[精选]工艺流程技术.pptx
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1、工艺流程技术中国船级社海工审图中心二零零七年一月1.设计审查、批准的管理设计审查、批准的管理包括基本设计、详细设计文件审批包括基本设计、详细设计文件审批审图工作由审图工程协调人审图工程协调人具体负责-OEPAC主任或指定资深审图人员送审文件清单送审文件清单:设计初期,由设计单位提交设计文件清单,CCS将对须送审文件进行确认审核方式审核方式:结合甲方要求及设计模式,通常采用:集中审核、分批审核、跟进同步审核等模式送审周期送审周期:结合合同要求,一般对于集中审核,要求20个工作日提交意见。对于分批及跟进模式,要求10个工作日提交意见审核地点:一般为审图中心-天津,视甲方要求,可以结合设计异地审图设
2、计审查、批准设计审查、批准意见的签发意见的签发:按专业进行审图工作,意见签发前进行专业复核,由工程协调人签发意见的分类处理意见的分类处理:审图意见分为REMENDATION、ADVICE两类REMENDAION-RESPONSEREQUIRED-OPENADVICE-NORESPONSEREQUIRED-CLOSE意见的沟通、交流:意见的沟通、交流:与工程甲方、设计人员进行有效、及时的信息交流和沟通,是工程顺利进展的保证,必要时应安排与相关人员进行面对面的交流,有助于意见的理解和落实,从而加快设计审核进程,防止意见的反复和理解歧义文件的批准文件的批准:审图工作结束,将提交文件审查报告,正式盖章
3、批准的文件CCS留存2份,其他盖章批准的文件返回份数视甲方要求技术交底技术交底:审图工程组协助CCSPT召集内部技术交底会议,介绍整体设计情况、待落实意见、设计要点及特殊点、现场检验须重点注意问题等技术支持技术支持:现场阶段审图工程组负责向现场人员提供必要的技术支持2标准及标准标准及标准2.1发证审图检验通常使用的标准和标准是以主管机关的规定国家经贸委固定平台安全规则及业主、设计、第三方协调认可的通用标准。在实际设计、制造、评估分析及检验中常使用的标准及标准有中国国家及行业标准;标准API,ASME,ASTM,ANSI,NACE,NFPA,AWS,etc.有些设备也参考或采用标准JIS,欧盟标
4、准ENBS,DIN;国际标准IEC、ISOetc.2标准及标准标准及标准2.2CCS标准及指导性文件,相关国际公约:l固定平台技术规则l固定平台标准l浮式处理装置技术规则l浮式处理装置标准l海上设施检验须知l浅海固定平台标准lSOLAS公约lMARPOL73/78公约2.3其他船级社的标准如ABS、BV、DNV、LR。3.油气生产工艺系统审图油气生产工艺系统审图3.1审图范围由于各个平台装置的实际情况各异,以下图纸清单要求或许对特定平台不适用:平台规格书流程图物质与热平衡设备布置图危险区划分及通风图P&I图流程设备的安全分析及功能评价表SAFE中控盘、火灾盘因果图压力释放及减压系统火炬及放空系
5、统溢漏控制,开排和闭排系统3.油气生产工艺系统审图油气生产工艺系统审图31审图范围续设备规格书工艺管路规格书成撬设备规格书及数据单使用天然气或原油为燃料的特殊布置图管路强度及尺寸计算压力释放阀及减压系统设计计算火炬的热辐射及放空系统分析计算原油储存舱的布置图原油储存舱/柜的通风及惰性气体系统工艺设备系统启动及设备调试程序3.2工艺流程的安全总则:l防止不正常操作导致产生意外情况;l防止意外情况导致烃类物质的泄漏;l安全控制处理泄漏的烃类气体和蒸汽;l防止爆炸混合物的形成;l防止泄漏的易燃液体、气体和蒸汽被点燃;l人员防火:如人员暴露火焰辐射、外表灼伤。3.3总体布置:1.1工艺及机械设备应按组
6、或区块部布置,布置应符合APIRP14J的要求。审查同时结合危险区划分图、通风布置图、结构防火图、消防区分隔图、逃生路线图的专业审查。1.2在失火的情况下,潜在燃料源的设备应与潜在的着火源分用防火墙/防护墙分开或空间分隔1.3在发生火灾时,人员可以安全从危险区域逃生到安全区域。1.4生活楼LQ:生活楼应设在安全区,不得处在原油贮存舱柜或流程设备区的上部或下部。1.5井口区:井口区应与着火源分开,并防止机械损伤。1.6处理设备应设置在具有良好通风的开敞平台上1.7所有设备在地板上安装时应设有底座。潜在燃料源及潜在的着火源潜在燃料源的设备:井口及管汇、别离器及洗涤器、天然气压缩机、液烃泵、热交换器
7、、烃类储存舱、天然气测量设备、油处理器、流程管系及立管、放空系统、清管球发射及接收器、排放、燃油舱、化学品贮存舱、实验室天然气瓶、样品瓶;潜在着火源的设备:燃烧器如锅炉、内燃机及透平、LQ、火炬、焊机、砂轮机、静电、电气设备、手电、手提计算机、照相机。3.3总体布置:1.8对于FPSO,卧式受压容器应沿纵向布置,对液面控制敏感的设备应尽可能设在中部。1.9处理设备布置时,各设备间应留有适宜的通道,并有足够的照明,以便对设备进行操作和监视。1.10在作业期间需要正常维修和拆检的设备应留有足够的维修空间,设备的拆检应能在不动火的情况下进行。1.11设备和管路其外表温度超过71并可能伤人时应敷设隔热
8、绝缘或其他保护措施;外表温度超过204,应有效防止烃类液体的洒落;外表温度超过482,应有效防止可燃气体的接触。1.12可能对工作人员发生危险的运转部件,应设防护罩或栏杆。4.工艺流程设计4.1原油和天然气的基本性质 了解原油和天然气的基本性质是进行流程设计以及对流程控制的关键。原油的重要性质有:密度、粘度、凝点、倾点、蒸气压、含硫量、含蜡量、酸值、含盐量 天然气的重要性质有:密度、热值、水露点、焓、熵、相特性 4.2工艺流程设计原则符合相关的标准、标准;符合相关的标准、标准;满足油气田自身近期开发规模、产品种类、产品质量的要求,满足油气田自身近期开发规模、产品种类、产品质量的要求,兼顾到远期
9、自身增减产、产品种类质量变化、附近油兼顾到远期自身增减产、产品种类质量变化、附近油气田共同开发等方面的需求;气田共同开发等方面的需求;积极采用国内外先进、成熟的工艺和技术;积极采用国内外先进、成熟的工艺和技术;工艺方案的制定要考虑一定的设计余量或适应能力;工艺方案的制定要考虑一定的设计余量或适应能力;在满足设计要求的前提下,要尽量降低工艺能耗,控制工艺设备在满足设计要求的前提下,要尽量降低工艺能耗,控制工艺设备的尺寸和重量;的尺寸和重量;对于采用天然能量开采的油气藏,要充分利用其井口压力高对于采用天然能量开采的油气藏,要充分利用其井口压力高的特点进行平台、管道的工艺方案设计,防止能量的无谓消耗
10、;的特点进行平台、管道的工艺方案设计,防止能量的无谓消耗;对于含有酸性介质如对于含有酸性介质如CO2CO2、H2SH2S的油气田,在制定工艺方的油气田,在制定工艺方案时要充分重视腐蚀对平台设备、管线、海底管道等造成的破坏,案时要充分重视腐蚀对平台设备、管线、海底管道等造成的破坏,并采取相应的解决措施;并采取相应的解决措施;要考虑便于生产、操作和维修。要考虑便于生产、操作和维修。4.3油气水别离工艺 海上油气田开发中井流必须经过处理,海上油气田开发中井流必须经过处理,即进行油、气、水等别离、处理和稳定,才即进行油、气、水等别离、处理和稳定,才能满足储存、输送或外销的要求。能满足储存、输送或外销的
11、要求。油气油气别离基本方法包括:重力别离、离心别离、别离基本方法包括:重力别离、离心别离、碰撞和聚结别离碰撞和聚结别离 影响油气别离的主要因素:液滴或颗粒的直影响油气别离的主要因素:液滴或颗粒的直径径 、介质的密度、外表和界面张力、介质的密度、外表和界面张力 、粘度、粘度 、温度、温度 、压力、停留时间、气体流速、泡沫、压力、停留时间、气体流速、泡沫 、乳化液等乳化液等4.4别离系统流程和重要参数确定 图图1 1是典型的多级别离系统,流程的选择需要根据油是典型的多级别离系统,流程的选择需要根据油田的实际情况和要求,以及中间是否需要加热、换热田的实际情况和要求,以及中间是否需要加热、换热或加压等
12、具体情况来定。如果仅为了将井流进行初步或加压等具体情况来定。如果仅为了将井流进行初步处理,脱出局部气体或水分以满足管输需要,则需要处理,脱出局部气体或水分以满足管输需要,则需要一级或两级处理流程即可;如果为了到达储存或直接一级或两级处理流程即可;如果为了到达储存或直接销售的商业要求,则可能需要两级或两级以上的别离销售的商业要求,则可能需要两级或两级以上的别离处理,包括增加相应的冷换设备和加压泵等,对于轻处理,包括增加相应的冷换设备和加压泵等,对于轻质原油甚至需要采用带稳定装置的流程。具体要对如质原油甚至需要采用带稳定装置的流程。具体要对如下重要参数确定:下重要参数确定:1.1.别离级数和各级的
13、操作压力别离级数和各级的操作压力别离级数和压力确实定主要根据油田的井口压力、井流含气量、井别离级数和压力确实定主要根据油田的井口压力、井流含气量、井流物性和别离目的及要求而定。一般情况下,气油比较高的高压油流物性和别离目的及要求而定。一般情况下,气油比较高的高压油田,一般采用三级或四级别离;气油比较低的低压油田,一般采用田,一般采用三级或四级别离;气油比较低的低压油田,一般采用二级别离。二级别离。操作压力取决于井口或上游压力、别离级数,以及其它燃气系统或操作压力取决于井口或上游压力、别离级数,以及其它燃气系统或外输压力的要求,一般来讲,采用三级时,一级操作压力控制在外输压力的要求,一般来讲,采
14、用三级时,一级操作压力控制在0.73.5MPa0.73.5MPa,二级压力控制在,二级压力控制在0.070.55MPa0.070.55MPa;井口压力高于;井口压力高于3.5MPa3.5MPa时应考虑四级别离。时应考虑四级别离。2.2.各级的操作温度各级的操作温度别离温度确实定取决于别离级数和井流物性。在别离级数确定的前别离温度确实定取决于别离级数和井流物性。在别离级数确定的前提下,根据原油是否易于别离、什么温度下别离效果好,以及系统提下,根据原油是否易于别离、什么温度下别离效果好,以及系统热平衡来确定各级操作温度。最好以油田别离试验的数据为基础确热平衡来确定各级操作温度。最好以油田别离试验的
15、数据为基础确定。定。3.3.停留时间停留时间一般流体在别离器的停留时间越长,较小液滴就能有足够的时间聚一般流体在别离器的停留时间越长,较小液滴就能有足够的时间聚结沉降别离,别离效率就越高。但停留时间确实定受原油密度、粘结沉降别离,别离效率就越高。但停留时间确实定受原油密度、粘度等物性影响较大,最好通过试验,综合考虑操作温度来确定。如度等物性影响较大,最好通过试验,综合考虑操作温度来确定。如渤海目前大局部油田原油的密度和粘度都比较大,一级停留时间一渤海目前大局部油田原油的密度和粘度都比较大,一级停留时间一般为般为10101515分钟,二级停留时间一般为分钟,二级停留时间一般为2525分钟左右。分
16、钟左右。4.4.各级的出口含水率各级的出口含水率各级的出口含水率要根据别离级数、原油物性、操作温度和最终别各级的出口含水率要根据别离级数、原油物性、操作温度和最终别离要求而定。一般原油的三级别离流程中,一级别离器出口含水率离要求而定。一般原油的三级别离流程中,一级别离器出口含水率要求小于要求小于40%40%V V,二级别离器出口含水率在,二级别离器出口含水率在1030%1030%V V之间,第之间,第三级通过热化学脱水或电脱水器脱水到达商业脱水要求一般不高三级通过热化学脱水或电脱水器脱水到达商业脱水要求一般不高于于0.5%0.5%。对于轻质原油,一般两级即可到达商业脱水要求一级。对于轻质原油,
17、一般两级即可到达商业脱水要求一级游离水别离和二级热化学脱水或电脱水,一级别离器出口的含水游离水别离和二级热化学脱水或电脱水,一级别离器出口的含水率一般控制在率一般控制在20%20%V V以下,二级脱水器出口的含水率到达脱水要以下,二级脱水器出口的含水率到达脱水要求一般不高于求一般不高于0.5%0.5%。图1 多级别离系统4.54.5原油稳定原油稳定 对于我国海上原油稳定的要求,如果稳定原油储存在FPSO的油舱中,推荐采用国际通用的雷特蒸汽压小于1012 lb/in2,同时应根据不同的油品性质和储存温度综合考虑,但在最高设计储存条件下,原油的饱和蒸汽压不大于当地大气压,并适当考虑一定的设计余量及
18、适应性;如果原油通过海底管线直接输送到平台上或陆地终端的油罐中储存的,推荐执行我国行业标准原油稳定设计技术规定SY/T0069-2000,即稳定后的饱和蒸汽压在其最高储存温度下的设计值不宜超过当地大气压的0.7倍。4.64.6工艺安全原则工艺安全原则 海上平台安全保护分为主动保护和被动保海上平台安全保护分为主动保护和被动保护,主动保护包括火、气探测、紧急关断、释护,主动保护包括火、气探测、紧急关断、释放放/减压、足够的仪表和控制、消防和通风;减压、足够的仪表和控制、消防和通风;被动保护包括平台布置和外形、区域划分、逃被动保护包括平台布置和外形、区域划分、逃生通道、防火和防爆墙、救生艇、人员集合
19、区生通道、防火和防爆墙、救生艇、人员集合区域以及工艺和公用设备设置。域以及工艺和公用设备设置。4.7工艺安全系统一般威胁安全的因素主要来自生产工艺系统的烃类物质释放,设置安全系统就是为了阻止烃类物质泄漏,应符合APIRP14C的要求。这里包括:l两级保护,通常关断作为一级保护之后,再设一个工艺释放装置作为二级保护:l火焰探测:如易熔塞系统及其他火焰探测;l可燃气体探测及H2S探测;l流程应急关断ESD:根据APIRP14C要求;l安全分析SAT和SAC,SAFE;l风险分析HAZOP。4.7.14.7.1安全保护装置安全保护装置1在油、气、水处理系统设计中,应对每一处理单元,如井口出油管段、井
20、口注入管段、分配总管、压力容器、常压贮存柜、具有燃烧装置的压力容器、废气加热器、泵浦、压缩机、管线、热交换器等进行安全分析,找出预计可能发生的意外事件,分析原因,并在每一处理单元上设置安全保护装置,以防止意外事件对安全造成危害。4.7.14.7.1安全保护装置安全保护装置2应对每一处理单元中可能出现的不仅限于以下的意外事件进行两级保护。每一级保护所采用的安全装置应尽量选用不同功能的型式,以防止同一性质故障而使两种保护型式同时失效。比方,压力容器虽安装有PCV来防止过压,但仍要安装一级高压安全保护PSH和二级安全释放阀PSV这两种不同型式的安全保护装置进行保护。1超压2漏泄3液过流4气旁流5超温
21、6直接引火源7炉膛内积聚过量可燃气4.7.14.7.1安全保护装置安全保护装置3 如某一处理单元与其上游或下游的单元相通并且在操作状态下没有隔离而且其上游或下游的单元的安全保护装置能对其进行保护时,则该处理单元可免设安全保护装置。4 当安全保护装置探知意外事件后,在控制站内应有声光报警。4.7.14.7.1安全保护装置安全保护装置5当流程中某一单元上的安全保护装置探到不正常的工作状态时,应能关断产生不正常工作状态的原始源如流体输入源、热量输入源和燃料供给源或把流体导入能够进行安全处理的其他单元或处理站。6当流程关断时,在主控室应有报警和显示。7流程关断阀应设有该阀开与关的指示器,而且该阀能就地
22、进行关闭。4.7.24.7.2安全分析安全分析SAT SAT 和和SACSAC,SAFESAFEAPIRP14C提供的安全分析表SAT和安全分析检查单SAC是用于确认每一设备或管段单元的安全设计是否足够;安全分析功能评价表SAFE用来论述所有检测设备、SDV、关断装置和应急支持系统的功能。SAFE表应列出所有工艺设备和应急支持系统以及他们所需的装置,并列出各个装置所行使的功能。S.A.F.ECHARTWATERINJECTIONSYSTEM3.火焰及可燃气体探测系统火焰及可燃气体探测系统易熔塞式探火回路及其他火焰探测系统、可燃气体探测系统参见APIRP14C附录C的要求。5.应急关断站应急关断
23、站ESD应急关断ESD是一个全局手动控制系统,其主要布置在:主控制站、应急控制站;主要逃生点,如救生艇处,直升机甲板;每层甲板的梯道口、LQ的主逃生口、流程处理设备甲板的主逃生口都应考虑6压力释放及减压系统6.1压力释放:安全阀应按API RP 14C的要求配备以保护压力容器过压Blockage,Fire,Thermal;安全阀的尺寸及安装应符合APIRP520及ASMESectionVIII,Division1附录M的要求;安全阀的流通面积应按其中最大的释放率进行计算。为便于在不停产的情况下对安全阀进行维修和调试。可允许在安全阀前后设隔离阀,但这种隔离阀的流通面积不应小于安全阀的流通面积。隔
24、离阀上应有开与关的指示器并设有锁紧装置,正常作业时在翻开的情况下锁紧;当安全阀拆下时,隔离阀在关闭的状态下锁紧。锁紧装置的操作应有专门负责该项工作的人员进行。在不停产的情况下假设对安全阀进行调试,则应始终保证有一个安全阀能对被保护设备起到安全保护作用如设计多个安全阀。6.26.2减压系统减压系统1为了保证在失火时不使轻烃类处理设备受压容器由于高温而失去强度,应采取以下保护措施:1在容器上设减压阀2容器外围设隔热绝缘3对容器进行水喷淋保护2减压阀的设计应考虑在15分钟之内使被保护容器内的压力减至下述值APIRP521Section3.19的要求:1当容器内的压力大于1.7MPa时,减至原来压力的
25、一半。2当容器内的压力小于等于1.7MPa时,减至原来压力的一半或0.7MPa,取小者。6.3放空系统放空系统1自安全阀,减压阀释放出的气体应排至安全地点燃烧掉,在特殊情况下仅允许少量天然气直接空放至大气。2考虑到高压排放对低压排放管的影响,应分别设置高压和低压甚至中压排放管路。3排放管路的直径选择应考虑到较高压力的安全阀释放时所产生的背压不至于影响另一个较低压力安全阀的释放能力。6.4 冷放空放空管的直径选择应使天然气以喷射型排出,其最低喷射速度不应低于30m/s,建议采用150m/s。在最差的情况下静风和最低排放速率,有害气体的集聚不能超过以下值:H2S:10 ppm;可燃气体:20 LE
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