工藝裝置流程說明

3.2.1 低壓沼氣的增壓壓縮

     沼氣經(jīng)過經(jīng)壓縮機(jī)壓縮至4.0Mpa，

 3.2.1 沼氣的脫碳和脫水干燥

    沼氣,本身含有一定量的CO₂，為了裝置正常運(yùn)行，必須去除掉，尾氣中含有的H₂S和CO₂統(tǒng)稱為酸性氣體，它們的存在會造成金屬腐蝕并污染環(huán)境。

     用于尾氣脫除酸氣的方法有溶劑吸收法、物理吸收法、氧化還原法和分子篩吸附法。目前普遍*和廣泛應(yīng)用的溶劑吸收法和分子篩法。

     溶劑吸收法是以可逆的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，以堿性溶劑為吸收劑的脫硫方法，溶劑與原料氣中的酸組分（主要是H₂S和CO₂）反應(yīng)而生成化合物；吸收了酸氣的富液在升高溫度、降低壓力的條件下又能分解而放出酸氣，從而實(shí)現(xiàn)溶劑的再生利用。溶劑吸收法所用溶劑一般為烷醇胺類，主要有一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、二異丙醇胺（DIPA）、甲基二乙醇胺（MDEA）等。

     分子篩法是利用分子篩的吸附性能來同時(shí)脫除水分和二氧化碳。

     由于本天然氣液化裝置的原料天然氣中二氧化碳含量較高，不適用于分子篩法，因此選擇溶劑吸收法來脫除原料天然氣中的酸性氣體（二氧化碳）。

     該工藝由 2臺吸附器連續(xù)循環(huán)使用，1臺吸附器處于吸附階段，另 1臺吸附器則處于吸附劑再生過程的吹冷和加熱階段。再生氣采用精餾塔塔頂出來的尾氣。再生后再生氣體送出界區(qū)。

    1）吸附過程

      原料氣自塔底經(jīng)程控閥進(jìn)入正處于吸附狀態(tài)的吸附塔 A內(nèi)。在吸附劑的選擇吸附下，其中的水分和其他微量雜質(zhì)被吸附下來，未被吸附的原料氣從塔頂流出，通過程控閥進(jìn)入后工序。當(dāng)被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿(稱為吸附前沿)到達(dá)床層出口預(yù)留段時(shí)，關(guān)掉該吸附塔的原料氣進(jìn)料閥和產(chǎn)品氣出口閥停止吸附。吸附床開始轉(zhuǎn)入再生過程。目前的狀態(tài)為吸附塔 B吸附， A塔再生。

    2）逆放過程

    這是在吸附過程結(jié)束后，逆著吸附方向進(jìn)行減壓，使被吸附的氣體減壓解吸出來的過程。A塔內(nèi)氣體從塔的底部經(jīng)程控閥出來，再通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)壓力后放空。

   3）再生加熱過程

    在逆放過程結(jié)束后，采用尾氣氣（開車初期可用原料氣代替）經(jīng)再生氣加熱器加熱到～220℃后，經(jīng)程控閥從吸附塔頂自上而下沖洗 1A塔內(nèi)的吸附劑床層，將吸附在吸附劑上的雜質(zhì)*解吸出來，使吸附劑得到再生的過程，加熱后的氣體通過程控閥放空。當(dāng)

塔底部出口溫度達(dá)到 180℃~200℃時(shí)可認(rèn)為再生完成。

   4）吹冷過程

    當(dāng)再生加熱完成后，關(guān)閉加熱器，尾氣對吸附塔 A自上而下進(jìn)行吹冷，當(dāng)出口溫度到常溫時(shí)該過程結(jié)束。

   5）升壓過程

    在再生過程完成后，用吸附后的純凈氣體通過調(diào)節(jié)閥對吸附塔A進(jìn)行緩慢而平穩(wěn)地升壓至吸附壓力。

    經(jīng)這一過程后吸附塔便完成了一個(gè)完整的“吸附-再生"循環(huán)，又為下一次吸附做好了準(zhǔn)備。

    整個(gè)凈化單元過程由程序自動(dòng)完成。凈化系統(tǒng)壓力由調(diào)節(jié)閥控制。自干燥塔出來的氣體經(jīng)過粉塵過濾器進(jìn)入主換熱器。

    脫水工序主要工藝操作條件如下表 8 所示。

       在本工序出口的工藝管線上配置在線露點(diǎn)儀用以監(jiān)測干燥效果，確保進(jìn)入冷箱的原料氣滿足工藝要求。

3.2.2  LNG液化提取

     液化分離部分?jǐn)M采用氮?dú)忾g接膨脹機(jī)制冷加精餾液化的流程。

      經(jīng)干燥后的沼氣溫度約 40℃，壓力約 4.0MPa，進(jìn)入冷箱，依次經(jīng)過主翅式換熱器充分換熱后成為過冷 LNG產(chǎn)品經(jīng)過減壓送往 LNG儲槽。

    氮?dú)馀蛎浹h(huán)制冷采用單級膨脹制冷，其主要由氮?dú)鈮嚎s機(jī)、透平膨脹機(jī)、冷箱等設(shè)備構(gòu)成。通過循環(huán)為原料氣的液化與精餾提供冷量。

   本流程組織比較成熟,簡單,效率和能耗都處于上佳.

3.3 自控技術(shù)方案

3.3.1 控制水平和主要控制方案

   1）DCS系統(tǒng)

    本裝置主要的工藝物料是甲烷其他，其特點(diǎn)是：易燃、易爆。根據(jù) LNG生產(chǎn)過程的要求，本項(xiàng)目的自動(dòng)控制方案為：

    主要生產(chǎn)裝置采用*集散控制系統(tǒng)（DCS），在控制室對工藝各單元和公用工程系統(tǒng)進(jìn)行工藝操作數(shù)據(jù)與操作狀態(tài)采集、處理、顯示和存儲，通過液晶顯示器顯示工藝流程圖、工藝操作數(shù)據(jù)、工藝運(yùn)行狀態(tài)、趨勢記錄、生產(chǎn)報(bào)表和報(bào)警等畫面，并可通過打印機(jī)打印各種畫面、報(bào)表和記錄。為提高生產(chǎn)過程的控制精度，設(shè)計(jì)除采用常規(guī)的定值控制系統(tǒng)外，還設(shè)有壓力分程控制等復(fù)雜控制系統(tǒng)。重要的工藝操作控制參數(shù)設(shè)置報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)及 ESD系統(tǒng)，操作運(yùn)行越限與故障報(bào)警裝置。

    本項(xiàng)目設(shè)置獨(dú)立的控制室，包括操作控制室、機(jī)柜室、工程師站室、UPS間等。在控制室內(nèi)設(shè)有可燃、有毒氣體檢測報(bào)警盤、火災(zāi)報(bào)警盤等。控制室單獨(dú)設(shè)在控制樓內(nèi)。

   2）ESD系統(tǒng)

    根據(jù)規(guī)范要求，為確保裝置的安全運(yùn)行，本裝置設(shè)置了 ESD系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)在緊急狀態(tài)下或事故狀態(tài)下對裝置進(jìn)行關(guān)斷（停車）。

    ESD系統(tǒng)是由 I/O模塊、邏輯控制器、維護(hù) PC、SOE、ESD控制盤等組成。ESD系統(tǒng)要求通過 TUV6級認(rèn)證。LNG工廠 ESD系統(tǒng)設(shè)置為事故安全型，ESD系統(tǒng)共分為 4級：

     a）1級關(guān)斷（ ESD-1）為全廠關(guān)斷。該級關(guān)斷級別高。工廠設(shè)備除應(yīng)急支持系統(tǒng)（延時(shí)關(guān)斷）外全部關(guān)停。此級別關(guān)斷只能由工廠主要負(fù)責(zé)人或其的人員手動(dòng)啟動(dòng)。ESD-1級按鈕設(shè)有明顯的標(biāo)志及警告牌，并有保護(hù)裝置防止誤操作。關(guān)斷信號將自動(dòng)傳送到中心平臺觸發(fā)相關(guān)的關(guān)斷。

     b）2級關(guān)斷（ ESD-2）為火氣關(guān)斷。該級關(guān)斷由工廠的火災(zāi)或可燃?xì)怏w嚴(yán)重泄漏引起。由操作人員手動(dòng)啟動(dòng)。除能執(zhí)行本級關(guān)斷的特殊功能外，ESD-2關(guān)斷將能觸發(fā) ESD-3及 ESD-4級關(guān)斷。ESD-2級按鈕設(shè)有明顯的標(biāo)志及警告牌，并有保護(hù)裝置防止誤操作。

     c）3級關(guān)斷（ESD-3）為生產(chǎn)/公用關(guān)斷。該級關(guān)斷由公用系統(tǒng)故障或生產(chǎn)系統(tǒng)的重要裝置故障引起，可手動(dòng)或自動(dòng)啟動(dòng)。除能執(zhí)行本級關(guān)斷外，ESD-3關(guān)斷將能觸發(fā) ESD-4級關(guān)斷。關(guān)斷信號將自動(dòng)傳送到中心平臺觸發(fā)相關(guān)的關(guān)斷。ESD-3級按鈕設(shè)有明顯的標(biāo)志及警告牌，并有保護(hù)裝置防止誤操作。

     d）4級關(guān)斷（ ESD-4）為單元關(guān)斷。該級關(guān)斷由單個(gè)設(shè)備故障引起。此級關(guān)斷僅關(guān)斷故障設(shè)備，而不影響其他設(shè)備的正常操作。ESD-4級關(guān)斷可手動(dòng)自動(dòng)啟動(dòng)。某一級別的關(guān)斷指令均不能引起較高級別的關(guān)斷，只能引起本級別級及所有相關(guān)的較低級別的關(guān)斷。

     在緊急情況下，如火災(zāi)、爆炸事故時(shí)，按緊急預(yù)案所規(guī)定的程序啟動(dòng)緊急切斷按鈕，將下列閥門切斷或開啟，使進(jìn)出裝置的物料、裝置區(qū)與 LNG罐區(qū)之間的物料切斷，保證本設(shè)備、其他設(shè)施的安全。

        ①原料氣進(jìn)裝置緊急切斷

        ②原料氣緊急旁通（開啟）

        ③低壓返流尾氣出裝置緊急切斷

        ④ LNG貯槽（按配置數(shù)量）進(jìn)液管緊急切斷

        ⑤ LNG貯槽（按配置數(shù)量）出液管緊急切斷（原有設(shè)備和緊急切斷閥）

        ⑥ LNG裝車液相管線緊急切斷

        ⑦ LNG裝車氣相管線緊急切斷

     安全儀表系統(tǒng)為獨(dú)立的控制系統(tǒng)，對重要的檢測點(diǎn)采用三選二原則。安全系統(tǒng)儀表要求獨(dú)立設(shè)置，對有些場合可選用控制閥作為執(zhí)行單元。

3.3.2主要的儀表選型

     根據(jù)工藝介質(zhì)易燃、易爆的特點(diǎn)，現(xiàn)場的電動(dòng)儀表均選用隔爆型儀表。現(xiàn)場主要儀表選型如下：

   1）流量儀表

     a）孔板流量計(jì)

     b）電磁流量計(jì)

     c）渦街流量計(jì)

     d）可變面積流量計(jì)

     e）其它類型流量元件及流量計(jì)，如：文丘里管、威力巴、質(zhì)量流量計(jì)等將根據(jù)需要考慮選用。

   2）液位儀表

     a）單、雙法蘭差壓式液位變送器

     b）浮筒式液位變送器

     c）雷達(dá)液位計(jì)

     d）就地指示型液位儀表（玻璃板液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)）

     e）其它類型的液位儀表，如：外浮球式液位開關(guān)、浮子式或貯罐液位計(jì)、超聲波液位計(jì)等將根據(jù)特定的對象，分別考慮、擇優(yōu)選用。

   3）壓力儀表

     a）就地壓力表：根據(jù)需要可采用普通型、耐震型及隔膜型。

     b）就地安裝的壓力開關(guān)：僅作報(bào)警或聯(lián)鎖用。

     c）壓力及差壓變送器：適用于非腐蝕介質(zhì)的壓力及差壓測量。

     d）膜片密封型壓力變送器：適用于腐蝕介質(zhì)的壓力測量。

   4）溫度儀表

     a）溫度計(jì)套管：熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計(jì)等檢測元件用于測量高溫、高壓或是腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)的溫度時(shí)用；

    b）熱電偶：特殊低溫測量采用一體化熱電偶溫度變送器。

    c）熱電阻：一般情況下采用分度號為 Pt100的一體化熱電阻溫度變送器。

    d）就地指示溫度計(jì)：均采用雙金屬溫度計(jì)（抽芯式、萬向型）。

  5）分析儀

    如：電導(dǎo)儀，PH、色譜分析儀計(jì)等，將根據(jù)工藝要求選用。

  6）可燃、有毒氣體檢測、監(jiān)視器

    根據(jù)安全專業(yè)的要求進(jìn)行設(shè)置,可采用催化燃燒型或其它類型的檢測器。監(jiān)視器獨(dú)立安裝，并安置在控制室內(nèi)。

  7）控制閥

    a）波紋管密封調(diào)節(jié)閥：適用于易燃、易爆及有腐蝕性的介質(zhì)。

    b）氣動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥：適用于氣體、接管口徑大于 350mm，且要求壓力降較小時(shí)。

    c）氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥：適用于一般場合時(shí)。

    d）切斷閥采用氣缸式球閥或閘閥。

    e）其它類型的控制閥如三通閥、角型調(diào)節(jié)閥、隔膜調(diào)節(jié)閥等可根據(jù)生產(chǎn)過程及工藝介質(zhì)的特點(diǎn)選用。

3.3.3 動(dòng)力供應(yīng)

   1）電源

       電壓：10000V/380V/220VAC，50Hz ± 10%;

       容量：40KVA（UPS 不間斷電源）;

       UPS不間斷供電時(shí)間：30分鐘

   2）儀表氣源

       壓力              ≥0.5MPa (進(jìn)裝置區(qū)的壓力)

       溫度              常溫

       露點(diǎn)              －40℃

      儀表空氣質(zhì)量要求:

      含塵量             ≤0.1g/m³

      粉塵粒徑           ≤3μm

      含油量             ≤8 ppm

      儀表空氣用量       100 Nm³/h

      儀表氣備用時(shí)間     20 min

3.4 主要設(shè)備選型

 3.4.1 設(shè)備選型原則

本項(xiàng)目各裝置將根據(jù)各自的工藝特點(diǎn)和物料特性，本著節(jié)約投資、安全可靠、能耗低、占地小等原則選擇工藝設(shè)備。

 3.4.2 主要工藝設(shè)備選擇

本項(xiàng)目主要的工藝關(guān)鍵設(shè)備包括干燥塔、氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)、氮?dú)馀蛎洐C(jī)、 LNG冷箱和液體貯槽等。

1）吸附塔

     本裝置干燥脫水工序的關(guān)鍵設(shè)備是吸附塔，其工作過程是降壓、脫附和升壓的循環(huán)過程，屬于疲勞容器，需采用《鋼制壓力容器 –分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JB4732-95仔細(xì)核算。其設(shè)計(jì)壽命大于 15年。

2）氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)

     本項(xiàng)目氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有運(yùn)行平穩(wěn)、便于調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。壓縮機(jī)的參數(shù)為：

        入口溫度                35℃

        入口壓力                0.52Mpa

        出口壓力                3.0Mpa

        流    量                11500Nm³/h

        軸 功 率                980 kW

        水   耗                 120噸/小時(shí)

4）冷箱

冷箱是液化工序的核心設(shè)備，外部是鋼制保溫箱，內(nèi)裝鋁制板翅式主換熱器，然后充填珠光砂保溫。

鋁制板翅式換熱器屬間壁式緊湊換熱器。因?yàn)殇X合金的導(dǎo)熱系數(shù)高，且在 0℃以下操作時(shí)，其延伸性和抗拉強(qiáng)度都較高，適用于低溫及超低溫的場合。板翅式換熱器的板束采用真空釬焊工藝，確保翅片、隔板和封條熔合成整體。同時(shí)，流道必須嚴(yán)密、均勻并確保耐壓的要求。