天然氣液化廠工程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

1、 1.計(jì)遵循的主要規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定 序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱 管 道 1GB50316-2000工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范 2GB50251-2003輸氣管線工程設(shè)計(jì)規(guī)范 3GB50235-97工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 4GB5023698現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 5SY0402-2000石油天然氣站內(nèi)工藝管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 6GB50183-2004石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范 7SH3041-2002石油化工企業(yè)管道柔性設(shè)計(jì)規(guī)范 設(shè)設(shè) 備備 1 質(zhì)技監(jiān)局鍋發(fā)1999154號(hào)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 2 國(guó)務(wù)院令第373號(hào)（2003年）特種設(shè)備安全監(jiān)察條例 3 HG2058519

2、98鋼制低溫壓力容器技術(shù)規(guī)定 總圖防火總圖防火 1GB50016-2006建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范 2GB50183-2004石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范 3GB50160-92石油化工企業(yè)防火設(shè)計(jì)規(guī)范（1999年版） 4SH3063-1999石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范 環(huán)環(huán) 境境 1GB3095-96大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 2GB3096-93城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn) 3GB5749-85生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 4GB8978-96污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) 5GB12348-90工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn) 6GB16297-96大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn) 7GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 8GB1561

3、8-95土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 噪噪 聲聲 1GBJ87-85工業(yè)企業(yè)噪聲控制技術(shù)規(guī)范 2GB12348-90工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn) 3GB12523-90建筑施工場(chǎng)界噪聲限制及其測(cè)量方法 電氣部分電氣部分 1GB50058-92爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 2GB50055-93通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范 3GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范 (2000年版) 4GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 5GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 6GB50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范 儀表及自動(dòng)控制儀表及自動(dòng)控制 1GB50058-92爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 2HG/T20505-

4、2000過(guò)程測(cè)量與控制系統(tǒng)用文字代號(hào)和圖形符號(hào) 3HG/T20507-2000自動(dòng)化儀表選型規(guī)定 4HG/T20508-2000控制室設(shè)計(jì)規(guī)定 5HG/T205092000儀表供電設(shè)計(jì)規(guī)定 6HG/T20511-2000信號(hào)報(bào)警、聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定 通通 信信 1GB 5005892爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 2GB 5019894民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范 3GB/T 503112000建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范 建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu) 1GBJ16-87（2001年版）建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GB50223-2004建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn) GB50009-2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)

5、范（2006年局部修訂） 2GB50003-2001砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(2002年局部修訂條文) 3GB50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 4GB50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 5GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 6GB50191-93構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 7SH3068-95石油化工企業(yè)鋼儲(chǔ)罐地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 8GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 9GB50040-96動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 10JGJ79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范 11JGJ94-94建筑樁基技術(shù)規(guī)范 12GB50032-2003室外給水排水和燃?xì)鉄崃こ炭拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范 給排水及消防給排水及消防 1

6、GB50015-2003建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范 2GB50014-2006室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范 3GB50013-2006室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范 4GB50140-2005建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范 5GB50160-1992石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范（1999年版） 暖通暖通 1 GB50019-2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范 2 GB50041-92鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范 3 CJJ/T81-98城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程 2 2工程概況工程概況 本項(xiàng)目主要包括液化廠的預(yù)處理裝置、液化裝置、 配套的附屬設(shè)施以及LNG儲(chǔ)存和外運(yùn)裝置。 液化主要包括以下幾個(gè)過(guò)程： 原料氣凈化壓縮液化儲(chǔ)存運(yùn)輸 2.12.1技術(shù)參數(shù)

7、技術(shù)參數(shù) 2.1.12.1.1原料氣源參數(shù)原料氣源參數(shù) 原料氣組分原料氣組分 原料氣供氣壓力（進(jìn)液化廠）： MPa（表壓）。 物性參數(shù)（0，1atm）： 低熱值MJ/m3 高熱值MJ/m3 華白指數(shù)MJ/m3 運(yùn)動(dòng)粘度m2/s 動(dòng)力粘度kg.s/m2 密度Kg/ Nm3 比重 2.1.22.1.2預(yù)處理后參數(shù)預(yù)處理后參數(shù) 預(yù)處理后氣組分預(yù)處理后氣組分 物性參數(shù)（0，1atm）： 低熱值 MJ/m3 高熱值 MJ/m3 華白指數(shù)MJ/m3 運(yùn)動(dòng)粘度m2/s 動(dòng)力粘度kg.s/m2 密度Kg/ Nm3 比重 2.1.3 LNG2.1.3 LNG產(chǎn)品參數(shù)產(chǎn)品參數(shù) LNGLNG產(chǎn)品組分產(chǎn)品組分 LNG

8、儲(chǔ)存壓力：常壓 LNG液體密度：Kg/m3（常壓、-162） LNG氣體密度：Kg/m3（常壓、-162） 2.1.42.1.4原料氣處理量和產(chǎn)品產(chǎn)量原料氣處理量和產(chǎn)品產(chǎn)量 原料氣處理量：萬(wàn)Nm3/d LNG產(chǎn)量： t/d 3 3 原料氣的壓縮與凈化原料氣的壓縮與凈化 3.1原料氣壓縮 由于進(jìn)廠的原料氣壓力較低，難以滿足液化工藝的 要求，必須通過(guò)氣的壓縮提高原料氣的壓力。 進(jìn)廠的原料氣首先進(jìn)入設(shè)置在壓縮機(jī)進(jìn)口前的分離 器或過(guò)濾器，以分離煤層氣中的液體及可能存在的 固體顆粒。 3.1.13.1.1壓力的確定壓力的確定 原料氣進(jìn)廠壓力為0.15.0MPa。由于氣進(jìn)液化裝置 的壓力與液化溫度有直接的

9、關(guān)系原料氣進(jìn)液化裝置 的壓力越高，增壓機(jī)所耗功率越低，但在5.4MPa左 右，所耗功率相對(duì)較低，若再提高原料氣壓力，功 耗降低不很明顯，因此確定原料氣壓縮機(jī)的出口壓 力為5.05.5MPa為佳。 3.1.23.1.2壓縮機(jī)選型壓縮機(jī)選型 壓縮機(jī)形式主要有往復(fù)式、離心式和螺桿式壓縮機(jī)。通 常往復(fù)式壓縮機(jī)用于燃?xì)馓幚砹吭?000m3/h以下的液化裝 置；離心式壓縮機(jī)用于大型的液化裝置；對(duì)于橇裝式小 型天然氣液化裝置則采用小體積的螺桿式壓縮機(jī)。 （1）往復(fù)式壓縮機(jī) 往復(fù)式壓縮機(jī)一般以中低速運(yùn)轉(zhuǎn)，排量小，是中小型液 化裝置中的氣體增壓設(shè)備。其適用范圍較大，可以通過(guò) 改變活塞行程，來(lái)適應(yīng)滿負(fù)荷和部分負(fù)荷

10、狀態(tài)下運(yùn)行， 從而減少運(yùn)行費(fèi)用和減少動(dòng)力消耗。 新型的往復(fù)式壓縮機(jī)以效率、可靠性和可維護(hù)性作為設(shè) 計(jì)重點(diǎn)，效率超過(guò)95%，具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、磨損較小、可靠 性高、容易維修、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。 （2）離心式壓縮機(jī) 離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速高、排量大、體積小，是大型液化裝置中的氣體增 壓設(shè)備。流線型的葉輪精度高，能保證氣體平滑流動(dòng)，使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平 穩(wěn)，提高設(shè)備的可靠性，效率可達(dá)到8090%。 離心式壓縮機(jī)與往復(fù)式壓縮機(jī)相比，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、排量大、機(jī)組 重量輕、原材料消耗少；沒(méi)有氣閥、填料、活塞環(huán)等易損件，連續(xù)運(yùn) 轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)；在轉(zhuǎn)子與定子之間，除軸承和軸端密封之外，沒(méi)有接觸摩 擦的部分，氣缸內(nèi)不需要潤(rùn)滑，壓縮氣體

11、不帶油；供氣連續(xù)、穩(wěn)定， 無(wú)循環(huán)脈動(dòng)。缺點(diǎn)是穩(wěn)定工作范圍較窄，一旦偏離設(shè)計(jì)工況，效率較 低，甚至發(fā)生故障，可調(diào)性相對(duì)較差；在高速、高溫下旋轉(zhuǎn)的葉輪和 軸，制造工藝要求高。 （3）螺桿式壓縮機(jī) 螺桿式壓縮機(jī)與往復(fù)式壓縮機(jī)相同，都屬于容積式壓縮機(jī)，但從主要 部件運(yùn)動(dòng)形式看，又與透平壓縮機(jī)相似，故螺桿壓縮機(jī)同時(shí)兼有上述 兩類壓縮機(jī)的特點(diǎn)。 螺桿壓縮機(jī)優(yōu)點(diǎn)是可靠性高、操作維修方便、動(dòng)力平衡性好、適應(yīng)性 強(qiáng)，并具有多相混輸?shù)忍匦裕蝗秉c(diǎn)是設(shè)備造價(jià)較高，只能適應(yīng)高壓范 圍，排氣量較小。 3.1.3原料氣壓縮系統(tǒng)主要設(shè)備 序號(hào)項(xiàng)目數(shù)量單位備注 原料氣壓縮系統(tǒng)2套 1原料氣過(guò)濾分離器2臺(tái) 2原料氣壓縮機(jī)3臺(tái) 3

12、氣末級(jí)冷卻器3臺(tái) 3出口分離器1 3.23.2原料氣凈化原料氣凈化 作為液化裝置的原料氣，首先必須對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。原料氣雜 質(zhì)主要為水分、二氧化碳、硫化氫、汞等，原料氣的預(yù)處理即 是脫除這些雜質(zhì)，以免這些雜質(zhì)腐蝕設(shè)備及在低溫環(huán)境下凍結(jié) 而堵塞設(shè)備和管道。液化裝置對(duì)原料氣預(yù)處理要求指標(biāo)見(jiàn)下表。 雜質(zhì)組分雜質(zhì)組分預(yù)處理指標(biāo)預(yù)處理指標(biāo) 二氧化碳CO251010/m3 硫化氫H2S410/m3 水H2O0.110/m3 硫化物總量1050mg/Nm3 芳香烴總量1-1010/Nm3 環(huán)烷烴總量0.510/m3z 汞0.01g/Nm3 3.2.13.2.1脫酸性氣體脫酸性氣體 3.2.1.13.2.1.

13、1脫酸氣方法的選擇脫酸氣方法的選擇 在原料氣液化前的凈化裝置中，常用的凈化方法為化學(xué)吸收法，其中 包括醇胺法、熱鉀堿法、砜胺法。 （1）醇胺法 醇胺法利用以胺為溶劑的水溶液，與原料煤層氣中的酸性氣體發(fā)生化 學(xué)反應(yīng)，可同時(shí)脫除CO2和H2S。目前國(guó)內(nèi)主要采用一乙醇胺（MEA）及 甲基二乙醇胺（MDEA）等做為溶劑。醇胺法的突出特點(diǎn)是成本低、高 反應(yīng)率、穩(wěn)定性好、容易再生。 醇胺法脫酸氣的優(yōu)點(diǎn)是受操作壓力影響小，當(dāng)酸氣分壓較低時(shí)用此法 較為經(jīng)濟(jì)。工藝成熟，同時(shí)吸收CO2和H2S的能力強(qiáng)，尤其在CO2含量比 H2S含量高時(shí)應(yīng)用，也可部分脫除有機(jī)硫。缺點(diǎn)是腐蝕性較強(qiáng)需要較高 的再生熱，溶液容易發(fā)泡，與

14、有機(jī)硫作用易變質(zhì)等。 （2）熱鉀堿法 熱鉀堿法是以碳酸鉀、催化劑、防腐劑和水組分的混合物，可同時(shí)脫 除CO2和H2S。具有吸收溫度較高，凈化程度好等特點(diǎn)，對(duì)含有大量CO2 的原料氣尤為適用。 熱鉀堿法脫酸氣的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)酸氣分壓較高時(shí)用此法較為經(jīng)濟(jì)，壓力對(duì) 操作影響較大，在CO2含量比H2S含量高時(shí)適用，所需的再生熱較低。 （3）砜胺法 砜胺法的吸收溶液由物理溶劑環(huán)丁砜、化學(xué)吸收劑二異丙醇胺 加少量的水組成。通過(guò)物理和化學(xué)作用，同時(shí)或選擇性的吸收 原料氣中的CO2和H2S，然后在常壓下將溶液加熱再生以供循環(huán) 使用。 砜胺法對(duì)中高酸氣分壓的原料氣有廣泛的適應(yīng)性，而且有良好 的脫有機(jī)硫能力，能耗較低，

15、適用于高壓下凈化，凈化度高， 對(duì)于H2S含量比CO2含量高時(shí)使用此法較為經(jīng)濟(jì)，對(duì)設(shè)備腐蝕小。 缺點(diǎn)是價(jià)格較高，對(duì)烴類有較高的溶解度，會(huì)造成有效組分的 損失。 （4）脫酸氣方法吸引劑的選擇 鑒于以上方法的性能比較，針對(duì)原料氣氣體組分單一、CO2含量 不高的特性，推薦選用胺法脫除原料氣中的CO2等酸氣。下面對(duì) 原料氣液化曾選用的MEA及MDEA做分析比較。 a.MEA（-乙醇胺） （a）凈化度高 在含有CO2、H2S的天然氣中，使用MEA可達(dá)到很高的凈化度。 下表是15%MEA不同貧液質(zhì)量的化學(xué)平衡凈化氣質(zhì)量。 15%MEA15%MEA不同貧液質(zhì)量下的平衡凈化氣質(zhì)量不同貧液質(zhì)量下的平衡凈化氣質(zhì)量

16、貧液H2S含量貧液CO2含量?jī)艋瘹釮2S含量，mL/m3凈化氣CO2含量，mL/m3 mol/molg/Lmol/molg/L2.04.06.02.04.06.0 0.18.50.0000.00024.9012.458.300.000.000.00 0.18.50.0010.1125.4412.728.480.000.000.00 0.18.50.011.128.3414.179.450.0640.0320.021 0.18.50.055.542.6021.3014.200.3930.1960.131 0.18.50.1011.064.7832.3921.591.320.6570.438 0.

17、054.250.1011.022.8511.447.630.850.4270.284 0.010.850.1011.03.231.621.070.590.2950.196 0.0010.0850.1011.00.270.1350.0900.5240.2620.175 0.0000.0000.1011.00.000.000.000.5240.2620.175 注：本表根據(jù)Maddox平衡數(shù)據(jù)計(jì)算； 裝置總壓：MPa。 從上表可見(jiàn) （1）從平衡的角度而言，貧液H2S含量4.25g/L所對(duì) 應(yīng)的平衡氣相H2S含量事實(shí)上已不能保證凈化指標(biāo)合 格。壓力為4.0MPa時(shí)，凈化氣平衡H2S含量 11.44m

18、L/m3（約16.4mg/m3），2.0MPa更高達(dá)22.85 mL/m3（約32.7 mg/m3）。實(shí)際操作與平衡還會(huì)有一 段距離。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，貧液H2S含量2g/L可保證凈 化氣H2S含量20mg/m3。 （2）在一定的貧液H2S含量條件下，貧液CO2含量的 升高對(duì)H2S凈化度有顯著的不利影響，反之亦然。 （3）總體說(shuō)來(lái)，平衡條件下凈化氣H2S含量較CO2含量高12個(gè) 數(shù)量級(jí)。實(shí)際上由于CO2與MEA反應(yīng)速度要慢一些，故距平衡較 遠(yuǎn)，使凈化氣中CO2含量較H2S含量高23個(gè)數(shù)量級(jí)。 （b）腐蝕性較強(qiáng)： 為此溶液濃度通?？卦?5%以下，酸氣負(fù)荷不超過(guò)0.35mol/mol， 按體積計(jì)不超過(guò)

19、20m3（氣）/ m3（液）。 b.MDEA（甲基二乙醇胺） MDEA是選擇性脫硫工藝中用的吸收劑，用于酸氣H2S提濃是最適 宜的。 MDEA與H2S是瞬間反應(yīng)，而與CO2是中速反應(yīng)，故在含CO2高，而 H2S含量低的條件下，會(huì)出現(xiàn)凈氣中H2S合格，而CO2不合格問(wèn)題。 晉城一帶煤層氣普遍存在CO2遠(yuǎn)高于H2S問(wèn)題，若選用MDEA便可 能出現(xiàn)凈化氣H2S合格而CO2不合格問(wèn)題，而在煤層氣液化中CO2 不合格堵塞換熱器及管道也是十分嚴(yán)重的問(wèn)題。不容忽視。 MDEA的腐蝕性，幾種常用的溶劑MDEA腐蝕是最輕的，但在有甲 酸、乙酸存在條件下也存在腐蝕問(wèn)題，而煤層氣中是否有甲、 乙酸，從檢測(cè)報(bào)告根據(jù)看

20、未檢出，但無(wú)法斷定沒(méi)有。 通過(guò)上述分析，此處推薦采用低濃度MEA吸收 劑，并加緩蝕劑的辦法來(lái)控制MEA的腐蝕。而 把保證凈化度放在首位，這樣可不必?fù)?dān)心凈 化氣CO2不合格問(wèn)題。 關(guān)于發(fā)泡：二者均有發(fā)泡問(wèn)題，雖然同樣潔 凈度下MDEA發(fā)泡較MEA輕些，但其抗污染能力 很差，稍有雜質(zhì)帶入（原料氣、溶液均可能） 便會(huì)引起MDEA溶液發(fā)泡。雖然關(guān)于發(fā)泡問(wèn)題 意見(jiàn)并不一致，但根據(jù)川天然氣凈化總廠7套， 8年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，肯定了MDEA抗污染能力差， 從而導(dǎo)致溶液發(fā)泡問(wèn)題。 3.2.1.23.2.1.2醇胺法醇胺法MEAMEA脫酸氣裝置工藝流程脫酸氣裝置工藝流程 本工段裝置一期設(shè)1個(gè)吸收塔，1個(gè)再生塔，二期

21、增設(shè)1個(gè)吸收塔， 1個(gè)再生塔。壓縮后的煤層氣從吸收塔的下部進(jìn)入，自下而上通過(guò) 吸收塔。完全再生后的吸收劑MEA溶液（貧液）從吸收塔上部進(jìn)入， 自上而下通過(guò)吸收塔，逆向流動(dòng)的MEA溶液與煤層氣在吸收塔內(nèi)充 分接觸，煤層氣中的CO2及H2S被吸收進(jìn)入液相（富液），未被吸收 的其他組分從吸收塔頂部引出，進(jìn)入氣體分離器，分離液體后進(jìn) 入下一工序。 富液從吸收塔底部排出，經(jīng)過(guò)貧富液換熱器后直接送往再生塔頂 部加溫再生。再生氣經(jīng)過(guò)再生氣冷卻器降溫，進(jìn)入再生氣分離器， 分離器頂部引出的CO2及H2S排出本裝置，底部的回流液經(jīng)過(guò)回流液 泵增壓，從再生塔頂部進(jìn)入。貧液從再生塔底部引出，經(jīng)過(guò)貧富 液換熱器、貧液冷

22、卻器降溫，再經(jīng)過(guò)貧液泵升壓，從吸收塔上部 進(jìn)入，循環(huán)使用。系統(tǒng)再生需要的熱量，由導(dǎo)熱油輸給再沸器之 后輸入解吸塔。 經(jīng)過(guò)本裝置后的原料氣，其CO2含量5010-6m3/m3,H2S410- 6m3/m3。 3.2.1.33.2.1.3原料煤層氣脫酸性氣體系統(tǒng)主要設(shè)備原料煤層氣脫酸性氣體系統(tǒng)主要設(shè)備 序號(hào)項(xiàng)目數(shù)量單位備注 1進(jìn)口分離器2臺(tái) 2吸收塔2臺(tái) 3再生塔2臺(tái) 4脫碳?xì)饫鋮s器2臺(tái) 5貧液冷卻器2臺(tái) 6貧富液換熱器2臺(tái) 7再沸器2臺(tái) 8回流冷凝器2臺(tái) 9貧液泵4臺(tái) 10回流泵4臺(tái) 11循環(huán)洗滌泵4臺(tái) 12消泡劑泵2臺(tái) 13補(bǔ)充脫鹽水泵2臺(tái) 14脫碳?xì)夥蛛x器2臺(tái) 15再生氣分離器2臺(tái) 16胺液

23、貯槽2臺(tái) 17消泡劑槽2臺(tái) 18固體過(guò)濾器2臺(tái) 19活性炭過(guò)濾器2臺(tái) 3.3.3.3.脫水、脫汞脫水、脫汞 為了避免原料煤層氣中由于水的存在造成低溫管道 和設(shè)備堵塞現(xiàn)象，必須脫除原料氣中的游離水，使 其露點(diǎn)達(dá)到-100以下。目前常用的脫水方法有冷 卻法、吸收法和吸附法等。 3.3.13.3.1脫水方法的選擇脫水方法的選擇 （1）冷卻脫水 冷卻脫水是利用當(dāng)壓力不變時(shí)，原料氣的含水量隨 溫度降低而減少的原理實(shí)現(xiàn)原料氣脫水，此法適用 于大量水分的粗分離。 （2）吸收脫水 吸收脫水是用吸濕性液體（或活性固體）吸收的方 法脫除原料氣中的水分。此種方法具有對(duì)原料氣很 強(qiáng)的脫水能力，熱穩(wěn)定性好，脫水時(shí)不發(fā)生

24、化學(xué)反 應(yīng)，容易再生，粘度小，對(duì)原料氣和液烴的溶解度 較低，起泡和乳化傾向小，對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕，吸收劑 價(jià)格低容易得到等特點(diǎn)。 （3）吸附脫水 吸附是指原料氣中的水分在吸附劑界面上的凝聚或富集。其機(jī) 理是在兩相界面上，由于異相分子間作用力不同于主體分子間 作用力，使相界面上流體的分子密度異于主體密度而發(fā)生“吸 附”。 吸附法對(duì)氣溫、流速、壓力等變化不敏感；沒(méi)有腐蝕，不形成 泡沫；脫水露點(diǎn)較低，適用于對(duì)于少量氣體的廉價(jià)脫水過(guò)程。 但其基本建設(shè)投資較高，壓力降較高，再生時(shí)需要的熱量較大。 （4）脫水方法的選擇 從以上各種脫水方法的特性看，冷卻脫水法雖然可以通過(guò)提高 原料氣壓力和降低原料氣溫度，來(lái)促使氣

25、體的液化，但通常用 此法在脫除水分的過(guò)程中，還會(huì)脫除部分重?zé)N，因此不推薦采 用。 與液體吸收脫水的方法比較，吸附脫水能夠提供非常低的露點(diǎn)， 可使水的體積分?jǐn)?shù)降至1ppm以下；能夠滿足液化裝置對(duì)原料氣 的預(yù)處理指標(biāo)要求，因此本項(xiàng)目采用吸附脫水法。 （5）吸附劑選擇 在原料氣凈化過(guò)程中，主要采用的吸附劑有活性氧化鋁、硅膠 和分子篩。 活性炭的脫水能力甚微，主要用于從原料氣中回收液烴?；钚?氧化鋁是一種極性吸附劑，它對(duì)多數(shù)氣體和蒸汽都是穩(wěn)定的， 是沒(méi)有毒性的堅(jiān)實(shí)顆粒，浸入水或液體中不會(huì)軟化、溶脹或碎 裂，抗沖擊和磨損能力強(qiáng)。缺陷是在一般情況下，其對(duì)干燥后 的氣體露點(diǎn)僅達(dá)到-73左右，不能滿足液化裝置

26、的要求，故 不推薦采用。 硅膠是一種堅(jiān)硬無(wú)定形鏈狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆粒，為 一種親水性的吸附劑，脫水能力較強(qiáng)，再生溫度為180200。 缺陷是其易于被水飽和，且與液態(tài)水接觸很易炸裂，產(chǎn)生粉塵， 同時(shí)其對(duì)干燥后的氣體露點(diǎn)一般情況下達(dá)到-60左右，故在 原料煤層氣液化預(yù)處理裝置中，也不推薦采用。 分子篩是一種天然或人工合成的沸石型硅鋁酸鹽。在分子篩的 結(jié)構(gòu)中有許多孔徑均勻的孔道與排列整齊的孔穴，孔穴不僅提 供了很大的比表面，還只允許直徑比孔徑小的分子進(jìn)入，而比 孔徑大的分子則不能進(jìn)入，因此分子篩吸附分子有很強(qiáng)的選擇 性。 綜合以上所述，分子篩與前兩種吸附劑相比，有以 下優(yōu)點(diǎn)： 吸附選擇性強(qiáng)；

27、 采用4A型分子篩，不吸附重?zé)N，避免了吸附劑的 失效； 具有高效吸附性能，適用于深度干燥； 吸附水時(shí)，同時(shí)可進(jìn)一步脫除殘余酸氣氣體； 不易受液態(tài)水的損害。 因此脫水裝置推薦選用以分子篩做吸附劑，考慮原 料氣的主要組分為CH4，其分子公稱直徑為40m， 水分子的公稱直徑為32m，故選擇孔徑為42 47m的分子篩（鈉A型）吸附劑。 3.3.23.3.2脫除原料氣中汞的常用方法是用活性炭浸硫脫除原料氣中汞的常用方法是用活性炭浸硫， 硫與汞反應(yīng)生成硫化汞，該反應(yīng)是不可逆反應(yīng)，因此吸附劑不 能再生。另一種方法是采用特殊的進(jìn)口分子篩吸附脫汞，這種 分子篩價(jià)格昂貴，本單元脫汞采用活性炭浸硫的方法脫汞。 3.

28、3.2.13.3.2.1吸附法脫水、脫汞裝置工藝流程吸附法脫水、脫汞裝置工藝流程 為了保證脫水工序連續(xù)運(yùn)行，選擇三塔裝置，即一塔吸附工作， 一塔加熱再生，一塔冷卻待用，三塔切換使用。三塔配置比通 常的雙塔（一塔工作，一塔再生）配置效果更佳，更能滿足連 續(xù)運(yùn)行的要求。 脫除酸性氣體后的原料氣進(jìn)入分子篩吸附塔除去水分和殘余的 酸氣，原料氣由上而下通過(guò)吸附塔，從吸附塔底部出來(lái)的原料 氣中水分含量1ppm。干燥后的氣體進(jìn)入脫汞器脫除原料氣中 的汞。脫汞后的原料進(jìn)入過(guò)濾器進(jìn)一步除去氣體中含有的顆粒 雜質(zhì)，過(guò)濾后的凈化氣送往液化冷溥。 再生氣通過(guò)流量計(jì)量后進(jìn)入再生氣加熱器加熱至200左右， 由下而上通過(guò)吸

29、附塔，加熱并解吸出分子篩后流出吸附塔，經(jīng) 過(guò)再生氣冷卻器冷卻，進(jìn)入再生氣水分離器分離冷凝的水分。 再生狀態(tài)的吸附塔加熱完畢后，接著進(jìn)入冷卻過(guò)程，冷吹氣由 下而上通過(guò)吸附塔，冷卻解吸的分子篩。 3.3.2.23.3.2.2原料氣脫水、脫汞系統(tǒng)主要設(shè)備原料氣脫水、脫汞系統(tǒng)主要設(shè)備 序號(hào)項(xiàng)目數(shù)量單位備注 1吸附塔6臺(tái) 2脫汞器2臺(tái) 3分離器2臺(tái) 4 4原料氣液化原料氣液化 4.1 4.1 原料原料氣液化工藝方案的選擇 國(guó)外的天然氣液化始于20世紀(jì)30年代，美國(guó)于1966 年發(fā)布了世界上第一個(gè)LNG的標(biāo)準(zhǔn)，即為NFPA- 59A“液化天然氣的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)”。 目前世界上的天然氣液化裝置，其制冷循環(huán)

30、主要為： 階式制冷循環(huán)、混合制冷劑制冷循環(huán)和膨脹機(jī)制冷 循環(huán)。 4.24.2制冷循環(huán)制冷循環(huán) 4.2.1 4.2.1 階式制冷循環(huán)（節(jié)流制冷）階式制冷循環(huán)（節(jié)流制冷） 這是一種經(jīng)典的制冷循環(huán)，又稱“逐級(jí)式”、“復(fù)疊式” 或“串級(jí)式”，這種循環(huán)是由三個(gè)不同低溫下操作的制 冷循環(huán)復(fù)疊組成。階式制冷循環(huán)于1939年首先應(yīng)用于天 然氣液化，安裝于美國(guó)的Cleveland，采用NH3、C2H4為第 一、第二級(jí)制冷劑。但經(jīng)典的制冷循環(huán)是用C3H8、C2H4和 CH4為三種制冷劑循環(huán)復(fù)疊而成，以提供液化所需的冷量。 其制冷溫度分別為-35-40、-100和-155- 160。 經(jīng)預(yù)處理后的天然氣進(jìn)入換熱器與

31、C3H8、C2H4和CH4制冷劑 進(jìn)行熱交換，經(jīng)過(guò)冷卻、冷凝，并節(jié)流到常壓后送入液 化天然氣貯罐儲(chǔ)存。 優(yōu)點(diǎn)：能耗低；制冷劑為純物質(zhì)，配比簡(jiǎn)單；技術(shù)成熟， 操作穩(wěn)定。 缺點(diǎn)：機(jī)組多，流程復(fù)雜；附屬設(shè)備多，需專門儲(chǔ)存制 冷劑；管路和控制系統(tǒng)復(fù)雜，操作難度大，維護(hù)不便。 4.2.24.2.2混合冷劑制冷循環(huán)（節(jié)流制冷）混合冷劑制冷循環(huán)（節(jié)流制冷） 混合制冷劑制冷循環(huán)克服了階式制冷循環(huán)的某些缺 點(diǎn)。它采用N2及多種烴的混合制冷劑、一臺(tái)制冷劑 壓縮機(jī)。制冷劑是根據(jù)欲液化的天然氣組分來(lái)配制。 多組分混合制冷劑，進(jìn)行逐級(jí)冷凝、蒸發(fā)、節(jié)流膨 脹得到不同溫度的制冷量，以達(dá)到逐步冷卻和液化 天然氣的目的。 與階

32、式制冷循環(huán)相比，其優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)組少、流程簡(jiǎn) 單、投資省，投資比階式制冷循環(huán)少1520%；管理 方便；制冷劑可從天然氣中提取和補(bǔ)充。 缺點(diǎn)是：能耗較高，比階式制冷循環(huán)多520%；混 合制冷劑的合理配比有一定難度。 4.2.34.2.3膨脹機(jī)制冷循環(huán)（膨脹機(jī)膨脹及節(jié)流制冷）膨脹機(jī)制冷循環(huán)（膨脹機(jī)膨脹及節(jié)流制冷） 膨脹機(jī)制冷循環(huán)，是指利用高壓制冷劑通過(guò)透平膨脹機(jī) 絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷實(shí)現(xiàn)天然氣液化的流程。氣 體在膨脹機(jī)中膨脹降溫的同時(shí)，對(duì)外做功，可用于驅(qū)動(dòng) 流程中的壓縮機(jī)。 流程中的關(guān)鍵設(shè)備是透平膨脹機(jī)。 根據(jù)制冷劑的不同，可分為氮?dú)馀蛎浺夯鞒獭⒌?烷膨脹液化流程、天然氣膨脹液化流程。這類流程

33、的優(yōu) 點(diǎn)是： 流程簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)靈活、工作可靠、易起動(dòng)、易操作、維 護(hù)方便； 如用天然氣本身做制冷工質(zhì)時(shí)，能省去專門生產(chǎn)、運(yùn)輸、 儲(chǔ)存制冷劑的費(fèi)用。 缺點(diǎn)是：送入裝置的氣流必須全部深度干燥；回流壓力 低，換熱面積大，液化率低，勢(shì)必出現(xiàn)部分再循環(huán)，其 結(jié)果引起功耗大。 由于帶膨脹機(jī)的液化流程操作比較簡(jiǎn)單，投資適中，特 別適合液化能力較小的調(diào)峰型天然氣液化裝置。 (1)氮?dú)馀蛎浺夯鞒?與混合制冷劑液化流程相比，氮?dú)馀蛎浺夯鞒毯?jiǎn)單、 緊湊，造價(jià)較低，該技術(shù)在深冷領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，故技 術(shù)成熟、經(jīng)驗(yàn)豐富。就裝置而言，采用氮?dú)馀蛎浺夯?程具有啟動(dòng)快，運(yùn)行靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，易于操作和控制， 安全可靠性好，放

34、空不會(huì)引起火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)。制冷劑 采用單組分氣體N2，介質(zhì)容易獲得，且價(jià)格低廉。在制冷 膨脹過(guò)程中，膨脹機(jī)出口不會(huì)帶液，提高了裝置的安全 可靠性。但其能耗要比混合制冷劑液化流程高。 (2)氮-甲烷膨脹液化流程 N2-CH4膨脹液化流程是采用N2-CH4混合氣體代替純氮的工 藝。與混合制冷劑液化流程相比，N2-CH4膨脹液化流程具 有起動(dòng)時(shí)間短、流程簡(jiǎn)單、控制容易、制冷劑測(cè)定和計(jì) 算方便等優(yōu)點(diǎn)。 由于縮小了換熱器冷端換熱溫差，它比純氮膨脹液化流 程能耗略低，但由于在膨脹制冷過(guò)程中，膨脹機(jī)出口容 易帶液（CH4較N2易于液化），這對(duì)膨脹機(jī)的運(yùn)行帶來(lái)一 些負(fù)面影響，從而降低膨脹機(jī)的安全可靠性。 4.

35、34.3天然氣液化工藝流程的能耗比較天然氣液化工藝流程的能耗比較 (1)階式制冷液化流程：制冷劑為C3H8、C2H4、CH4； (2)混合制冷劑制冷液化流程：制冷劑為CH4、C3H8、 iC4H10、nC4H10、iC5H12、nC5H12、N2等。幾種可合用也可用 其中幾種； (3)膨脹機(jī)制冷液化流程：制冷劑為天然氣、N2、 （N2+CH4）等。 根據(jù)國(guó)外的運(yùn)行數(shù)據(jù)，三種流程的能耗比為: 階式：混合式：膨脹式=1:1.05:1.7，我院做的項(xiàng)目中， 單級(jí)混合制冷與雙級(jí)膨脹制冷的電耗比為1：1.27。 由于混合制冷液化流程占有較多優(yōu)勢(shì)，國(guó)際上現(xiàn)有液化 裝置80%以上采用混合式工藝流程，只有少量

36、裝置采用另 二種流程。 4.44.4膨脹制冷及混合制冷流程制冷劑費(fèi)用膨脹制冷及混合制冷流程制冷劑費(fèi)用 凈化后的天然氣為99.76%的CH4、0.24%的N2。則制 冷劑中CH4可取自凈化氣。 制冷劑價(jià)格： C2H4：國(guó)內(nèi)價(jià)約18000元/t。 C2H6：國(guó)內(nèi)價(jià)：約8000元/t（低純度） C3H8：國(guó)內(nèi)價(jià)：約8700元/t（低純度） C4H10：國(guó)內(nèi)價(jià)：約10000元/t（低純度） C5H12：國(guó)內(nèi)價(jià)：約9000元/t（低純度） N2：國(guó)內(nèi)價(jià)：20008000元/1000m3（低純度）按 2000元計(jì) CH4：國(guó)內(nèi)價(jià)：1300元/1000m3（低純度），本工程 以凈化氣代替。 制冷劑循環(huán)量、制

37、冷劑合適比例的計(jì)算工作量很 大，此處以幾種有代表性流程的如下數(shù)據(jù)計(jì)算。 （3）制冷劑比例 混合制冷劑制冷 b.新型丙烷預(yù)冷 制冷劑比例約為 N2：0.052 CH4：0.246 C2H6：0.295 C3H8：0.048 nC4H10：0.048 iC4H10：0.0554 nC5H12：0.0486 iC5H12：0.051 a.丙烷預(yù)冷 制冷劑比例 （摩爾比，以下同） N2：0.05 CH4：0.41 C2H6：0.34 C3H8：0.20 c.CII流程 即上海從法國(guó)引進(jìn)調(diào)峰型混合式液化流程，其制冷劑比 例大體上為 N2：0.04417 CH4：0.22448 C2H6：0.33904

38、C3H8：0.07539 nC4H10：0.05402 iC4H10：0.01588 nC5H12：0.10623 iC5H12：0.14078 需說(shuō)明的是上述流程用于原料氣液化時(shí)，制冷劑比例應(yīng) 有些調(diào)整，此處為簡(jiǎn)化計(jì)算，仍用上述比例，誤差不致 影響比較結(jié)果。 （4）制冷劑循環(huán)量 階式 經(jīng)計(jì)算循環(huán)量為原料氣體積量的3.92倍。 混合式 （a）丙烷預(yù)冷 取循環(huán)量為3.69mol/s，原料氣1.016mol/s。 （b）新型混合制冷 循環(huán)量取3.53mol/s。 （c）CII流程 循環(huán)量為573.3mol/s。 膨脹式 （a）N2膨脹 循環(huán)量：幾家廠商的數(shù)據(jù)57倍原料氣左右，最節(jié) 電的數(shù)據(jù)應(yīng)接近5

39、，此處按5計(jì)算。 （b）N2+CH4 循環(huán)量：此處以5.11計(jì)算。 上述制冷劑循環(huán)量均為較低的數(shù)據(jù)，實(shí)際運(yùn)行會(huì)大 些。但對(duì)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果并無(wú)影響，下面以100萬(wàn) Nm3/d液化生產(chǎn)線做耗電及耗制冷劑費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)比較， 電費(fèi)按0.4元/度，制冷劑按前述市場(chǎng)價(jià)計(jì)算。 （5）制冷劑及電的消耗費(fèi)用 從上述比較數(shù)據(jù)看CII流程最省，不僅電費(fèi)最低，制冷劑費(fèi)用 也最低，因其制冷劑主要為甲、乙烷，其次是N2，只用數(shù)量不 大的C3、C4及C5。但此流程最適用于調(diào)峰型液化廠。上述制冷 劑費(fèi)用是以市場(chǎng)價(jià)計(jì)算，預(yù)計(jì)未來(lái)其制冷劑費(fèi)用還要高些。 流程方案 電費(fèi) 制冷劑 合計(jì)電及制冷劑費(fèi)用 比較35KV35KV 階式68004

40、0475241.23 混合式 CII流程576036061201.00 丙烷預(yù)冷流程792041683361.36 新型兩級(jí)混合流程720062078201.28 膨脹式 N2制冷劑10060548106081.73 N2+CH4制冷劑9264 504（雙級(jí)膨脹無(wú) R22預(yù)冷） 97681.60 （ 單位：萬(wàn)元/a） 4.54.5原料氣液化系統(tǒng)原料氣液化系統(tǒng) 4.5.14.5.1原料氣液化流程原料氣液化流程 原料氣液化方框流程圖如下： 外運(yùn) 來(lái)自予 處理 換熱器1換熱器2 氣液分離器 換熱器3 貯槽裝車 4.5.24.5.2制冷劑循環(huán)方框流程圖制冷劑循環(huán)方框流程圖 原料氣 換熱器1換熱器2換熱

41、器3換熱器4 成品LNG N2壓機(jī)熱膨機(jī)冷膨機(jī) 水冷器熱增機(jī)水冷機(jī)水冷器水冷器 依方案比較確定的N2膨脹制冷液化流程方框圖如上。 采用N2膨脹制冷方案，則必須給N2以壓能。據(jù)大量數(shù)據(jù)計(jì) 算及國(guó)外已運(yùn)行裝置的操作經(jīng)驗(yàn)證明，采用此方案的N2循 環(huán)壓力應(yīng)在2.22.5MPa最為經(jīng)濟(jì)?？紤]采用國(guó)內(nèi)機(jī)組， 為可靠起見(jiàn)，選用N2壓縮機(jī)的操作壓力為2.5MPa。 N2經(jīng)加壓、水冷后，壓力約為2.5MPa，溫度約為300 310K，隨后進(jìn)入冷端膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)的增壓機(jī)，于此壓力增 至約3.23.3MPa。N2經(jīng)水冷至300310K后進(jìn)入熱端膨脹 機(jī)，在此N2被升壓至約4.54.7MPa，水冷后溫度降至常 溫。之后進(jìn)

42、入換熱器1，溫度降至約230240K，轉(zhuǎn)而進(jìn) 入熱端膨脹機(jī)，絕熱膨脹后壓力降至約1.61.7MPa，溫 度降至160164 K左右，此后進(jìn)入換熱器3交出冷量，溫 度升至170180K，壓力因流動(dòng)阻力原因只少許下降便進(jìn) 入冷端膨脹機(jī)，在此作最后膨脹，壓力降至約0.46 0.47MPa，溫度降至約100110K，此后依次進(jìn)入換熱器 41，與原料氣逐級(jí)換熱，并使其液化為成品LNG。N2氣 在完成一個(gè)循環(huán)后返回N2壓機(jī)進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)過(guò)程。 此方案的突出優(yōu)點(diǎn)是冷端膨脹機(jī)不會(huì)帶液。因在膨 脹最終壓力0.47MPa，最終溫度100110K條件下， N2氣沒(méi)有液化的條件，在0.47MPa壓力下的N2液化溫 度

43、是93K左右，較膨脹最終溫度低約717。這一 條件可保證冷端膨脹機(jī)操作平衡、可靠，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn) 而無(wú)故障。據(jù)空分廠的經(jīng)驗(yàn)，不帶液操作，透平式 膨脹機(jī)可運(yùn)行兩年無(wú)故障。 4.5.34.5.3膨脹制冷主要設(shè)備選擇膨脹制冷主要設(shè)備選擇 （1）循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī) 原料氣從常溫氣體冷至常壓下的液體并過(guò)冷2左右 所需冷量，N2制冷劑除滿足本身所需冷量外，還應(yīng) 滿足原料氣所需冷量及系統(tǒng)的冷損失，以此計(jì)算制 冷劑的循環(huán)量。依此選用N2壓縮機(jī)組軸功率。由于 離心機(jī)組具有無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)優(yōu)先選 用離心機(jī)做為工程N(yùn)2的循環(huán)壓縮機(jī)。 （2）膨脹機(jī)及增壓機(jī) 即增壓式離心膨脹機(jī)。 （3）冷箱 冷箱中包括換熱器14及相應(yīng)

44、配套的附屬設(shè)備、閥門 等。所有換熱器均選用板翅式鋁質(zhì)換熱器。 氮膨脹制冷原料氣液化系統(tǒng)主要設(shè)備氮膨脹制冷原料氣液化系統(tǒng)主要設(shè)備 序號(hào)項(xiàng)目數(shù)量單位備注 一一低溫液化系統(tǒng)低溫液化系統(tǒng)套套 1LNG液化冷箱臺(tái) 2LNG過(guò)冷器臺(tái) 3LNG閃蒸罐臺(tái) 4LNG主換熱器臺(tái) 二二N2循環(huán)制冷壓縮系統(tǒng)循環(huán)制冷壓縮系統(tǒng)套套 1氮?dú)膺M(jìn)口緩沖罐臺(tái) 2循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)臺(tái) 3氮?dú)獬隹诰彌_罐臺(tái) 4循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)一級(jí)冷卻器臺(tái) 4循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)末級(jí)冷卻器臺(tái) 三三增壓透平膨脹機(jī)系統(tǒng)增壓透平膨脹機(jī)系統(tǒng)套套 1低壓氮?dú)饫鋮s器臺(tái) 2中壓氮?dú)饫鋮s器臺(tái) 3油箱臺(tái)一 4油加熱器臺(tái) 5蓄能器臺(tái) 6低壓膨脹機(jī)臺(tái) 7中壓膨脹機(jī)臺(tái) 四四PSA制氮與液

45、氮儲(chǔ)存氣化系統(tǒng)制氮與液氮儲(chǔ)存氣化系統(tǒng)套套 1空氣壓縮機(jī)臺(tái) 2空氣預(yù)冷機(jī)臺(tái) 3分子篩純化器臺(tái) 4加熱器臺(tái) 5儀表空氣緩沖罐臺(tái) 6空氣緩沖罐臺(tái) 7空分第一換熱器臺(tái) 8空分第一換熱器臺(tái) 9液空過(guò)冷器臺(tái) 10空分膨脹機(jī)臺(tái) 11主冷臺(tái) 12精餾塔臺(tái) 13空分冷箱臺(tái) 14液氮計(jì)量罐臺(tái) 15液氮儲(chǔ)罐臺(tái) 16空溫式氣化器臺(tái) 17低溫天然氣加熱器臺(tái) 五五工藝管道、閥門及附件等工藝管道、閥門及附件等 4.5.44.5.4混合制冷主要設(shè)備選擇混合制冷主要設(shè)備選擇 （1）制冷劑循環(huán)壓縮機(jī) 原料氣從常溫氣體冷至常壓下的液體并過(guò)冷25 左右所需冷量，予冷應(yīng)滿足原料氣所需冷量及系統(tǒng) 的冷損失，以此計(jì)算制冷劑的循環(huán)量。依此選

46、用制 冷劑壓縮機(jī)組配電輸出功率。（2）冷箱 冷箱中包括換熱器13及相應(yīng)配套的附屬設(shè)備、閥 門等。所有換熱器均選用板翅式鋁合金換熱器。 混合制冷原料氣液化系統(tǒng)主要設(shè)備混合制冷原料氣液化系統(tǒng)主要設(shè)備 序號(hào)項(xiàng)目數(shù)量單位備注 一一低溫液化系統(tǒng)低溫液化系統(tǒng)套套 1LNG液化冷箱臺(tái) （1）予冷器臺(tái) （2）主換熱器臺(tái) （3）LNG過(guò)冷器臺(tái) （4）LNG閃蒸罐臺(tái) 二二制冷循環(huán)壓縮系統(tǒng)制冷循環(huán)壓縮系統(tǒng)套套 1制冷劑進(jìn)口緩沖罐臺(tái) 2制冷循環(huán)壓縮機(jī)臺(tái) 3制冷劑儲(chǔ)罐套 4壓縮機(jī)出口緩沖罐臺(tái) 5MRC循環(huán)泵臺(tái) 三三PSAPSA制氮與液氮儲(chǔ)存氣化系統(tǒng)制氮與液氮儲(chǔ)存氣化系統(tǒng)套套 1螺桿式空壓機(jī)臺(tái) 2空氣預(yù)冷系統(tǒng)臺(tái) 3空氣純

47、化系統(tǒng)臺(tái) 4分餾塔臺(tái) 5停車加熱器臺(tái) 6透平膨脹機(jī)系統(tǒng)臺(tái) 7液氮貯槽臺(tái) 四四丙烷預(yù)冷機(jī)組丙烷預(yù)冷機(jī)組套套 5 LNG5 LNG儲(chǔ)存和運(yùn)輸儲(chǔ)存和運(yùn)輸 5.1 LNG5.1 LNG貯槽貯槽 依照貯槽容積大小，罐應(yīng)選常壓罐，否則將增加較 大投資。對(duì)此無(wú)需再做比較（壓力貯槽的每m3單價(jià) 是常壓貯槽的2倍以上）。 常壓罐有單容罐、雙容罐及全容罐等三種，概述如 下： （1）單容罐 此種罐為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)罐為低溫鋼，外罐為普通碳 鋼，因此外罐不能承受低溫，當(dāng)內(nèi)罐有少許泄漏， 外罐便難以承受，并難以阻擋LNG向外部大氣泄漏， 為此國(guó)外規(guī)范要求安全距離大。 按國(guó)外規(guī)范要求，對(duì)此種罐為防止罐泄漏時(shí)LNG液體 蔓延，

48、要求設(shè)防液堤，為此需較大的占地面積，并 增加一定投資。 此罐的優(yōu)點(diǎn)是投資少，制作簡(jiǎn)單，速度快。 （2）雙容罐 雙容罐有二種，其一是內(nèi)外罐均為低溫材料，其二是內(nèi) 罐為低溫材料，外罐為鋼筋混凝土（與全容罐的區(qū)別在 于上部?jī)?nèi)外罐之間有通大氣的開(kāi)口）。 內(nèi)外罐均為低溫材料罐，當(dāng)內(nèi)罐發(fā)生泄漏時(shí)，有外罐低 溫材料鋼板阻擋而不會(huì)向大氣泄漏，因而不需設(shè)防液堤， 占地面積減少，但仍需較大安全距離。 內(nèi)罐為低溫材料，外罐為鋼筋混凝土罐時(shí)，當(dāng)內(nèi)罐有泄 漏時(shí)，由于有外罐鋼筋混凝土罐阻擋，不會(huì)產(chǎn)生大量液 體外泄，但LNG氣體會(huì)通過(guò)混凝土的微小裂紋滲漏到外部 大氣中去。此種罐可不設(shè)防液堤，占地面積少于單容罐， 但安全距離

49、亦要求較大。 雙容罐投資較單容罐略高。施工周期略長(zhǎng)。 （3）全容罐 是一種全封閉罐，從結(jié)構(gòu)上看，有如下幾種： a.內(nèi)外罐筒均為低溫金屬材料，頂蓋亦為金屬材料，因此不產(chǎn) 生外漏，可不設(shè)防液堤，但承壓能力較低，需設(shè)返回風(fēng)機(jī)，其 原因是金屬頂，面積大，剛度小，易變形，承壓低。 b.內(nèi)罐為低溫金屬材料，外罐為鋼筋混凝土，頂蓋為鋼筋混凝 土，這種罐的外罐可阻擋LNG液體外漏，但擋不住氣體滲漏。 可不設(shè)防液堤，承壓能力高是因有鋼筋混凝土頂蓋，因此可不 設(shè)返回風(fēng)機(jī)，與雙容罐的區(qū)別在于全封閉。 c.與b不同的是采用了金屬頂蓋，因而承壓能力較低，需設(shè)返 回風(fēng)機(jī)，但也不設(shè)防液堤，液體不泄漏，氣體有滲漏。 d.內(nèi)筒

50、是低溫材料，外筒是鋼筋混凝土，頂蓋亦為鋼筋混凝土， 但外筒及頂蓋均有普通碳鋼板內(nèi)襯。這種是徹底的全封閉，既 無(wú)液體外泄，也無(wú)氣體外漏，承壓高，可不設(shè)返回風(fēng)機(jī)，不設(shè) 防液堤。 顯然其缺點(diǎn)是造價(jià)高，施工難度大，工期長(zhǎng)等。 這種罐安全可靠，運(yùn)行中可免維修，承壓高等特點(diǎn)，所以被廣 泛采用，但訂貨期較長(zhǎng)。 （4）膜式罐 此罐內(nèi)筒為耐低溫的薄膜，為抵抗液體的靜壓力形 成之環(huán)向力，將薄膜制作成波浪形。外筒及頂蓋為 鋼筋混凝土，內(nèi)表面敷設(shè)耐低溫金屬薄膜（厚度僅 1mm左右），可不設(shè)防液堤，承壓能力高，可達(dá) 0.03MPa。但外罐不能防氣體滲漏。國(guó)際上特大型罐 有的采用了此種結(jié)構(gòu)，特別是地震活動(dòng)多的地區(qū)， 其內(nèi)

51、膜抗震能力較強(qiáng)。但投資高，工期長(zhǎng)。 幾種罐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如下： 項(xiàng)目 單 容 罐 雙容罐全容罐（低溫金屬內(nèi)筒） 膜式罐備注金屬 外罐 砼外罐金屬外罐、頂 砼外罐，金屬 頂 砼外罐、頂 內(nèi)襯 綜合投資6553321 運(yùn)行費(fèi)用2334464（6） 施工周期6536323（2） 施工難度6546442 占地面積2222462（6） 安全程度1244464（6） 泄漏可能性2246674（2） 承載能力226（2）4274（6） 技術(shù)可靠程度4454574 （維修工作量）2346462 抗震能力2354456 抗水平荷載能力2353556 堅(jiān)固耐用程度4455575 41425557537047 經(jīng)上

52、述綜合對(duì)比評(píng)分，全容式砼外筒，砼頂并有內(nèi) 襯鋼板的儲(chǔ)罐應(yīng)屬最優(yōu)，因其堅(jiān)固、耐用、無(wú)滲漏、 免維修、承壓高等均顯長(zhǎng)處，但存在投資大、施工 周期較長(zhǎng)不適宜本工程要求周期短的特點(diǎn)，如是推 薦采用雙容罐，即內(nèi)罐為低溫鋼，外罐為鋼筋混凝 土（鋼筋用低溫用鋼）。其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不是最優(yōu)， 但因可不設(shè)防液堤，占地少，安全距離小，尤其結(jié) 合廠址條件，容罐與雙容罐的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)大致如下： 單容罐：多加防液堤占地及堤和外罐投資，這兩項(xiàng) 投資對(duì)雙容罐可省去。 雙容罐：較單容罐需配鋼筋混凝外罐（11m以下內(nèi)側(cè) 配低溫鋼筋）及鋼筋混凝土頂，不設(shè)防液堤。估算 雙容罐多投資。 5.2 LNG5.2 LNG裝車裝車 （1）泵的排量

53、及揚(yáng)程 （2）泵的形式 LNG裝車泵的形式主要有二種，一種是置于貯槽內(nèi)的 潛液式離心泵，另一種是置于貯槽外的LNG低溫離心 泵，前者冷損失小，運(yùn)行穩(wěn)定，可不在罐壁開(kāi)口接 管，但投資高，定貨周期長(zhǎng)。后者安裝維護(hù)方便， 運(yùn)行可靠，定貨周期短。但冷損失相對(duì)比潛液泵較 大。 （3）裝車位 儲(chǔ)存和運(yùn)輸系統(tǒng)主要設(shè)備 序號(hào)項(xiàng)目數(shù)量單位備注 LNG儲(chǔ)存和運(yùn)輸系統(tǒng)套 1LNG貯槽，臺(tái) 2LNG裝車泵臺(tái) 3停車液體排放氣化器臺(tái) 4貯槽BOG加熱器臺(tái) 5BOG壓縮機(jī)臺(tái) 6 6廠址選擇及總圖布置廠址選擇及總圖布置 6.1 6.1 廠址選擇原則廠址選擇原則 （1）液化廠應(yīng)遠(yuǎn)離居民稠密區(qū)、大型公共建筑等重要設(shè)施。 （2）

54、節(jié)約用地，少占和不占農(nóng)田。 （3）具備較好的道路交通、給排水、供電、通訊等條件。 （4）具備適宜的地形地貌，較好的水文、工程地質(zhì)條件。 （5）嚴(yán)格遵守相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范。 （6）根據(jù)工藝要求設(shè)置各類設(shè)施，滿足工藝流程的需要。 （7）廠內(nèi)做到功能分區(qū)明確，便于生產(chǎn)管理。 （8）滿足消防要求，達(dá)到運(yùn)輸線路通暢。 （9）美化環(huán)境，節(jié)約用地。 6.26.2總圖布置原則總圖布置原則 本液化廠為甲類運(yùn)輸廠，工藝裝置區(qū)域?qū)儆诨馂?zāi)、 爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所。由于廠內(nèi)建構(gòu)筑物是以工業(yè)建筑物 為主，構(gòu)筑物全部為功能性構(gòu)筑物?？倛D布置嚴(yán)格 遵循國(guó)家規(guī)范規(guī)定，在滿足工藝流程的條件下，做 到布局規(guī)整、節(jié)約用地，創(chuàng)造良好的廠區(qū)環(huán)境。 6

55、.36.3總圖布置及主要技術(shù)指標(biāo)總圖布置及主要技術(shù)指標(biāo) 總圖布置 a. 本廠內(nèi)包括： 原料氣及混合冷劑壓縮機(jī)廠房 空壓機(jī)房、空分制氮裝置及導(dǎo)熱油裝置區(qū) 預(yù)處理及液化工藝裝置區(qū) b. 儲(chǔ)運(yùn)區(qū) LNG儲(chǔ)罐 LNG充裝區(qū) LNG地磅 c. 生產(chǎn)輔助區(qū) 生產(chǎn)輔助用房 消防水池及循環(huán)水池 冷卻水塔 庫(kù)房及維修 d. 生活區(qū) 綜合樓 門衛(wèi) 總變配電室 e. 放散管 （2）站內(nèi)主要防火間距的控制：（單位m） 注：a. 本設(shè)計(jì)按相關(guān)規(guī)范要求的較大值進(jìn)行控制。 b. 設(shè)計(jì)間距均為本設(shè)計(jì)中的最小間距 建筑物及建筑界限卸車點(diǎn)工藝裝置 規(guī)范間距設(shè)計(jì)間距規(guī)范間距設(shè)計(jì)間距規(guī)范間距設(shè)計(jì)間距 LNG罐 或圍堰 304560

56、（3）消防道路的出入口設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)出入口及消防出入 口均設(shè)于南側(cè)的現(xiàn)狀路上。廠區(qū)內(nèi)道路寬度為4m，消防 車道轉(zhuǎn)彎半徑為12m，槽車回轉(zhuǎn)處的轉(zhuǎn)彎半徑為16m。 （4）主要分區(qū)的設(shè)計(jì)： 受周圍現(xiàn)狀的限制，LNG罐區(qū)距離南側(cè)金屬鎂廠120m， 遠(yuǎn)離北側(cè)位置不詳?shù)木用褡》亢惋L(fēng)井；罐區(qū)和工藝區(qū)的 設(shè)置考慮管廊和地下管線通暢；總變電區(qū)的設(shè)置便于獨(dú) 立管理；綜合樓的設(shè)置位置有利于廠前區(qū)的布置。 （5）綠化及建筑小品：利用空地種植草坪和難燃樹種， 結(jié)合綠地的平面和空間造型，美化廠區(qū)景觀。 （6）豎向設(shè)計(jì)： （7）經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)： 圍墻內(nèi)占地；構(gòu)筑物占地面積；建筑系數(shù)；道路及回車 場(chǎng)面積；最大綠化面積；最大綠地率

57、； 7 7土建及公用工程土建及公用工程 7.1 7.1主要建構(gòu)筑物主要建構(gòu)筑物 （1）主要建構(gòu)筑物一覽表 序號(hào)項(xiàng)目名稱結(jié)構(gòu)形式生產(chǎn)類別 1原料氣及混合制冷壓縮機(jī)廠房鋼構(gòu) 2LNG儲(chǔ)罐鋼構(gòu)甲類 3LNG充裝臺(tái)鋼構(gòu)甲類 4生產(chǎn)輔助用房框架戊類 5庫(kù)房及維修框架戊類 6綜合樓框架戊類 7總變配電室框架丙類 （2）耐火等級(jí) 廠內(nèi)所有建構(gòu)筑物均為一、二級(jí)耐火等級(jí)。 （3）生產(chǎn)類別 除上表所列建構(gòu)筑物為甲類生產(chǎn)設(shè)施，其它建筑物 均為丙類及其以下類別的建筑物。 （4）建筑風(fēng)格與形式：本工程建筑設(shè)計(jì)采用女兒 墻檐頭，歐式線條，灰色調(diào)為主的外墻涂料。 （5）建筑工程做法 采用05J系列，或當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)做法。 8 8

58、供電系統(tǒng)供電系統(tǒng) 8.1 8.1電力負(fù)荷、等級(jí)、供電電源電力負(fù)荷、等級(jí)、供電電源 LNG負(fù)荷等級(jí)以二級(jí)負(fù)荷為主，綜合樓的大部分負(fù)荷 為三級(jí)負(fù)荷，消防用電為一級(jí)負(fù)荷。 根據(jù)工藝專業(yè)提供要求，工藝設(shè)備供電電源負(fù)荷等 級(jí)為二級(jí)。由當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)提供兩路電源（35KV）。在 本站內(nèi)設(shè)置35KV配電裝置，為本站提供用電的市電 電源。根據(jù)石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GB50183第9.1.1要求，消防負(fù)荷等級(jí)為“一級(jí)”， 但現(xiàn)有外線電源難以滿足，因此，按規(guī)范要求消防 泵采用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)與電驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的方式。 8.28.2變配電所變配電所 本站設(shè)總變電所一座，所內(nèi)設(shè)35KV戶內(nèi)式配電裝 置，由外部電網(wǎng)供電，經(jīng)兩臺(tái)降

59、壓變壓器將電壓 35KV降至6KV?？傋冐?fù)責(zé)向6KV用電設(shè)備提供電源， 總變電所內(nèi)設(shè)二臺(tái)2500KVA（6/0.4KV）變壓器 （一用一備），供全場(chǎng)低壓負(fù)荷用電。 總變?yōu)槿龑咏ㄖ铮粚釉O(shè)變壓器、6KV和0.4KV 配電柜、電容器高低壓補(bǔ)償柜等設(shè)備，三層設(shè) 35KV高壓配電裝置、控制室等。二層為電纜夾層。 全廠所有變配電所室內(nèi)地坪比室外地坪高0.6m。 8.38.3系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)運(yùn)行方式 本廠電源由當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)提供兩路獨(dú)立電源：總變?cè)O(shè)置兩臺(tái) 20000KVA變壓器（35KV/10KV），每臺(tái)變壓器均可供全負(fù)荷運(yùn) 行。35KV進(jìn)線采用單母線分段運(yùn)行的運(yùn)行方式,35KV設(shè)備設(shè)母 聯(lián)備用自動(dòng)投入，其他

60、電壓等級(jí)的母線采用單母線分段運(yùn)行, 設(shè)母聯(lián)備用自動(dòng)投入. 8.48.4危險(xiǎn)區(qū)域的劃分危險(xiǎn)區(qū)域的劃分 根據(jù)爆炸和危險(xiǎn)環(huán)境電氣裝置設(shè)計(jì)規(guī)范GB50058-92等的規(guī) 定，液化天然氣為氣態(tài)爆炸性混合物，屬于IIA級(jí)，溫度組別 為T3。 本廠內(nèi)大部分區(qū)域?yàn)楸ㄎｋU(xiǎn)區(qū)域2區(qū),個(gè)別區(qū)域?yàn)?區(qū)。 8.58.5主要設(shè)備選型主要設(shè)備選型 電氣設(shè)備的選型是根據(jù)外部電網(wǎng)的短路參數(shù)、各 裝置的用電負(fù)荷、用電電壓、設(shè)備所處位置的環(huán) 境等進(jìn)行選擇。爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，應(yīng)選擇與該區(qū) 域類別相適應(yīng)的電氣設(shè)備。 8.68.6照明照明 照明電源為380/220V三相四線制供電系統(tǒng)。室外 照明采用分區(qū)集中控制，事故照明及應(yīng)急疏散照 明