天然氣脫碳天然氣脫硫天然氣凈化天然氣脫烴

工藝裝置流程說明

3.2.1 低壓沼氣的增壓壓縮

     沼氣經過經壓縮機壓縮至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，為了裝置正常運行，必須去除掉，尾氣中含有的H₂S和CO₂統稱為酸性氣體，它們的存在會造成金屬腐蝕并污染環境。

     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*和廣泛應用的溶劑吸收法和分子篩法。

     溶劑吸收法是以可逆的化學反應為基礎，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，從而實現溶劑的再生利用。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臺吸附器連續循環使用，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。

    1）吸附過程

      原料氣自塔底經程控閥進入正處于吸附狀態的吸附塔 A內。在吸附劑的選擇吸附下，其中的水分和其他微量雜質被吸附下來，未被吸附的原料氣從塔頂流出，通過程控閥進入后工序。當被吸附雜質的傳質區前沿(稱為吸附前沿)到達床層出口預留段時，關掉該吸附塔的原料氣進料閥和產品氣出口閥停止吸附。吸附床開始轉入再生過程。目前的狀態為吸附塔 B吸附， A塔再生。

    2）逆放過程

    這是在吸附過程結束后，逆著吸附方向進行減壓，使被吸附的氣體減壓解吸出來的過程。A塔內氣體從塔的底部經程控閥出來，再通過調節閥調節壓力后放空。

   3）再生加熱過程

    在逆放過程結束后，采用尾氣氣（開車初期可用原料氣代替）經再生氣加熱器加熱到～220℃后，經程控閥從吸附塔頂自上而下沖洗 1A塔內的吸附劑床層，將吸附在吸附劑上的雜質*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

塔底部出口溫度達到 180℃~200℃時可認為再生完成。

   4）吹冷過程

    當再生加熱完成后，關閉加熱器，尾氣對吸附塔 A自上而下進行吹冷，當出口溫度到常溫時該過程結束。

   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節閥對吸附塔A進行緩慢而平穩地升壓至吸附壓力。

    經這一過程后吸附塔便完成了一個完整的“吸附-再生"循環，又為下一次吸附做好了準備。

    整個凈化單元過程由程序自動完成。凈化系統壓力由調節閥控制。自干燥塔出來的氣體經過粉塵過濾器進入主換熱器。

    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儀用以監測干燥效果，確保進入冷箱的原料氣滿足工藝要求。

3.2.2  LNG液化提取

     液化分離部分擬采用氮氣間接膨脹機制冷加精餾液化的流程。

      經干燥后的沼氣溫度約 40℃，壓力約 4.0MPa，進入冷箱，依次經過主翅式換熱器充分換熱后成為過冷 LNG產品經過減壓送往 LNG儲槽。

    氮氣膨脹循環制冷采用單級膨脹制冷，其主要由氮氣壓縮機、透平膨脹機、冷箱等設備構成。通過循環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 自控技術方案

3.3.1 控制水平和主要控制方案

   1）DCS系統

    本裝置主要的工藝物料是甲烷其他，其特點是：易燃、易爆。根據 LNG生產過程的要求，本項目的自動控制方案為：

    主要生產裝置采用*集散控制系統（DCS），在控制室對工藝各單元和公用工程系統進行工藝操作數據與操作狀態采集、處理、顯示和存儲，通過液晶顯示器顯示工藝流程圖、工藝操作數據、工藝運行狀態、趨勢記錄、生產報表和報警等畫面，并可通過打印機打印各種畫面、報表和記錄。為提高生產過程的控制精度，設計除采用常規的定值控制系統外，還設有壓力分程控制等復雜控制系統。重要的工藝操作控制參數設置報警聯鎖系統及 ESD系統，操作運行越限與故障報警裝置。

    本項目設置獨立的控制室，包括操作控制室、機柜室、工程師站室、UPS間等。在控制室內設有可燃、有毒氣體檢測報警盤、火災報警盤等?？刂剖覇为氃O在控制樓內。

   2）ESD系統

    根據規范要求，為確保裝置的安全運行，本裝置設置了 ESD系統，以實現在緊急狀態下或事故狀態下對裝置進行關斷（停車）。

    ESD系統是由 I/O模塊、邏輯控制器、維護 PC、SOE、ESD控制盤等組成。ESD系統要求通過 TUV6級認證。LNG工廠 ESD系統設置為事故安全型，ESD系統共分為 4級：

     a）1級關斷（ ESD-1）為全廠關斷。該級關斷級別高。工廠設備除應急支持系統（延時關斷）外全部關停。此級別關斷只能由工廠主要負責人或其的人員手動啟動。ESD-1級按鈕設有明顯的標志及警告牌，并有保護裝置防止誤操作。關斷信號將自動傳送到中心平臺觸發相關的關斷。

     b）2級關斷（ ESD-2）為火氣關斷。該級關斷由工廠的火災或可燃氣體嚴重泄漏引起。由操作人員手動啟動。除能執行本級關斷的特殊功能外，ESD-2關斷將能觸發 ESD-3及 ESD-4級關斷。ESD-2級按鈕設有明顯的標志及警告牌，并有保護裝置防止誤操作。

     c）3級關斷（ESD-3）為生產/公用關斷。該級關斷由公用系統故障或生產系統的重要裝置故障引起，可手動或自動啟動。除能執行本級關斷外，ESD-3關斷將能觸發 ESD-4級關斷。關斷信號將自動傳送到中心平臺觸發相關的關斷。ESD-3級按鈕設有明顯的標志及警告牌，并有保護裝置防止誤操作。

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

     在緊急情況下，如火災、爆炸事故時，按緊急預案所規定的程序啟動緊急切斷按鈕，將下列閥門切斷或開啟，使進出裝置的物料、裝置區與 LNG罐區之間的物料切斷，保證本設備、其他設施的安全。

        ①原料氣進裝置緊急切斷

        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（按配置數量）進液管緊急切斷

        ⑤ LNG貯槽（按配置數量）出液管緊急切斷（原有設備和緊急切斷閥）

        ⑥ LNG裝車液相管線緊急切斷

        ⑦ LNG裝車氣相管線緊急切斷

     安全儀表系統為獨立的控制系統，對重要的檢測點采用三選二原則。安全系統儀表要求獨立設置，對有些場合可選用控制閥作為執行單元。

3.3.2主要的儀表選型

     根據工藝介質易燃、易爆的特點，現場的電動儀表均選用隔爆型儀表?，F場主要儀表選型如下：

   1）流量儀表

     a）孔板流量計

     b）電磁流量計

     c）渦街流量計

     d）可變面積流量計

     e）其它類型流量元件及流量計，如：文丘里管、威力巴、質量流量計等將根據需要考慮選用。

   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）雷達液位計

     d）就地指示型液位儀表（玻璃板液位計、磁翻板液位計）

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

   3）壓力儀表

     a）就地壓力表：根據需要可采用普通型、耐震型及隔膜型。

     b）就地安裝的壓力開關：僅作報警或聯鎖用。

     c）壓力及差壓變送器：適用于非腐蝕介質的壓力及差壓測量。

     d）膜片密封型壓力變送器：適用于腐蝕介質的壓力測量。

   4）溫度儀表

     a）溫度計套管：熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計等檢測元件用于測量高溫、高壓或是腐蝕性強的介質的溫度時用；

    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：均采用雙金屬溫度計（抽芯式、萬向型）。

  5）分析儀

    如：電導儀，PH、色譜分析儀計等，將根據工藝要求選用。

  6）可燃、有毒氣體檢測、監視器

    根據安全專業的要求進行設置,可采用催化燃燒型或其它類型的檢測器。監視器獨立安裝，并安置在控制室內。

  7）控制閥

    a）波紋管密封調節閥：適用于易燃、易爆及有腐蝕性的介質。

    b）氣動調節蝶閥：適用于氣體、接管口徑大于 350mm，且要求壓力降較小時。

    c）氣動薄膜調節閥：適用于一般場合時。

    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、角型調節閥、隔膜調節閥等可根據生產過程及工藝介質的特點選用。

3.3.3 動力供應

   1）電源

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

       容量：40KVA（UPS 不間斷電源）;

       UPS不間斷供電時間：30分鐘

   2）儀表氣源

       壓力              ≥0.5MPa (進裝置區的壓力)

       溫度              常溫

       露點              －40℃

      儀表空氣質量要求:

      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

      儀表氣備用時間     20 min

3.4 主要設備選型

 3.4.1 設備選型原則

本項目各裝置將根據各自的工藝特點和物料特性，本著節約投資、安全可靠、能耗低、占地小等原則選擇工藝設備。

 3.4.2 主要工藝設備選擇

本項目主要的工藝關鍵設備包括干燥塔、氮氣循環壓縮機、氮氣膨脹機、 LNG冷箱和液體貯槽等。

1）吸附塔

     本裝置干燥脫水工序的關鍵設備是吸附塔，其工作過程是降壓、脫附和升壓的循環過程，屬于疲勞容器，需采用《鋼制壓力容器 –分析設計標準》JB4732-95仔細核算。其設計壽命大于 15年。

2）氮氣循環壓縮機

     本項目氮氣循環壓縮機選用電機驅動，具有運行平穩、便于調節的優點。壓縮機的參數為：

        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

4）冷箱

冷箱是液化工序的核心設備，外部是鋼制保溫箱，內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。因為鋁合金的導熱系數高，且在 0℃以下操作時，其延伸性和抗拉強度都較高，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，流道必須嚴密、均勻并確保耐壓的要求。