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1、LNG_工厂部分详细版 LNG工厂建设条件原料天然气条件 Yamal LNG工厂项目的原料天然气来自俄罗斯西西伯利亚西北部的亚马尔半岛的塔姆贝气田,经过井口集输和上游进气处理设施处理之后,其气质条件以及进厂气的温度与压力情况见表9.1-1。原料天然气进气条件组成mol%工况1开采初期(2017年)工况2开采期(2030年)工况3干气混合气(2035年)甲烷(C1)94.519692.476294.1264乙烷(C2)2.75014.41733.0448丙烷(C3)0.45740.95360.4799异丁烷(i-C4)0.12560.21410.1437正丁烷(n-C4)0.11140.2159
2、0.1206异戊烷(i-C5)0.03610.04830.0445正戊烷(i-C5)0.03920.05100.0475C6+0.11170.13200.2229二氧化碳(CO2)1.50781.08991.4254氮气(N2)0.34110.40180.3444合计100100100分子量17.0717.5317.23热值HHV, BTU/scf104110691044进气压力, bara70进气温度, -325注:进厂气最大烃露点为2570bara。 原料天然气气质条件优良,甲烷含量高,杂质含量低,便于除杂处理、LNG生产,液化收率高;并且原料气中含有一定量的乙烷和丙烷,可保证工厂运行期间
3、所用混合冷剂中的乙烷和丙烷的自产供应。 原料天然气经过上游预处理厂(进气处理设施)的脱甲醇和脱凝析油等预处理后,送入LNG工厂的天然气压力可保证在70bara。另外,LNG工厂与上游预处理厂相邻布置,其布置紧凑,工厂进气管线短,使得压力损失最小,同时进气温度受环境影响不大,不会过低,在-325范围内。地址条件 LNG工厂位于俄罗斯西伯利亚地区北部的亚马尔半岛,北纬7129、东经7149,地处北极圈内,地理位置和区域位置如图9.1-1所示。所依托港口为Sabetta港。图9.1-1 Yamal LNG工厂地理位置及区域位置 Yamal半岛地处北极圈,天气寒冷。该地区60%为沼泽和湖泊;每年有30
4、0天左右被冰雪覆盖,永冻土深度约300500m;地势平缓,平均海拔约50m,海拔高度差异低于90m。LNG厂区内地势低平,设计建设海拔28m(电站/甲醇厂/公用工程区地势较高,78m;主装置区5.5m;产品储存区4.5m;码头处地势最低,海拔2m)。气候条件 (1)气温全年气温情况统计(单位:)1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年平均-24.6-26.2-24.2-16.0-7.30.75.26.22.5-6.1-15.5-20.7-10.5最大10.31662630262103130最小-48-49-45-41-31-13-3-3-15-33-43-46-49全年最高温度
5、:30;全年最低温度:-49;最热月平均最高气温:9.4;最冷月平均气温:-29.5;最冷5日平均温度:-39(机率0.92)、-45(机率0.98)。 (2)风速与风压全年平均风速5.76.9m/s,全年最大风速2840m/s;风压通常考虑0.73kPa。 (3)降水瞬时最大降雨量47mm/h;雪载荷:水平表面每平方米雪载荷2.7kPa。 (4)其他冬季:10月次年5月;夏季:6月9月(平均气温0);成雪期 9月1911月11日;融雪期 5月316月30;光照期短(1179小时/年),每年1月和12月为极夜,无光照;11月份日照时间为1h;辐射强度:太阳最大辐射637W/m2;全年湿度大,相
6、对湿度为8290%,平均相对湿度86%;冰层厚度0.2m-1.6m。建设条件的特殊性 本项目地处偏远、气候寒冷的北极圈内,在建设中存在一些不利因素,需在设计与建设筹备期间充分考虑。地理位置偏远,无依托设施。与欧洲和亚洲主要目标市场相距较远。气候寒冷,工艺技术选择、设备管道及结构材料选择、建设及施工方案选择、运营管理人员及设施配置等,都需要特殊考虑和精心策划。交通条件受限。空运需要建设专用机场;水运只有在夏季无冰期可顺利通航,冬季需破冰才能通航,LNG产品需要在欧洲的接收站进行二次转运;无陆路交通,区域道路需自行建设。生活资源缺乏,需要从其他地方调入。工厂建设方式与设计特殊性工厂建设方式 建厂地
7、偏远、寒冷、运输条件差、当地无可用有效劳动力,劳动力需从外部输入。因此,建设方式主要采用模块化建设,尽量减少现场散造工作量。主工艺装置、烃分离与公用工程设施、管廊等均为模块化建设(共143个模块、最大模块重量8700余吨),模块总重量为28.3万吨;仅LNG储罐、发电站、低压火炬管廊和高压火炬支撑架等采用就地建设。工艺设计与工程建设的特殊性 在极地气候条件下建设LNG工厂,从工艺技术及控制方案的选择,工艺系统设计到工程实施方案,从设备管道及结构材料的选择到安装与控制、以及厂区布置和后勤保障与运营管理模式,均具有其特殊性。 从各专业角度概况其特殊性如下: (1)工艺设计丙烷循环内压缩机人口侧的设
8、备及管线均需考虑全真空设计;丙烷压缩机进口罐设加热器,防止丙烷过度冷凝造成压缩机进口真空,进而引起设备损坏;丙烷预冷换热器需要设置打回流设施,避免环境温度过低引起设备和管线真空;丙烷压缩机停车后再启动前需进行甲烷置换,开车后再进行丙烷置换,避免开车过程中由于环境温度过低引起压缩机入口真空,对设备造成损坏;当丙烷制冷系统压力过低时,需要更换密封气为甲烷,避免外部环境的湿空气进入丙烷系统;含水及含重烃管线及设备均需电伴热;机修车间和控制室等人员经常出入之处,设计维温21 (1924 );所有工艺设备排放口设置特殊的防冰措施。 (2)设备与管线材料选择要求耐当地冬季最低气温(设计温度-52 );动设
9、备(压缩机和泵)设机房,并设采暖通风系统,维温10 ;空冷器:为空冷器设置带百叶窗的封闭箱体,并内设导热油加热系统,防止温度过低影响工艺系统操作,进出风口设冰雪防护;设备和管线保温、电伴热,在模块加工过程中完成;储罐:设计中需考虑顶部雪载荷,顶部放空设除冰设施,通道布局需考虑防罐顶冰雪滑落伤人;所有生活设施及动设备厂房全年采暖。 (3)结构、土建考虑永冻层保护及地面冰雪厚度,所有设备、管线、建筑物、模块等架空高度1.5m,并且基础采取隔热垫层处理;钢材和水泥均需考虑能耐极限温度工况;管廊和设备要充分考虑冰雪载荷、防冰措施;码头航道及港池需要采取隔冰设施和加热防冻措施。 (4)电气、仪表、通讯均
10、需考虑防冻,采购能耐低温的设备;照明强度大、可靠性要求高,满足极夜照明需求。 (5)消防消防水防冻、电伴热,用后自动排空;整个系统(阀门、管线、仪表、泡沫系统)均按照-52 可操作设计。 (6)工厂布局考虑风向和堆雪用地;防止雪从高处滑落伤人,合理布置通道,并在管廊下设通道防护设施。 (7)其他准备人员防护装备;工厂内防雪固定和临时移动设施;设置专用机场,负责人流及部分物资运输;建设运行营地,满足极地人员工作、休息、运动等需求。工艺技术与工程方案装置规模与寿命装置规模与构成天然气液化厂(LNG工厂)总设计能力为1650万吨/年,共设3条生产线,每条产能550万吨/年,操作弹性为50%100%;
11、凝析油设计总产量为100万吨/年,含上游进气设施凝析油产量。 LNG工厂主工艺装置包括天然气脱酸气设施、干燥与脱汞设施、液化与脱除重烃设施、烃分离设施、冷剂生产与储存设施、LNG储存与装船设施,如图9.3-1示意范围。另外,工厂内还设有发电站、公用工程设施(氮气、工厂空气、仪表空气、新鲜水、脱盐水等系统)及辅助设施(废热回收系统、火炬系统等)。 图9.3-1 LNG工厂范围方块示意图(2)年操作时间与设计使用寿命LNG厂年操作时间为340天,大修周期为6年。工艺装备设计使用寿命为25年,建构筑物设计使用寿命为50年。工程建设主项 LNG工厂主要包括主工艺装置、储运设施、公用工程及辅助设施。主工
12、艺装置,每条生产线配备一套,分三期建设,每期一套;储运设施、公用工程及辅助设施根据需要分两期或三期逐步建成。各部分主项内容详见表9.3-1。LNG工厂工程主项表单元号主项名称主要内容备注一、主工艺装置单条线的配置U11脱酸气单元胺吸收塔、胺再生塔胺液闪蒸罐、胺循环泵、消泡剂系统等共29台U12干燥单元干燥塔再生压缩机过滤器再生气分离罐再生气冷却器3台1台2台1台1台U13脱汞单元脱汞床过滤器1个2台U14液化单元丙烷蒸发器主冷换热器(绕管式换热器)冷剂压缩机洗涤塔脱甲烷塔分离罐、泵、换热器、加热器等6台1台2台1台1台U15烃分离单元脱乙烷塔脱丙烷塔脱丁烷塔各塔配套再沸器、回流罐、回流泵和循环
13、泵2套烃分离设施3条生产线共用二、储存设施3条生产线共用U31冷剂储存单元乙烷储罐乙烷蒸发器丙烷储罐丙烷输送泵2台2台2台1台U34LNG储存与装船LNG储罐装船臂BOG压缩机组码头排放罐LNG泵416万立(全包容预应力混凝土储罐)5条,16”(4条液相、1条气相返回)4台套(含入口罐和后冷却器)2台1750 m3/h/台,每座LNG储罐内设4台LNG泵U35凝析油储存与装船凝析油储罐装船臂计量35万立(上游地面设施工作范围内)2条1套三、公用工程及辅助设施3条生产线共用U46供热系统HTFHVAC1套,热媒为导热油1套,热媒为乙二醇水溶液U50燃料气系统燃料气加热器和分液罐高压燃料气设施1套
14、低压燃气设施1套U60火炬系统高压干、湿火炬低压BOG火炬4套含一套备用火炬U70工厂空气和仪表空气6600 m3/hU71氮气系统生产和储存设备2000 m3/hU76新鲜水系统U77饮用水系统U78脱盐水系统8000 m3/hU79消防设施U80/81排水处理系统发电站(全厂共用)燃气轮机发电机组应急柴油发电机组8套3套码头LNG码头MOF码头码头后方建筑材料堆场其它岸上配套设施设1#和2#两个泊位4个泊位厂区总体布置 LNG工厂装置区总体布置如下图9.3-2。南北跨度1.33公里,东西跨度1.54公里,占地面积约189公顷,包含公用工程设施、甲醇厂以及天然气进气处理设施,不含码头。布局紧凑、合理。图9.3-2 LNG工厂总体布置工艺流程 原料天然气通过上游进气分离与计量设施,进入LNG工厂。在工厂内经过脱酸、干燥、脱汞净化处理后进入液化装置,在液化装置内冷却、脱除重烃、液化过冷,最后经减压闪蒸脱除氮气后生产出合格的LNG产品。同时设置了烃分离实施,生产供应LNG工厂正常运行期间的补充冷剂
