液化廠工藝講座之冷箱系統(tǒng)

第十五章液化冷箱系統(tǒng)工作任務(wù)及主要設(shè)備通過(guò)封閉式循環(huán)冷劑壓縮膨脹制冷技術(shù)提供所需的冷量，使天然氣氣體溫度降到-162以下液化為液態(tài)天然氣冷箱筒殼用來(lái)為冷箱內(nèi)設(shè)備提供支撐、密封、保溫等液化換熱器滿足天然氣和混合制冷劑換熱將天然氣液化的目的低溫分離器分離天然氣在~-60℃時(shí)產(chǎn)生的天然氣液體LNG分離器分離天然氣在~-165℃節(jié)流時(shí)產(chǎn)生的閃蒸氣丙烯儲(chǔ)罐貯存丙烯，用做MRC的配比組分正丁烷儲(chǔ)罐貯存正丁烷，用做MRC的配比組分異戊烷儲(chǔ)罐貯存丙烯，做MRC的配比組分液烴計(jì)量罐貯存丙烯儲(chǔ)罐、正丁烷儲(chǔ)罐、異戊烷儲(chǔ)罐來(lái)的丙烯、正丁烷、異戊烷液烴計(jì)量泵將液烴計(jì)量罐中的丙烯、正丁烷、異戊烷泵送到MRC壓縮機(jī)進(jìn)口平衡罐乙烯儲(chǔ)罐貯存乙烯，做MRC的配比組分乙烯汽化器空氣加熱使乙烯汽化，以便送到MRC壓縮機(jī)進(jìn)口平衡罐MRC進(jìn)口平衡罐平衡MRC壓縮機(jī)進(jìn)口壓力，減小入口壓力變化對(duì)壓縮機(jī)的影響工作原理

經(jīng)過(guò)凈化后的天然氣在成都深冷設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)的獨(dú)特的板翅式換熱器中與混合冷劑進(jìn)行熱交換，經(jīng)過(guò)予冷、液化深冷和膨脹過(guò)冷三個(gè)個(gè)階段冷凝為L(zhǎng)NG產(chǎn)品；工藝流程簡(jiǎn)述

原料天然氣在脫CO2、脫硫、脫水、脫汞和脫苯之后，被輸送到本工藝的冷箱部分。該換熱器包括兩段：天然氣預(yù)冷段、液化深冷段。來(lái)自洗滌塔的天然氣首先在主低溫?fù)Q熱器的預(yù)冷段天然氣通道冷卻到約-60oC，然后進(jìn)入原料氣重?zé)N低溫分離器，在此分離出重質(zhì)碳?xì)浠衔镏?，氣體在液化段天然氣通道繼續(xù)冷卻、冷凝并過(guò)冷到～-165℃，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降到常壓進(jìn)入閃蒸罐閃蒸分離后得到～-165℃的液相LNG產(chǎn)品并分離出的可能存在的氣體，此部分氣體返回板翅式換熱器回收冷量溫度后和LNG儲(chǔ)罐的BOG一起進(jìn)入BOG壓縮機(jī)，加壓后的BOG進(jìn)入燃料氣系統(tǒng)作為燃料氣。LNG進(jìn)入裝置的LNG產(chǎn)品儲(chǔ)罐。冷劑由氮、甲烷、乙烯、丙烯、正丁烷和異戊烷組成，冷量是通過(guò)封閉的混合制冷循環(huán)提供的?；旌侠鋭┯蓛艋膬艋烊粴狻2H4、C3H6、N2、nC4H10、iC5H12組成。混合冷劑由壓縮機(jī)壓縮，通過(guò)水冷卻后，進(jìn)入液化冷箱，混合冷劑液化并過(guò)冷到-165℃，節(jié)流降壓到0.21MPa.G進(jìn)入液化換熱器的底端，由下而上汽化為液化換熱器提供冷量，出液化冷箱后的混合冷劑返回到壓縮機(jī)的入口，壓縮循環(huán)制冷。

氣體管線的置換用氮?dú)庵脫Q所有空氣：?jiǎn)?dòng)電動(dòng)盤(pán)車(chē)器帶動(dòng)主機(jī)緩慢運(yùn)轉(zhuǎn)（保證氣缸和管路置換徹底）；開(kāi)啟單機(jī)氮?dú)庵脫Q閥氮?dú)獠⒔⒁欢ǖ膲毫?，穩(wěn)定幾分鐘后從放空閥放空排放，重復(fù)此過(guò)程幾次。檢查：如果需要可用氣體檢測(cè)器檢查氧含量，工藝要求特殊時(shí)使用。當(dāng)引入氮?dú)獾綁嚎s機(jī)管線時(shí)，小心不要打壞壓力表（一級(jí)進(jìn)氣壓力表），及不要超過(guò)吸入管線的設(shè)計(jì)壓力和各壓力容器的設(shè)計(jì)壓力。開(kāi)啟氮?dú)庵脫Q管線沖卸壓二至三次保證壓縮機(jī)內(nèi)部空間氧含量小于1%。關(guān)閉充氮閥和泄壓閥；打開(kāi)吸入主截止閥。依次排放各進(jìn)出口緩沖罐確認(rèn)無(wú)殘余液體，依次檢查各級(jí)氣液分離罐液位是否符合指標(biāo)并與中控室校隊(duì)是否相符。壓縮機(jī)干燥程序

開(kāi)啟置換氮總閥；氮?dú)庖胫评鋲嚎s機(jī)進(jìn)口；逐一開(kāi)啟三臺(tái)壓縮機(jī)各自氮?dú)庵脫Q閥門(mén)，利用盤(pán)車(chē)器轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮機(jī)（關(guān)閉各卸荷閥）通過(guò)各分離器和緩沖器排放閥排放置換，取樣合格為止制冷劑罐區(qū)各管線的置換和干燥開(kāi)啟冷劑罐區(qū)的氮?dú)庵脫Q閥置換干燥各管線、計(jì)量罐和MRC緩沖罐，通過(guò)各自排放閥和安全閥旁路排至火炬，直到從各取樣口取樣合格為止MRC循環(huán)管線及冷箱內(nèi)制冷劑通道

干燥和置換

拆除單向閥閥芯緩慢打開(kāi)加溫氮進(jìn)冷劑氣液相流道，干燥的氮?dú)狻鶰RC閃蒸罐→下上板翅式換熱器→混合冷劑氣相管道/液相管道→出口平衡罐→排泄閥→安全泄壓[火炬]系統(tǒng)?？刂萍訙氐_(kāi)度，使更多氮?dú)膺M(jìn)入上述流路，使其閥后壓力穩(wěn)定在0.3MPa左右。依次微開(kāi)各排放口，干燥各排放管線，此各閥門(mén)的出口氣體到火炬。用露點(diǎn)儀在各個(gè)出氣口進(jìn)行氣體流出路線的干燥度測(cè)試。流出氣體的露點(diǎn)低于-65℃時(shí)，該路線認(rèn)為干燥合格最后將V0636、V0637單向閥芯裝好。裸冷操作

冷劑流道：準(zhǔn)備工作；混合冷劑制冷系統(tǒng)的投運(yùn)程序：按一定比例配制氮?dú)夂捅┗旌现评鋭?；壓力穩(wěn)定0.19MPa啟動(dòng)混合冷劑壓縮機(jī)；混合冷劑制冷流路建立凈化天然氣流道：開(kāi)啟原料天然氣流路，緩慢打開(kāi)V0515閥后，凈化天然氣→重?zé)N洗滌塔→液化冷箱→上板翅式換熱器→重?zé)N氣液分離器→下板翅式換熱器→E0603水浴式加熱器→原料壓縮機(jī)進(jìn)口平衡罐?？刂芁CV0653閥開(kāi)度，部分凈化天氣→LCV0653→LNG分離器→PCV0652→E0602A/B→E0601A/B→C0702→VP0706安全泄壓[火炬]系統(tǒng)。LCV0653閥前壓力為5.0～5.4MPa，通過(guò)控制LCV0653閥開(kāi)度使其閥后壓力穩(wěn)定在0.1MPa左右。裸冷檢查

液化冷箱內(nèi)的設(shè)備和管道溫度均勻地達(dá)到在-100℃～-150℃之間即可認(rèn)為裸冷結(jié)束裸冷程序結(jié)束后，冷箱內(nèi)所有螺栓、螺母均應(yīng)重新緊固（注意：冷箱內(nèi)可能存在可燃性氣體和缺氧，要檢測(cè)其濃度后方可進(jìn)入冷箱。由于溫度太低，進(jìn)入冷箱內(nèi)緊固螺栓時(shí)還應(yīng)防止凍傷）泄漏試驗(yàn)所有設(shè)備和管道應(yīng)處于0.6MPa壓力下，檢查安裝在冷箱內(nèi)的所有法蘭和連接管道，看看有無(wú)泄漏部位（用無(wú)脂肥皂試驗(yàn)）試驗(yàn)結(jié)束，用干燥氣體使設(shè)備和管道處于保壓0.19MPa狀態(tài)，直至最終啟動(dòng)程序裝置正常投運(yùn)

裝置正常投運(yùn)條件：裸冷期間發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題整改（主要設(shè)備、管道、閥門(mén)）完畢；所有電控、儀控調(diào)整、校正完成；輔助設(shè)備確認(rèn)運(yùn)轉(zhuǎn)正常整改時(shí)間（或者停車(chē)時(shí)間）不超過(guò)5～10天，則不必進(jìn)行裝置的加溫、吹除和置換、干燥作業(yè)?？梢灾苯舆M(jìn)行開(kāi)車(chē)。但是停車(chē)時(shí)間超過(guò)上述時(shí)間或者有較大的改動(dòng)，則上述作業(yè)必須重新進(jìn)行進(jìn)行。操作程序：?jiǎn)?dòng)冷卻水、儀表空氣、制氮裝置等輔助系統(tǒng)；啟動(dòng)天然氣壓縮機(jī)組，打通天然氣通道；啟動(dòng)混合冷劑制冷系統(tǒng)；儀控、電控按過(guò)程投入運(yùn)行。工況調(diào)整

調(diào)整原則：工況調(diào)節(jié)主要是根據(jù)待液化的原料天然氣流量、組分、和進(jìn)口狀態(tài)的變化，相應(yīng)調(diào)整制冷回路的制冷量，保持裝置的冷量平衡。既要保證產(chǎn)品LNG的液化率和過(guò)冷度，又要盡可能降低制冷壓縮機(jī)的壓縮功率，節(jié)省能耗。引起工況變化的因素：進(jìn)裝置壓力：0.25～0.40MPa.G進(jìn)裝置的天然氣流量：26.5×104Nm3/d溫度：5～35℃原料氣組分：mol%天然氣組分的影響

制冷循環(huán)的氣量變化。主要表現(xiàn)兩種工況：（1）當(dāng)甲烷含量趨于下限時(shí)，則較重的烴類(lèi)（C2＋）含量增加，則在重?zé)N洗滌塔中會(huì)洗滌出來(lái)較多的重組分液體量，進(jìn)入冷箱的氣量少。（2）當(dāng)甲烷含量增高時(shí)，則較重的烴類(lèi)（C2＋）含量減少，則在重?zé)N洗滌塔中會(huì)洗滌出來(lái)較少的重組分液體量，進(jìn)入冷箱的氣量多。第（1）種情況使得混合冷劑制冷回路制冷量要求少，即循環(huán)氣量減少；第（2）種情況時(shí)使得混合冷劑制冷回路制冷量要求多，即循環(huán)氣量增多。原料天然氣流量的影響

原料天然氣流量變化因素：進(jìn)裝置的壓力壓力升高，排氣量增加，壓力降低，排氣量減少；進(jìn)裝置溫度變化影響天然氣氣體的密度，從而影響壓縮機(jī)的排氣量。溫度升高，排氣量減少，溫度降低，排氣量增加；壓縮機(jī)的磨損影響機(jī)器的排氣量；分子篩干燥系統(tǒng)的再生氣流量待液化的原料天然氣流量、組分、和進(jìn)口狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，裝置原來(lái)的冷量平衡被打破，這時(shí)須作循環(huán)制冷氣量的調(diào)節(jié)。冷量平衡判斷依據(jù)換熱器的熱端溫差和LNG出裝置溫度，進(jìn)出冷箱的混合冷劑熱端溫差在3℃左右，LNG出裝置溫度在-163℃~-165℃。熱端溫差大，或LNG出裝置溫度低，制冷量富裕。熱端溫差小，或LNG出裝置溫度高，制冷量不足?；旌侠鋭├淞空{(diào)節(jié)措施

混合冷劑流量調(diào)節(jié)混合冷劑流量增加，制冷量增加；混合冷劑流量降低，制冷量減少。通過(guò)調(diào)節(jié)混合冷劑壓縮機(jī)的進(jìn)氣活門(mén)和回流閥，可以調(diào)節(jié)混合冷劑流量。實(shí)際運(yùn)行中調(diào)節(jié)幅度較大時(shí)優(yōu)先采用進(jìn)氣活門(mén)調(diào)節(jié)，以降低能耗?；旌侠鋭毫φ{(diào)節(jié)高壓壓力上升，低壓壓力降低，制冷量增加；高壓壓力降低，低壓壓力上升，制冷量減少。壓力調(diào)節(jié)通?？炕亓鏖y和壓縮機(jī)進(jìn)口閥門(mén)調(diào)節(jié)。壓力調(diào)節(jié)有限制范圍，勿使壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力超限。混合冷劑的組分調(diào)節(jié)

混合冷劑的組分對(duì)制冷量的影響較大。混合冷劑中的輕組分不足會(huì)出現(xiàn)低溫段冷量不足而高溫段冷量過(guò)剩表面上表現(xiàn)為原料氣壓縮機(jī)出口壓力增高而冷箱MRC出口溫度降低；重組分減少，則冷箱整體溫度偏高液化率降低，MRC出冷箱溫度升高；務(wù)必使各冷劑組分配比合理，此配比盡可能保持穩(wěn)定，并盡可能消除整個(gè)制冷系統(tǒng)的靜密封泄漏（往往會(huì)導(dǎo)致冷劑輕重組分比例失調(diào)，此外盡可能保證原料氣負(fù)荷穩(wěn)定減少冷劑壓縮機(jī)因出口超壓而排放輕組分氣體導(dǎo)致輕重組分嚴(yán)重失調(diào)）。重組分務(wù)必不要過(guò)多，否則會(huì)出現(xiàn)壓縮機(jī)的各級(jí)進(jìn)口緩沖器、級(jí)間冷卻器后出現(xiàn)液體，為避免液體帶入壓縮機(jī)的氣缸可能會(huì)損壞機(jī)器則必須加以排放，必然會(huì)導(dǎo)致制冷劑浪費(fèi)降低系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效率。另一方面，過(guò)多的重組分可能使換熱器的換熱工況惡化，換熱不足損失增加，冷量回收不完全，造成制冷量增加而LNG產(chǎn)量不增反降的后果。

冷箱內(nèi)天然氣流路的溫度調(diào)節(jié)

根據(jù)天然氣進(jìn)上板翅溫度和出下板翅溫度的變化調(diào)整溫度調(diào)節(jié)閥的設(shè)定值保證出下板翅溫度的穩(wěn)定，防止在重?zé)N低溫分離器中分離出不必要的組分從而降低產(chǎn)品的熱值和沒(méi)有分離掉應(yīng)該分離掉的組分從而導(dǎo)致低溫段換熱器堵塞盡可能降低LNG分離器的液位從而盡可