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1、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4GB5023698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1999154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3HG20
2、5851998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
3、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
4、表选型规定4HG/T20508-2000控制室设计规定5HG/T205092000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1GB 5005892爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范2GB 5019894民用闭路监视电视系统工程技术规范3GB/T 503112000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
5、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
6、-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
7、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2.1.3 LNG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/d3 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
8、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0.15.0MPa。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5.05.5MPa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
9、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8090%。离心式压缩机与往复式
10、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
11、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台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CO251010/m3硫化氢H2S410/m3水H2O0.110/m3硫化物总量1050mg/Nm3芳香烃总量1-
12、1010/Nm3环烷烃总量0.510/m3z汞0.01g/Nm33.2.1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，
13、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
14、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
15、气质量贫液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/L2.04.06.02.04.06.00.18.50.0000.00024.9012.458.300.000.000.000.18.50.0010.1125.4412.728.480.000.000.000.18.50.011.128.3414.179.450.0640.0320.0210.18.50.055.542.6021.3014.200.3930.1960.1310.18.50.1011.064.7832.3921.591.320.6570.4380.054.
16、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：本表根据Maddox平衡数据计算； 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 22.85 mL/m3（约32.7 mg/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
