工藝裝置流程說明
3.2.1 低壓沼氣的增壓壓縮
沼氣經(jīng)過經(jīng)壓縮機(jī)壓縮至4.0Mpa，
3.2.1 沼氣的脫碳和脫水干燥
沼氣,本身含有一定量的CO2，為了裝置正常運(yùn)行，必須去除掉，尾氣中含有的H2S和CO2統(tǒng)稱為酸性氣體，它們的存在會(huì)造成金屬腐蝕并污染。
用于尾氣脫除酸氣的有溶劑吸收法、物理吸收法、氧化還原法和分子篩吸附法。目前普遍*和廣泛應(yīng)用的溶劑吸收法和分子篩法。
溶劑吸收法是以可逆的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，以堿性溶劑為吸收劑的脫硫，溶劑與原料氣中的酸組分（主要是H2S和CO2）反應(yīng)而生成化合物；吸收了酸氣的富液在升高溫度、壓力的條件下又能分解而放出酸氣，從而實(shí)現(xiàn)溶劑的再生利用。溶劑吸收法所用溶劑一般為烷醇胺類，主要有一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、二異胺（DIPA）、二乙醇胺（MDEA）等。
分子篩法是利用分子篩的吸附性能來同時(shí)脫除水分和二氧化碳。
由于本天然氣液化裝置的原料天然氣中二氧化碳含量較高，不適用于分子篩法，因此選擇溶劑吸收法來脫除原料天然氣中的酸性氣體（二氧化碳）。
該工藝由 2臺(tái)吸附器連續(xù)循環(huán)使用，1臺(tái)吸附器處于吸附階段，另 1臺(tái)吸附器則處于吸附劑再生的吹冷和加熱階段。再生氣采用精餾塔塔頂出來的尾氣。再生后再生氣體送出界區(qū)。
1）吸附
原料氣自塔底經(jīng)程控閥進(jìn)入正處于吸附狀態(tài)的吸附塔 A內(nèi)。在吸附劑的選擇吸附下，其中的水分和其他微量雜質(zhì)被吸附下來，未被吸附的原料氣從塔頂，通控閥進(jìn)入后工序。當(dāng)被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿(稱為吸附前沿)到達(dá)床層出口預(yù)留段時(shí)，關(guān)掉該吸附塔的原料氣進(jìn)料閥和產(chǎn)品氣出口閥停止吸附。吸附床開始轉(zhuǎn)入再生。目前的狀態(tài)為吸附塔 B吸附， A塔再生。
2）逆放
這是在吸附結(jié)束后，逆著吸附方向進(jìn)行減壓，使被吸附的氣體減壓解吸出來的。A塔內(nèi)氣體從塔的底部經(jīng)程控閥出來，再通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)壓力后放空。
3）再生加熱
在逆放結(jié)束后，采用尾氣氣（開車初期可用原料氣代替）經(jīng)再生氣加熱器加熱到～220℃后，經(jīng)程控閥從吸附塔頂自上而下沖洗 1A塔內(nèi)的吸附劑床層，將吸附在吸附劑上的雜質(zhì)*解吸出來，使吸附劑再生的，加熱后的氣體通控閥放空。當(dāng)
塔底部出口溫度達(dá)到 180℃~200℃時(shí)可認(rèn)為再生完成。
4）吹冷
當(dāng)再生加熱完成后，關(guān)閉加熱器，尾氣對(duì)吸附塔 A自上而下進(jìn)行吹冷，當(dāng)出口溫度到常溫時(shí)該結(jié)束。
5）升壓
在再生完成后，用吸附后的純凈氣體通過調(diào)節(jié)閥對(duì)吸附塔A進(jìn)行而平穩(wěn)地升壓至吸附壓力。
經(jīng)這一后吸附塔便完成了一個(gè)完整的“吸附-再生”循環(huán)，又為下一次吸附做好了。
整個(gè)凈化單元由程序自動(dòng)完成。凈化壓力由調(diào)節(jié)閥控制。自干燥塔出來的氣體經(jīng)過粉塵過濾器進(jìn)入主換熱器。
脫水工序主要工藝操作條件如下表 8 所示。
在本工序出口的工藝管線上配置在線儀用以監(jiān)測(cè)干燥效果，確保進(jìn)入冷箱的原料氣工藝要求。
3.2.2 LNG液化提取
液化分離部分?jǐn)M采用間接機(jī)制冷加精餾液化的流程。
經(jīng)干燥后的沼氣溫度約 40℃，壓力約 4.0MPa，進(jìn)入冷箱，依次經(jīng)過主翅式換熱器充分換熱后成為過冷 LNG產(chǎn)品經(jīng)過減壓送往 LNG儲(chǔ)槽。
循環(huán)制冷采用單級(jí)制冷，其主要由壓縮機(jī)、透平機(jī)、冷箱等設(shè)備構(gòu)成。通過循環(huán)為原料氣的液化與精餾提供冷量。
本流程組織比較成熟,簡(jiǎn)單,效率和能耗都處于上佳.
3.3 自控技術(shù)方案
3.3.1 控制水平和主要控制方案
1）DCS
本裝置主要的工藝物料是其他，其特點(diǎn)是：易燃、易爆。根據(jù) LNG生產(chǎn)的要求，本項(xiàng)目的自動(dòng)控制方案為：
主要生產(chǎn)裝置采用的集散控制（DCS），在控制室對(duì)工藝各單元和公用工程進(jìn)行工藝操作數(shù)據(jù)與操作狀態(tài)采集、處理、顯示和存儲(chǔ)，通過液晶顯示器顯示工藝流程圖、工藝操作數(shù)據(jù)、工藝運(yùn)行狀態(tài)、趨勢(shì)記錄、生產(chǎn)報(bào)表和等畫面，并可通過打印機(jī)打印各種畫面、報(bào)表和記錄。為生產(chǎn)的控制精度，設(shè)計(jì)除采用常規(guī)的定值控制外，還設(shè)有壓力分程控制等復(fù)雜控制。重要的工藝操作控制參數(shù)設(shè)置聯(lián)鎖及 ESD，操作運(yùn)行越限與故障裝置。
本項(xiàng)目設(shè)置的控制室，包括操作控制室、機(jī)柜室、工程師站室、UPS間等。在控制室內(nèi)設(shè)有可燃、有體檢測(cè)盤、火災(zāi)盤等?？刂剖覇为?dú)設(shè)在控制樓內(nèi)。
2）ESD
根據(jù)規(guī)范要求，為確保裝置的運(yùn)行，本裝置設(shè)置了 ESD，以實(shí)現(xiàn)在緊急狀態(tài)下或事故狀態(tài)下對(duì)裝置進(jìn)行關(guān)斷（停車）。
ESD是由 I/O模塊、邏輯控制器、 PC、SOE、ESD控制盤等組成。ESD要求通過 TUV6級(jí)認(rèn)證。LNG工廠 ESD設(shè)置為事故型，ESD共分為 4級(jí)：
a）1級(jí)關(guān)斷（ ESD-1）為全廠關(guān)斷。該級(jí)關(guān)斷級(jí)別高。工廠設(shè)備除應(yīng)急支持（延時(shí)關(guān)斷）外全部關(guān)停。此級(jí)別關(guān)斷只能由工廠主要負(fù)責(zé)人或其的人員手動(dòng)啟動(dòng)。ESD-1級(jí)按鈕設(shè)有明顯的標(biāo)志及警告牌，并有保護(hù)裝置防止誤操作。關(guān)斷將自動(dòng)傳送到中心平臺(tái)觸發(fā)相關(guān)的關(guān)斷。
b）2級(jí)關(guān)斷（ ESD-2）為火氣關(guān)斷。該級(jí)關(guān)斷由工廠的火災(zāi)或可燃?xì)怏w嚴(yán)重泄漏引起。由操作人員手動(dòng)啟動(dòng)。除能執(zhí)行本級(jí)關(guān)斷的特殊功能外，ESD-2關(guān)斷將能觸發(fā) ESD-3及 ESD-4級(jí)關(guān)斷。ESD-2級(jí)按鈕設(shè)有明顯的標(biāo)志及警告牌，并有保護(hù)裝置防止誤操作。
c）3級(jí)關(guān)斷（ESD-3）為生產(chǎn)/公用關(guān)斷。該級(jí)關(guān)斷由公用故障或生產(chǎn)的重要裝置故障引起，可手動(dòng)或自動(dòng)啟動(dòng)。除能執(zhí)行本級(jí)關(guān)斷外，ESD-3關(guān)斷將能觸發(fā) ESD-4級(jí)關(guān)斷。關(guān)斷將自動(dòng)傳送到中心平臺(tái)觸發(fā)相關(guān)的關(guān)斷。ESD-3級(jí)按鈕設(shè)有明顯的標(biāo)志及警告牌，并有保護(hù)裝置防止誤操作。
d）4級(jí)關(guān)斷（ ESD-4）為單元關(guān)斷。該級(jí)關(guān)斷由單個(gè)設(shè)備故障引起。此級(jí)關(guān)斷僅關(guān)斷故障設(shè)備，而不影響其他設(shè)備的正常操作。ESD-4級(jí)關(guān)斷可手動(dòng)自動(dòng)啟動(dòng)。某一級(jí)別的關(guān)斷指令均不能引起較別的關(guān)斷，只能引起本級(jí)別級(jí)及所有相關(guān)的較低級(jí)別的關(guān)斷。
在緊急情況下，如火災(zāi)、事故時(shí)，按緊急預(yù)案所規(guī)定的程序啟動(dòng)緊急切斷按鈕，將下列閥門切斷或開啟，使進(jìn)出裝置的物料、裝置區(qū)與 LNG罐區(qū)之間的物料切斷，本設(shè)備、其他設(shè)施的。
①原料氣進(jìn)裝置緊急切斷
②原料氣緊急旁通（開啟）
③低壓返流尾氣出裝置緊急切斷
④ LNG貯槽（按配置數(shù)量）進(jìn)液管緊急切斷
⑤ LNG貯槽（按配置數(shù)量）出液管緊急切斷（原有設(shè)備和緊急切斷閥）
⑥ LNG裝車液相管線緊急切斷
⑦ LNG裝車氣相管線緊急切斷
儀表為的控制，對(duì)重要的檢測(cè)點(diǎn)采用三選二原則。儀表要求設(shè)置，對(duì)有些可選用控制閥作為執(zhí)行單元。
3.3.2主要的儀表選型
根據(jù)工藝介質(zhì)易燃、易爆的特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)的電動(dòng)儀表均選用隔爆型儀表?，F(xiàn)場(chǎng)主要儀表選型如下：
1）流量?jī)x表
a）孔板流量計(jì)
b）電磁流量計(jì)
c）渦街流量計(jì)
d）可變面積流量計(jì)
e）其它類型流量元件及流量計(jì)，如：文丘里管、威力巴、流量計(jì)等將根據(jù)需要考慮選用。
2）液位儀表
a）單、雙法蘭差壓式液位變送器
b）浮筒式液位變送器
c）液位計(jì)
d）就地指示型液位儀表（玻璃板液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)）
e）其它類型的液位儀表，如：外浮球式液位開關(guān)、浮子式或貯罐液位計(jì)、超聲波液位計(jì)等將根據(jù)特定的對(duì)象，分別考慮、擇優(yōu)選用。
3）壓力儀表
a）就地壓力表：根據(jù)需要可采用普通型、耐震型及隔膜型。
b）就地安裝的壓力開關(guān)：僅作或聯(lián)鎖用。
c）壓力及差壓變送器：適用于非腐蝕介質(zhì)的壓力及差壓測(cè)量。
d）膜片密封型壓力變送器：適用于腐蝕介質(zhì)的壓力測(cè)量。
4）溫度儀表
a）溫度計(jì)套管：熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計(jì)等檢測(cè)元件用于測(cè)量高溫、高壓或是腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)的溫度時(shí)用；
b）熱電偶：特殊低溫測(cè)量采用一體化熱電偶溫度變送器。
c）熱電阻：一般情況下采用分度號(hào)為 Pt100的一體化熱電阻溫度變送器。
d）就地指示溫度計(jì)：均采用雙金屬溫度計(jì)（抽芯式、萬向型）。
5）分析儀
如：電導(dǎo)儀，PH、色譜分析儀計(jì)等，將根據(jù)工藝要求選用。
6）可燃、有體檢測(cè)、器
根據(jù)專業(yè)的要求進(jìn)行設(shè)置,可采用催化型或其它類型的檢測(cè)器。器安裝，并安置在控制室內(nèi)。
7）控制閥
a）波紋管密封調(diào)節(jié)閥：適用于易燃、易爆及有腐蝕性的介質(zhì)。
b）氣動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥：適用于氣體、接管口徑大于 350mm，且要求壓力降較小時(shí)。
c）氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥：適用于一般時(shí)。
d）切斷閥采用氣缸式球閥或閘閥。
e）其它類型的控制閥如三通閥、角型調(diào)節(jié)閥、隔膜調(diào)節(jié)閥等可根據(jù)生產(chǎn)及工藝介質(zhì)的特點(diǎn)選用。
3.3.3 動(dòng)力供應(yīng)
1）電源
電壓：10000V/380V/220VAC，50Hz ± 10%;
容量：40KVA（UPS 不間斷電源）;
UPS不間斷供電時(shí)間：30分鐘
2）儀表氣源
壓力 ≥0.5MPa (進(jìn)裝置區(qū)的壓力)
溫度 常溫
－40℃
儀表空氣要求:
含塵量 ≤0.1g/m3
粉塵粒徑 ≤3μm
含油量 ≤8 ppm
儀表空氣用量 100 Nm3/h
儀表氣備用時(shí)間 20 min
3.4 主要設(shè)備選型
3.4.1 設(shè)備選型原則
本項(xiàng)目各裝置將根據(jù)各自的工藝特點(diǎn)和物料特性，本著節(jié)約、可靠、能耗低、小等原則選擇工藝設(shè)備。
3.4.2 主要工藝設(shè)備選擇
本項(xiàng)目主要的工藝關(guān)鍵設(shè)備包括干燥塔、循環(huán)壓縮機(jī)、機(jī)、 LNG冷箱和貯槽等。
1）吸附塔
本裝置干燥脫水工序的關(guān)鍵設(shè)備是吸附塔，其工作是降壓、脫附和升壓的循環(huán)，屬于疲勞容器，需采用《鋼制壓力容器 –分析設(shè)計(jì)》JB4732-95仔細(xì)核算。其設(shè)計(jì)壽命大于 15年。
2）循環(huán)壓縮機(jī)
本項(xiàng)目循環(huán)壓縮機(jī)選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有運(yùn)行平穩(wěn)、便于調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。壓縮機(jī)的參數(shù)為：
入口溫度 35℃
入口壓力 0.52Mpa
出口壓力 3.0Mpa
流 量 11500Nm3/h
軸 功 率 980 kW
水 耗 120噸/小時(shí)
4）冷箱
冷箱是液化工序的核心設(shè)備，外部是鋼制保溫箱，內(nèi)裝鋁制板翅式主換熱器，然后充填珠光砂保溫。
鋁制板翅式換熱器屬間壁式緊湊換熱器。因?yàn)殇X合金的導(dǎo)熱系數(shù)高，且在 0℃以下操作時(shí)，其延伸性和抗拉強(qiáng)度都較高，適用于低溫及超低溫的。板翅式換熱器的板束采用真空釬焊工藝，確保翅片、隔板和封條熔合成整體。同時(shí)，流道必須嚴(yán)密、均勻并確保耐壓的要求。
