天然氣液化及儲運技術(shù)(新版).docx

1、天然氣液化及儲運技術(shù)（新版）Safetymanagementisanimportantpartofenterpriseproductionmanagement.Theobjectisthestatemanagementandcontrolofallpeople,objectsandenvironmentsinproduction.（安全管理）單位：姓名：日期：編號：AQ-SN-0277化工安全IChemicalSafety化工安全LNG儲罐基礎為樁式基礎。樁基露出地面約血，罐底是約60cm厚的鋼筋混凝土。在罐基礎的地面上安裝有電加熱器，用以在冬季對土壤加熱，防止土壤熱脹冷縮對罐產(chǎn)生不利影響。當

2、LNG發(fā)生泄漏時，也可防止土壤被凍，破壞整個LNG儲罐的基礎結(jié)構(gòu)。在LNG罐頂部正中央有一個入孔、6個儀表測口、4個氣液進出口。儀表檢測口是用來測溫、測壓和測大罐液位的，氣液進出口是蒸汽的出口及液相入口，同時設有高位進液管和低位進液管。在環(huán)形空間內(nèi)設有排水系統(tǒng)，即排水溝和排水泵用來排除雨水和噴淋水，泵排量Q=260m3/h,揚程H=35m。每臺儲罐裝有3臺外輸泵，Q=100m3/h,p=12MPa,LNG泵雖安裝在罐內(nèi)，仍是沉沒泵，每臺泵分別安裝在小立罐內(nèi)，小罐與LNG罐連通，使泵沉沒在LNG液體中，泵在工作時不會發(fā)生汽蝕。在立罐頂部有一個排氣管與大罐頂部相通,泵運行過程中產(chǎn)生的蒸沸氣返回到大

3、罐中，并使立罐始終充滿液體。在泵出口設有安全回流閥，保證系統(tǒng)正常工作。當泵需檢修時，可化工安全IChemicalSafety化工安全關(guān)閉立罐進出口閥，將泵取出檢修。重新安裝時，將泵安好后，首先用氮氣置換，再打開立罐進出口閥，泵即可重新使用。泵安裝結(jié)構(gòu)見圖8-6o大罐保溫層采用氮氣微正壓密封系統(tǒng)。圖8-7為保溫層氮氣密封系統(tǒng)圖。液氮經(jīng)汽化、調(diào)節(jié)、減壓后進入保溫層。大罐保溫層頂部與底部僅有幾百帕的壓差，所以頂部氮氣進氣壓力很低。充氮氣主要是為保溫層干燥，如有微量LNG漏出，用氮氣也可將其吹出。為保證LNG儲罐的安全，大罐頂部設有噴淋冷卻系統(tǒng)，共二圈。內(nèi)圈干管為DN40,共有4個噴嘴；第二圈干管為D

4、N80,每隔2m裝1個噴嘴；第三圈干管為DN100,每隔2.5m裝1個噴嘴。在環(huán)形水泥墻上設有5個大型泡沫發(fā)生器，罐頂放有2個40kg干粉滅火器，在環(huán)形空間內(nèi)也有冷卻水噴淋系統(tǒng)和泡沫發(fā)生器。除以上措施外，在大罐周圍還分別裝有測量點（分高位點和地位點）、測霧點、測氣體濃度等儀器，用以檢測大罐生產(chǎn)情況，發(fā)生事化工安全IChemicalSafety化工安全故時及時發(fā)現(xiàn)，及時解決，保證全廠安全生產(chǎn)。儀表檢測點及LNG儲罐結(jié)構(gòu)見圖8-8o兩個儲罐相距約45m,在兩罐之間設有一斜坡，裝有軌道，用于輸送檢修的設備。儲罐距生產(chǎn)裝置約40m。距車臺40m?？刂剖揖嗌a(chǎn)裝置約30m。罐區(qū)內(nèi)裝有5臺汽化能力為8X1

5、04m3/h的汽化爐，工作原理如圖8-9所示。其工作壓力為8MPa,LNG汽化是在高溫高壓下進行的，其壓力來自LNG泵，經(jīng)過汽化爐后的LNG（氣相）壓力8MPa,進入供氣干線。全站占地面積為1.2X104m2,由儲罐區(qū)、生產(chǎn)裝置、卸車臺控制室四部分組成。XXX圖文設計本文檔文字均可以自由修改化工安全天然氣液化及儲運技術(shù)（新版）說明：安全管理是企業(yè)生產(chǎn)管理的重要組成部分，是一門綜合性的系統(tǒng)科學。安全管理的對象是生產(chǎn)中一切人、物、環(huán)境的狀態(tài)管理與控制，安全管理是一種動態(tài)管理?？梢韵螺d修改后或直接打印使用（使用前請詳細閱讀內(nèi)容是否合適）。一、天然氣液化技術(shù)液化天然氣（LNG）的工藝流程大致分為兩部分

6、，即凈化過程和液化過程，凈化是天然氣液化的首要過程。1.天然氣凈化天然氣凈化主要是“三脫”過程，即干燥脫水、脫炷類成份以及脫酸性氣體。此外，根據(jù)地質(zhì)條件不同，通常還需進行其他一些凈化過程，如除去油脂、除去汞、除去C02等工藝。（1）酸性氣體脫除采用溶劑與流程的選擇主要根據(jù)原料氣的組份、壓力、對產(chǎn)品的規(guī)格要求、總成本與運行費用的估算而定。世界上通用的LNG工廠的酸氣吸收工藝主要有三種，即MEA（單化工安全IChemicalSafety化工安全乙醇胺法）洗滌吸收過程、BENFIELD（鉀堿法）過程和SULFINOL（硯胺法）過程。MEA法：脫酸劑為15%25%的單乙醇胺水溶液。主要是化學吸收過程，

7、操作壓力影響較小，當酸氣分壓較低時用此法較為經(jīng)濟。此法工藝成熟，同時吸收C02和H2S的能力較強，尤其在C02濃度比H2S濃度較高時應用，亦可部分脫除有機硫。缺點是須較高再生熱、溶液易發(fā)泡、與有機硫作用易變質(zhì)等。BENFIELD法：脫酸劑為20%35%的碳酸鉀溶液中加入烷基醇胺和硼酸鹽等活化劑。主要是化學吸收過程，在酸氣分壓較高時用此法較為經(jīng)濟。該方法流程圖如圖8-2所示，壓力對操作影響較大，在C02濃度比H2S濃度較高時適用，此法所需的再生熱較低?；ぐ踩獻ChemicalSafety化工安全SULFINOL法：脫酸劑為環(huán)丁硯、二異丙醇胺和甲基二醇胺水溶液，兼有化學和物理吸收作用。天然氣中酸

8、氣分壓較高，在H2S濃度比C02濃度較高時，此法較經(jīng)濟，凈化能力強，能脫除有機硫化物，對設備腐蝕小。缺點是價格較高，能吸收重烷。(2) 脫水干燥天然氣采用的脫水方法大都是分子篩吸附。因為它具有吸附選擇能力強，低水汽分壓下的高吸附特點以及同時可以進一步脫除殘余酸性氣體等優(yōu)點。當前使用最多的是0.4nm分子篩。這種分子篩是用適當?shù)恼澈蟿┌讶嗽旆惺w結(jié)合成較大顆粒，比如1.63.2mm直徑的小球，當天然氣通過充滿這種分子篩的填料床時，就可以除去水分，得到干燥。(3) 去汞處理若天然氣中含有汞，即使是極少量的汞成份(包括單質(zhì)汞、汞離子及有機汞化合物)，都會造成鋁合金材料設備的腐蝕,還會引起催化劑中毒

9、，造成環(huán)境污染及檢修時對人體的危害，而當有水分存在時會增強這種傷害，最好的干燥方法也不能保證100%的去除水分，因而必須把汞減少到盡可能低的程度。目前，LNG工藝生化工安全IChemicalSafety化工安全產(chǎn)中，采用的是再生的汞吸收劑法去除汞。2.天然氣的液化過程預處理（凈化和干燥）后的天然氣被送到液化裝置液化。天然氣液化主要是通過氣體深冷凝結(jié)實現(xiàn)的，在常壓下需深冷至-162°C制取LNG,在壓力下操作深冷溫度可稍高一些。此外，也可采用液氮的深低溫補冷工藝。在深低溫制冷生產(chǎn)LNG工藝中，往往可利用天然氣壓力經(jīng)膨脹機實現(xiàn)低溫制冷，一般溫度可達-80-90°C,若天然氣壓力

10、高，可實現(xiàn)更低的溫度。由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，天然氣的井口壓力差異較大，若天然氣的壓力較低，往往需要壓縮機進行氣體壓縮，實施膨脹制冷。對于膨脹制冷無法達到所需的深低溫程度，也可利用液氮實施LNG裝置的補冷，使溫度達到-162°C,完成天然氣的低溫液化。歸納上述天然氣的液化過程，可有三種實現(xiàn)低溫的技術(shù)，即天然氣自身壓力膨脹制冷、壓縮機壓縮膨脹制冷和液氮低溫制冷。一般要求在LNG的生產(chǎn)工藝中，必需對天然氣脫凈C02,防止形成的固體二氧化碳堵塞管道和閥門等?；ぐ踩夯墓に嚵鞒萄b置框圖如圖8-3所示。在天然氣液化生產(chǎn)工藝中，制冷系統(tǒng)通常采用氣體膨脹制冷機,一方面可達到深低溫制冷，另一方面可利用

11、天然氣自身具有較高壓力的特點，實現(xiàn)能量的自身轉(zhuǎn)化和簡化工藝流程。圖8-4和圖8-5分別為氣體膨脹制冷的原理流程和熱力過程循環(huán)。氣體膨脹制冷是利用氣體的狀態(tài)變化，實現(xiàn)逆向循環(huán)來制冷。它屬于顯熱形式制冷，因此效率較低。由于氣體比熱較小，比容高,所以氣缸容積必須很大，機體體積大，制冷量低。但理論上講，若充分膨脹可便于實現(xiàn)深低溫制冷。壓縮機及其驅(qū)動機是天然氣液化的主要設備，壓縮機是制冷系統(tǒng)的重要組成部分。氣體壓縮制冷系統(tǒng)可選用離心式壓縮機和軸流式壓縮機，在有預冷工藝流程中一般選用離心式壓縮機，因離心式壓縮機適應于較低的流率和較高的壓縮比。但對于大流量制冷系統(tǒng),軸流式壓縮機更為理想，其應用較為靈活，比離

12、心式壓縮機熱效率高，可靠性強，且容易啟動，可以減少旋轉(zhuǎn)機械的數(shù)量，增加了可靠性，相應地減少投資。對比同樣功率用量的離心式壓縮機，軸流化工安全IChemicalSafety化工安全式壓縮機的LNG產(chǎn)量可提高5%,因而生產(chǎn)每噸LNG的運行成本可大大降低。壓縮機的驅(qū)動機，在有方便的電力條件時，壓縮機采用大功率電動機驅(qū)動是最方便可行的。但在大型LNG的生產(chǎn)實際應用中，大多采用蒸氣透平和雙軸燃氣透平驅(qū)動制冷壓縮機，因它特別適用于與軸流式壓縮機匹配，尤其是后者為最好。但由于其功率有限（在國際標準化條件中最大為3.3X104kW）,故對LNG生產(chǎn)規(guī)模有適當限制，為此可考慮單軸燃氣透平驅(qū)動機。膨脹機是制冷系統(tǒng)

13、中的又一主要裝置，膨脹后壓力決定了制冷溫度，良好的膨脹機系統(tǒng)是深低溫制冷的重要保證。天然氣流經(jīng)換熱器降溫，實現(xiàn)液化過程。后再經(jīng)節(jié)流閥進一步降壓、降溫，達到進一步的低溫液化。國內(nèi)在發(fā)展液化天然氣方面也做了大量工作。北京科陽氣體液化技術(shù)聯(lián)合公司和四川省綿陽科陽低溫設備公司共同協(xié)作，開發(fā)了天然氣液化小型裝置，此裝置特點是利用天然氣的壓力來制冷，省化工安全IChemicalSafety化工安全去壓縮機的工作過程。利用天然氣壓能轉(zhuǎn)換成的制冷能力，將天然氣制成LNG,供調(diào)峰和LNG汽車用，而做功后的余下部分低壓天然氣作城市民用燃料，這樣可減少一道補液氮的工序，LNG的生產(chǎn)成本可得到一定的降低。對于壓力較低

14、的天然氣，是無法實現(xiàn)該項自身能量轉(zhuǎn)化工藝的，仍然需要壓縮機的工作過程。四川石油管理局威遠天然氣化工廠用新工藝改進了提氮裝置，生產(chǎn)LNG。其生產(chǎn)工藝是，原料天然氣經(jīng)脫凈C02和水后，用膨脹機制冷和液氮補冷的深冷法從天然氣中提取氮氣，利用氮液化溫度極低難于液化的特點，使全部甲烷液化，而氮為氣態(tài)，經(jīng)低溫分餡得粗氮和LNG,故LNG為提氮的副產(chǎn)品。目前LNG經(jīng)換熱器冷卻原料天然氣后又變?yōu)闅鈶B(tài)天然氣，輸回管網(wǎng)的下游，如需用LNG作汽車燃料，則冷卻原料天然氣不采用LNG,而改用液氮，使該站的LNG供汽車使用。吉林油田與中國科學院低溫研究中心合作研制的橇裝式LNG裝置，天然氣的制冷也不采用壓縮機，采用液氮為冷卻原料，生產(chǎn)LNG。二、液化天然氣儲運技術(shù)化工安全天然氣液化是儲存天然氣的有效途徑。儲存效率高、占地少、投資省，便于進行經(jīng)濟可靠的運輸。用專門的LNG槽車、輪船，把邊遠、沙漠、海上油氣田以及新區(qū)分散的天然氣，經(jīng)液化后進行長距離運輸?shù)戒N售地，減少大量天然氣放空造成的損失，它比地下管道輸氣可節(jié)省大量投資，而且方便可靠，風險性小，適應性強。同時，生產(chǎn)過程中釋放出的冷量，可回收利用。液化天然氣的儲存是液化天然氣生產(chǎn)及使用過程中的重要環(huán)節(jié)，目前，液化天