天然气液化厂工程设计简介.pptx

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1、天然气液化天然气液化(yhu)(yhu)厂工程设厂工程设计简介计简介第一页，共103页。1.计遵循(zn xn)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设 备备1质技监局锅发1999154号压力容器安全技术监察规程2国务

2、院令第373号（2003年）特种设备安全监察条例3HG205851998钢制低温压力容器技术规定第二页，共103页。总图防火总图防火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环 境境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

3、标准7GB3838-2002地表水环境质量标准8GB15618-95土壤环境质量标准第三页，共103页。噪噪 声声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仪表及自动控制1GB50058-92爆炸和

4、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/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第四页，共103页。通通 信信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建筑结构1GBJ16-87（2001年版）

5、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12GB5003

6、2-2003室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范第五页，共103页。给排水及消防给排水及消防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第六页，共103页。2工程概况工程概况(gikung)本本项项目主要包括液化厂的目主要包括液化厂的预处预处理装置、液

7、化装置、配理装置、液化装置、配套的附属套的附属设设施以及施以及LNG储储存和外运装置。存和外运装置。液化主要包括以下几个液化主要包括以下几个过过程：程：原料(yunlio)气净化(jnghu)压缩液化储存运输第七页，共103页。技术参数技术参数原料气源参数原料气源参数原料气组分原料气组分原料气供气压力（进液化厂）：原料气供气压力（进液化厂）：MPa MPa（表压）。（表压）。物性参数（物性参数（00，1atm1atm）：）：低热值低热值MJ/m3MJ/m3高热值高热值MJ/m3MJ/m3华白指数华白指数MJ/m3MJ/m3运动粘度运动粘度m2/sm2/s动力动力(dngl)(dngl)粘度粘度

8、 2 2密度密度Kg/Nm3Kg/Nm3比重比重第八页，共103页。预处理后参数预处理后参数预处理后气组分预处理后气组分物性物性(w xn)(w xn)参数（参数（00，1atm1atm）：）：低热值低热值 MJ/m3 MJ/m3高热值高热值 MJ/m3 MJ/m3华白指数华白指数MJ/m3MJ/m3运动粘度运动粘度m2/sm2/s动力粘度动力粘度2 2密度密度Kg/Nm3Kg/Nm3比重比重第九页，共103页。2.1.3 LNG产产品参数品参数(cnsh)LNG产产品品组组分分LNG储储存存压压力：常力：常压压LNG液体密度：液体密度：Kg/m3（常（常压压、-162）LNG气体密度：气体密

9、度：Kg/m3（常（常压压、-162）原料气原料气处处理量和理量和产产品品产产量量原料气原料气处处理量：万理量：万Nm3/dLNG产产量：量：t/d第十页，共103页。3 原料气的原料气的压缩压缩与与净净化化原料气原料气压缩压缩由于由于进进厂的原料气厂的原料气压压力力较较低，低，难难以以满满足液化工足液化工艺艺的要求，必的要求，必须须通通过过气的气的压缩压缩提高原料气的提高原料气的压压力。力。进进厂的原料气首先厂的原料气首先进进入入设设置在置在压缩压缩机机进进口前的分离口前的分离(fnl)器器或或过滤过滤器，以分离器，以分离(fnl)煤煤层层气中的液体及可能存在的固体气中的液体及可能存在的固体

10、颗颗粒。粒。第十一页，共103页。压力的确定压力的确定(qudng)(qudng)原料气进厂压力为。由于气进液化装置的压力与液化原料气进厂压力为。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，但在左右，所耗功率相对较低，压机所耗功率越低，但在左右，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，因此确定若再提高原料气压力，功耗降低不很明显，因此确定(qudng)(qudng)原料气压缩机的出口压力为为佳。原料气压缩机的出口压力为为佳。第十二页，共103页。压缩机选型压缩机选型压缩机形式主要有往复

11、式、离心式和螺杆式压缩机。通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常往复式压缩机用于燃气处理量在6000m3/h6000m3/h以下的液以下的液化装置；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。式小型天然气液化装置则采用小体积的螺杆式压缩机。（1 1）往复式压缩机）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化装置中的气体增压(zn y)(zn y)设备。其适用范围较大，设备。其适

12、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。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，效率超过计重点，效率超过95%95%，具有运转平稳、磨损较小、可，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。靠性高、容易维修、使用寿命长等特点。第十三页，共103页。（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

13、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(shngsh)两类压

14、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。第十四页，共103页。原料气压缩系统主要(zhyo)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台第十五页，共103页。原料气净化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

15、些杂质腐蚀设备除这些杂质，以免这些杂质腐蚀设备(shbi)(shbi)及在低温环境下冻结及在低温环境下冻结而堵塞设备而堵塞设备(shbi)(shbi)和管道。液化装置对原料气预处理要求指标见和管道。液化装置对原料气预处理要求指标见下表。下表。杂质组分杂质组分预处理指标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1-1010/Nm3环烷烃总量0.510/m3z汞0.01g/Nm3第十六页，共103页。脱酸性气体脱酸性气体脱酸气方法的选择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

16、括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。醇胺法、热钾碱法、砜胺法。（1 1）醇胺法）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，可同时脱除应，可同时脱除CO2CO2和和H2SH2S。目前。目前(mqin)(mqin)国内主要采用一乙醇胺国内主要采用一乙醇胺（MEAMEA）及甲基二乙醇胺（）及甲基二乙醇胺（MDEAMDEA）等做为溶剂。醇胺法的突出特点是）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。成本低、高反应率、稳定性好、容

17、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，同时吸收经济。工艺成熟，同时吸收CO2CO2和和H2SH2S的能力强，尤其在的能力强，尤其在CO2CO2含量比含量比H2SH2S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。再生热，溶液容易发泡，与有机硫作用易变质等。（2 2）热钾碱法）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，可同时脱除热钾碱法是以碳酸钾、催

18、化剂、防腐剂和水组分的混合物，可同时脱除CO2CO2和和H2SH2S。具有吸收温度较高，净化程度好等特点，对含有大量。具有吸收温度较高，净化程度好等特点，对含有大量CO2CO2的原料气尤为适用。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，在影响较大，在CO2CO2含量比含量比H2SH2S含量高时适用，所需的再生热较低。含量高时适用，所需的再生热较低。第十七页，共103页。（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

19、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。（-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

20、同贫液质量(zhling)的化学平衡净化气质量(zhling)。第十八页，共103页。15%MEA不同不同贫贫液液质质量量(zhling)下的平衡下的平衡净净化气化气质质量量(zhling)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/L2.04.06.02.04.06.00.18.50.0000.00024.9012.458.300.000.000.000.18.50.0010.1125.4412.728.480.000.000.000.18.50.011.128.3414.179.450.0640.0320.021

21、0.18.50.055.542.6021.3014.200.3930.1960.1310.18.50.1011.064.7832.3921.591.320.6570.4380.054.250.1011.022.8511.447.630.850.4270.2840.010.850.1011.03.231.621.070.590.2950.1960.0010.0850.1011.00.270.1350.0900.5240.2620.1750.0000.0000.1011.00.000.000.000.5240.2620.175注：本表根据Maddox平衡数据计算(j sun)；装置总压：MPa。第

22、十九页，共103页。从上表可见（1）从平衡的角度而言，贫液H2S含量所对应的平衡气相H2S含量事实上已不能保证净化指标合格。压力为时，净化气平衡H2S含量3（约3），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(gnj)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。第二十页，共103页。（3）总体说来，平衡条件(tiojin)下净化气H2S含量较CO2含量高12个数量级。实际上由于CO2与MEA反应速度要慢一些，故距平衡较远，使

23、净化气中CO2含量较H2S含量高23个数量级。（b）腐蚀性较强：为此溶液浓度通常控在15%以下，酸气负荷不超过，按体积计不超过20m3（气）/m3（液）。（甲基二乙醇胺）MDEA是选择性脱硫工艺中用的吸收剂，用于酸气H2S提浓是最适宜的。MDEA与H2S是瞬间反应，而与CO2是中速反应，故在含CO2高，而H2S含量低的条件(tiojin)下，会出现净气中H2S合格，而CO2不合格问题。晋城一带煤层气普遍存在CO2远高于H2S问题，若选用MDEA便可能出现净化气H2S合格而CO2不合格问题，而在煤层气液化中CO2不合格堵塞换热器及管道也是十分严重的问题。不容忽视。MDEA的腐蚀性，几种常用的溶剂

24、MDEA腐蚀是最轻的，但在有甲酸、乙酸存在条件(tiojin)下也存在腐蚀问题，而煤层气中是否有甲、乙酸，从检测报告根据看未检出，但无法断定没有。第二十一页，共103页。通过上述分析，此处推荐采用低浓度MEA吸收剂，并加缓蚀剂的办法来控制MEA的腐蚀。而把保证净化度放在首位，这样可不必担心净化气CO2不合格问题。关于(guny)发泡：二者均有发泡问题，虽然同样洁净度下MDEA发泡较MEA轻些，但其抗污染能力很差，稍有杂质带入（原料气、溶液均可能）便会引起MDEA溶液发泡。虽然关于(guny)发泡问题意见并不一致，但根据川天然气净化总厂7套，8年的运行经验，肯定了MDEA抗污染能力差，从而导致溶

25、液发泡问题。第二十二页，共103页。醇胺法醇胺法MEAMEA脱酸气装置工艺流程脱酸气装置工艺流程本工段装置一期本工段装置一期(y q)(y q)设设1 1个吸收塔，个吸收塔，1 1个再生塔，二期增设个再生塔，二期增设1 1个吸个吸收塔，收塔，1 1个再生塔。压缩后的煤层气从吸收塔的下部进入，自下而个再生塔。压缩后的煤层气从吸收塔的下部进入，自下而上通过吸收塔。完全再生后的吸收剂上通过吸收塔。完全再生后的吸收剂MEAMEA溶液（贫液）从吸收塔溶液（贫液）从吸收塔上部进入，自上而下通过吸收塔，逆向流动的上部进入，自上而下通过吸收塔，逆向流动的MEAMEA溶液与煤层气溶液与煤层气在吸收塔内充分接触，

26、煤层气中的在吸收塔内充分接触，煤层气中的CO2CO2及及H2SH2S被吸收进入液相被吸收进入液相（富液），未被吸收的其他组分从吸收塔顶部引出，进入气体分（富液），未被吸收的其他组分从吸收塔顶部引出，进入气体分离器，分离液体后进入下一工序。离器，分离液体后进入下一工序。富液从吸收塔底部排出，经过贫富液换热器后直接送往再生塔顶富液从吸收塔底部排出，经过贫富液换热器后直接送往再生塔顶部加温再生。再生气经过再生气冷却器降温，进入再生气分离器，部加温再生。再生气经过再生气冷却器降温，进入再生气分离器，分离器顶部引出的分离器顶部引出的CO2CO2及及H2SH2S排出本装置，底部的回流液经过回排出本装置，底

27、部的回流液经过回流液泵增压，从再生塔顶部进入。贫液从再生塔底部引出，经过流液泵增压，从再生塔顶部进入。贫液从再生塔底部引出，经过贫富液换热器、贫液冷却器降温，再经过贫液泵升压，从吸收塔贫富液换热器、贫液冷却器降温，再经过贫液泵升压，从吸收塔上部进入，循环使用。系统再生需要的热量，由导热油输给再沸上部进入，循环使用。系统再生需要的热量，由导热油输给再沸器之后输入解吸塔。器之后输入解吸塔。经过本装置后的原料气，其经过本装置后的原料气，其CO2CO2含量含量5010-6m3/m3,H2S5010-6m3/m3,H2S410-6m3/m3410-6m3/m3。第二十三页，共103页。原料原料(yunl

28、io)(yunlio)煤层气脱酸性气体系统主要设备煤层气脱酸性气体系统主要设备序号项目数量单位备注1进口分离器2台2吸收塔2台3再生塔2台4脱碳气冷却器2台5贫液冷却器2台6贫富液换热器2台7再沸器2台8回流冷凝器2台9贫液泵4台第二十四页，共103页。10回流泵4台11循环洗涤泵4台12消泡剂泵2台13补充脱盐水泵2台14脱碳气分离器2台15再生气分离器2台16胺液贮槽2台17消泡剂槽2台18固体过滤器2台19活性炭过滤器2台第二十五页，共103页。3.3.脱水、脱汞脱水、脱汞为为了了(wi le)避免原料煤避免原料煤层层气中由于水的存在造成低温管道气中由于水的存在造成低温管道和和设备设备堵

29、塞堵塞现现象，必象，必须须脱除原料气中的游离水，使其露点达脱除原料气中的游离水，使其露点达到到-100以下。目前常用的脱水方法有冷却法、吸收法和吸以下。目前常用的脱水方法有冷却法、吸收法和吸附法等。附法等。第二十六页，共103页。脱水方法的选择脱水方法的选择（1 1）冷却脱水）冷却脱水冷却脱水是利用当压力不变时，原料气的含水量随冷却脱水是利用当压力不变时，原料气的含水量随温度降低而减少的原理实现原料气脱水，此法适用温度降低而减少的原理实现原料气脱水，此法适用于大量水分的粗分离。于大量水分的粗分离。（2 2）吸收脱水）吸收脱水吸收脱水是用吸湿性液体（或活性固体）吸收的方吸收脱水是用吸湿性液体（或

30、活性固体）吸收的方法脱除原料气中的水分。此种方法具有对原料气很法脱除原料气中的水分。此种方法具有对原料气很强的脱水能力，热稳定性好，脱水时不发生化学反强的脱水能力，热稳定性好，脱水时不发生化学反应，容易应，容易(rngy)(rngy)再生，粘度小，对原料气和液烃的再生，粘度小，对原料气和液烃的溶解度较低，起泡和乳化倾向小，对设备无腐蚀，溶解度较低，起泡和乳化倾向小，对设备无腐蚀，吸收剂价格低容易吸收剂价格低容易(rngy)(rngy)得到等特点。得到等特点。第二十七页，共103页。（3）吸附脱水吸附是指原料气中的水分在吸附剂界面上的凝聚或富集。其机理是在两相界面上，由于异相分子间作用力不同于主

31、体分子间作用力，使相界面上流体的分子密度异于主体密度而发生“吸附”。吸附法对气温、流速、压力等变化不敏感；没有腐蚀，不形成泡沫；脱水露点(ldin)较低，适用于对于少量气体的廉价脱水过程。但其基本建设投资较高，压力降较高，再生时需要的热量较大。（4）脱水方法的选择从以上各种脱水方法的特性看，冷却脱水法虽然可以通过提高原料气压力和降低原料气温度，来促使气体的液化，但通常用此法在脱除水分的过程中，还会脱除部分重烃，因此不推荐采用。与液体吸收脱水的方法比较，吸附脱水能够提供非常低的露点(ldin)，可使水的体积分数降至1ppm以下；能够满足液化装置对原料气的预处理指标要求，因此本项目采用吸附脱水法。

32、第二十八页，共103页。（5）吸附剂选择在原料气净化过程中，主要采用的吸附剂有活性氧化铝、硅胶和分子筛。活性炭的脱水能力甚微，主要用于从原料气中回收液烃。活性氧化铝是一种极性吸附剂，它对多数气体和蒸汽都是稳定的，是没有毒性的坚实颗粒，浸入水或液体中不会软化、溶胀或碎裂，抗冲击和磨损能力强。缺陷是在一般情况下，其对干燥后的气体露点仅达到-73左右，不能满足液化装置的要求，故不推荐采用。硅胶是一种坚硬无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒，为一种亲水性的吸附剂，脱水能力较强，再生温度为180200。缺陷是其易于被水饱和，且与液态水接触很易炸裂，产生(chnshng)粉尘，同时其对干燥后的气体露点一般

33、情况下达到-60左右，故在原料煤层气液化预处理装置中，也不推荐采用。分子筛是一种天然或人工合成的沸石型硅铝酸盐。在分子筛的结构中有许多孔径均匀的孔道与排列整齐的孔穴，孔穴不仅提供了很大的比表面，还只允许直径比孔径小的分子进入，而比孔径大的分子则不能进入，因此分子筛吸附分子有很强的选择性。第二十九页，共103页。综合以上(yshng)所述，分子筛与前两种吸附剂相比，有以下优点：吸附选择性强；采用4A型分子筛，不吸附重烃，避免了吸附剂的失效；具有高效吸附性能，适用于深度干燥；吸附水时，同时可进一步脱除残余酸气气体；不易受液态水的损害。因此脱水装置推荐选用以分子筛做吸附剂，考虑原料气的主要组分为CH

34、4，其分子公称直径为40m，水分子的公称直径为32m，故选择孔径为4247m的分子筛（钠A型）吸附剂。第三十页，共103页。脱除原料气中汞的常用方法是用活性炭浸硫，脱除原料气中汞的常用方法是用活性炭浸硫，硫与汞反应生成硫化汞，该反应是不可逆反应，因此吸附剂不能再生。硫与汞反应生成硫化汞，该反应是不可逆反应，因此吸附剂不能再生。另一种方法是采用特殊的进口分子筛吸附脱汞，这种分子筛价格昂贵，另一种方法是采用特殊的进口分子筛吸附脱汞，这种分子筛价格昂贵，本单元脱汞采用活性炭浸硫的方法脱汞。本单元脱汞采用活性炭浸硫的方法脱汞。吸附法脱水、脱汞装置工艺流程吸附法脱水、脱汞装置工艺流程为了保证脱水工序连续

35、运行，选择三塔装置，即一塔吸附工作为了保证脱水工序连续运行，选择三塔装置，即一塔吸附工作(gngzu)(gngzu)，一塔加热再生，一塔冷却待用，三塔切换使用。三塔配，一塔加热再生，一塔冷却待用，三塔切换使用。三塔配置比通常的双塔（一塔工作置比通常的双塔（一塔工作(gngzu)(gngzu)，一塔再生）配置效果更佳，一塔再生）配置效果更佳，更能满足连续运行的要求。更能满足连续运行的要求。脱除酸性气体后的原料气进入分子筛吸附塔除去水分和残余的酸气，脱除酸性气体后的原料气进入分子筛吸附塔除去水分和残余的酸气，原料气由上而下通过吸附塔，从吸附塔底部出来的原料气中水分含量原料气由上而下通过吸附塔，从吸

36、附塔底部出来的原料气中水分含量1ppm1ppm。干燥后的气体进入脱汞器脱除原料气中的汞。脱汞后的原。干燥后的气体进入脱汞器脱除原料气中的汞。脱汞后的原料进入过滤器进一步除去气体中含有的颗粒杂质，过滤后的净化气送料进入过滤器进一步除去气体中含有的颗粒杂质，过滤后的净化气送往液化冷溥。往液化冷溥。再生气通过流量计量后进入再生气加热器加热至再生气通过流量计量后进入再生气加热器加热至200200左右，由下而左右，由下而上通过吸附塔，加热并解吸出分子筛后流出吸附塔，经过再生气冷却上通过吸附塔，加热并解吸出分子筛后流出吸附塔，经过再生气冷却器冷却，进入再生气水分离器分离冷凝的水分。再生状态的吸附塔加器冷却

37、，进入再生气水分离器分离冷凝的水分。再生状态的吸附塔加热完毕后，接着进入冷却过程，冷吹气由下而上通过吸附塔，冷却解热完毕后，接着进入冷却过程，冷吹气由下而上通过吸附塔，冷却解吸的分子筛。吸的分子筛。第三十一页，共103页。原料气脱水、脱汞系统主要原料气脱水、脱汞系统主要(zhyo)(zhyo)设备设备序号项目数量单位备注1吸附塔6台2脱汞器2台3分离器2台第三十二页，共103页。4原料气液化原料气液化4.1 原料气液化工原料气液化工艺艺方案的方案的选择选择国外的天然气液化始于国外的天然气液化始于20世世纪纪30年代，美国于年代，美国于1966年年发发布了世界上第一个布了世界上第一个LNG的的标

38、标准，即准，即为为NFPA-59A“液化天然气的生液化天然气的生产产、储储存和装运存和装运”。目前世界上的天然气液化装置目前世界上的天然气液化装置(zhungzh)，其制冷循，其制冷循环环主要主要为为：阶阶式制冷循式制冷循环环、混合制冷、混合制冷剂剂制冷循制冷循环环和膨和膨胀胀机制冷循机制冷循环环。第三十三页，共103页。制冷循环制冷循环4.2.1 4.2.1 阶式制冷循环（节流制冷）阶式制冷循环（节流制冷）这是一种这是一种(y zhn)(y zhn)经典的制冷循环，又称经典的制冷循环，又称“逐级式逐级式”、“复叠式复叠式”或或“串级式串级式”，这种循环是由三个不同低温，这种循环是由三个不同低

39、温下操作的制冷循环复叠组成。阶式制冷循环于下操作的制冷循环复叠组成。阶式制冷循环于19391939年首年首先应用于天然气液化，安装于美国的先应用于天然气液化，安装于美国的ClevelandCleveland，采用，采用NH3NH3、C2H4C2H4为第一、第二级制冷剂。但经典的制冷循为第一、第二级制冷剂。但经典的制冷循环是用环是用C3H8C3H8、C2H4C2H4和和CH4CH4为三种制冷剂循环复叠而成，为三种制冷剂循环复叠而成，以提供液化所需的冷量。其制冷温度分别为以提供液化所需的冷量。其制冷温度分别为-35-35-4040、-100-100和和-155-155-160-160。经预处理后的

40、天然气进入换热器与经预处理后的天然气进入换热器与C3H8C3H8、C2H4C2H4和和CH4CH4制冷剂进行热交换，经过冷却、冷凝，并节流到常压后制冷剂进行热交换，经过冷却、冷凝，并节流到常压后送入液化天然气贮罐储存。送入液化天然气贮罐储存。优点：能耗低；制冷剂为纯物质，配比简单；技术成熟，优点：能耗低；制冷剂为纯物质，配比简单；技术成熟，操作稳定。操作稳定。缺点：机组多，流程复杂；附属设备多，需专门储存制缺点：机组多，流程复杂；附属设备多，需专门储存制冷剂；管路和控制系统复杂，操作难度大，维护不便。冷剂；管路和控制系统复杂，操作难度大，维护不便。第三十四页，共103页。混合冷剂制冷循环（节流

41、制冷）混合冷剂制冷循环（节流制冷）混合制冷剂制冷循环克服混合制冷剂制冷循环克服(kf)(kf)了阶式制冷循环的某些缺了阶式制冷循环的某些缺点。它采用点。它采用N2N2及多种烃的混合制冷剂、一台制冷剂压缩及多种烃的混合制冷剂、一台制冷剂压缩机。制冷剂是根据欲液化的天然气组分来配制。机。制冷剂是根据欲液化的天然气组分来配制。多组分混合制冷剂，进行逐级冷凝、蒸发、节流膨胀得多组分混合制冷剂，进行逐级冷凝、蒸发、节流膨胀得到不同温度的制冷量，以达到逐步冷却和液化天然气的到不同温度的制冷量，以达到逐步冷却和液化天然气的目的。目的。与阶式制冷循环相比，其优点是：机组少、流程简单、与阶式制冷循环相比，其优点

42、是：机组少、流程简单、投资省，投资比阶式制冷循环少投资省，投资比阶式制冷循环少151520%20%；管理方便；管理方便；制冷剂可从天然气中提取和补充。制冷剂可从天然气中提取和补充。缺点是：能耗较高，比阶式制冷循环多缺点是：能耗较高，比阶式制冷循环多5 520%20%；混合制；混合制冷剂的合理配比有一定难度。冷剂的合理配比有一定难度。第三十五页，共103页。膨胀机制冷循环（膨胀机膨胀及节流制冷）膨胀机制冷循环（膨胀机膨胀及节流制冷）膨胀机制冷循环，是指利用高压制冷剂通过透平膨胀机膨胀机制冷循环，是指利用高压制冷剂通过透平膨胀机绝热膨胀的克劳德循环制冷实现天然气液化的流程。气绝热膨胀的克劳德循环制

43、冷实现天然气液化的流程。气体在膨胀机中膨胀降温的同时，对外做功，可用于驱动体在膨胀机中膨胀降温的同时，对外做功，可用于驱动流程中的压缩机。流程中的压缩机。流程中的关键设备是透平膨胀机。流程中的关键设备是透平膨胀机。根据制冷剂的不同，可分为氮气膨胀液化流程、氮根据制冷剂的不同，可分为氮气膨胀液化流程、氮甲甲烷膨胀液化流程、天然气膨胀液化流程。这类流程的优烷膨胀液化流程、天然气膨胀液化流程。这类流程的优点是：点是：流程简单、调节灵活、工作可靠、易起动、易操作、维流程简单、调节灵活、工作可靠、易起动、易操作、维护方便；护方便；如用天然气本身做制冷工质时，能省去专门生产、运输、如用天然气本身做制冷工质

44、时，能省去专门生产、运输、储存制冷剂的费用。储存制冷剂的费用。缺点是：送入装置的气流必须全部深度缺点是：送入装置的气流必须全部深度(shnd)(shnd)干燥；干燥；回流压力低，换热面积大，液化率低，势必出现部分再回流压力低，换热面积大，液化率低，势必出现部分再循环，其结果引起功耗大。循环，其结果引起功耗大。由于带膨胀机的液化流程操作比较简单，投资适中，特由于带膨胀机的液化流程操作比较简单，投资适中，特别适合液化能力较小的调峰型天然气液化装置。别适合液化能力较小的调峰型天然气液化装置。第三十六页，共103页。(1)氮气膨胀(png zhng)液化流程与混合制冷剂液化流程相比，氮气膨胀(png

45、zhng)液化流程简单、紧凑，造价较低，该技术在深冷领域中广泛应用，故技术成熟、经验丰富。就装置而言，采用氮气膨胀(png zhng)液化流程具有启动快，运行灵活，适应性强，易于操作和控制，安全可靠性好，放空不会引起火灾或爆炸危险。制冷剂采用单组分气体N2，介质容易获得，且价格低廉。在制冷膨胀(png zhng)过程中，膨胀(png zhng)机出口不会带液，提高了装置的安全可靠性。但其能耗要比混合制冷剂液化流程高。(2)氮-甲烷膨胀(png zhng)液化流程N2-CH4膨胀(png zhng)液化流程是采用N2-CH4混合气体代替纯氮的工艺。与混合制冷剂液化流程相比，N2-CH4膨胀(pn

46、g zhng)液化流程具有起动时间短、流程简单、控制容易、制冷剂测定和计算方便等优点。由于缩小了换热器冷端换热温差，它比纯氮膨胀(png zhng)液化流程能耗略低，但由于在膨胀(png zhng)制冷过程中，膨胀(png zhng)机出口容易带液（CH4较N2易于液化），这对膨胀(png zhng)机的运行带来一些负面影响，从而降低膨胀(png zhng)机的安全可靠性。第三十七页，共103页。天然气液化工艺流程的能耗天然气液化工艺流程的能耗(nn ho)(nn ho)比较比较(1)(1)阶式制冷液化流程：制冷剂为阶式制冷液化流程：制冷剂为C3H8C3H8、C2H4C2H4、CH4CH4；(

47、2)(2)混合制冷剂制冷液化流程：制冷剂为混合制冷剂制冷液化流程：制冷剂为CH4CH4、C3H8C3H8、iC4H10iC4H10、nC4H10nC4H10、iC5H12iC5H12、nC5H12nC5H12、N2N2等。几种等。几种可合用也可用其中几种；可合用也可用其中几种；(3)(3)膨胀机制冷液化流程：制冷剂为天然气、膨胀机制冷液化流程：制冷剂为天然气、N2N2、（N2+CH4N2+CH4）等。）等。根据国外的运行数据，三种流程的能耗根据国外的运行数据，三种流程的能耗(nn ho)(nn ho)比为比为:阶式：混合式：膨胀式，我院做的项目中，单级混合制阶式：混合式：膨胀式，我院做的项目中

48、，单级混合制冷与双级膨胀制冷的电耗比为冷与双级膨胀制冷的电耗比为1 1：。：。由于混合制冷液化流程占有较多优势，国际上现有液化由于混合制冷液化流程占有较多优势，国际上现有液化装置装置80%80%以上采用混合式工艺流程，只有少量装置采用以上采用混合式工艺流程，只有少量装置采用另二种流程。另二种流程。第三十八页，共103页。膨胀制冷及混合制冷流程制冷剂费用膨胀制冷及混合制冷流程制冷剂费用净化后的天然气为净化后的天然气为99.76%99.76%的的CH4CH4、0.24%0.24%的的N2N2。则制冷剂中则制冷剂中CH4CH4可取自净化气。可取自净化气。制冷剂价格：制冷剂价格：C2H4C2H4：国内

49、价约：国内价约1800018000元元/t/t。C2H6C2H6：国内价：约：国内价：约80008000元元/t/t（低纯度）（低纯度）C3H8C3H8：国内价：约：国内价：约87008700元元/t/t（低纯度）（低纯度）C4H10C4H10：国内价：约：国内价：约1000010000元元/t/t（低纯度）（低纯度）C5H12C5H12：国内价：约：国内价：约90009000元元/t/t（低纯度）（低纯度）N2N2：国内价：国内价：2000200080008000元元/1000m3/1000m3（低纯（低纯度）按度）按20002000元计元计CH4CH4：国内价：国内价：13001300元元

50、/1000m3/1000m3（低纯度），（低纯度），本工程以净化气代替。本工程以净化气代替。制冷剂循环制冷剂循环(xnhun)(xnhun)量、制冷剂合适比例的计量、制冷剂合适比例的计算工作量很大，此处以几种有代表性流程的如下算工作量很大，此处以几种有代表性流程的如下数据计算。数据计算。第三十九页，共103页。（3）制冷剂比例混合(hnh)制冷剂制冷b.新型(xnxng)丙烷预冷制冷剂比例约为N2：CH4：C2H6：C3H8：nC4H10：iC4H10：nC5H12：iC5H12：a.丙烷预冷制冷剂比例(bl)（摩尔比，以下同）N2：CH4：C2H6：C3H8：第四十页，共103页。流程即上海