LNG装置工艺流程叙述

LNG装置工艺流程叙述1.1．0概述日产150万标方基地负荷型LNG生产装置由天然气处理、天然气液化、LNG储存和LNG配送系统组成。液化工艺采用高效单程闭式混合冷剂循环，冷剂组分为氮气、甲烷、乙烯、丙烷和戊烷组分。1.1.0天然气预处理和天然气液化1.1.1原料气体压缩单元由界区外来的压力为0.8Mpa(a)的天然气，先在V-101(原料气过滤器)中除去液体和固体的颗粒,然后由C-101(原料气压缩机)Ⅰ段将压力提升到1.96Mpa，再经E-101（Ⅰ段中间冷却器）由空气冷却到约40oC。冷却产生的冷凝水在V-102（原料气压缩机Ⅰ段分离器）中分离出来送到洗涤单元。经过Ⅰ段压缩后的原料气，经V-102进入C-101Ⅱ段并在C-101Ⅱ段压缩到4.0Mpa，然后进入E-102（Ⅱ段中间冷却器），冷却到约40oC，冷却产生的冷凝水在V-103（压缩机Ⅱ段分离器）中分离出来，送到洗涤单元，以减少界区外来的精制水的用量。原料气进入CO2洗涤单元T-201，将CO2从0.1mol%脱除至50ppm(V)以下。离开T-201顶部返回到原料气压缩机的净化天然气约40oC，为防止原料气带水进入压缩机Ⅲ段，原料气先进V-104分离除水，然后进入C-101Ⅲ段，将气体压力增加到约6.7Mpa，再经E-103（压缩机Ⅲ段出口冷却器），用空气冷却到约40oC，其冷凝水在V-105中分离并排至V-102。1.1.2CO2洗涤单元为了从天然气脱除CO2，在目前条件下，采取化学洗涤是最合适的工艺。MEA作为洗涤溶液具有价格较低、容易采购等特点，另外此工艺已经需多工厂验证，而且不要支付专利费。因此选用单乙醇胺（MEA）作溶剂，配置浓度为12%（Wt）的脱碳溶液。原料气从T-201（MEA洗涤塔）下部进入，从下向上经过浮阀式塔盘，与逆向流动的贫胺溶液接触，贫胺溶液吸收酸性气体，CO2与弱碱反应，生成弱键连接的碳酸盐。在塔顶部，净化气体通过4块附加的塔板，以水洗的方法将其携带的溶剂回收。这些塔板是由P-203（循环水泵）输送精制水循环洗涤的。同时由P-204补充少量精制水，以保持MEA系统的水平衡。由T-201顶部出来的净化天然气，含有50ppm(V)的CO2，40oC温度时的饱和水。富溶液从T-201底部自压流经E-202（热交换器），与再生溶液换热后，由顶部进入T-202（汽提塔）。在T-202中，液涤水由顶部向下流经两段填料段进入集液箱，再进入E-204（再沸器）；在E-204中溶液由导热油加热到MEA溶液的沸点，再沸的气相进入T-202汽提段从胺溶液中除去CO2；液相返回T-202底部，由T-202塔底流出的溶液经E-202换热降温后，由P-201（贫溶液泵）输送到T-201（吸收塔），贫液进入T-201前，由E-201（贫液冷却器）冷却到40oC；同时约有1.5m3/h的溶液通过F-202（活性碳过滤器）除去所携带的重烃物质。为避免F-202被累计的固体物质堵塞，在其前设置有F-201圆筒式过滤器，以除去溶液的固体颗粒。酸性气体在水洗段经水洗回收MEA后，由T-202顶部出来，经E-203（塔顶冷却器）冷却后进入V-201（气液分离罐）进行气液分离，分离出的液体由P-202（回流泵）输送返回T-202顶部，重烃在V-201中分离放出，分离后的酸性气体，去火炬燃烧后排放。为了保持MEA有一定的贮存量，装置设有V-202（MEA溶剂配置贮罐）。在排水阴井V-203中（安装有排水泵P-205）废水达到一定量时，用泵P-205送出洗涤单元界区外。根据溶剂发泡的程度可间歇地从消泡剂单元Y-201向溶液系统加入一定量的消泡剂。1.1.3原料气干燥单元（A-251A/B）干燥器是两床吸附单元，循环周期为8小时。天然气在A-251A中向下流动，所带的水分被吸附剂吸附，降至在液化单元不结冰的程度。在此期间另一台吸附器A-251B则用再生气体（压缩的LNG储罐返回气）加热约4个小时，然后冷却3小时。再生气在E-251（再生气加热）中由导热油加热，再生后的气体由E-252（空冷器）冷却，然后进入V-251（再生气分离罐）进行气液分离，分离出的水排放到界区外。两个吸附器进行周期性切换操作，当天然气在A-251B中向下流动,水被吸附时,另一个吸附器A-251A处于再生状态，吸附与再生的操作压力为6.6和1.7Mpa,吸附和再生分别有一个压力增加和减小的过程。吸附剂的预计寿命最短约为3年。1.1.4天然气液化单元去除H2O和CO2以后，天然气进入工艺冷区，冷区由几个安装在一个柱形壳体内的缠绕式热交换器和容器组成。天然气首先在E-301（原料气冷却器）中预冷却，并在V-301（原料气HHC分离器）除去可能存在的重烃组分；（原料气仅仅接近液化条件）；然后依次进入E-302（原料气液化器）冷凝和E-303（原料气深冷器）深冷到—155oC。深冷温度是由用作燃气透平运行所需的燃料气的储罐返回气量来控制的。冷剂由氮、甲烷、乙烯、丙烷和戊烷组成，冷量是通过封闭的混合制冷循环提供的。1.3.0冷剂系统1.3.1冷剂循环冷剂由E-301壳侧下部流出，其温度约为26oC，压力约为0.2Mpa，高于饱和状态的温度约10oC。冷剂首先通过V-351（循环压缩机Ⅰ段入口分离器），然后经C-351（冷剂循环压缩机）Ⅰ段压缩，再经E-351(循环压缩机Ⅰ段冷却器)用空气冷却到40oC，部分气体被冷凝。气体和液体一起进入在V-352（压缩机Ⅱ进口分离罐）中分离，循环气在C-351（循环压缩机）Ⅱ段进一步压缩；V-352中分离出的液体由MRC泵P-351送到E-352（循环压缩机Ⅱ段出口冷却器）的进口,在此处与冷却器前的Ⅱ段出口气体混合。在E-352用空气冷却到40oC，部分气体被冷凝，冷凝形成的液体在V-353（循环压缩机Ⅲ段入口分离器）中分离，分离出的气体经C-351（循环压缩）Ⅲ段压缩后，循环气体在E-353（循环冷剂Ⅲ段空冷器）被空气冷却到40oC，冷却时气体中重烃被冷凝，冷凝液在V-354（MRC高压分离缓冲罐）中被分离。从V-354出来的液体流入V-353，全部液态烃由V-353流入E-301（原料气预冷器）冷却到—19oC，预冷后的天然气后再经一个J—T（焦尔-汤姆森）膨胀阀节流膨胀，向天然气的液化提供冷量。从V-354分离出的循环气体，在E-301冷却到相同的温度，部分冷凝并进入到V-355（MRC分离器），从分离器出来的液体进入到E-302冷却到-103oC，经J—T（焦尔汤姆森）膨胀阀为E-302提供冷量。分离出的气体先后经过E-302和E-303冷却到-155oC，经J—T（焦尔汤姆森）膨胀阀膨胀后，为天然气深冷提供冷量。0.3Mpa的循环气在共用的壳体中自上而下先后经E-301、E-302、E-303返回到V-351（C-351循环压缩机Ⅰ段入口分离器）。1.3．2冷剂的贮存和配制为补充C-351（循环压缩机）密封系统造成的循环气体的损失，设有冷剂配制系统。混合冷剂中各组分补充量是根据冷剂在线组成分析测量数据、冷却部分的温度来确定的，并经计量加入系统。·氮气是装置公用工程PSA制氮装置自产的纯度为99.9%,露点温度为-80℃，在环境温度下由管道输送到V-351。·甲烷从V-301顶部出来送到E-302上游与膨胀后的冷剂混合，开工时首次填充的甲烷组分是以E-301上游的干燥原料气来替代。·商品乙烯是在乙烯的贮存单元V-973中贮存。正常生产所需乙烯靠环境温度蒸发进入V-351。·商品丙烷在V-971丙烷贮存罐中贮存，为了确保丙烷干燥，在液体丙烷干燥器A-971中脱除可能存在痕迹水。然后，干燥丙烷进入V-351。为了能够在较低的环境温度下保持填充压力，V-971丙烷贮罐有伴热设施,为了能够在较低的环境温度下保持填充压力，V-972戊烷贮罐用氮气加压。。·商品戊烷在V-972戊烷贮存罐中贮存，为了确保戊烷干燥，在液体戊烷干燥器A-972中脱除可能存有的痕迹水。然后，干燥戊烷用泵P-971打入V-351。1.3．3燃气透平GT-601燃气透平的作用是驱动循环压缩机C-351。燃气透平设计的环境温度是30oC；与空气冷却温度相同。来自LNG贮罐的压缩闪蒸气被用作燃气透平的燃料气。1.4．0LNG贮罐及充装系统从液化单元来的LNG（液化天然气）经进料管送到D-411贮罐，贮罐可以顶部也可以从底部进料，正常时从底部进料，如果LNG的比重差较大时，可以选择从顶部进料。贮罐配备了液位，压力和温度测量仪表。贮罐的保护系统经安全控制系统与DCS相连接，当贮罐内液位和压力高时候，进口阀门就自动关闭，贮罐中的温度和密度沿着罐的整个高度来测量，以监视罐内可能发生的翻滚风险。贮罐配备有排放到火炬系统的压力控制阀，以及排放到大气的安全阀，同时安装有真空爆破板，作为贮罐的负压保护。液化天然气充装系统运行期间，以大约111m3/h的速率将LNG连续送至灌装站，计划每天连续运行16小时，将LNG装入汽车槽车及集装箱中。贮罐内安装有两台液下泵（每台设计能力为320m3/h，与输出容量的100%相适应，一开一备）泵安装在罐内的泵柱内，并配有底阀。每台泵都配有回流管线，在无充装操作时可保证泵的最小流量。送至汽车槽车及集装箱的加料管线，始终充有LNG，且有少量的循环回流以保持系统冷却状态。汽车槽车在称量空车重量及计算可充装量之后到达灌装点，然后手工将灌装臂和闪蒸气返回线与汽车槽车连接。LNG开始进入热的槽车就蒸发，产生的闪蒸气返回到LNG贮罐内。经过冷却后，装车速度增加到最快。在充装站流量计量器达到设定数量后，自动控制阀自动停止操作。汽车槽车脱开灌装臂后经过磅称重就可离开。集装箱灌装系统的操作与汽车槽车相同，仅有一点不同，即汽车槽车可自己移动，而集装箱需用叉车来移动。集装箱被套固定在铁路平板车上，用火车来运输，一列火车长度为40—70个集装箱。一个集装箱或一个槽车的充装时间约为1.2小时，包括连接和脱开时间。充装系统的设计是在16小时内充装100个槽车/集装箱。灌装站由6个集装箱灌装臂和3个汽车槽车灌装臂以及1个特殊容器灌装臂组成。1.5．0燃料气系统由LNG储罐来的干净的闪蒸气，经C-501（闪蒸气压缩机）压缩后，在E-501（闪蒸气冷却器）被空冷器冷却后，作为干燥单元的再生气，最后送到驱动循环压缩机的燃气透平GT-601作燃料，为了保证燃料气压力，从原料气压缩机Ⅱ段之后引出一股气体作为补充燃料气。1.6．0热油单元导热油系统为两个温度级别的装置提供工艺热量。导热油在系统内保持稳定流动，流经两个循环系统，一个是中温循环系统，一个是高温循环系统。热量是由安装在燃气透平GT-601废气排放烟囱内的热油加热器E-671提供的。在E-671出口，约260oC的热油到E-251去加热再生气；在工艺界区不需要工艺热量时，返回热油被引入到热油冷却器E-672与空气换热降温。高温循环导热油是由Ⅱ号热油循环泵P-672来加压的。由P-672送出来的高温循环导热油约253oC与中温循环系统Ⅰ号热油泵P-671送出的加热油混合后，在E-204中为MEA的再生提供再生热量。混合后用于MEA再生的加热油温度限定在160oC，离开E-204的热油温度约135oC，并由P-671加压循环。1.7．0火炬系统工厂设置有两个火炬系统：·暖气体去火炬线直接从FL-701-1（火炬）底部进入。·冷气体和液体去火炬线进入排液罐V-701进行气、液分离。气体与LNG贮罐的低压气体混合后进到FL-701-2燃烧，液相在环境温度下蒸发。万一有液体积存，可用人工装桶拉走。1.8．0装置开车程序主要开车步骤如下：假定：原料气和所有的公用工程均已完备，包括供电系统，装置已用原料气充压。冷剂循环系统已加入循环组分混合物。洗涤单元已加入要求浓度的胺溶液，并做好运行准备。导热油单元热油填充完毕，准备就绪。·燃料气系统用原料气充压。·P-671（Ⅰ号导热油循环油泵）和P-672（Ⅱ号导热油循环油泵）启动后才允许启动GT-601（燃气透平）。·从电网获取电力启动GT-601/C-351（循环压缩机）。·导热油引入E-204（MEA汽提塔再沸器），同时启动P-201（贫MEA给料泵）建立MEA循环并保持稳定运行。·从电网获取电力，启动C-101（原料气压缩机）。·A-251A/B（原料气干燥器）首次再生开车，吸附器B再生所需的原料气，全部通过吸附器A。·脱除了CO2和H2O的原料气进入