第一章-输油管道概况和勘察设计课件.ppt
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1、2023/2/81 马国光马国光 E-MAIL:石油工程学院油气储运研究所CNGCNG、LNGLNG、L-CNGL-CNG技术技术2023/2/82CNG加气站技术加气站技术2023/2/83CNG加气站分类 CNG加气站是指以压缩天然气(加气站是指以压缩天然气(CNG)形式向天然气汽车)形式向天然气汽车(NGV)和大型和大型CNG子站车提供燃料的场所。根据气源不同和规模子站车提供燃料的场所。根据气源不同和规模大小,大小,CNG加气站分为标准站、母站和子站。加气站分为标准站、母站和子站。1、标准站通常建在有低压天然气管线通过的地方,从天然气、标准站通常建在有低压天然气管线通过的地方,从天然气管
2、线直接取气,天然气通过脱硫、脱水等工艺,进入压缩机进行管线直接取气,天然气通过脱硫、脱水等工艺,进入压缩机进行压缩,然后进入储气装置储存或通过加气机给车辆加气。标准站压缩,然后进入储气装置储存或通过加气机给车辆加气。标准站加气量一般在加气量一般在6001000m3/h之间。之间。一、一、CNG加气站加气站CNGcompressed natural gas(压缩天然气)(压缩天然气)2023/2/84 2、母站通常建在临近天然气高压管线的地方,从天然气管线、母站通常建在临近天然气高压管线的地方,从天然气管线直接取气,经过脱硫、脱水等工艺,进入压缩机进行压缩,然后直接取气,经过脱硫、脱水等工艺,进
3、入压缩机进行压缩,然后进入储气装置储存或通过加气柱给进入储气装置储存或通过加气柱给CNG槽车加气,大多数母站槽车加气,大多数母站还可以通过加气机给天然气汽车加气。母站供气规模较大,加气还可以通过加气机给天然气汽车加气。母站供气规模较大,加气量一般在量一般在4000m/h以上。以上。3、子站建在周围没有天然气管线或不宜使用管道天然气的地、子站建在周围没有天然气管线或不宜使用管道天然气的地方,通过方,通过CNG槽车从母站运来的压缩天然气给天然气汽车加气,槽车从母站运来的压缩天然气给天然气汽车加气,一般还需配置小型压缩机和储气装置。为提高一般还需配置小型压缩机和储气装置。为提高CNG槽车的取气槽车的
4、取气率,用压缩机将转运车内的低压气体升压后,储存在站内储气装率,用压缩机将转运车内的低压气体升压后,储存在站内储气装置或直接给车辆加气。置或直接给车辆加气。一、一、CNG加气站加气站2023/2/85问题:问题:我国天然气的质量指标是什么?我国天然气的质量指标是什么?车用压缩天然气车用压缩天然气质量指标是什么?质量指标是什么?一、一、CNG加气站加气站2023/2/86项目项目一类一类二类二类三类三类高位发热量,高位发热量,MJ/m331.4总硫(以硫计),总硫(以硫计),mg/m3100200460硫化氢,硫化氢,mg/m3620460二氧化碳,二氧化碳,%3.0水露点,水露点,在天然气交接
5、点的压力和温度条件下,天然气的在天然气交接点的压力和温度条件下,天然气的水露点应比最低环境温度低水露点应比最低环境温度低5。注:注:1 天然气体积的标准参比条件是天然气体积的标准参比条件是101.325 kPa,20。2 国家标准实施之前建立的天然气输送管道,在天然气交接点的压力和温国家标准实施之前建立的天然气输送管道,在天然气交接点的压力和温度条件下,天然气中应无游离水。无游离水是指天然气经机械分离设备分度条件下,天然气中应无游离水。无游离水是指天然气经机械分离设备分不出游离水。不出游离水。一、一、CNG加气站加气站2023/2/87车用压缩天然气车用压缩天然气(GB18047-2000GB
6、18047-2000)规定天然气的技术指标:规定天然气的技术指标:项 目技术指标试验方法高位发热量,MJ/m331.4GB/T 11062总硫(以硫计),mg/m3200GB/T 11061硫化氢,mg/m315 GB/T 11060.1二氧化碳yCO2,%3.0GB/T 13610氧气yO2,0.5水露点()在汽车驾驶的特定地理区域内,在最高操作压力下,水露点不应高于13;当最低气温低于8,应比最低气温低5GB/T 17283注:1、气体体积为在101.325Kpa,20状态下的体积 2、压缩天然气中固体颗粒直径应小于5m 3、压缩天然气应有可察觉的臭味。加臭剂的最小量应符合当天然气泄漏到空
7、气中,达到爆炸极限的20%浓度时,应能察觉。加臭剂可用具有明显臭味的硫醇、硫醚或其它含硫有机化合物配置。一、一、CNG加气站加气站2023/2/88问题:问题:1、天然气为何要脱水?、天然气为何要脱水?2、采用什么方法?、采用什么方法?二、天然气脱水二、天然气脱水2023/2/89uuu常用吸收剂的性质常用吸收剂的性质常用吸收剂的性质常用吸收剂的性质常用吸收剂的性质常用吸收剂的性质 在天然气脱水中常用的吸附剂有三种:在天然气脱水中常用的吸附剂有三种:活性氧化铝活性氧化铝活性氧化铝活性氧化铝 硅胶硅胶硅胶硅胶 分子筛分子筛分子筛分子筛。其主要物性如表所示。其主要物性如表所示。二、天然气脱水二、天
8、然气脱水2023/2/810(3 3 3 3)分子筛)分子筛)分子筛)分子筛 分分子子筛筛是是具具有有骨骨架架结结构构的的碱碱金金属属的的硅硅铝铝酸酸盐盐晶晶体体。是是的的一一种种高高效效、高选择性的固体吸附剂。其分子式如下:高选择性的固体吸附剂。其分子式如下:MM2/n2/nO O AlAl2 2O O3 3 x xSiOSiO2 2 y yH H2 2O O M M某些碱金属或碱土金属离子,如某些碱金属或碱土金属离子,如LiLi、NaNa、MgMg、CaCa等;等;n nMM的价数;的价数;x xSiOSiO2 2的分子数;的分子数;y y水的分子数。水的分子数。分子筛通常分为分子筛通常分
9、为X X型和型和A A型两类。型两类。A A型型分分子子筛筛具具有有与与沸沸石石构构造造类类似似的的结结构构物物质质,所所有有吸吸附附均均发发生生在在晶晶体体内内部部孔孔腔腔内内。X X型型分分子子筛筛能能吸吸附附所所有有能能被被A A型型分分子子筛筛吸吸附附的的分分子子,并并且且具有稍高的容量。具有稍高的容量。13X13X型分子筛中吸附象芳香烃这样的大分子。型分子筛中吸附象芳香烃这样的大分子。二、天然气脱水二、天然气脱水2023/2/811分子筛的主要特点分子筛的主要特点分子筛的主要特点分子筛的主要特点n n 具有很好的选择吸附性。具有很好的选择吸附性。n n 具有高效吸附特性。具有高效吸附
10、特性。分子筛能按照物质的分子筛能按照物质的分子大小进行选择吸附。分子大小进行选择吸附。经分子筛干燥后的气体,经分子筛干燥后的气体,一般含水量可达到一般含水量可达到0.10.110ppm10ppm,脱水装置中脱水装置中多用多用4A4A,5A5A等分子筛作等分子筛作吸附剂。吸附剂。分子筛在低水汽分压、分子筛在低水汽分压、高温、高气体流速等高温、高气体流速等苛刻的条件下仍然保苛刻的条件下仍然保持较高的湿容量。持较高的湿容量。二、天然气脱水二、天然气脱水2023/2/812CNG后置脱水工艺流程图2023/2/813 氧化氧化氧化氧化铁铁铁铁法法法法 其化学原理为:其化学原理为:2Fe2Fe2 2O
11、O3 3+6H+6H2 2S2FeS2Fe2 2S S3 3+6H+6H2 2O O(脱硫)(脱硫)2Fe2Fe2 2S S3 3+3O+3O2 22Fe2Fe2 2O O3 3+6S+6S(再生)(再生)反应在常温和碱性条件下进行最顺利,温度超过反应在常温和碱性条件下进行最顺利,温度超过66.766.7,以及在中性或酸性条件下都会使氧化铁失去结晶水而难,以及在中性或酸性条件下都会使氧化铁失去结晶水而难于再生。主要用于处理于再生。主要用于处理H H2 2S S含量不超过含量不超过24g/m24g/m3 3天然气。天然气。三、天然气脱硫三、天然气脱硫三、天然气脱硫三、天然气脱硫2023/2/81
12、4加气站脱硫工艺其化学原理其化学原理为为:2Fe2Fe2 2O O3 3+6H+6H2 2S S2Fe2Fe2 2S S3 3+6H+6H2 2O O2Fe2Fe2 2S S3 3+3O+3O2 22Fe2Fe2 2O O3 3+6S+6S 三、天然气脱硫三、天然气脱硫三、天然气脱硫三、天然气脱硫2023/2/815四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/816四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/817四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/818四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/819四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/820四、四、CNGCNG工艺工艺 2
13、023/2/821四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/822四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/823四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/824CNGCNG加气站系统组成:加气站系统组成:l天然气调量计量系天然气调量计量系统统l天然气净化系统天然气净化系统l天然气压缩系统天然气压缩系统l天然气储气系统天然气储气系统lCNGCNG售气系统售气系统l控制系统控制系统四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/825 CNG加气母站流程图解加气母站流程图解 2023/2/826 CNG加气子站流程图解加气子站流程图解 2023/2/827天然气调量计量系统天然气调量计量系统四
14、、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/828CNG站调压计量流程图四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/829天然气脱硫系统天然气脱硫系统四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/830天然气脱水系统天然气脱水系统四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/831天然气压缩系统天然气压缩系统四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/832天然气储气系统天然气储气系统四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/833目前已建成并运行的储气井规模为:目前已建成并运行的储气井规模为:储气井储气井井筒直径井筒直径:177.8mm244.5mm;最大最大井深井深:大于大于300m;储气井储
15、气井水容积水容积:1m310m3;最大工作最大工作压力压力:25MPa。四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/834CNG固定储气瓶组固定储气瓶组CNG车载车载储气瓶组储气瓶组四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/835增压机冷却给排水系统增压机冷却给排水系统2023/2/836总工艺流程图总工艺流程图四、四、CNGCNG工艺工艺 2023/2/8372023/2/838CNGCNG合建站平面布置图合建站平面布置图2023/2/839LNGLNG、L-CNGL-CNG加气站技术加气站技术2023/2/840LNGLNG加气站技术加气站技术2023/2/841一、一、LNGLNG加气
16、站的工艺流程加气站的工艺流程 LNG LNG加气站的工艺流程一般包括四个流程:加气站的工艺流程一般包括四个流程:卸车流程、调压流程、加气卸车流程、调压流程、加气流程以及一个卸压流程流程以及一个卸压流程。图图9.5 LNG9.5 LNG加气站的工艺流程框图加气站的工艺流程框图LNGLNG加气站技术加气站技术2023/2/842LNGLNG加注站建站模式:加注站建站模式:LNGLNG加气站技术加气站技术2023/2/843LNGLNG加注站建站模式:加注站建站模式:LNGLNG加气站技术加气站技术2023/2/84444LNGLNG加注站典型实例:加注站典型实例:2.LNG2.LNG常规加注站常规
17、加注站1.LNG1.LNG和和L-CNGL-CNG合建站合建站LNGLNG加气站技术加气站技术2023/2/84545LNGLNG加注站典型实例:加注站典型实例:3.LNG3.LNG撬装式加注站撬装式加注站LNGLNG加气站技术加气站技术2023/2/846LNGLNG加气站技术加气站技术2023/2/8472023/2/848(1 1)LNGLNG卸车流程卸车流程 卸车流程主要是指将由卸车流程主要是指将由LNGLNG集装箱或者集装箱或者LNGLNG槽车运送来的槽车运送来的LNGLNG转移至加气转移至加气站内站内LNGLNG储罐的过程,储罐的过程,LNGLNG卸车主要有三种方式:卸车增压器卸车
18、、潜液式低卸车主要有三种方式:卸车增压器卸车、潜液式低温泵卸车、增压器和泵联合卸车。温泵卸车、增压器和泵联合卸车。LNGLNG卸车工艺的一个关键之处在于卸车工艺的一个关键之处在于BOGBOG气体气体的及时排放,防止因储罐内压力增高过快而对卸车速度产生阻碍。解决的办的及时排放,防止因储罐内压力增高过快而对卸车速度产生阻碍。解决的办法是将此部分气体进行排放处理,比较简单的方法,是在自动减压阀上并联法是将此部分气体进行排放处理,比较简单的方法,是在自动减压阀上并联一个截止阀,卸车过程中打开,提高流量,卸车结束后关闭。一个截止阀,卸车过程中打开,提高流量,卸车结束后关闭。(2 2)调压流程)调压流程
19、调压流程主要是利用增压装置对储罐内调压流程主要是利用增压装置对储罐内LNGLNG进行增压。升压方式也有进行增压。升压方式也有3 3种:种:通过储罐自增压装置升压、通过低温泵进行升压、通过储罐压力调节器与泵通过储罐自增压装置升压、通过低温泵进行升压、通过储罐压力调节器与泵低速循环联合使用进行升压。低速循环联合使用进行升压。LNGLNG加气站技术加气站技术2023/2/849(3 3)加气流程)加气流程 通过通过LNGLNG泵将储罐中的饱和泵将储罐中的饱和LNGLNG经由泵加压后经过加气枪给经由泵加压后经过加气枪给LNGLNG汽车加气,汽车加气,最高的加气压力可达最高的加气压力可达1.6MPa1.
20、6MPa,通过液相软管对,通过液相软管对LNGLNG汽车气瓶进行加液,由气汽车气瓶进行加液,由气相软管对气瓶中的相软管对气瓶中的BOGBOG进行回收,以保证气瓶的加气速度和正常的工作压力。进行回收,以保证气瓶的加气速度和正常的工作压力。(4 4)卸压流程)卸压流程 主要是指在卸车、加气以及加气站的日常运行过程中,储罐内的压力主要是指在卸车、加气以及加气站的日常运行过程中,储罐内的压力会随着会随着BOGBOG的产生逐渐的增大,为保证储罐的安全,需要打开相关的自动减的产生逐渐的增大,为保证储罐的安全,需要打开相关的自动减压阀阀门,释放罐中的蒸汽,目前的做法为直接放空,但这样一方面会造压阀阀门,释放
21、罐中的蒸汽,目前的做法为直接放空,但这样一方面会造成资源的浪费,另一方面增加了安全方面的隐患。成资源的浪费,另一方面增加了安全方面的隐患。LNGLNG加气站技术加气站技术2023/2/850二、二、LNGLNG加气站主要设备加气站主要设备 LNG LNG加气站设备主要包括加气站设备主要包括LNGLNG槽车、槽车、LNGLNG储罐、调压气化器、储罐、调压气化器、LNGLNG低温泵、低温泵、加气机及加气机及LNGLNG车载系统。车载系统。(1 1)LNGLNG槽车及储罐槽车及储罐 LNGLNG槽槽车车目目前前单单台台最最大大容容积积为为51.55m51.55m3 3,槽槽车车设设计计压压力力0.8
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