液化天然气的工艺流程 毕业论文.docx

液化天然气的工艺流程毕业论文目录引言 错误!未定义书签第一章 工厂设计数据 31.1 工厂产能及储运要求 31.2 原料气条件及产品规格 31.3 现场环境条件 3第二章 工厂技术分析 4第三章 工艺系统 63.1 天然气预处理 63.2天然气的液化及混合冷剂系统 73.2.1 天然气的液化 73.2.2 冷剂循环 83.2.3 冷剂贮存和补充 83.3液化天然气储存及灌装系统 93.4燃料气系统 103.5 导热油系统 103.6火炬系统 11第四章 主要设备 124.1冷箱 124.2液化天然气储罐 12结束语 13—a—前言2004年我国建成投运了目前国内规模最大的基本负荷型液化天然气(LNG) 工厂，曰处理天然气150万m3 LNG年产量约为43万吨该工厂由德国Linde 公司提供天然气处理和液化技术，由德国Tractebel Gas Enginering(TGE)公司 提供LNG的储存和灌装配送技术工厂的原料气来自附近土哈丘东采油厂的油气 田生产的LNG灌装在集装箱罐中，通过公路运输到各个接收站，然后，LNG被 汽化并经过较短的管线输送给工业和民用客户本文对该工厂的工艺流程进行技 术分析，以期对国内液化天然气工厂的设计提供一些有益的借鉴。

第一章 工厂设计数据1.1 工厂产能及储运要求工厂为基本负荷型液化天然气生产工厂，每年连续运行时间8000h,液化能力54t/h, 操作弹性50%〜100%LNG储罐容积为30000m3,能满足10天产量的储存LNG配送灌装 系统每天连续14h灌装100个集装箱罐，其中90%公路运输,1.2 原料气条件及产品规格通过管道输送来的原料气来自附近的油气田,原料气组成见表 1原料气压力范围0.7〜 l.IMPa,设计压力是0. 7MPa,温度范围-15°C〜40°C,设计温度是28°C,原料气中水含量（露 点）正常为-42°C，最大-10°CLNG产品规格见表2,储罐压力0.01MPa,温度为-163°C，在 设计的原料气组成下，LNG在162.3C时液相密度约为486.3kg/m31.3 现场环境条件LNG工厂现场环境条件见表3第二章 工厂技术分析基本负荷型日产150万m3LNG液化天然气工厂包括天然气预处理和天然气液化、液化天 然气储存和液化天然气配送系统从油田来的原料气压力约0. 7MPa,用原料气压缩机增压后，采用单乙醇胺(MEA)吸收 二氧化碳、分子筛吸附水分，净化后的天然气采用混合冷剂循环致冷(MRC)工艺进行液化， 这也是我厂唯一的化学反应，其余都是物理状态的变化，液化的天然气送至LNG储表1原料气组成组分摩尔分数(设计组成)N23.81CH481.02C2H69.99C3H84.10C4H100. 93i&n-C50. 05C6+< 0.0021C020. 10H2+S0・28+3・2mg / m3HgNil表2 LNG产品规格组分摩尔分数N20.8（最高 1.0）CH482.4C2H611.1C3H8416C02<50X10-6H2O<1X10 6其它1.1表3 LNG工厂现场环境条件项员目数值大气压/ MPa年平均值0.09972最大值0.10096最小值0.09418环境温度平均最高37.1/C平均最低-15.1设计温度(工艺)/°c30最大降雪深度/mm180设计降雪负荷(KN/m2)250现场海拔(黄海海程)/m790相对温度年平均43%年最大61%最大风速(m/s)34地震强度中国标准七级罐贮存。

混合冷剂主要由氮、甲烷、乙烯、丙烷和戊烷组成，混合冷剂压缩机由燃气轮机驱动，燃气轮机的燃料主要来自储罐中的闪蒸气天然气与冷剂进行热交换的冷箱采用Linde 独特的缠绕管式换热器成品贮存在由TGE设计的30000m3单包容式常压双壁金 属罐内LNG由罐内液下泵提升送至各装料臂进行集装箱罐的装料第三章 工艺系统3.1天然气预处理从工厂原料气组成可以看出，汞、硫化氢和芳烃的含量已满足净化要求因此本装置只 考虑脱二氧化碳和水按现有的原料气条件，从天然气中去除二氧化碳采用了化学洗涤方法 MEA洗涤工艺系成熟工艺，不需专利许可费，价廉而可靠，本装置采用了 12%（质量浓度）MEA 作为洗涤溶剂脱水采用分子筛吸附，因为这种方法具有吸附能力强、低水气分压下的高吸 附特性等优点，并可同时脱除残余酸性气从界区来的低压天然气（原料气）先经原料气过滤分离器除去液滴、固体颗粒，然后经原 料气压缩机I级压缩，之后经级间空冷器降温到约40〃C，再经级间气液分离器将冷凝水分 离出后，经压缩机II级、级间空冷器、级间分离器分别压缩、冷却、分离后，进入二氧化 碳洗涤塔，将二氧化碳含量从0.1摩尔分数降低到50X10*体积分数，经分离器后进入压 缩机 III 级压缩，在冷却和分离冷凝水后，去干燥脱水单元。

由于原料气压力太低，为了有效地液化，需要提高天然气的压力，以同时满足二氧化碳 洗涤单元和分子筛脱水系统对操作压力的要求装置所在厂址系干旱地区，为节省水资源， 几乎所有冷却都采用空气冷却，不设置循环冷却水系统为了去除原料气内的汞，在原料气压缩机I级下游设计了1个汞吸附器单元，其中包括1 个汞吸附器和 1 台下游过滤器下游过滤器用于防止分子筛粉尘进入原料气管线原料气从MEA洗涤塔的底部进入，从下向上经过浮阀式塔板，与逆向流动的贫胺溶液接 触，贫胺溶液吸收酸性气体，二氧化碳与溶剂中的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由塔顶出来的净化 天然气，含有50X10书的二氧化碳和40"C的饱和水从洗涤塔底部出来的富胺液回到汽提 塔再生通过导热油加热和空冷器冷却，二氧化碳被分离，提纯后的贫胺溶液返回洗涤塔 为减少汽提塔顶部的酸性气体中的姬A含量，塔顶部设置了水洗段乙出塔顶的酸性气体经过 空冷器冷却，气体和凝液在凝液罐中分离，酸性气体送至火炬系统排放MEA洗涤单元的操作对污染非常敏感,试车前必须用精制水、钾盐溶液和一定比例的MEA 溶液依次对系统进行彻底冲洗，以除去油或脂类，避免运行中出现“发泡”现象。

MEA的循环流量必须根据工厂的负荷变化调整，以保持合格的二氧化碳浓度°MEA的浓度、 水平衡、热平衡、塔的压力降和温度都是控制的要点泡沫会减少气相与液相之间的接触，从而降低吸收效率，造成二氧化碳超标泡沫可能 因洗涤液中的固体颗粒和其它杂质造成通过机械方式过滤溶液大大减少起泡沫的可能性 因此设置了可调节流量的侧流过滤器，同时有消泡剂注入设施增压单元的冷凝水被送到洗 涤单元，以减少公用工程来的补充水分析仪检查二氧化碳含量，并通过实验室分析来 确认测量仪的结果干燥器为两床吸附单元，循环周期为8h天然气在一台吸附器中向下流动，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则用再生气体（压 缩的 LNG 储罐闪蒸气）加热及冷却再生气体通过换热器由导热油加热，用于再生后由空冷 器冷却，然后经再生气分离罐进行气液分离，气体做燃气透平机组的燃料两台吸附器由程 序控制进行周期性切换操作，吸附和再生的操作压力不同，所以需要一个缓慢的升压或降压 过程吸附剂的预计寿命最短约为3年通过分析仪检查水含量，并通过实验室分析来确认水测量仪的结果在允许气 体进入液化单元前，水含量应低于0. 5X10书。

加热初期及冷却末期对再生气体的需要量会发生变化，去燃气透平机组的燃料气的压 力控制就显得很重要3.2 天然气的液化及混合冷剂系统3.2.1 天然气的液化天然气的液化采用Linde公司先进的混合冷剂循环（MRc）技术，其特点是用1种混合冷 剂代替多种单冷剂的分别压缩循环，压缩设备少，仅用 l 台压缩机组，并对冷凝、分离和膨 胀的级数进行了工艺优化通过预处理系统，天然气中的二氧化碳和水的含量达标后，天然气进入工艺冷区，冷区 由集成在1个壳中的3个螺旋缠绕式换热器和几个气液分离器组成天然气首先在预冷器中 预冷却（原料气仅仅接近液化条件），并在原料气重烃分离器中除去可能存在的重烃组分：然 后依次进入液化器冷凝和过冷器过冷到一 155~C过冷器温度由通过调节用作燃气透平机组 运行所需的燃料气的储罐闪蒸气量来控制的液化的冷量由多组分混合冷剂的循环提供，混 合冷剂由氮、甲烷、乙烯、丙烷和戊烷组成天然气流量调节的原则是给装置输送尽可能多的天然气，以便通过MRC提供的冷量进行 液化但是实际上没有那么多的原料气而是根据压缩机一段的压力和压缩机的负荷来调节 LNG的进气量在天然气经过节流膨胀阀进入LNG储罐之前，天然气流量是根据此阀后的液 化天然气的温度（做为LNG正确液化的衡量尺度）来进行调节的，因此，这个膨胀阀就成为输 送到装置中的天然气的间接流量控制器。

通过调节该阀，就可以改变LNG储罐中闪蒸气的量 这样，天然气的输入流量与液化量之间有了平衡的控制3.2.2 冷剂循环冷剂从冷箱壳程侧下部排出，其温度稍高于饱和状态的温度冷剂首先通过压缩机I 级入□分离器，然后经冷剂循环压缩机I级压缩，再经空冷器冷却，部分气体被冷凝气体 和液体一起进入压缩机II级进□分离罐中分离，循环气在压缩机II级进一步压缩：分离出 的液体由MRC泵送到循环压缩机II级出□空冷器的进口，与II级出□气体混合经空冷器 冷却后，气体和凝液在循环压缩机III级入□分离器中分离分离出的气体经III级压缩后， 经空冷器冷却，重组分被冷凝，气液在循环高压分离罐中分离此罐同时用作循环冷剂重组 分的缓冲罐循环高压分离罐的液体流入III级入□分离器，全部的液态烃流入预冷器预冷，然后 经．卜 T 阀节流膨胀后，为天然气的预冷提供冷量从循环高压分离罐出来的循环气在预冷 器中也被冷却到相同的温度，部分冷凝后进入到MRC分离器，从该分离器出来的液体在液化 器中冷却，然后经J—T阀膨胀后用来为液化器提供冷量而分离出来的气体则在液化器中 冷凝，在过冷器中过冷，并经J-T阀之后为天然气的过冷提供最终冷量。

膨胀后的循环气流， 在低温螺旋缠绕管式换热器的预冷器、液化器和过冷器共用壳程中复热，经I级入□分离器 返回到循环压缩机 I 级吸入侧3.2.3 冷剂贮存和补充为补充循环压缩机的气体密封系统造成的冷剂系统循环气体的损失，设有冷剂补充配 置系统冷剂各组分的补充量根据冷剂组成分析测量数据、冷区的温度情况进行调整， 并经计量加入系统填充时应避免冷剂的填充量过多而超出设计值，实际填充量要依据实际的管线和设备的体积值进行重新计算，以对理论设计量进行校正每一个填充步骤完成后都必须确认气体的组分状态3.3 液化天然气储存及灌装系统LNG自液化装置进入LNG低温储罐，进罐管线从储罐顶部进入储罐进料可以注入储罐 上部，也可以注入储罐下部，或采用上部和液下同时进行的方式上或下进料由操作员根据 储罐内的液体密度和温度条件而定保证进罐LNG和储罐内LNG能够充分地混合，避免储罐 内液相产生分层，防止“翻滚”现象发生，保证低温储罐运行的稳定性和安全性储罐设置了液位、压力和温度测量仪表，储罐的保护系统经安全控制系统与DCS相接 储罐发生咼液位或咼压力时，储罐的进料阀会自动关闭° LNG储罐的不同液位咼度，不仅布 置了温度计，还配置了密度计。