天然气液化厂工程设计简介

天然气液化厂工程设计简介1.计遵循的主要规范、标准和规定序号标准号标准名称管道1GB50316-2000工业金属管道设计规范2GB50251-2003输气管线工程设计规范3GB50235-97工业金属管道工程施工及验收规范4GB50236－98现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范5SY0402-2000石油天然气站内工艺管道工程施工及验收规范6GB50183-2004石油天然气工程设计防火规范7SH3041-2002石油化工企业管道柔性设计规范设备1质技监局锅发[1999]154号压力容器安全技术监察规程2国务院令第373号（2003年）特种设备安全监察条例3HG20585—1998钢制低温压力容器技术规定总图防火1GB50016-2006建筑设计防火规范2GB50183-2004石油天然气工程设计防火规范3GB50160-92石油化工企业防火设计规范（1999年版）4SH3063-1999石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范环境1GB3095-96大气环境质量标准2GB3096-93城市区域环境噪声标准3GB5749-85生活饮用水卫生标准4GB8978-96污水综合排放标准5GB12348-90工业企业厂界噪声标准6GB16297-96大气污染物综合排放标准7GB3838-2002地表水环境质量标准8GB15618-95土壤环境质量标准噪声1GBJ87-85工业企业噪声控制技术规范2GB12348-90工业企业厂界噪声标准3GB12523-90建筑施工场界噪声限制及其测量方法电气部分1GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范2GB50055-93通用用电设备配电设计规范3GB50057-94建筑物防雷设计规范(2000年版)4GB50052-95供配电系统设计规范5GB50052-95供配电系统设计规范6GB50054-95低压配电设计规范仪表及自动控制1GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范2HG/T20505-2000过程测量与控制系统用文字代号和图形符号3HG/T20507-2000自动化仪表选型规定4HG/T20508-2000控制室设计规定5HG/T20509－2000仪表供电设计规定6HG/T20511-2000信号报警、联锁系统设计规定7SH-T3092-1999石油化工分散控制系统设计规范通信1GB50058—92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范2GB50198—94民用闭路监视电视系统工程技术规范3GB/T50311—2000建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范建筑结构1GBJ16-87（2001年版）建筑设计防火规范GB50223-2004建筑工程抗震设防分类标准GB50009-2001建筑结构荷载规范（2006年局部修订）2GB50003-2001砌体结构设计规范(2002年局部修订条文)3GB50010-2002混凝土结构设计规范4GB50007-2002建筑地基基础设计规范5GB50011-2001建筑抗震设计规范6GB50191-93构筑物抗震设计规范7SH3068-95石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范8GB50017-2003钢结构设计规范9GB50040-96动力机器基础设计规范10JGJ79-2002建筑地基处理技术规范11JGJ94-94建筑桩基技术规范12GB50032-2003室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范给排水及消防1GB50015-2003建筑给水排水设计规范2GB50014-2006室外排水设计规范3GB50013-2006室外给水设计规范4GB50140-2005建筑灭火器配置设计规范5GB50160-1992石油化工企业设计防火规范（1999年版）暖通1GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规范2GB50041-92锅炉房设计规范3CJJ/T81-98城镇直埋供热管道工程技术规程2工程概况本项目主要包括液化厂的预处理装置、液化装置、配套的附属设施以及LNG储存和外运装置。液化主要包括以下几个过程：原料气净化压缩液化储存运输2.1技术参数2.1.1原料气源参数原料气组分原料气供气压力（进液化厂）：≥MPa（表压）。物性参数（0℃，1atm）：低热值MJ/m3高热值MJ/m3华白指数MJ/m3运动粘度m2/s动力粘度kg.s/m2密度Kg/Nm3比重2.1.2预处理后参数预处理后气组分物性参数（0℃，1atm）：低热值MJ/m3高热值MJ/m3华白指数MJ/m3运动粘度m2/s动力粘度kg.s/m2密度Kg/Nm3比重2.1.3LNG产品参数LNG产品组分LNG储存压力：常压LNG液体密度：Kg/m3（常压、-162℃）LNG气体密度：Kg/m3（常压、-162℃）2.1.4原料气处理量和产品产量原料气处理量：万Nm3/dLNG产量：t/d3原料气的压缩与净化3.1原料气压缩由于进厂的原料气压力较低，难以满足液化工艺的要求，必须通过气的压缩提高原料气的压力。进厂的原料气首先进入设置在压缩机进口前的分离器或过滤器，以分离煤层气中的液体及可能存在的固体颗粒。3.1.1压力的确定原料气进厂压力为0.1~5.0MPa。由于气进液化装置的压力与液化温度有直接的关系原料气进液化装置的压力越高，增压机所耗功率越低，但在5.4MPa左右，所耗功率相对较低，若再提高原料气压力，功耗降低不很明显，因此确定原料气压缩机的出口压力为5.0~5.5MPa为佳。3.1.2压缩机选型压缩机形式主要有往复式、离心式和螺杆式压缩机。通常往复式压缩机用于燃气处理量在6000m3/h以下的液化装置；离心式压缩机用于大型的液化装置；对于橇装式小型天然气液化装置则采用小体积的螺杆式压缩机。（1）往复式压缩机往复式压缩机一般以中低速运转，排量小，是中小型液化装置中的气体增压设备。其适用范围较大，可以通过改变活塞行程，来适应满负荷和部分负荷状态下运行，从而减少运行费用和减少动力消耗。新型的往复式压缩机以效率、可靠性和可维护性作为设计重点，效率超过95%，具有运转平稳、磨损较小、可靠性高、容易维修、使用寿命长等特点。（2）离心式压缩机离心式压缩机转速高、排量大、体积小，是大型液化装置中的气体增压设备。流线型的叶轮精度高，能保证气体平滑流动，使设备运转平稳，提高设备的可靠性，效率可达到80～90%。离心式压缩机与往复式压缩机相比，优点是结构紧凑、排量大、机组重量轻、原材料消耗少；没有气阀、填料、活塞环等易损件，连续运转周期长；在转子与定子之间，除轴承和轴端密封之外，没有接触摩擦的部分，气缸内不需要润滑，压缩气体不带油；供气连续、稳定，无循环脉动。缺点是稳定工作范围较窄，一旦偏离设计工况，效率较低，甚至发生故障，可调性相对较差；在高速、高温下旋转的叶轮和轴，制造工艺要求高。（3）螺杆式压缩机螺杆式压缩机与往复式压缩机相同，都属于容积式压缩机，但从主要部件运动形式看，又与透平压缩机相似，故螺杆压缩机同时兼有上述两类压缩机的特点。螺杆压缩机优点是可靠性高、操作维修方便、动力平衡性好、适应性强，并具有多相混输等特性；缺点是设备造价较高，只能适应高压范围，排气量较小。3.1.3原料气压缩系统主要设备序号项目数量单位备注原料气压缩系统2套1原料气过滤分离器2台2原料气压缩机3台3气末级冷却器3台3出口分离器13.2原料气净化作为液化装置的原料气，首先必须对其进行预处理。原料气杂质主要为水分、二氧化碳、硫化氢、汞等，原料气的预处理即是脱除这些杂质，以免这些杂质腐蚀设备及在低温环境下冻结而堵塞设备和管道。液化装置对原料气预处理要求指标见下表。杂质组分预处理指标二氧化碳CO25～10×10/m3硫化氢H2S＜4×10/m3水H2O＜0.1×10/m3硫化物总量10～50mg/Nm3芳香烃总量1-10×10/Nm3环烷烃总量＜0.5×10/m3z汞＜0.01µg/Nm33.2.1脱酸性气体3.2.1.1脱酸气方法的选择在原料气液化前的净化装置中，常用的净化方法为化学吸收法，其中包括醇胺法、热钾碱法、砜胺法。（1）醇胺法醇胺法利用以胺为溶剂的水溶液，与原料煤层气中的酸性气体发生化学反应，可同时脱除CO2和H2S。目前国内主要采用一乙醇胺（MEA）及甲基二乙醇胺（MDEA）等做为溶剂。醇胺法的突出特点是成本低、高反应率、稳定性好、容易再生。醇胺法脱酸气的优点是受操作压力影响小，当酸气分压较低时用此法较为经济。工艺成熟，同时吸收CO2和H2S的能力强，尤其在CO2含量比H2S含量高时应用，也可部分脱除有机硫。缺点是腐蚀性较强需要较高的再生热，溶液容易发泡，与有机硫作用易变质等。（2）热钾碱法热钾碱法是以碳酸钾、催化剂、防腐剂和水组分的混合物，可同时脱除CO2和H2S。具有吸收温度较高，净化程度好等特点，对含有大量CO2的原料气尤为适用。热钾碱法脱酸气的优点是当酸气分压较高时用此法较为经济，压力对操作影响较大，在CO2含量比H2S含量高时适用，所需的再生热较低。（3）砜胺法砜胺法的吸收溶液由物理溶剂环丁砜、化学吸收剂二异丙醇胺加少量的水组成。通过物理和化学作用，同时或选择性的吸收原料气中的CO2和H2S，然后在常压下将溶液加热再生以供循环使用。砜胺法对中高酸气分压的原料气有广泛的适应性，而且有良好的脱有机硫能力，能耗较低，适用于高压下净化，净化度高，对于H2S含量比CO2含量高时使用此法较为经济，对设备腐蚀小。缺点是价格较高，对烃类有较高的溶解度，会造成有效组分的损失。（4）脱酸气方法吸引剂的选择鉴于以上方法的性能比较，针对原料气气体组分单一、CO2含量不高的特性，推荐选用胺法脱除原料气中的CO2等酸气。下面对原料气液化曾选用的MEA及MDEA做分析比较。a.MEA（-乙醇胺）（a）净化度高在含有CO2、H2S的天然气中，使用MEA可达到很高的净化度。下表是15%MEA不同贫液质量的化学平衡净化气质量。15%MEA不同贫液质量下的平衡净化气质量①贫液H2S含量贫液CO2含量净化气H2S含量，mL/m3净化气CO2含量，mL/m3mol/molg/Lmol/molg/L2.0②4.0②6.0②2.0②4.0②6.0②0.18.50.0000.00024.9012.458.300.000.000.000.18.50.0010.1125.4412.728.480.000.000.000.18.50.011.128.3414.179.450.0640.0320.0210.18.50.055.542.6021.3014.200.3930.1960.1310.18.50.1011.064.7832.3921.591.320.6570.4380.054.250.1011.022.8511.447.630.850.4270.2840.010.850.1011.03.231.621.070.590.2950.1960.0010.0850.1011.00.270.1350.0900.5240.2620.1750.0000.0000.1011.00.000.000.000.5240.2620.175注：①本表根据Maddox平衡数据计算；②装置总压：MPa。从上表可见（1）从平衡的角度而言，贫液H2S含量4.25g/L所对应的平衡气相H2S含量事实上已不能保证净化指标合格。压力为4.0MPa时，净化气平衡H2S含量11.44mL/m3（约16.4mg/m3），2.0MPa更高达22.85mL/m3（约32.7mg/m3）。实际操作与平衡还会有一段距离。根据试验结果，贫液H2S含量2g/L可保证净化气H2S含量20mg/m3。（2）在一定的贫液H2S含量条件下，贫液CO2含量的升高对H2S净化度有显著的不利影响，反之亦然。（3）总体说来，平衡条件下净化气H2S含量较CO2含量高1～2个数量级。实际上由于CO2与MEA反应速度要慢一些，故距平衡较