肇庆中油工艺描述 0714.docx
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肇庆中油工艺描述0714
工艺培训
一.概况
1.装置能力
本项目建设一座60×104Nm3/d的天然气液化工厂，包括工艺装置和配套的辅助工程及公用工程装置。
设计装置年运行时间为8000小时。
装置操作弹性50%～110%。
本项目的征地已考虑并预留二期LNG项目的建设所需用地，二期拟增设一套处理量为60×104Nm3/d的液化天然气（LNG）装置、一座10000m3储罐及配套的辅助工程、公用工程装置。
2.区域划分
主项表
序号
主项号
系统名称
备注
1
000
全厂性设施
2
100
过滤调压系统
3
200
酸性气体脱除系统
4
300
脱水脱苯脱烃脱汞系统
5
400
热媒系统
6
500
液化系统
7
600
储运系统
8
700
火炬系统
9
800
仪表风及制氮系统
10
1100
管廊
11
1200
循环水系统
12
1300
消防系统
13
1500
配电控制室
3.主要原料、辅助原料和化学品
（1）原料天然气
本项目的天然气来源于西气东输二线长输管线天然气。
以西气东输二线广东末站为交接点，通过管道管输至工厂。
原料天然气的消耗量：
25000Nm3/h，即60×104Nm3/d。
按照年操作时数8000小时计算，则年处理气量为2.0×108Nm3。
原料天然气技术规格表
项目
单位
指标
备注
进气条件
相态
气相
温度
℃
30
压力
MPa
3.8~4.0
密度
kg/m3
28.65
平均分子量
17.33
比热
kJ/kg·℃
8.896
导热系数
W/m·K
0.037
黏度
mPa·s
0.012
压缩因子
0.9361
绝热指数
1.418
组成
组分
mol%
甲烷
93.2314
乙烯
0.0000
乙烷
3.0254
丙烷
0.4460
异丁烷
0.0539
正丁烷
0.0818
新戊烷
0.0060
异戊烷
0.0160
正戊烷
0.0180
己烷
0.0140
庚烷
0.0090
辛烷
0.0020
苯
0.0130
环己烷
0.0030
甲基环己烷
0.0020
甲苯
0.0020
氮气
2.4998
二氧化碳
0.5767
氧气
0.0000
水
饱和水
本项目冷剂由甲烷、乙烯、丙烷、异戊烷和氮气组成。
其他的化学品有导热油、分子筛、脱苯剂（活性炭）、MDEA、消泡剂、硅胶、载硫活性炭等，其规格如下：
甲烷来自于产品LNG气化后的精制天然气。
氮气来源于液氮系统，液氮由槽车外运。
乙烯、丙烷、异戊烷由槽车外运来至本项目装卸区卸入各自储罐。
（2）乙烯的技术规格
乙烯由槽车外运来，乙烯储罐操作条件：
-55℃，0.8MPa，液态。
乙烯，%（v/v）≥99.95%，产品其它指标根据企业产品标准而定。
（3）丙烷的技术规格
丙烷由槽车外运来，丙烷储罐操作条件：
常温，0.8MPa，液态。
目前市场上的工业丙烷95号基本可以满足混合冷剂的要求，其技术指标见下表。
丙烷技术指标
项目
工业丙烷95号
组分
丙烷，%（v/v）
不小于
95
C2烃类，%（v/v）
不大于
报告
不饱和烃，%（v/v）
报告
丁烷，%（v/v）
不小于
-
C5及C5以上烃类，（v/v）
不大于
-
不饱和烃，%（v/v）
-
蒸气压（37.8℃），kPa
不大于
1430
铜片腐蚀级
不大于
1
总硫含量，mg/m3
不大于
10
（4）异戊烷的技术规格
异戊烷由槽车外运来，异戊烷储罐操作条件：
常温，0.006~0.6MPa，液态。
其技术指标见下表。
异戊烷技术指标
项目
质量指标%（m/m）
测试方法
优级品
异戊烷
≥99
色谱法
正戊烷+异戊烷
≥99.5
丁烷及更轻组分
≤1
总硫含量
≤0.0003
SH/T0253
水分
≤1ppm
SH/T0246
酸度，mgKOH/100ml
≤0.5
GB/T258
注：
水分的仲裁实验按SH/T0246的规定进行。
（5）氮气的技术规格
液氮由槽车外运来，液氮储罐操作条件：
-171℃，0.2~0.8MPa。
技术指标见下表。
氮气技术指标
项目
数值
测定方法
氮气
99.99%
氧
%
≤0.01
DSM855
二氧化碳
ppm
≤50
含油量
ppm
≤0.001
含尘量
µm
0.001
含水量
ppm
≤1
界区温度
℃
环境温度
界区压力
MPa
0.5~0.7
（6）本项目中使用的化学品有MEDA、消泡剂。
MDEA（N-甲基二乙醇胺液）主要技术规格见表1.3-5；
消泡剂为聚醚类消泡剂，主要技术规格见表1.3.6。
MDEA技术规格
名称
N-甲基二乙醇胺2,2'-（methylimino）bis-Ethanol
CAS国际编号
105-59-9
分子式
CH3N（C2H4OH）2
分子量
119.16
相对密度
1.0418（20℃）
凝固点
-21℃
沸点
247.2℃
闪点
260℃
临界温度
322℃
临界压力
3.88MPa
汽化热
476kJ/kg
热导率
0.275W/（mK）（20℃）
折射率
1.4678
性质描述
无色或微黄色油状液体。
能与水，醇混溶，微溶于醚。
质量指标
指标名称
指标
优级品
一级品
外观
无色液体
无色液体或微黄色粘性
N-甲基二乙醇胺含量
≥99.5%
≥99%
伯、仲胺的含量，mmol/g
<0.20
<0.50
水份
<0.3%
<0.5%
密度（20℃）,kg/m3
1030~1050
注：
用于胺液配制的脱盐水技术规格要求：
电阻率小于0.25兆欧·厘米。
消泡剂技术规格
项目
消泡剂
外观
乳白色粘稠液体
PH值
5.0~7.5
密度（kg/m3）（20℃）
1200~1450
（7）导热油的技术规格
本项目的加热介质使用的是导热油。
技术规格见下表：
导热油技术规格
项目
标准
试验方法
密度g/cm3
0.86-0.89
GB1884
酸值mgKOH/g
≤0.05
GB264
闪点（开）℃
≥190
GB267
粘度mm2/s50℃
23-25
GB265
残炭m%
≤0.05
GB268
铜腐50℃,3h,级
1
GB378
凝固点℃
≤-10
GB510
沸程
5%℃
≥320
GB255
95%℃
≤440
总硫%
≤0.15
微库仑法
外观
透明
目测
最高使用温度℃
165
小高压釜法
最高使用温度下的蒸气压MPa（G）
0.0003
小高压釜法
（8）4A分子筛的技术规格
脱水脱苯脱烃脱汞系统采用4A分子筛作为脱水干燥剂，其直径为Φ3~5mm。
常见的4A分子筛见下表。
4A分子筛技术规格
项目
单位
指标
型号
A
4
形状
--
条形或球形颗粒
直径
mm
1.6
3.2
典型性能
范围
典型性能
范围
堆积密度
kg/m3
690
630～730
685
630～730
压碎强度
N
36
20～50
94
20～50
吸附热
kJ/kg
4186
4000～4300
4186
4000～4300
平衡水容量
wt%
22.5
20.0～24.0
22.1
20.0～24.0
含水量（付运时）
wt%
0.57
0.0～1.5
0.49
0.0～1.5
（9）脱苯剂（活性炭）技术规格
脱水脱苯脱烃脱汞系统采用活性炭作为脱苯剂，其直径为Φ3×6mm，黑色圆柱状。
活性炭技术规格见下表。
脱苯剂（活性炭）技术规格
指标
单位
参数
备注
碘值
mg/g
800~900
苯吸附容量
wt%
23
充填密度
kg/m3
530~560
抗磨度
%
≥90
水份
%
≤4
（10）硅胶技术规格
脱水脱苯脱烃脱汞系统塔内装填硅胶，其直径为Φ2~5mm，白色或微黄色球状。
硅胶技术规格见下表。
硅胶技术规格
指标
单位
参数
备注
粒度合格率
%
≥92
氮气吸附容量
ml/g
≥1.2
二氧化碳吸附量
ml/g
≥23
水吸附量
%
＞8
RH=20%
%
＞20
RH=50%
%
＞30
RH=90%
充填密度
kg/m3
780~800
磨损率
%
≤5
水份
%
≤2
（11）载硫活性炭技术规格
用于脱汞的活性炭吸附剂采用ZS-08脱汞专用载硫活性炭，脱除天然气中含有的微量汞。
ZS-08脱汞专用载硫活性炭技术规格见下表。
载硫活性炭技术规格表
指标
单位
参数
备注
载硫量
%
13
强度
%
95
碘吸附值
mg/g
1000
PH值
<7
粒度
mm
Φ3，Ф4
充填密度
kg/m3
600±20
水份
%
5
脱汞精度
%
99.99
4.产品及副产品
本项目产品为液化天然气（LNG）和重烃。
本项目产品液化天然气中杂质要求如下：
液化天然气产品杂质要求
序号
组分
单位
数值
1
总硫
ppm（vol）
≦20
2
H2S
ppm（vol）
≦3.5
3
CO2
ppm（vol）
≦50
4
H2O
ppm（vol）
≦1
产品及副产品产量
产品LNG的产量：
16950kg/h。
按照年操作时数8000小时计，则年产量为13.6×104t/a。
产品重烃的产量：
52.83kg/h。
按照年操作时数8000小时计，则年产量为422.6t/a。
产品的储存运输
产品储存运输条件
序号
介质
储存周期/天
储存方式
储存能力，m3
运输方式
装车方式
备注
1
LNG
7
常压储存
10000
槽车
装车臂
2
重烃
7
带压储存
11
槽车
装车臂
5.化学品消耗
混合冷剂中化学品在装置运行过程中，一次注入后循环使用，运行损失量定期补充。
其消耗量见下表。
混合冷剂中化学品消耗量
序号
组分
一次填充量（kg）
正常操作补充量（kg/a）
备注
1
乙烯
4000
30000
2
丙烷
6000
24000
3
异戊烷
25000
24000
4
氮气
1000
50000
注：
开车充装和补充甲烷取自产品LNG气化的天然气。
干燥剂、吸附剂和填料消耗量见下表。
干燥剂、吸附剂和填料消耗量
名称
一次填充量
消耗量
说明
4A分子筛
17.2t
5.73t/a
每三年更换一次，废料返厂
脱苯剂（活性炭）
17.2t
5.73t/a
每三年更换一次，废料返厂
载硫活性炭
0.8t
0.267t/a
每三年更换一次，废料返厂
硅胶
0.8t
0.267t/a
每三年更换一次，废料返厂
25#金属矩鞍环填料
14m3
0
无需更换
25#、38#金属矩鞍环填料
10m3
0
无需更换
二.工艺描述
工艺技术
本项目天然气净化采用的是MDEA吸收法脱除酸性气体，采用分子筛和活性炭吸附的方式脱除天然气中的水、苯和重烃，以载硫活性炭脱除天然气中的汞。
天然气液化采用的是单循环双节流混合冷剂制冷工艺，产品LNG的储存采用低温常压储存方式。
装卸车区设置装卸车位，采金属万向充装系统装卸车。
技术来源
本项目所使用的MDEA脱酸性气体，分子筛吸附脱水、脱苯、脱烃，载硫活性炭吸附脱汞工艺技术属于天然气行业常规使用的通用技术。
混合冷剂单循环双节流制冷工艺的技术为天津市振津工程设计咨询有限公司开发，属于自主技术。
技术特点
混合冷剂制冷工艺技术成熟，能耗低，运行稳定。
保证冷箱出口温度远离异戊烷结晶点，有效避免冷箱冻堵的情况下实现全液化。
1.工艺说明
（1）过滤调压系统
流程说明
原料天然气进入工艺装置区后先经过稳压阀组调压至3.8MPa后再进入入口过滤器（F-101）除去粒径大于5μm的颗粒和夹带的游离态液体。
过滤后的天然气先和酸性气体脱除系统的吸收塔顶脱酸气体换热后再进入吸收塔（T-201）。
在原料气进入工艺装置的首个切断阀前引出生活用燃料气，在原料气调压后引出生产用燃料气。
生产用燃料气经调压阀组降压至0.4MPa后经燃料气缓冲罐（V-101）分离可能存在的液体后送至各用气设备。
来气压力控制：
通过原料气过滤器入口压力控制阀（PCV-10102）来稳定原料气压力；
厂区紧急切断来气控制：
在原料气进厂和调压阀之前设置了界区紧急切断控制阀（ESDV-10102）以便厂区出现紧急情况时及时切断来气。
操作参数
原料天然气进厂压力在3.8~4.0MPa。
进场温度以招标文件提供的30℃为设计点，经核算进气温度在12~30℃范围内波动时的装置能够良好运行。
进气流量：
60×104Nm3/d（操作弹性50%~110%）；
进气压力：
3.8~4.0MPa
进气温度：
12~30℃
稳压后的压力：
3.8MPa
（2）酸性气体脱除系统
流程说明
吸收：
天然气在3.75MPa，30℃条件下进入吸收塔（T-201）。
贫胺溶液自贫胺罐（V-204）经贫胺增压泵（P-202A/B）、贫胺冷却器（E-205）、活性炭过滤器（F-203）、贫胺过滤器（F-204）后经贫胺进料泵（P-203A/B）增压后进入吸收塔（T-201）。
天然气自下而上与贫胺（MDEA水溶液）逆向接触，充分反应吸收天然气中的二氧化碳等酸性气体。
自塔顶出来的气体先经塔顶脱酸气体分液罐（V-201）分离出可能夹带的水和胺，再经脱酸气体冷却器（E-201）降温后进入过滤分离器（F-201），去除杂质微粒及液滴后送入下游系统。
在过滤分离器（F-201）出口设在线和离线两种监测二氧化碳指标的设施。
解吸：
吸收了二氧化碳等酸性气体的富胺溶液由塔底进入富胺闪蒸罐（V-202），闪蒸出少量二氧化碳、硫化氢和溶解烃类后进入富胺过滤器（F-202），然后进入贫富胺换热器（E-202），与来自解吸塔塔底的贫胺溶液换热，预热后进入解吸塔（T-202）的中上部与塔底上升蒸汽充分逆向接触释放出二氧化碳等酸性气体。
塔顶解吸释放的气体经塔顶冷却器（E-204）、塔顶回流罐（V-203）冷却分离后高点放空；冷凝液作为回流由塔顶回流泵（P-204A/B）送回塔顶。
解吸所需的热源由解吸后部分贫胺溶液自塔底流出进入塔底再沸器（E-203）加热所产生的蒸汽来提供。
塔底解吸后的贫胺溶液在贫富胺换热器（E-202）中与富胺溶液换热降温后经贫胺前置泵（P-201A/B）增压进入贫胺罐（V-204），再经增压后返回吸收塔（T-201），胺液完成循环。
流程中设有消泡剂注入点，用于系统发泡情况下的控制。
一、吸收塔（T-201）
1、吸收塔（T-201）胺液进料流量控制：
设置流量控制阀组（FCV-21001）控制液相胺液进料；
2、吸收塔（T-201）塔压监测：
塔顶和塔的下部分别设置了远传压力计（PT-20101和PT-20102），当压差出现异常变小时即认为发生液泛，联锁单元停车；当压差出现异常变大时即塔发生堵塞，联锁单元停车；
3、吸收塔（T-201）液位控制：
塔釜设置远传液位计，并在塔底出料管线设置液位控制阀组（LCV-20101）以控制塔底液位，同时在塔底设置了高高液位报警（LSHH-20101）和低低液位报警（LSLL-20101），当超过设定值时，联锁单元停车。
二、解吸塔（T-202）
1、解吸塔（T-202）压力控制：
通过控制塔顶回流罐（V-203）的压力来控制解吸塔的压力，塔顶回流罐（V-203）的压力由PRV-20801和PCV20801分程控制；
2、解吸塔（T-202）压差监测：
塔顶和塔的下部分别设置了远传压力计（PT-20701和PT-20702），当压差出现异常变小时即认为发生液泛，联锁单元停车；当压差出现异常变大时即塔发生堵塞，联锁单元停车；
3、解吸塔（T-202）温度控制：
通过FCV-40101来控制加热介质导热油的量来控制塔釜的温度；
4、解吸塔（T-202）液位控制：
塔釜设置远传液位计，并在塔底出料管线设置液位控制阀组（LCV-20602）以控制塔底液位，同时在塔底设置了高高液位报警（LSHH-20701）和低低液位报警（LSLL-20701），当超过设定值时，联锁单元停车。
操作参数
原料天然气中CO2含量为0.5767%（mol），总硫含量为0.88ppm，H2S含量为0。
根据招标文件要求，本装置设计的脱除CO2能力为原料气中CO2含量的2倍（约1.2%），H2S及总硫含量按1.58mg/m3考虑。
进装置天然气温度设计点为30℃。
经核算，当天然气进塔温度在29~35℃范围内时该装置可以正常运行并保证脱碳效果。
H2S的排放满足环保要求。
酸性气体脱除系统主要操作条件如下表：
序号
名称
吸收塔
解吸塔
1
塔顶正常操作温度，℃
47
101
2
塔顶正常操作压力，kPa（G）
3750
50
3
塔底正常操作温度，℃
52
116
4
塔底正常操作压力，kPa（G）
3750
52
（3）脱水脱苯脱烃脱汞系统
流程说明
脱除酸性气体后的天然气进入脱水脱苯脱烃脱汞系统，脱水脱苯脱烃脱汞系统采用分子筛和活性炭吸附的方式脱除天然气中的水、苯和重烃，以载硫活性炭脱除天然气中的汞。
净化后的天然气要求为：
水含量<1ppm，苯含量<10ppm，汞含量<0.01μg/Nm3。
脱水脱苯脱烃脱汞系统设两台分子筛塔（T-301/T-302）和一台预吸附塔（T-303）切换操作。
其中两台分子筛塔中一塔吸附，一塔再生。
再生气为含饱和水的天然气，经预吸附塔（T-303）后脱除其中的水、苯和重烃，然后进入再生气加热炉进行加热，得到高温再生气。
吸附：
从酸性气体脱除系统出来的天然气自分子筛塔（T-301）顶部进入，通过分子筛吸附脱除水分、苯和重烃后，从塔底出来，经分子筛塔出口粉尘过滤器（F-301）过滤，再经过脱汞罐（V-302）、脱汞罐出口粉尘过滤器（F-302A/B）过滤后，进入液化系统。
再生：
再生气引自分子筛塔前的天然气。
再生气经预吸附塔（T-303）后脱除其中的水、苯和重烃，然后进入再生气加热炉（HE-402）加热后升温至250℃左右。
高温再生气自分子筛塔（T-302）塔底进入将分子筛加热并稳定在220℃左右直至分子筛再生结束。
湿再生气出塔后经再生气一次冷却器（E-301）、再生气分离器（V-302）分离液体后，天然气进入再生气二次冷却器（E-303）、三相分离器（V-303）。
经三相分离器（V-303）分离后，天然气返回分子筛塔入口，液相进入重烃储罐（V-602），污水连同再生气分离器（V-302）产生的污水收集在污水罐（V-304）后统一排入污水处理系统。
冷吹：
高温干燥后的分子筛及活性炭床层利用脱除酸性气体后的天然气进行冷却，使床层温度降低至吸附温度。
天然气经分子筛（T-302）顶部进入，自上而下对床层进行冷却，天然气在塔底出后进入再生气加热炉（HE-402）加热后升温后返回预吸附塔（T-303）对预吸附塔进行再生。
脱水脱苯脱烃脱汞系统设两台分子筛塔（T-301/T-302）和一台预吸附塔（T-303）切换操作。
其中两台分子筛塔中一塔吸附，一塔再生。
系统由程序控制全自动运行，在预先设定的时间运行程序切换时必须检查各种条件，如温度、压力等参数，如果条件不满足，程序自动停止。
程序控制阀门保持原来的开关状态。
每台塔上都设有安全阀防止超压。
设置系统紧急泄压，当液化系统出现故障需泄压。
操作参数
脱水脱苯脱烃脱汞系统主要操作条件如下表：
序号
名称
分子筛塔
预吸附塔
脱汞罐
1
正常操作温度，℃
30~280
30~280
30
2
正常操作压力，kPa
3590
3740
3500
3
再生操作温度，℃
220
220
4
再生操作压力，kPa
3620
3620
（4）热媒系统
流程说明
本装置中热媒系统主要包含一套导热油供热撬块和一台再生气加热炉。
导热油供热撬块包含一座导热油炉、一座储油罐、一座膨胀槽、两台导热油循环泵和一台导热油输送泵，其功能是为酸性气体脱除系统的胺液再生提供热源。
再生气加热炉的功能是为脱水脱苯填料再生提供热源。
导热油炉功能是为酸性气体脱除系统的胺液再生提供热源。
导热油需从125℃加热至165℃，计算工艺负荷2500kW，设置额定热负荷2800kW导热油炉1台，满足导热油加热要求。
导热油炉燃料为天然气。
作为成套设备进行采购。
导热油炉系统设计参数如下：
设计压力：
1.0MPa
操作压力：
0.8MPa
供油温度：
165℃
回油温度：
125℃
额定热负荷：
2800kW
燃料：
天然气
再生气加热炉为脱水脱苯脱烃脱汞系统再生气加热提供热源，再生气需从35℃加热至250℃，计算工艺负荷600kW，设置额定热负荷800kW再生气加热炉1台，满足再生气加热要求。
再生气加热炉燃料为天然气。
再生气加热炉出口的再生气设置温度控制回路，由设置在燃料气管道上的控制阀实现，当温度过高或过低时调节燃料气的量实现。
再生气加热炉为管式加热炉，立式底烧。
再生气加热炉的控制由厂家配套的PLC控制柜完成。
主要参数：
设计压力：
4.0MPa
操作压力：
3.72MPa
进/出炉介质温度：
35/250℃
额定热负荷：
800kW
燃料：
天然气
（5）液化系统
流程说明
液化系统采用混合冷剂单循环双节流制冷常压储存工艺。
该工艺的特点是冷剂增压后的气液两相分离后分别进入冷箱，液相冷剂介质提供浅冷温度场和热介质进行换热、吸热气化、直至升温到常温，气相冷剂介质提供浅冷和深冷两个温度场为天然气提供冷量，达到液态甲烷的目的。
在整个换热过程中充分利用了冷剂中不同组分的气化潜热和显热来完成对天然气的制冷。
本工艺传热效率高、深冷段换热效果好，控制相对容易。
液化系统包括天然气液化部分和冷剂循环部分。
（1）天然气液化
从净化系统出来的天然气（3.5MPa，30℃左右）进入冷箱（ET-501），在冷箱中由冷剂深冷到-155℃后液化节流到0.05MPa自流至LNG储罐（V-601）。
（2）冷剂循环
按一定比例混合而成的冷剂（甲烷、乙烯、丙烷、异戊烷、氮气）进入冷剂压缩机（C-501）入口分离器（V-
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