石油天然气处理厂安全设计毕业设计.docx
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石油天然气处理厂安全设计毕业设计
课程设计
石油天然气处理厂
安全设计
第一章工程项目概况
一.1石油天然气处理厂地理位置简介
位于我国浙闽大陆以东的东海陆架盆地（浙东坳陷苏堤构造带）。
该气田群海底油气混输管线登陆点的位置位于浙江宁波市。
终端站址经过优选，选在距离登陆点大约几百米的盐田中，其西侧为主要耕地区及盐场，东侧为盐场。
位于太平洋西岸，中国大陆海岸线的中段，长江三角洲南侧，北临杭州湾，与国际大都市——上海市隔海相望。
1.2水文气象条件
1.2.1气候
宁波市地处中纬度大陆东岸，属亚热带季风候区，温和、湿润，四季分明，光照充足，雨量充沛，但时空分布不均。
冬季受北方冷高压气团控制，以晴冷干燥天气为主。
春夏之交，北方冷高压气团和太平洋暖流在此相遇对峙，阴雨连绵，降水集中，形成典型的梅雨天气；夏秋之间，又常受热带风暴和高温干旱侵袭，7~8月经常出现伏旱，8~9月受热带风暴影响2~3次，热带风暴又常常伴有暴雨、暴潮。
年平均气温16.5℃，最热月7月份平均气温27.7℃，最冷月1月份平均气温5.5℃，极端最高气温38.5℃，极端最低气温-6.6℃。
一年四季降水量分配不均，年变化呈双峰型分布：
两个相对雨季和两个相对旱季十分明显。
3~6月为第一个雨季，其中3~4月为春雨，5~6月为梅雨。
7~8月为相对旱季，9月为第二个雨季，10月至翌年2月又为相对旱季。
该地区年平均降水量1317.2mm，年最大降水量1625.6mm，年最小降水量797.3mm，年平均降雨日数149天，年最大降雨日数167天，最小降雨日数116天。
该地区年平均相对湿度为79%，月平均最大相对湿度为89%，月平均最小相对湿度为60%。
年极端最大相对湿度为100%，最小相对湿度为10%。
干湿指数1.26，属半湿润地区。
累年平均雾日数27天。
该地区累年最多风向频率10%（风向为西北风和东南偏东风），累年平均风速为5.1m/s。
十分钟平均最大风速34.0m/s，瞬间极大风速40m/s。
平均每年影响北仑区的台风2~3个，最多年有6个，最少年为0个，年间差异很大。
表1.1主要气象条件一览表
序号
气象要素
数值
备注
1
气温（℃）
年平均气温
16.5
最热月月平均最高
（7月）
27.7
最冷月月平均最低（1月）
5.5
极端最高
38.5
极端最低
-6.6
2
相对湿度（%）
年平均
79
月平均最大
89
月平均最小
60
年极端最大
100
年极端最小
10
3
风向及风频（%）
累年最大风向/风频
NNW/9
累年最小风向/风频
WSW/1
4
风速（m/s）
平均
5.1
最大风速
28
5
降水量（mm）
年平均
1317.2
3月~6月为第一雨季，7月~8月为相对旱季，9月为第二个雨季，10月至翌年2月为相对旱季。
6
最大积雪厚度（cm）
无
7
最大冻土深度（cm）
无
1.2.2水源
目前供水能力为33万吨,区内已建有污水处理厂、处理站、排污泵站多个，污水处理能力达18万吨。
地表水资源量2565万方，可供水资源占水资源总量的15.6%。
由于河溪短促，水库规模小，属工程性缺水。
1.2.3海潮
为规则半日潮，根据资料统计，10年一遇高潮位为1985国家高程3.6m，97年11#台风时最高潮位据考评为1985国家高程4.6m，三山乡西直塘处50年一遇最高潮位为1985国家高程4.0~4.1m。
1.2.4地质
（1）地形地貌特征。
为滨海平原边缘，属浙闽隆起区，地势起伏，沿海分布有低山、平地，出露地层为第四系堆积物，塘堤基土由海滨相沉积的淤泥质粘性土等组成。
（2）地质类型及浅部地层结构。
近岸浅海区已经过近万年的沉积，物质主要来自浙闽沿岸
流带来的长江入海泥沙、陆架再悬浮泥沙以及少量生物碎屑等。
全新世沉积层厚度可达35m以上，覆盖于高低不平的侵蚀面上，主要为海岸粘土质粉砂沉积区。
（3）工程地质条件。
淤泥质粉质粘土厚度大、土质差、高压缩性、低强度。
（4）地震烈度为6度。
1.3总平面布置
本终端站主要包括：
海上天然气收球装置、段塞流捕集器、凝析油稳定装置、380×104m3/d天然气处理装置两套、预留150×104m3/d天然气处理装置一套、进出站计量系统以及和处理装置配套的放空火炬系统、供热、氮气保护、仪表风等公用工程系统；还包括终端站消防、给排水、仪表控制及可燃气体、有毒气体、火灾监测及报警、通信、建筑、采暖通风、生产生活供配电、防腐、综合维修等。
1.3.1设计规模
2004年80×104m3/d；
2005年163×104m3/d；
2008年756×104m3/d；
2022年660×104m3/d；
本工程按统一规划、分期建成的工艺方案建设，最终达到910×104m3/d的处理规模。
陆上终端设计规模为日处理天然气760×104m3/d，设置2套380×104m3/d天然气处理装置，其中一套采用两台膨胀机，单台处理量190×104m3/d；另一套采用一台处理量为380×104m3/d的膨胀机。
设置两台190×104m3/d膨胀机主要目的在于未满产前，可根据实际气量进行调节生产。
预留一套150×104m3/d天然气处理装置的位置。
按年生产330天设计。
1.3.2平面布置
根据功能需要，春晓终端设厂前区、辅助生产区、罐区、装车区及生产区。
厂前区包括：
综合办公楼、综合维修楼；辅助生产区包括：
水处理站、污水提升泵房、高低压变电所、空压站、消防水泵房及消防水池、喷淋水池及喷淋水泵房；生产区包括：
段塞流捕集器区、工艺生产装置区；罐区包括：
液化气储存区、稳定轻烃储存区；装车区包括：
液化气装车鹤管、稳定轻烃装车鹤管、装车计算机室。
各区通过道路有机的连接为一体，既满足运输的要求，又满足消防和设备检修的要求。
为了创造 一个良好的生产、生活环境，在厂前区种植了大面积草坪和树木，美化环境。
厂前区布置在全厂的东北侧，主出入口靠近规划公路，方便车辆的进入。
N
图1.1处理厂平面图
1.3.3枢纽主要建筑物及设备介绍
枢纽由主装置区、中控室组成。
消防区位于罐区的北侧，该区由消防水泵房、两座消防水罐、集水池、循环水泵房组成。
装车区由8套液化气包括（丙烷、丁烷）装车鹤管，戊烷、稳定轻烃装车鹤管和装车计算机值班室组成，区内设有停车场、混凝土场地。
产品:
丙烷、丁烷、戊烷、稳定轻烃。
表1.2储罐配置一览表
序号
储罐名称
储罐
储存天数
储罐形式
运输量t/a
个数
容积m3
1
丙烷储罐
3
2000
6.8
球罐
13.26×104t/a
2
丁烷储罐
3
2000
8.5
球罐
10.28×104t/a
3
戊烷储罐
1
1500
7.4
球罐
3.75×104t/a
4
稳定轻烃
1
1000
7.6
球罐
2.90×104t/a
安全阀泄放及终端紧急停车时的天然气全部引入火炬系统燃烧。
表1.3陆上终端废气排放量
序号
污染气体源名称
组成及特性
排放特性
排放量m3/d
温度℃
压力MPa
1
再生气加热炉
CO2
常压
2448
2
热煤系统
CO2
常压
31200
3
高、低压火炬系统
CO2
常压
事故
4
合计
CO2
常压
33648
1.4主体工艺系统
本石油天然气处理厂对石油天然气的处理需要脱水、脱硫、硫回收、轻烃回收、尾气处理工艺。
本处理厂采用吸附法进行脱水，并以分子筛管作为吸附剂。
吸附法脱水就是采用吸附剂脱除气体混合物中水蒸气或液体中溶解水的工艺过程。
吸附法脱水常用的吸附剂有硅胶和分子筛，硅胶只适用于浅冷工艺；分子筛主要用于天然气深冷加工，天然气露点较大，吸附后天然气水露点完全可以满足深冷工艺要求。
天然气脱硫一般分为干法和湿法两大类。
干法由于脱硫剂一般不能再生，在工业上应用较少。
湿法脱硫处理量大，操作连续，适用于高含硫天然气的处理，目前广泛用于天然气和炼厂气的净化，但是普遍存在着动力消耗大、设备体积大、运行费用高、控制条件严格等缺点。
湿法脱硫又可分为化学吸收法、物理吸收法和混合吸收法。
本厂经过综合考虑，使用的是化学吸收法。
1.5自动控制系统
本石油天然气处理厂的自动控制系统由ESD系统、DCS系统、F&GS系统组成。
1.5.1ESD系统（紧急停车系统）
ESD紧急停车系统按照安全独立原则要求，独立于DCS集散控制系统，其安全级别高于DCS。
在正常情况下，ESD系统是处于静态的，不需要人为干预。
作为安全保护系统，凌驾于生产过程控制之上，实时在线监测装置的安全性。
只有当生产装置出现紧急情况时，不需要经过DCS系统，而直接由ESD发出保护联锁信号，对现场设备进行安全保护，避免危险扩散造成巨大损失。
1.5.2DCS系统（分布式控制系统）
DCS的骨架——系统网络，它是DCS的基础和核心。
由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此本处理厂在这方面进行了精心的设计。
DCS采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。
为了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。
这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和可靠性。
在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。
1.5.3F&GS系统（火气监控报警系统）
火气监控报警系统由探测系统、控制系统和执行系统构成。
（1）探测系统。
探测系统包括各种火、气探头和报警按钮。
（2）执行系统。
执行系统包括各种报警指示系统以及灭火系统。
（3）灭火系统。
室内电气类火灾，采用二氧化碳灭火剂；各个区域还会配置相当数量的手持式灭火器。
1.6辅助生产设施和公用工程
该处理厂生产辅助工艺装置设有火炬安全放空系统、循环水系统、蒸汽动力系统、供热系统、配电系统、污水处理系统和完善的消防系统，还包括有通讯系统。
1.6.1火炬安全放空系统
火炬安全放空系统（以下简称“火炬系统”）是压力容器、压力管道超压运行时的紧急泄放、安全燃烧系统（热放空系统）。
由超压检测仪表、手动自动排放阀组件、压力管道组件、火炬体组件等组成。
作为石油化工装置中气体或液体的安全、有效排放设施，火炬系统是事故泄放系统必不可少的组成部分。
1.6.2循环水系统
循环水系统是供应冷凝器、冷却器及轴系等冷却水的机械设备、管路及附件的总称。
其功能是将冷却水（海水）送至高低压凝气器去冷却汽轮机低压缸排汽，以维持高低压凝气器的真空，使汽水循环得以继续。
另外，它还向开式水系统和冲灰系统提供用水。
1.6.3消防系统
消防系统设计贯彻“以防为主，以消为辅”的原则。
主要采用水冷却系统和泡沫灭火系统。
（1）水冷却系统
油罐采用固定冷却方式，冷却水的供给强度为0.5LP（s·m），总设计消防用水量为1452m³。
消防水泵IS200-150-400两台，一开一备，单台流量240m3/h，扬程0.54MPa，功率90kW。
在消防供水环状管网上加设4个电动阀，控制消防水的流向，使气化站与油库区的消防水管网分开。
将远控启动消防水泵及电动阀的按钮设在离罐区较近的控制室内,火灾时值班人员可在控制室内或现场控制开泵、开阀冷却。
（2）泡沫灭火系统
图泡沫灭火系
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