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天然气脱硫天然气脱硫天然气脱汞天然气脱碳点击次数:403 发布时间:2019-03-25

工艺装置流程说明

3.2.1 低压沼气的增压压缩

     沼气经过经压缩机压缩至4.0Mpa,

 3.2.1 沼气的脱碳和脱水干燥

    沼气,本身含有一定量的CO2,为了装置正常运行,必须去除掉,尾气中含有的H2S和CO2统称为酸性气体,它们的存在会造成金属腐蚀并污染环境。

     用于尾气脱除酸气的方法有溶剂吸收法、物理吸收法、氧化还原法和分子筛吸附法。目前普遍公认和广泛应用的溶剂吸收法和分子筛法。

     溶剂吸收法是以可逆的化学反应为基础,以碱性溶剂为吸收剂的脱硫方法,溶剂与原料气中的酸组分(主要是H2S和CO2)反应而生成化合物;吸收了酸气的富液在升高温度、降低压力的条件下又能分解而放出酸气,从而实现溶剂的再生利用。溶剂吸收法所用溶剂一般为烷醇胺类,主要有一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等。

     分子筛法是利用分子筛的吸附性能来同时脱除水分和二氧化碳。

     由于本天然气液化装置的原料天然气中二氧化碳含量较高,不适用于分子筛法,因此选择溶剂吸收法来脱除原料天然气中的酸性气体(二氧化碳)。

     该工艺由 2台吸附器连续循环使用,1台吸附器处于吸附阶段,另 1台吸附器则处于吸附剂再生过程的吹冷和加热阶段。再生气采用精馏塔塔顶出来的尾气。再生后再生气体送出界区。

    1)吸附过程

      原料气自塔底经程控阀进入正处于吸附状态的吸附塔 A内。在吸附剂的选择吸附下,其中的水分和其他微量杂质被吸附下来,未被吸附的原料气从塔顶流出,通过程控阀进入后工序。当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段时,关掉该吸附塔的原料气进料阀和产品气出口阀停止吸附。吸附床开始转入再生过程。目前的状态为吸附塔 B吸附, A塔再生。

    2)逆放过程

    这是在吸附过程结束后,逆着吸附方向进行减压,使被吸附的气体减压解吸出来的过程。A塔内气体从塔的底部经程控阀出来,再通过调节阀调节压力后放空。

   3)再生加热过程

    在逆放过程结束后,采用尾气气(开车初期可用原料气代替)经再生气加热器加热到~220℃后,经程控阀从吸附塔顶自上而下冲洗 1A塔内的吸附剂床层,将吸附在吸附剂上的杂质完全解吸出来,使吸附剂得到再生的过程,加热后的气体通过程控阀放空。当

塔底部出口温度达到 180℃~200℃时可认为再生完成。

   4)吹冷过程

    当再生加热完成后,关闭加热器,尾气对吸附塔 A自上而下进行吹冷,当出口温度到常温时该过程结束。

   5)升压过程

    在再生过程完成后,用吸附后的纯净气体通过调节阀对吸附塔A进行缓慢而平稳地升压至吸附压力。

    经这一过程后吸附塔便完成了一个完整的“吸附-再生"循环,又为下一次吸附做好了准备。

    整个净化单元过程由程序自动完成。净化系统压力由调节阀控制。自干燥塔出来的气体经过粉尘过滤器进入主换热器。

    脱水工序主要工艺操作条件如下表 8 所示。

       在本工序出口的工艺管线上配置在线露点仪用以监测干燥效果,确保进入冷箱的原料气满足工艺要求。

3.2.2  LNG液化提取

     液化分离部分拟采用氮气间接膨胀机制冷加精馏液化的流程。

      经干燥后的沼气温度约 40℃,压力约 4.0MPa,进入冷箱,依次经过主翅式换热器充分换热后成为过冷 LNG产品经过减压送往 LNG储槽。

    氮气膨胀循环制冷采用单级膨胀制冷,其主要由氮气压缩机、透平膨胀机、冷箱等设备构成。通过循环为原料气的液化与精馏提供冷量。

   本流程组织比较成熟,简单,效率和能耗都处于上佳.

3.3 自控技术方案

3.3.1 控制水平和主要控制方案

   1)DCS系统

    本装置主要的工艺物料是甲烷其他,其特点是:易燃、易爆。根据 LNG生产过程的要求,本项目的自动控制方案为:

    主要生产装置采用先进的集散控制系统(DCS),在控制室对工艺各单元和公用工程系统进行工艺操作数据与操作状态采集、处理、显示和存储,通过液晶显示器显示工艺流程图、工艺操作数据、工艺运行状态、趋势记录、生产报表和报警等画面,并可通过打印机打印各种画面、报表和记录。为提高生产过程的控制精度,设计除采用常规的定值控制系统外,还设有压力分程控制等复杂控制系统。重要的工艺操作控制参数设置报警联锁系统及 ESD系统,操作运行越限与故障报警装置。

    本项目设置独立的控制室,包括操作控制室、机柜室、工程师站室、UPS间等。在控制室内设有可燃、有毒气体检测报警盘、火灾报警盘等。控制室单独设在控制楼内。

   2)ESD系统

    根据规范要求,为确保装置的安全运行,本装置设置了 ESD系统,以实现在紧急状态下或事故状态下对装置进行关断(停车)。

    ESD系统是由 I/O模块、逻辑控制器、维护 PC、SOE、ESD控制盘等组成。ESD系统要求通过 TUV6级认证。LNG工厂 ESD系统设置为事故安全型,ESD系统共分为 4级:

     a)1级关断( ESD-1)为全厂关断。该级关断级别最高。工厂设备除应急支持系统(延时关断)外全部关停。此级别关断只能由工厂主要负责人或其指定的人员手动启动。ESD-1级按钮设有明显的标志及警告牌,并有保护装置防止误操作。关断信号将自动传送到中心平台触发相关的关断。

     b)2级关断( ESD-2)为火气关断。该级关断由工厂的火灾或可燃气体严重泄漏引起。由操作人员手动启动。除能执行本级关断的特殊功能外,ESD-2关断将能触发 ESD-3及 ESD-4级关断。ESD-2级按钮设有明显的标志及警告牌,并有保护装置防止误操作。

     c)3级关断(ESD-3)为生产/公用关断。该级关断由公用系统故障或生产系统的重要装置故障引起,可手动或自动启动。除能执行本级关断外,ESD-3关断将能触发 ESD-4级关断。关断信号将自动传送到中心平台触发相关的关断。ESD-3级按钮设有明显的标志及警告牌,并有保护装置防止误操作。

     d)4级关断( ESD-4)为单元关断。该级关断由单个设备故障引起。此级关断仅关断故障设备,而不影响其他设备的正常操作。ESD-4级关断可手动自动启动。某一级别的关断指令均不能引起较高级别的关断,只能引起本级别级及所有相关的较低级别的关断。

     在紧急情况下,如火灾、爆炸事故时,按紧急预案所规定的程序启动紧急切断按钮,将下列阀门切断或开启,使进出装置的物料、装置区与 LNG罐区之间的物料切断,保证本设备、其他设施的安全。

        ①原料气进装置紧急切断

        ②原料气紧急旁通(开启)

        ③低压返流尾气出装置紧急切断

        ④ LNG贮槽(按配置数量)进液管紧急切断

        ⑤ LNG贮槽(按配置数量)出液管紧急切断(原有设备和紧急切断阀)

        ⑥ LNG装车液相管线紧急切断

        ⑦ LNG装车气相管线紧急切断

     安全仪表系统为独立的控制系统,对重要的检测点采用三选二原则。安全系统仪表要求独立设置,对有些场合可选用控制阀作为执行单元。

3.3.2主要的仪表选型

     根据工艺介质易燃、易爆的特点,现场的电动仪表均选用隔爆型仪表。现场主要仪表选型如下:

   1)流量仪表

     a)孔板流量计

     b)电磁流量计

     c)涡街流量计

     d)可变面积流量计

     e)其它类型流量元件及流量计,如:文丘里管、威力巴、质量流量计等将根据需要考虑选用。

   2)液位仪表

     a)单、双法兰差压式液位变送器

     b)浮筒式液位变送器

     c)雷达液位计

     d)就地指示型液位仪表(玻璃板液位计、磁翻板液位计)

     e)其它类型的液位仪表,如:外浮球式液位开关、浮子式或贮罐液位计、超声波液位计等将根据特定的对象,分别考虑、择优选用。

   3)压力仪表

     a)就地压力表:根据需要可采用普通型、耐震型及隔膜型。

     b)就地安装的压力开关:仅作报警或联锁用。

     c)压力及差压变送器:适用于非腐蚀介质的压力及差压测量。

     d)膜片密封型压力变送器:适用于腐蚀介质的压力测量。

   4)温度仪表

     a)温度计套管:热电偶、热电阻、双金属温度计等检测元件用于测量高温、高压或是腐蚀性强的介质的温度时用;

    b)热电偶:特殊低温测量采用一体化热电偶温度变送器。

    c)热电阻:一般情况下采用分度号为 Pt100的一体化热电阻温度变送器。

    d)就地指示温度计:均采用双金属温度计(抽芯式、万向型)。

  5)分析仪

    如:电导仪,PH、色谱分析仪计等,将根据工艺要求选用。

  6)可燃、有毒气体检测、监视器

    根据安全专业的要求进行设置,可采用催化燃烧型或其它类型的检测器。监视器独立安装,并安置在控制室内。

  7)控制阀

    a)波纹管密封调节阀:适用于易燃、易爆及有腐蚀性的介质。

    b)气动调节蝶阀:适用于气体、接管口径大于 350mm,且要求压力降较小时。

    c)气动薄膜调节阀:适用于一般场合时。

    d)切断阀采用气缸式球阀或闸阀。

    e)其它类型的控制阀如三通阀、角型调节阀、隔膜调节阀等可根据生产过程及工艺介质的特点选用。

3.3.3 动力供应

   1)电源

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

       容量:40KVA(UPS 不间断电源);

       UPS不间断供电时间:30分钟

   2)仪表气源

       压力              ≥0.5MPa (进装置区的压力)

       温度              常温

       露点              40℃

      仪表空气质量要求:

      含尘量             ≤0.1g/m3

      粉尘粒径           ≤3μm

      含油量             ≤8 ppm

      仪表空气用量       100 Nm3/h

      仪表气备用时间     20 min

3.4 主要设备选型

 3.4.1 设备选型原则

本项目各装置将根据各自的工艺特点和物料特性,本着节约投资、安全可靠、能耗低、占地小等原则选择工艺设备。

 3.4.2 主要工艺设备选择

本项目主要的工艺关键设备包括干燥塔、氮气循环压缩机、氮气膨胀机、 LNG冷箱和液体贮槽等。

1)吸附塔

     本装置干燥脱水工序的关键设备是吸附塔,其工作过程是降压、脱附和升压的循环过程,属于疲劳容器,需采用《钢制压力容器 分析设计标准》JB4732-95仔细核算。其设计寿命大于 15年。

2)氮气循环压缩机

     本项目氮气循环压缩机选用电机驱动,具有运行平稳、便于调节的优点。压缩机的参数为:

        入口温度                35℃

        入口压力                0.52Mpa

        出口压力                3.0Mpa

                            11500Nm3/h

                        980 kW

                            120吨/小时

4)冷箱

冷箱是液化工序的核心设备,外部是钢制保温箱,内装铝制板翅式主换热器,然后充填珠光砂保温。

铝制板翅式换热器属间壁式紧凑换热器。因为铝合金的导热系数高,且在 0℃以下操作时,其延伸性和抗拉强度都较高,适用于低温及超低温的场合。板翅式换热器的板束采用真空钎焊工艺,确保翅片、隔板和封条熔合成整体。同时,流道必须严密、均匀并确保耐压的要求。

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