縮機出口分離器出來的天然氣再經(jīng)原料氣壓縮機出口過濾器F-101 進一步分離天然氣中夾帶的液體及機械雜質(zhì)。從氣液分離器 V-102 分離出的液體減壓后進入到廢水罐，閃蒸出的氣體進入火炬系統(tǒng)，廢液經(jīng)凈化處理達到國家廢水排放標準后外排。（2）原料氣 CO2 脫除系統(tǒng)從原料氣壓縮機出口過濾器F-101 頂部來的天然氣進入脫 CO2系統(tǒng)，從 吸收塔 T-101 的下部進入，自下而上通過吸收塔，與從吸收塔上部噴淋下來的 活化 MDEA 貧胺溶液逆流接觸 ，進行了完全的傳熱傳質(zhì)后，天然氣中的CO2 被吸收，脫除了 CO2 后的原料氣從吸收塔頂部引

26、出后進入吸收塔頂冷卻器 E-103，然后在吸收塔頂 氣液分離器 V-104 進行氣液分離 ，分離后的氣體再通過吸收塔頂過濾器F-102 分離游離水及機械雜質(zhì)后送入天然氣脫水單元，如天然氣中的 CO2 含量超標則通過回流閥回流到原料氣壓縮機前，并且可以通過該閥調(diào)整系統(tǒng)的壓力。從塔頂氣液分離器 V-104、吸收塔頂過濾器 F-102 分離出的液體被回流到 富氨閃蒸罐 V-105。活化 MDEA 溶液在吸收塔 T-101 吸收 CO2 后稱為富胺溶液，富胺溶液從吸收塔底部離開吸收塔，吸收塔液位由 液位調(diào)節(jié)閥自動控制。原料氣進出吸收塔 T-101 管線設(shè)壓差測量，壓差傳感器可實時監(jiān)測原料氣進出吸收塔的

27、壓差變化， 壓差值達到設(shè)定值報警，提醒操作人員吸收塔 MDEA 溶液可能發(fā)生發(fā)泡現(xiàn)象，應(yīng)及時添加消泡劑，盡早消除發(fā)泡現(xiàn)象。從吸收塔底部來的富胺溶液進入富胺閃蒸罐V-105，將溶解在富胺溶液中 的氣體閃蒸出來， 閃蒸壓力由壓力調(diào)節(jié)閥控制。閃蒸后的富胺溶液經(jīng)富胺過濾器F-104 過濾掉機械雜質(zhì)后進入貧富液換熱器 E-104，與貧胺溶液進行換熱升溫至 99后，節(jié)流到 0.13MPa，然后從再生塔上部進入 再生塔 T-102，富胺閃蒸罐液位由液位調(diào)節(jié)閥控制。從再生塔 T-102 上部進入的富胺溶液，自上而下經(jīng)過再生塔填料層，與自下而上的 MDEA 汽提蒸汽逆流充分接觸并進行傳熱傳質(zhì)，富胺溶液中的二氧化

28、碳氣體從富胺溶液中解析出來后，此時溶液稱為貧胺溶液。解析出來的富含二氧化碳和蒸汽的氣體，從再生塔頂部離開再生塔，經(jīng)再生塔頂冷卻器 E-107 冷卻至 40，經(jīng)再生塔頂氣液分離器 V-106 進行氣液分離后，酸性氣 體高點放空， 冷凝液經(jīng)回流泵 P-102 送入再生塔繼續(xù)再生。再生塔壓力由壓力調(diào)節(jié)閥自動控制，重沸器 E-105 液位自動控制， V-106 液位由液位調(diào)節(jié)閥自動控制。從導熱油單元來的 160低溫導熱油在再 生塔底重沸器 E-105將再生塔 T-102 底部胺液加熱到 122.78重沸，用以提供MDEA 再生所需熱量。貧胺溶液從重沸器E-105 的底部引出，經(jīng)貧富液換熱器E-104回

29、收熱量，溫度由122.78下降到 77.79左右，進入貧胺緩沖罐V-107。貧胺緩沖罐 V-107 中的貧胺溶液經(jīng)貧胺泵P-101 增壓到5.5MPa 后送入貧胺冷卻器E-106,冷卻至 48，然后分成兩路，一路約 90%的貧胺溶液部分進入吸收塔 T-101 吸收原料氣中的酸性氣體；另一路約 10%的貧胺溶液，分流至貧胺過濾器 F-103 在線過濾。進入吸收塔的貧胺溶液溫度由溫度調(diào)節(jié)閥自動控制，進入吸收塔貧液流量由流量調(diào)節(jié)閥自動控制。操作不當、系統(tǒng)太臟、過濾分離不達標或原料氣組分變化可能導致 MDEA 發(fā)泡，為防止 MDEA 發(fā)泡，本工藝系統(tǒng)設(shè)置消泡裝置，包括消泡劑罐 V-108 及消泡劑泵

30、P-103，在 MDEA 發(fā)生發(fā)泡現(xiàn)象時消泡劑可通過 P-103注入到再生塔 T-102 或貧液泵 P-101 前，可快速有效消除發(fā)泡現(xiàn)象?？諝庵械难蹩梢匝趸?MDEA 溶液，使 MDEA 失效，所以在脫碳單元低壓系統(tǒng)再生塔頂氣液分離器 V-106、貧胺緩沖罐 V-107、溶液儲槽 V-109 及廢胺儲槽 V-110 都設(shè)有氮封，以防止當以上容器壓力降低時空氣進入胺系統(tǒng)。（3）原料氣脫水單元系統(tǒng)由三臺吸附器 R-201A/B/C、一臺再生氣加熱器 E-201、一臺再生氣冷卻器 E-202、一臺再生氣鹽水冷卻器 E-203、一臺再生氣液分離器 V-201 組成。三臺干燥器中兩臺為主吸附器R-20

31、1A/B, 一臺為輔助吸附器R-201C。吸附器吸附及再生交替進行,再生過程分為加熱和冷卻兩個步驟。等壓吸附系統(tǒng)的工藝過程如下（以塔R-201A 為例）：從脫 CO2 系統(tǒng)過濾器 F-102 來的天然氣，經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥將其分成兩路。其中主路（約85%）經(jīng)流量控制閥減壓至4.87MPa 直接去脫水塔 R-201A 進行凈化，脫水后的干氣經(jīng)分子篩粉塵過濾器F-201進入脫汞塔 R-202 脫汞，脫汞后的原料氣經(jīng)活性炭粉塵過濾器F-202 過濾后去液化系統(tǒng)；另一路部分氣體（約15%）作為再生氣，對 R-201B 進行再生，最后再生氣經(jīng)過再生循環(huán)后，仍然進入脫水塔 R-201A。脫水塔 R-201B 的

32、再生過程包括 加熱和吹冷兩個過程：AR-201B 的加熱過程：再生氣先經(jīng)程控閥后進入脫水塔R-201C 進行預(yù)吸附，同時也是對 R-201C 冷吹，然后經(jīng)加熱器E-201 升溫至 220后經(jīng)程控閥從塔頂進入吸附塔 R-201B，對 R-201B 進行加熱再生、將吸附劑中吸附的水及苯（含部分重烴）加熱解吸出來，再生氣經(jīng)程控閥進入再生氣冷卻器 E-202、再生氣鹽水冷卻器E-203 冷卻到 20后，進入再生氣液分離器 V-201 進行氣液分離，分離出其中的水分、部分苯及重烴，分離后的液體到廢水罐V-304，分離后的氣體與主路氣體匯合經(jīng)程控閥去處于吸附狀態(tài)的脫水塔R-201A 進行吸附。當再生加熱過

33、程中 出塔氣體溫度達到200時后停 止加熱。BR-201B 的冷卻過程：冷卻氣經(jīng)程控閥從塔底進脫水塔R-201B，對其進行冷卻，冷卻氣從塔頂經(jīng)程控閥流出，再經(jīng)加熱器E-201 加熱到 220后去脫水塔 R-201C，對預(yù)脫水塔 R-201C 進行加熱再生，高溫冷卻氣經(jīng)程控閥再生氣冷卻器 E-202、再生氣鹽水冷卻器E-203 冷卻到 20后，進入再生氣液分離器V-201 進行氣液分離，分離出其中的水分、部分苯及重烴，分離后的液體到廢水罐V-304，分離后的氣體與主路氣體匯合去處于吸附狀態(tài)的脫水塔R-201A 進行吸附。該過程也是對 R-201C 進行加熱的過程。當吸附塔 B 完成再生后，切換到

34、吸附塔A，即 B 塔吸附， A 塔再生，如此循環(huán)。整個吸附過程的實施由12 臺程控閥按程序 自動切換完成，操作人員可 以調(diào)整程序時間來控制吸附過程。（4）脫汞和粉塵過濾單元干燥脫水后的天然氣經(jīng)分子篩粉塵過濾器F-201 后從塔頂進入脫汞塔 R-202，在專用脫汞劑的作用下，將出塔氣體中的汞脫除至小于 0.01 g/m3，再經(jīng)活性炭粉塵過濾器F-202 除塵后，凈化天然氣送至冷箱。脫汞塔中的浸硫活性炭在設(shè)計汞含量條件下每 2 年更換一次，也可以根據(jù)汞分析儀的檢測數(shù)據(jù)適當延長活性炭更換周期。4.2.2.2 凈化氣液化經(jīng)過凈化的天然氣進入 原料氣閃蒸氣換熱器E-404 和來自罐區(qū)的 BOG 換熱，原

35、料氣的溫度降到 31.32，然后從冷箱頂部進入冷劑換熱器 E-401。該換熱器為鋁質(zhì)釬焊換熱器，位于冷箱內(nèi)部。冷箱中填充珠光砂以保冷 ，換熱器垂直安裝，氣體從頂部進入，在流向底部的過程中冷卻。低溫 液體只有在冷劑換熱器的底部才會出現(xiàn) ，如果遇到暫時停產(chǎn)，液體由于重力作用流到 冷箱底部，不會流入制冷工藝設(shè)計的非低溫區(qū)域。流經(jīng)換熱器 E-401 的天然氣先 預(yù)冷到 -50，然后出冷箱進入氣液分離器 V-401 分離出天然氣中 C5 及以上重烴組分 （天然氣的預(yù)冷溫度可以由溫度調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)），脫除重烴后的天然氣再次進 入冷箱繼續(xù)冷卻、液化和過冷到 -162，再經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥 節(jié)流降壓到20KPa 后

36、得到 -163的 LNG 產(chǎn)品，同時產(chǎn)生部分閃蒸氣，閃蒸出的這部分 BOG 和 LNG 儲罐的 BOG 及裝車產(chǎn)生的 BOG 一起進入 E-404 與凈化后的天然氣換熱回收冷量，被加熱到 5的 BOG 進入 BOG 壓縮機。從重烴分離器 V-401 分離的低溫重烴進入 E-405 和從 V-403 來的中壓液體冷劑換熱 ，后進入重烴分液罐 V-601，氣相與增壓后的部分再生氣匯合。重烴分液罐 V-601 分離出的液體（ 重烴）裝槽車外運。4.2.2.3 冷劑循環(huán)及壓縮混合制冷系統(tǒng)采用 閉式循環(huán)制冷工藝 ，冷劑經(jīng)過 壓縮、冷卻、冷凝、節(jié)流氣化 ，然后給天然氣液化及自身提供冷量。制冷劑由 氮氣、甲

37、烷、乙烯、丙烷和異戊烷等組成。從換熱器 E-401 頂部出來的低壓冷劑首先進入壓縮機入口分液罐 V-402 進行氣液分離 ,以防止液體進入冷劑壓縮機損壞設(shè)備。頂部出來的氣體進入冷劑壓縮機 C-401 的一級入口，壓縮到 1.65MPa，分出一小部分高溫氣體用于液態(tài)冷劑的加熱（需要時用） ，壓縮后的冷劑氣體經(jīng)水冷器E-402 冷到 40，然后進入冷劑壓縮機機間分液罐 V-403 進行氣液分離，氣體進入壓縮機二級入口，液體先進入中壓重烴換熱器 E-405 與重烴分離罐 V-401 來的重烴換熱，后進入冷劑換熱器 E-401 冷卻。來自冷劑壓縮機級間分液罐 V-403 的級間冷劑氣相在 C-401

38、的二級被壓縮到 4.13MPa，經(jīng)水冷器 E-403 冷到 40，然后進入壓縮機出口分液罐 V-404 進行氣液分離，氣體、液體分別進入冷劑換熱器 E-401。來自冷劑壓縮機出口分液罐V-404 的高壓冷劑氣相自上而下進入冷劑換熱器 E-401，在冷劑換熱器內(nèi)經(jīng)預(yù)冷、液化、過冷到-162從冷箱底部出來。然后經(jīng)過J-T 閥節(jié)流降壓到 0.25MPa。由于壓力的降低，溫度隨之降到 -168.53，并且有部分冷劑氣化。然后低壓低溫冷劑又由下部重新流入冷劑換熱器E-401，向上流動給天然氣、高壓冷劑、中壓冷劑提供冷量。最后溫度升為26.49從換熱器頂部出來，壓力為 0.195MPa。來自冷劑壓縮機級間

39、分液罐V-403 的中壓液體冷劑經(jīng)中壓重烴換熱器 E-405 后自上而下進入冷劑換熱器E-401 被冷卻到 -30出冷箱，然后經(jīng)過 J-T 閥節(jié)流降壓到 0.21MPa，溫度降到 -32.7，并且有部分冷劑氣化。節(jié)流后的低壓低溫冷劑重新流入E-401，與來自換熱器底部的低壓冷劑混合后，向上流動給原料氣、高壓冷劑、中壓冷劑高溫段提供冷量。來自 V-404 的高壓冷劑液體自上而下進入換熱器E-401 被冷卻到-70出冷箱，然后經(jīng)過 J-T 閥節(jié)流降壓到 0.23MPa，溫度降到 - 74.38，并且有部分冷劑氣化。節(jié)流后的低壓冷劑重新流入 E-401，與來自換熱器底部的低壓冷劑混合后，向上流動給原

40、料氣、高壓冷劑、中壓冷劑中高溫段提供冷量。從換熱器出來的低壓冷劑一般在露點以上，因此不存在液體。當出現(xiàn)故障或開工出現(xiàn)液體時，冷劑吸入罐V-402 用來保護壓縮機，液體不排放，用壓縮機出口來的小流量熱氣加熱氣化，進入循環(huán)系統(tǒng)，這樣能夠防止在不正常情況下冷劑的損失。4.2.2.4 冷劑的補充和充裝冷劑補充有三個來源。氮氣由工廠的液氮系統(tǒng)補充；凈化后的原料氣作為甲烷的補充，其它的冷劑組分由現(xiàn)場的冷劑儲罐補充。所有的冷劑組分通過冷劑吸入罐V-402 的入口管線進行補充。冷劑中的重組分（如乙烯、丙烷和異戊烷）與來自壓縮機一級出口的熱氣混合、氣化后直接進入冷劑吸入罐V-402 入口。乙烯由乙烯儲罐 V-5

41、02 先經(jīng)空溫式乙烯氣化器 AH-501 氣化后進入冷劑補充管線。冷劑儲罐 V-501 可向系統(tǒng)補充冷劑維持循環(huán)，也可儲存系統(tǒng)中多余的冷劑。當液化單元停車后，冷劑溫度緩慢升高，容易揮發(fā)的組分氣化使系統(tǒng)壓力升高，這種升溫增壓過程可能持續(xù)一個星期使系統(tǒng)達到穩(wěn)定。一般情況下冷劑的存儲不需要泄壓，因為循環(huán)過程中設(shè)備和管道的設(shè)計壓力足以承受冷劑的壓力。但是壓力升的過高可能造成壓縮機啟動困難，如有必要可通過閥門從壓縮機入口泄壓以降低系統(tǒng)的壓力，而不需要將所有的冷劑排掉。4.2.2.5LNG 儲運系統(tǒng)由液化冷箱出來的液化天然氣，通過低溫管道送至LNG 常壓貯槽。進入貯槽的進液管采用環(huán)型噴淋裝置，以保證在首次

42、進液時內(nèi)罐均勻冷卻，避免局部溫差應(yīng)力較大。貯槽內(nèi)的液化天然氣通過離心泵提供動力，輸送到裝車臂裝車。裝車區(qū)設(shè)置 3 個裝車位，每個裝車位同時設(shè)置氣相接頭和液相接頭，在槽車內(nèi)充入LNG 液體時，氣相的天然氣通過氣相管道返回儲罐，達到儲罐和槽車壓力平衡。LNG 運輸采用汽車槽車運輸方式。本工程的產(chǎn)品：LNG。LNG儲存溫度：（計算值），-163LNG 儲存壓力： 15kPa。本項目 LNG 日產(chǎn)量約 480m3，儲存按 10 天左右考慮，一期擬選用 1 座有效容積為 5000m3的常壓罐，二期再增加一臺。LNG 產(chǎn)品外運均委托專業(yè)運輸公司，運輸方式主要采用汽車槽車陸運。每天裝車操作按 5 個小時（白

43、天）計算，配置 80m3/h 外置式低溫離心泵 3 臺（兩開一備），LNG 裝車位 3 個。4.2.2.6 安全泄放系統(tǒng)本項目裝置超壓狀態(tài)下的氣體排放通過全廠放散塔集中排放，最大排放量按事故狀態(tài)下原料氣全量排放，最大小時排放量為1.25萬方，正常情況下只有微量放空。各排放管道的排放氣通過放空總管進入放散塔前分離器，分離出攜帶的液相，然后進入放散塔統(tǒng)一排放。4.2.3 全廠物料平衡產(chǎn)品 LNG原料氣裝 置釋放氣燃料氣（BOG）表 4.2-1 物料平衡表物料序號物料名稱3流量（萬 Sm/d ）1原料氣302液化天然氣（ LNG）29.13釋放氣（含脫出的雜質(zhì)）0.674燃料氣（ BOG）0.234

44、.2.4 原材料、輔助材料和燃料、動力消耗（1）原材料本項目原材料為管輸原料天然氣。項目一期消耗原料氣為30104Sm3/d，二期30104Sm3/d。（2）輔助材料消耗表 4.2-2化學品、催化劑和輔助材料消耗表序項 目規(guī)格初次需要量備注號1分子篩干燥劑UOP 4A8t三年一換2活性炭吸收劑工業(yè)級1m3三年一換3瓷 球工業(yè)級1m3三年一換4MDEA工業(yè)級15m3年補充 3t5活化劑工業(yè)級2m3年補充 500 kg6導熱油工業(yè)級18m3年補充 1m37脫苯活性炭工業(yè)級2.6t三年一換8脫汞浸硫活性炭工業(yè)級1.5t三年一換9乙烯 97%30m3循環(huán)，每天補充 35kg10丙烷 97%30m3循環(huán)

45、，每天補充 35kg11異戊烷 97%50m3循環(huán)，每天補充 35kg（3）生產(chǎn)裝置燃料氣消耗表 4.2-3生產(chǎn)裝置燃料氣消耗表序名 稱單 位消耗量備 注號1燃料氣（導熱油系統(tǒng)）Sm3/h206101.325kPa 20注：最大小時用量206 Sm3，每年用 4000h，每天用 12h。（4）生產(chǎn)裝置公用物料及能量消耗表 4.2-4生產(chǎn)裝置公用物料及能量消耗表序名 稱單 位消耗量備 注號1儀表風m3/h200101.325kPa02電kW5763.4軸功率3PSA 所制氮氣m3/h150101.325kPa04液氮m310首次開車置換用5液氮m3/h150正常開車補充6循環(huán)水m3/h1500循環(huán)量7新鮮水m3/h22.5循環(huán)