脱酸气单元操作说明书.docx

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脱酸气单元操作说明书

成都深冷液化设备有限公司

山西霍州10万方/天液化天然气项目

操作说明书

成都五环新锐化工有限公司

二〇一二年五月

WHXR1213-40-01

目录

第一章前言3

第二章工艺说明4

第三章生产过程控制9

第四章装置试车15

第五章装置的开车和停车23

第六章装置的正常操作与维护27

第七章分析项目频率31

第八章安全技术32

第一章前言

概述：

10×104Nm3/dLNG净化系统是LNG工程项目的一部份，主要是脱除原料气中的CO2等酸性气体，避免设备管道受到腐蚀和堵塞管道设备。

该工段的操作说明书用于指导该装置操作人员对装置进行原始开车和维持装置正常运行。

其主要内容包括：

工艺原理、工艺流程、工艺过程、开停车程序、操作方法、故障诊断和相关的安全知识。

本手册是按设计条件编写的操作方法及操作参数，在偏离设计条件不大的情况下，操作者可根据生产需要对操作方法及操作参数作适当和正确的调整。

但在任何情况下操作人员均不应违反工业生产中普遍遵循的安全规则和惯例。

在启动和操作运转本装置之前，操作人员需透彻地阅读本手册，因为不适当的操作会影响装置的正常运行，还影响产品质量，严重时会导致设备或吸附剂的损坏，甚至发生事故，危及人身及装置安全。

除专门标注外，本操作说明书中所涉及的压力为表压，组份浓度为体积百分数，流量为标准状态（760mmHg,273K）下的体积流量。

第二章工艺说明

2.1原料条件

工作介质:

煤层气

压力5.07MPa.G

温度常温（40℃）

流量4600.00Nm3/h（指0℃、101.325kPa（A）的标态）。

天然气组成

物流名称

单位

正常工况

CH4

mol%

92.3672

C2H6

mol%

4.088

C3H8

mol%

0.7385

i-C4

mol%

0.1196

N-C4

mol%

0.1321

i-C5

mol%

0.0567

N-C5

mol%

0.0206

C6+

mol%

0.1107

CO2

mol%

1.7（按2％设计）

N2

mol%

0.667

2.2净化后的要求：

杂质

含量极限

二氧化碳

≤20ppmV（体积比）

硫化氢

≤4ppmV（体积比）

允许总压损

≤0.09MPa

原料气出净化系统温度

约40℃

2.3工艺工序组成

02100#二氧化碳吸收工序

02200#二氧化碳吸收塔顶过滤工序

02300#贫液泵工序

02400#消泡工序

02500#二氧化碳解析工序

02600#再生塔顶回流工序

02700#溶液配置工序

2.4工艺流程框图

原料气净化气去界外

闪蒸气去界外CO2去界外

2.5工艺流程

根据天然气成份和净化气产品质量要求，本净化工艺采用湿法脱除天然气中的CO2，选用MDEA（N-甲基二乙醇胺）为化学脱除剂，一段吸收，一段再生，MDEA溶液循环使用。

使净化气中CO2含量在20ppm以下。

注：

MDEA溶液的配制浓度初定为48～52%，视具体的配方而定。

该工艺流程包括MDEA吸收和再生两个工序。

反应原理如下：

MDEA（N-Methyldiethanolamine）即N-甲基二乙醇胺，分子式CH3-N（CH2CH2OH）2，分子量119.2，沸点246-248℃，闪点260℃，凝固点-21℃，汽化潜热519.16KJ/Kg，能与水和醇混溶，微溶于醚。

在一定条件下，对二氧化碳等酸性气体有很强的吸收能力，而且反应热小，解吸温度低，化学性质稳定，无毒不降解。

纯MDEA溶液与CO2不发生反应，但其水溶液与CO2可按下式反应：

CO2 + H2O == H+ + HCO3-                                       

（1）

H+ + R2NCH3 == R2NCH3H+                                     

（2）

式

（1）受液膜控制，反应速率极慢，式

（2）则为瞬间可逆反应，因此式

（1）为MDEA吸收CO2的控制步骤，为加快吸收速率，在MDEA溶液中加入1-5%的活化剂DEA（R2/NH）后，反应按下式进行：

R2/NH +CO2 == R2/NCOOH                                    （3）

R2/NCOOH + R2NCH3 + H2O ==  R2/NH + R2CH3NH+HCO3-    （4）

（3）+（4）:

R2NCH3    + CO2 + H2O == R2CH3NH+HCO3-                   （5）

由式（3）-（5）可知，活化剂吸收了CO2 ，向液相传递CO2 ，大大加快了反应速度，而MDEA又被再生。

MDEA分子含有一个叔胺基团，吸收CO2 后生成碳酸氢盐，加热再生时远比伯仲胺生成的氨基甲酸盐所需的热量低得多。

MDEA溶液在与CO2 发生化学反应的同时，也有部份CO2 溶解于溶液中，该部份CO2 在再生时也随之释放出来。

2.5.1胺溶液吸收工序

由界区外导入的天然气压力：

5.07MPa.G，CO2含量≤1.7%，甲烷92.3672%，温度为40℃。

原料气经吸收塔（T-02101）下部进入，自下而上通过吸收塔；再生好后的50%左右的活化MDEA溶液（贫液）经贫液泵（P-02301A/B）升压到5.8MPa，从吸收塔（T-02101）上部淋入，贫液温度应高于原料气进气温度约13℃，自上而下通过吸收塔，逆向流动的MDEA溶液和天然气在吸收塔内充分接触，天然气中的CO2被吸收而进入液相，未被吸收的组份从吸收塔顶部引出，经吸收塔顶冷却器（E-02201）降温至≤40℃，然后进入吸收塔顶气液分离器（V-02201）除去游离水份，并进一步在吸收塔顶过滤器（F-02201）作用下分离出吸收塔顶气液分离器（V-02201）未能分离的雾沫或机械杂质，过滤精度为5～10μm，出分离器的净化气送出界外。

冷凝液去闪蒸罐（V-02101）或者直接排至地下贮槽（V-02701）。

由于闪蒸气较少，为保证闪蒸罐（V-02101）的压力稳定，设置了一根氮气管线，并通过调节阀PV-02114b控制氮气压力。

因天然气中含有饱和水份，为防止冬季温度过低时管道堵塞，相应管道设置了管道伴热系统。

2.5.2溶液再生工序

吸收塔（T-02101）内的MDEA溶液吸收CO2后，被称为富液，温度55～60℃，由调节阀LV-02110调节吸收塔液位，减压至0.5～0.7MPa后进入闪蒸罐（V-02101），闪蒸出的气体经调节阀PV-02114a调压后送往界外。

调节阀PV-02114a控制闪蒸罐的压力在0.5～0.7MPa之间，调节阀LV-02112控制闪蒸罐的液位。

分离出的富液经贫富液换热器（E-02501）换热到90～100℃后进入再生塔（T-02501）上部，在再生塔内进行汽提再生，直至贫液的贫液度达到指标。

再沸器（E-02503）的热源来自180℃左右的导热油系统，再生塔下部操作温度为115℃～125℃，以保证MDEA溶剂再生彻底，再生温度由调节阀TV-02506自动控制。

出再生塔的MDEA溶液称为贫液，经过贫富液换热器（E-02501）、贫液冷却器（E-02502），被冷却到40℃左右，再经贫液泵（P-02301A/B）加压到5.8MPa进入吸收塔。

MDEA溶液在长期循环过程中，会降解或携带其他杂质，所以在贫液泵出口会分出溶液量约的1/10进入溶液过滤器（V-02301）除掉杂质，以降低发泡几率；除掉杂质后的MDEA溶液又回到贫液泵（P-02301A/B）入口，如此反复循环。

再生塔顶部出口气体约～100℃，压力为0.02～0.05MPa的富含二氧化碳气体，先经二氧化碳冷却器（E-02601）降温到40℃以下，再进入CO2气液分离器（V-02601）分离液体，经PV-02603稳压后去界外高点放空。

CO2分离器（V-02601）收集的冷凝液通过回收泵（P-02601A/B）抽至闪蒸罐与富液混合，混合后去再生塔（T-02501）,或者直接去地下贮槽（V-02701）,以维持整个系统的水含量平衡。

为保证再生塔升降温过程中，气体冷凝后形成负压，专门设置了一条氮封管线，从CO2气液分离器（V-02601）出口引入,并设置自力式调节阀PCV-02614控制压力。

2.6工艺设备

序号

设备位号

设备名称

规格型号

单位

数量

材质

一、定型设备（以最终订货为准）

1

F-02201

吸收塔顶过滤器

台

1

碳钢

2

P-02301A～B

贫液泵

Q=10m3H＝580m

台

2

组合件

3

P-02401A～B

消泡剂泵

Q=1m3H＝50m

台

2

组合件

4

P-02601A～B

回收泵

Q=1m3H＝70m

台

2

组合件

5

P-02701A～B

液下泵

Q=4m3H＝70m

台

2

组合件

6

E－02501

贫富液换热器

35m2

台

1

组合件

7

E－02502

贫液冷却器

35m2

台

1

组合件

8

E－02601

二氧化碳冷却器

20m2

台

1

组合件

二、非标设备（以最终设计为准）

1

T-02101

吸收塔

Ф600/800×18000（估）

台

1

Q345R

2

V-02101

闪蒸罐

Ф800×3000

台

1

Q345R

3

E-02201

吸收塔顶冷却器

30m2

台

1

Q345R,20

4

V-02201

吸收塔顶气液分离器

Ф500×1500

台

1

Q345R

5

V-02301

溶液过滤器

Ф1000×4000（估）

台

1

Q345R

6

V-02401

消泡剂贮罐

Ф1000×1000

台

1

304

7

T-02501

再生塔

Ф600/800×16000（估）

台

1

304

8

E-02503

再沸器

55m2

台

1

304,Q345R

9

V-02601

CO2气液分离器

Ф600×2500

台

1

304

10

V-02701

地下贮槽

Ø1200×4500

台

1

碳钢

11

V-02702

溶液贮槽

Ø1400×5200

台

1

碳钢

第三章生产过程控制

3.1主要生产工艺参数

3.1.1胺溶液吸收工序

气体入塔温度

40.0℃

气体入塔压力

5.07MPa.G

气体入塔流量

4600.00Nm3/h

出塔气体流量

3415.08kg/h

出塔气体CO2含量

≤20ppm

进塔气体CO2含量

0.10%（mol）

贫胺溶液入塔温度

52℃

贫胺溶液入塔流量

8470.95kg/h

贫胺溶液入塔胺浓度

45～55%（wt.）

富胺溶液出塔温度

55～60℃

吸收塔底液位

750～1200mm

3.1.2胺溶液再生工序

富液入塔流量

8908.72kg/h

闪蒸罐压力

0.5～0.7MPa

塔顶压力

0.02～0.08MPa

富液入塔温度

≥95℃

塔顶温度

100～115℃

塔底温度

115～125℃

再生塔液位

70～90%

地下贮槽液位

确保液下泵能吸起液

CO2气液分离器液位

300～600mm

CO2气液分离器温度

≤40℃

3.2生产自控水平

本装置采用DCS集散控制系统，正常生产时装置自动运行。

现介绍主要的控制点及作用，详细操作要点见DCS相关操作维护说明书

（1）、名称：

LIC-02110吸收塔液位控制

●调节阀：

LV-02110

●开关切断阀：

KV-02110

●正常值：

60%

●报警值：

上限80%,下限40%

●联锁：

低低限15%

●控制说明：

1）、在自动状态下，LIC-02110给定值SV越高，LV-02110开启度越小，输出由DCS自动完成PID控制；

2）、在手动状态下，LV-02110的开启度可人工在0～100%灵活开启，但必须人工判断吸收塔液位是否处于正常值范围，KV-02110是否处于开启状态，避免高压窜入低压系统，造成事故。

3）、在控制方式在手动和自动之间相互切换过程中，调节阀输出开度应该保持不变，以实现二者之间无扰动切换。

4）、在I-01联锁投入时，KV-02110的启闭由LALL-02110控制：

当LALL-02110低低报警时，触发I-01联锁，KV-02110关闭。

5）、在I-01联锁切除时，可以通过DCS上操作按钮HSO-02110开启KV-02110，HSC-02110关闭KV-02110，但须人工判断当前液位是否过低，防止高压窜低压现象发生。

6）、在按下紧急停车按钮后，LV-02110和KV-02110的开启度均为全关。

（2）、名称：

LIC-02112闪蒸罐液位控制

●调节阀：

LV-02112

●正常值：

30～60%

●报警值：

上限70%,下限20%

●控制说明：

1）、在在自动控制状态下，LIC-02112液位给定值SV越高，LV-02112开启度越小，输出由DCS自动PID完成。

2）、在手动控制状态下，LV-02112的开启度可人工在0～100%灵活开启。

3）、在控制方式在手动和自动之间相互切换过程中，调节阀输出开度应该保持不变，以实现二者之间无扰动切换。

4）、在按下紧急停车按钮后，LV-02112的开启度为满度0%。

（3）、名称：

PIC-02114闪蒸罐压力控制

●调节阀：

PV-02114a

●调节阀：

PV-02114b

●正常值：

0.5MPa

●控制说明：

通过调节阀PV-02114a,PV-02114b的作用，自动调节闪蒸罐压力在0.5MPa左右，以确保富液中的天然气能较好闪蒸出来，同时保证富液能顺利进入再生塔。

1）、在自动控制状态下，PIC-02114压力给定值SV越高，PV-02114a开启度越小，输出由DCS自动PID完成。

2）、在手动状态下，PV-02114a输出可在0～100%内自由开启。

3）、在控制方式在手动和自动之间相互切换过程中，调节阀输出开度应该保持不变，以实现二者之间无扰动切换。

4）、当闪蒸罐内压力低于0.5MPa而调节阀PV-02114a已全关时，通过调节阀PV-02114b向闪蒸罐补充氮气，以保持闪蒸罐的压力维持在0.5MPa。

5）、在按下紧急停车按钮后，PV-02114a的开启度为满度0%。

（4）、名称：

LIC-02210吸收塔顶气液分离器V-02201液位控制、LIC-02212吸收塔顶过滤器F-02201液位控制

●开关切断阀：

KV-02210、KV-02211、KV02212

●正常值：

30～50%

●报警值：

上限70%,下限20%

●联锁值：

20%

●控制及联锁说明：

1）、在LIC-02211控制方式为自动时，KV-02210开关状态由DCS进行逻辑比较运算后决定；当LT-02210测量值LIC-02211高限设定值时，KV-02210自动打开；在LIC-02210低限设定值

2）、在LIC-02212控制方式为自动时，KV-02212开关状态由DCS进行逻辑比较运算后决定；当LT-02212测量值LIC-02212高限设定值时，KV-02212自动打开；在LIC-02212低限设定值

3）、在I-02联锁投入时，KV-02211的启闭由LALL-02210、LALL-02212控制：

当LALL-02210低低报警和LALL-02212低低报警任一发生时，触发I-02联锁，KV-02211关闭。

4）、在I-02联锁切除时，可以通过SIS（ESD）上操作按钮HSO-02211开启KV-02211；HSC-02211关闭KV-02211，但须人工判断当前液位是否过低，防止高压窜低压现象发生。

5）、在按下紧急停车按钮后，KV-02210、KV-02211、KV-02212的均为全关。

（5）、KV-02304控制

●开关切断阀：

KV-02304

●控制说明：

1）、当I-03连锁投入，如果P-02301A与P-02301B、P-02301C同时停止运行时，KV-02304自动关闭，当其中一台运行时，KV-02304自动开启。

2）、当I-03连锁切除时，KV-02304可人工自由开启和关闭，但需判断P-02301A/B是否有一台在运行，防止高压窜低压现象发生。

3）、P-02301A/B可在DCS控制室通过画面按钮HSC-02304a/b/c远程停止，但只能在现场启动。

4）、在按下紧急停车按钮后，KV-02304为关。

（6）、名称：

FIC-02309贫液入吸收塔流量记录调节

●调节阀FV-02309

●控制指标：

10171.8Kg/h

●控制说明：

1）、在自动控制状态下，FIC-02309流量给定值SV越高，FV-02309开启度越小，输出由DCS自动PID完成。

2）、在手动控制状态下，FV-02309的开启度可人工在0～100%灵活开启。

3）、在控制方式在手动和自动之间相互切换过程中，调节阀输出开度应该保持不变，以实现二者之间无扰动切换。

4）、在按下紧急停车按钮后，FV-02309的开启度为满度0%。

（7）、名称：

TIC-02506再生塔底温度自动调节系统

●调节阀：

TV-02506

●正常值：

115～125℃

●控制说明：

TV-02506调节阀通过控制导热油的流量，来调节再沸器溶液出口温度，达到自动调节再生塔底溶液温度在115～125℃的目的。

1）、在自动控制状态下，TIC-02506温度给定值SV越高，TV-02506开启度越小，输出由DCS自动PID完成。

2）、在手动状态下，TV-02506输出可在0～100%内自由开启。

3）、在控制方式在手动和自动之间相互切换过程中，调节阀输出开度应该保持不变，以实现二者之间无扰动切换。

4）、在按下紧急停车按钮后，TV-02506的开启度为满度100%。

（8）、名称：

LIC-02507再生塔液位控制

●正常值：

70～90%

●报警值：

上限95%,下限60%

●控制及联锁说明：

1）、在自动状态下，LIC-02507液位大于95%上限设定值时,远程控制液下泵P-02701A/B停止。

当再生塔液位在70～90%的正常范围内时，液下泵P-02701A/B维持现有状态。

当液位小于70%时，液下泵P-02701A/B开启其中任何一台，但必须人工指定其工作设备，两台液下泵不能同时开启，形成互锁。

2）、在手动状态下，液下泵P-02701A/B可人工自由运行和停止。

3）、在现场开关打到本地时，DCS远程控制失效，P-02701A/B只能在现场启停。

4）、在按下紧急停车按钮后且现场开关打到远程时，液下泵P-02701A/B将实现远程停止。

（9）、名称：

PIC-02603CO2气液分离器V-02601操作压力控制

●调节阀：

PV-02603a、PV-02603b

●正常值：

0.02～0.05MPa

●控制说明：

通过调节阀PV-02603a作用，控制二氧化碳气液分离器的压力在0.05MPa左右，同时也控制再生塔压力。

1）、在自动控制状态下，PIC-02603压力给定值SV越高，PV-02603a开启度越小，输出由DCS自动PID完成。

2）、在手动状态下，PV-02603a输出可在0～100%内自由开启。

3）、在控制方式手动和自动之间相互切换过程中，调节阀输出开度应该保持不变，以实现二者之间无扰动切换。

4）、当CO2气液分离器内压力低于正常值且PV-02603a已全关时，通过调节阀PV-02603b向CO2气液分离器补充氮气，以维持其压力约0.05MPa。

（10）、名称：

LIC-02606CO2气液分离器液位控制

●调节阀：

LV-02606

●开关阀：

KV-02607

●正常值：

30～50%

●控制说明：

1）、在自动状态下，LIC-02606液位给定值SV越高，LV-02606开启度越大，输出由DCS自动PID完成。

2）、在手动控制状态下，LV-02606的开启度可人工在0～100%灵活开启。

3）、在控制方式手动和自动之间相互切换过程中，调节阀输出开度应该保持不变，以实现二者之间无扰动切换。

4）、在I-04联锁投入时，KV-02607的启闭由LAHH-02606控制：

当LAHH-02606高高报警时，触发I-04联锁，KV-02607打开。

当LAL-02606低报警时，KV-02607关闭。

5）、在I-04联锁切除时，KV-02607可自由启闭。

6）、在按下紧急停车按钮后，LV-02606和KV-02607的开启度均为全关。

3.3、自动控制系统

3.3.1、DCS控制系统

根据工艺生产的特点及操作要求，本设计采用将重要工艺参数引至控制室内监视、调节和操作。

天然气净化装置控制采用DCS控制系统。

在人机界面上设有流程示意图和报警显示画面，可实现完善直观的工艺流程监控与动态显示，PID回路调节、故障自诊断，历史趋势，事故状态和各种操作记录及打印报表。

3.3.2、自控系统操作步序

1、首先检查现场所有仪表安装是否全部完成，安装方式是否正确；

2、送出电源、仪表气源、伴热源、水等公用工程；

3、现场校验、调试一次仪表；

4、在操作站上进行集中调试，确保位号及控制正确可靠；

5、可根据实际情况进行空负荷运行；

6、接到命令试车后，需设定调节系统各参数；

7、按照试车规程顺序，把程序投入自动；

8、根据生产情况，调整各处工艺参数，监测设备和仪表运行情况，保证生产正常。

注：

在生产中和临时停车时，电源和仪表气源及伴热管必须处于开启状态，长期停车按停车规程处理，作好仪器仪表防护。

第四章装置试车

4.1装置试车步骤

（1）试车前的装置检查；

（2）仪器仪表校正调试、自动控制调试；

（3）动力设备单体试车；

（4）系统吹扫、气密性试验；

（5）系统清洗（清水冲洗、氮气置换、碱洗、脱盐水洗、胺溶液冲洗及发泡、MDEA溶液循环）。

（6）联动试车。

（7）引入原料气试车。

4.2装置试车前的检查

试车前需细致检查以下几项，准备工作确保到位：

（1）所有设备、工艺管线、伴热管、仪表管道、公用工程的安装全部完成，管道支架牢固，完成防雷及静电接地工作，装置界区内外对接口正确；

（2）、原辅材料、劳保用品、消防器材、操作工具确保到位，填料环已装填到位；

（3）操作人员培训和编写试车方案已完成，操作人员已熟练掌握。

（4）现场平整，无障碍物，给排水和排污齐全。

（5）公用工程：

仪表气、循环水、脱盐水、消防水、氮气、导热油、电等具备引入界区条件，需用条件如下：