液化天然气工厂 操作手册.doc

广汇1,500,000标准米3/天液化天然气工厂操作手册（讨论稿）二00三年七月二十日目 录第一章 LNG工厂一般说明61.1.0 LNG工厂概述61.2.0说明61.3.0补充文件一览表61.4.0主要设计数据71.4.1概述71.4.2环境温度71.4.3湿度71.4.4风71.4.5大气压71.4.6降雨71.4.7降雪71.5.0进料规范71.5.1天然气71.6.0产品规范81.6.1液化天然气(LNG)81.7.0装置引入化学品的规范81.7.1冷冻剂81.8.0引入公用工程的规范91.8.1燃气91.8.2脱盐水91.8.3冷却水91.8.4仪表空气101.8.5氮气101.9.0电10第二章 LNG生产工艺流程叙述102.1.0 概述102.2.0 天然气预处理和天然气液化102.2.1 原料气体压缩单元.102.2.2 CO2洗涤单元102.2.3 原料气干燥单元112.2.4 天然气液化单元112.3.0 冷剂循环122.3.1 冷剂系统122.3.2 冷剂的贮存和配制122.3.3 燃气透平122.4.0 LNG贮罐及灌装系统132.5.0 燃料气系统132.6.0 热油单元132.7.0 火炬系统142.8.0 装置开车程序14第三章 LNG工厂安全手册143.1.0 总体说明143.2.0过压保护163.2.1安全设施163.2.2泄压装置173.2.3联锁系统183.2.4带安全功能的止回阀183.2.5真空的预防193.3.0过度温度保护193.3.1设计标准193.3.2报警和开关193.4.0与安全相关的系统193.4.1危险参数193.4.2设计要求203.4.3超驰203.5.0火炬系统203.5.1火炬系统设计203.5.2火炬负荷203.6.0防火和防爆203.6.1碳氢化合物泄漏的检测和控制213.6.2避免火源213.6.3消防设备和防火213.6.4在泄漏和火灾的条件下采取的措施223.7.0人身保护223.8.0环境保护243.9.0工艺安全注意事项253.9.1概述253.9.2安全相关仪表的说明263.9.3液化器273.9.4ESD（紧急停车）系统273.9.5积聚的水冻结造成的危害283.10.0维护和检测283.10.1概述283.10.2有动态应力的部件293.10.3腐蚀性操作或磨蚀性操作用部件293.10.4报警和跳车293.10.5安全泄压阀293.10.6进入容器303.10.7泄压许可303.10.8吹扫和排出蒸汽30第四章 10单元原料气压缩单元314.1.0 总则314.2.0 准备324.3.0 过滤器V-101A/R的试车334.4.0 原料气压缩机C-101的试车334.4.1 开机规程334.5.0 汞吸附器单元344.6.0 装置故障和跳车34第五章 20单元MEA洗涤单元(暂缺)第六章 25单元吸附干燥单元366.1.0 吸附干燥单元预试车366.2.0 吸附顺序控制366.3.0 吸附顺序步骤说明366.4.0 顺序时间参数416.5.0 再生气控制416.6.0 第一次再生416.7.0 第二次再生426.8.0 开车426.8.1 概述426.8.2 用天然气启动吸附单元426.9.0 停车程序436.9.1 概述436.9.2 装置故障及跳车436.10.0 吸附程序图表44第七章 30单元液化单元50单元闪蒸气压缩机单元44.1.0液化单元的投料试车447.2.0 定义447.3.0 工艺控制447.3.1 天然气流量447.3.2 燃料气压力控制457.4.0 开车准备457.4.1 概述457.4.2 MCHE指南及规定457.5.0 MCHE的冷却和开车467.6.0 闪蒸气压缩机C-501的启动477.7.0 冷态条件下MCHE的重新启动487.8.0 在暖态条件下MCHE的再启动487.9.0 MCHE的停车操作497.9.1 MCHE的计划停车497.9.2 MCHE的解冻程序497.9.3 非计划停车497.10.0 停车后应采取的步骤49第八章 35单元循环冷剂单元(暂缺)97单元冷剂配制单元第九章 67单元热油单元509.1.0 热油系统预试车509.1.1 准备509.1.2 程序509.1.3 加热519.1.4 转移至正常操作状态529.2.0 正常操作529.2.1 装置调节529.2.2 改变热输出529.3.0 装置停车529.3.1 概述529.3.2 计划停车529.3.3 事故紧急停车529.4.0 操作故障539.4.1 电源故障539.4.2 惰性气体中断539.4.3 仪表空气中断539.4.4 烟道气故障539.5.0 维护及监视539.5.1 有关维修建议53第十章 LNG生产装置预试车方案（另见分册）第十一章 LNG贮存及灌装系统预试车方案5411.1.0 导引5411.2.0 预试车5411.2.1 机械部分完成后的检查及试验5411.2.2 公用工程系统试车5511.2.3 设备回路检查及联锁试验5511.2.4 安全系统检查5511.2.4.1 可燃气体检测系统试验5511.2.4.2 紧急事故切断系统试验5511.2.4.3 火焰检测系统试验5511.2.4.4 灭火系统试验5511.2.5 使用干空气干燥5611.2.6 完成保温5711.2.7 使用氮气置换5711.2.7.1 一般资料信息5711.2.7.2 LNG贮罐D-411氮气置换5811.2.7.3 设备氮气置换5811.3.0 试车5911.3.1 贮罐冷却5911.3.1.1 用LNG冷却6011.3.1.2 用液氮冷却6011.3.2 功能试验6011.3.3 性能试验6111.4.0 有关试车时的设备要求6111.5.0 附件6111.5.1 干燥图表6111.5.2 净化图表6211.5.3 开车图示62第十二章 汽车罐车、火车集装箱灌装操作手册（另见分册）第十三章 操作手册附件（另见分册）第一章 LNG工厂的一般说明1 1.0概述基地负荷型日产1,500,000，标准米3/天的液化天然气生产装置包括天然气预处理和天然气液化、液化天然气储存和液化天然气分配系统。液化工艺采用的是高效混合冷剂无热闭式循环致冷技术。进入装置的原料气需先经压缩，然后通过MEA水溶液将CO2除去。最后把压缩水除去，清洁的原料气方可进入液化单元。在液化单元，对高压原料气体进行预冷却，液化和深冷。所需要的冷量是通过燃气透平驱动封闭的混合冷剂氮气、甲烷、乙烯、丙烷和戊烷等组份循环而获得的液化天然气（LNG），最终贮存在常压罐内，通过液化天然气集装箱或液化天然气罐车进行配送。循环冷剂升压后的冷却是通过环境条件下的空气来进行的。装置工艺过程所需要的加热介质是经燃气透平的尾气加热后的热油。液化天然气罐闪蒸出的气体经压缩后用来再生干燥剂，然后送至燃气透平作为燃料气。1.2.0 说明该装置必须在合同及工程资料规定的操作条件下进行操作。如果不在规定的操作条件内进行操作，如改变进料，不同杂质或更多杂质，提高生产量，提高压力，降低或升高温度，压力或温度变化频次增多或变化范围增大，等等。都可能对装置的安全可靠性产生负面影响，对设备，人员或周围财物造成损害。如果对装置进行改造或重建，相同的危险会接着发生。如果装置的业主/操作工欲对操作条件做任何改动，对装置进行改造或重建，必须先向Linde获取书面的有关装置安全、可靠性、操作耐用期限及有关该操作手册的升级的书面建议。1.3.0 补充资料一览表该操作手册包括一些操作该液化天然气装置所需的说明。为了避免理解错误，也为了更好的理解背景材料，建议使用补充资料。这些资料是技术数据书的主要部分，所有与该操作手册相关或操作人员通常会感兴趣的资料如下。注：该一览表中尚未注明修订版次。请确保拥有最新版本资料图。 标题 文件编号方框图 P-FD-01工艺流程图 P-FA-01工艺管道和仪表图 OOPFB01工艺标题 文件编号物料平衡 P-CE-0001 设备启动工艺数据表 P-DP-1000仪表标题 文件编号 测量点基本规范 P-LB-1001至P-LB-1005控制阀数据表 P-DV-1001因果图 P-ZR-1001设备标题 文件编号设备清单 A-LE-1001设备启动机械数据表 B-DE-1004其他标题 文件编号地区图 L-ZP-1001界区点一览表 P-LR-1001管线清单 P-LE-1001压缩机、透平、泵和其他特殊设备的操作说明包括在制造商资料内。1.4.0 主要设计数据1.4.1 概述下列数据摘自文件PMB1002“设计基础”仅作为操作工的现有资料。尽管如此，这些数据也可能与文件“设计基础”PMB1002数据相矛盾。但以在此规定的数据为准。1.4.2 环境温度平均最低温度 -15.1OC平均最高温度 37.1 OC设计温度（工艺） 30 OC1.4.3 湿度相对湿度 43%设计湿度 %1.4.4 风最大风速 34米/秒顺风方向（按地区图） 东北方向1.4.5 大气压大气压 最大值 0.10096Mpa大气压 最小值 0.09418Mpa大气压 设计值 Mpa1.4.6 降雨最大降雨量（24小时） 28.8mm年最大降雨量 150mm持续下雨天数 4天1.4.7 降雪最大降雪量 180mm设计降雪负荷 250KN/m21.5.0 进料规范假设进料无催化剂毒物。1.5.1 天然气设计操作压力 0.7Mpa（g）设计操作温度 28 OC天然气组成表组成mol%组份设计操作氮3813.37甲烷810283.24乙烷99911.68丙烷4101.25异丁烷0610.194正丁烷0320.089异戊烷0030.003正戊烷0020.0035已烷<0.0017<0.0017庚烷<0.0001<0.0001辛烷<0.0001<0.0001苯0.00020.0002二氧化碳0.100.083硫化氢0.28mg/Nm30.28mg/Nm3总硫3.2mg/Nm33.2mg/Nm3汞0.000.001.6.0 产品规格1.6.1 液化天然气设计液化能力 54000Kg/h压力液化天然气罐 0.01Mpa（g）温度液化天然气罐 -163 OC组分氮气 0.8Mol%甲烷 82.4 Mol%乙烷 11.1 Mol%丙烷 4.6 Mol%其他 1.1 Mol%密度-162.3 OC 486.3kg/m31.7.0 引入的化学品规格1.7.1 冷冻剂氮气 说明压力Mpa(g)温度OC水含量(常压露点) OC氧含量ppmv纯度wt%油含量mg/Nm3设计值:0.8最小值: 0.7最大值:0.9环境温度<-80<100>99.9<0.001假定氮气不含催化剂毒物。乙烯（工业等级）说明压力 Mpa（g）甲烷+乙烷乙烯C3+二氧化碳水设计值：0.6最小值: 0.5<0.05mole%>99.9mole%<10ppmv<5ppmv0丙烷(工业等级)组分乙烷+丙烯丙烷C4+CO2水甲醛Mole%7.390<2.7000戊烷(工业等级)组分丙烷戊烷己烷CO2水总硫量Mole%<0.598.5<1.000<3ppmwt1.8.0 引入的公用工程规范规定的界区条件1.8.1 燃料来自液化天然气储罐的压缩闪蒸气和原料气.1.8.2 脱盐水 压力 0.25Mpa(g) 温度 环境温度0C 250C时的传导率 <0.02ms/m PH 7.0±0.5 氯化物(Cl-) <0.02ppb wt O2 <0.1mg/L1.8.3 冷却水 冷却水系统仅用于机械密封 供水温度 380C 供水压力界区 0.4Mpa(g)1.8.4 仪表风 无油、无灰尘，使用于气动仪表 压力（最小值/设计值/最大值）0.6/0.7/0.8Mpa 温度 环境温度0C 露点 -400C 数量 约200300 米3/小时1.8.5 氮气公用工程氮气与用于冷冻剂的氮气相同。1.9.0 电 电压 10KV 3相3线 要求的功率因数 >0.9 频率 50Hz 故障水平 最大210MVA 最小105MVA 电压变化 <10% MV电压 10千伏 3相3线 低压 440/230伏 3相+N+PE 控制电压 110伏(直流) UPS电压 230伏 1相50Hz第二章 LNG装置工艺流程叙述210概述日产150万标方基地负荷型LNG生产装置由天然气处理、天然气液化、LNG储存和LNG配送系统组成。液化工艺采用高效单程闭式混合冷剂循环，冷剂组分为氮气、甲烷、乙烯、丙烷和戊烷组分。220天然气预处理和天然气液化221原料气体压缩单元由界区外来的压力为0.8Mpa(a)的天然气，先在V-101(原料气过滤器)中除去液体和固体的颗粒,然后由C-101(原料气压缩机)段将压力提升到1.96Mpa，再经E-101（段中间冷却器）由空气冷却到约40oC。冷却产生的冷凝水在V-102（原料气压缩机段分离器）中分离出来送到洗涤单元。经过段压缩后的原料气，经V-102进入C-101段并在C-101段压缩到4.0Mpa，然后进入E-102（段中间冷却器），冷却到约40oC，冷却产生的冷凝水在V-103（压缩机段分离器）中分离出来，送到洗涤单元，以减少界区外来的精制水的用量。原料气进入CO2洗涤单元T-201，将CO2从0.1mol%脱除至50ppm(V)以下。离开T-201顶部返回到原料气压缩机的净化天然气约40oC，为防止原料气带水进入压缩机段，原料气先进V-104分离除水，然后进入C-101段，将气体压力增加到约6.7Mpa，再经E-103（压缩机段出口冷却器），用空气冷却到约40oC，其冷凝水在V-105中分离并排至V-102。222 CO2洗涤单元为了从天然气脱除CO2，在目前条件下，采取化学洗涤是最合适的工艺。MEA作为洗涤溶液具有价格较低、容易采购等特点，另外此工艺已经需多工厂验证，而且不要支付专利费。因此选用单乙醇胺（MEA）作溶剂，配置浓度为12%（Wt）的脱碳溶液。原料气从T-201（MEA洗涤塔）下部进入，从下向上经过浮阀式塔盘，与逆向流动的贫胺溶液接触，贫胺溶液吸收酸性气体，CO2与弱碱反应，生成弱键连接的碳酸盐。在塔顶部，净化气体通过4块附加的塔板，以水洗的方法将其携带的溶剂回收。这些塔板是由P-203（循环水泵）输送精制水循环洗涤的。同时由P-204补充少量精制水，以保持MEA系统的水平衡。由T-201顶部出来的净化天然气，含有50ppm(V)的CO2，40oC温度时的饱和水。富溶液从T-201底部自压流经E-202（热交换器），与再生溶液换热后，由顶部进入T-202（汽提塔）。在T-202中，液涤水由顶部向下流经两段填料段进入集液箱，再进入E-204（再沸器）；在E-204中溶液由导热油加热到MEA溶液的沸点，再沸的气相进入T-202汽提段从胺溶液中除去CO2；液相返回T-202底部，由T-202塔底流出的溶液经E-202换热降温后，由P-201（贫溶液泵）输送到T-201（吸收塔），贫液进入T-201前，由E-201（贫液冷却器）冷却到 40oC；同时约有1.5m3/h的溶液通过F-202（活性碳过滤器）除去所携带的重烃物质。为避免F-202被累计的固体物质堵塞，在其前设置有F-201圆筒式过滤器，以除去溶液的固体颗粒。酸性气体在水洗段经水洗回收MEA后，由T-202顶部出来，经E-203（塔顶冷却器）冷却后进入V-201（气液分离罐）进行气液分离，分离出的液体由P-202（回流泵）输送返回T-202顶部，重烃在V-201中分离放出，分离后的酸性气体，去火炬燃烧后排放。为了保持MEA有一定的贮存量，装置设有V-202（MEA溶剂配置贮罐）。在排水阴井V-203中（安装有排水泵P-205）废水达到一定量时，用泵P-205送出洗涤单元界区外。根据溶剂发泡的程度可间歇地从消泡剂单元Y-201向溶液系统加入一定量的消泡剂。223原料气干燥单元（A-251A/B） 干燥器是两床吸附单元，循环周期为8小时。天然气在A-251A中向下流动，所带的水分被吸附剂吸附，降至在液化单元不结冰的程度。在此期间另一台吸附器A-251B则用再生气体（压缩的LNG储罐返回气）加热约4个小时，然后冷却3小时。再生气在E-251（再生气加热）中由导热油加热，再生后的气体由E-252（空冷器）冷却，然后进入V-251（再生气分离罐）进行气液分离，分离出的水排放到界区外。两个吸附器进行周期性切换操作，当天然气在A-251B中向下流动,水被吸附时,另一个吸附器A-251A处于再生状态，吸附与再生的操作压力为6.6和2.7Mpa,吸附和再生分别有一个压力增加和减小的过程。 吸附剂的预计寿命最短约为3年。22.4 天然气液化单元 去除H2O和CO2以后，天然气进入工艺冷区，冷区由几个安装在一个柱形壳体内的缠绕式热交换器和容器组成。天然气首先在E-301（原料气冷却器）中预冷却，并在V-301（原料气HHC分离器）除去可能存在的重烃组分；（原料气仅仅接近液化条件）；然后依次进入E-302（原料气液化器）冷凝和E-303（原料气深冷器）深冷到155oC。深冷温度是由用作燃气透平运行所需的燃料气的储罐返回气量来控制的。 冷剂由氮、甲烷、乙烯、丙烷和戊烷组成，冷量是通过封闭的混合制冷循环提供的。 23.0 冷剂系统 23.1 冷剂循环冷剂由E-301壳侧下部流出，其温度约为26 oC，压力约为0.2Mpa，高于饱和状态的温度约10 oC。冷剂首先通过V-351（循环压缩机段入口分离器），然后经C-351（冷剂循环压缩机）段压缩，再经E-351(循环压缩机段冷却器)用空气冷却到40oC，部分气体被冷凝。气体和液体一起进入在V-352（压缩机进口分离罐）中分离，循环气在C-351（循环压缩机）段进一步压缩；V-352中分离出的液体由MRC泵P-351送到E-352（循环压缩机段出口冷却器）的进口,在此处与冷却器前的段出口气体混合。在E-352用空气冷却到40oC，部分气体被冷凝，冷凝形成的液体在V-353（循环压缩机段入口分离器）中分离，分离出的气体经C-351（循环压缩）段压缩后，循环气体在E-353（循环冷剂段空冷器）被空气冷却到40oC，冷却时气体中重烃被冷凝，冷凝液在V-354（MRC高压分离缓冲罐）中被分离。从V-354出来的液体流入V-353，全部液态烃由V-353流入E-301（原料气预冷器）冷却到19oC，预冷后的天然气后再经一个JT（焦尔-汤姆森）膨胀阀节流膨胀，向天然气的液化提供冷量。从V-354分离出的循环气体，在E-301冷却到相同的温度，部分冷凝并进入到V-355（MRC分离器），从分离器出来的液体进入到E-302冷却到-103oC，经JT（焦尔汤姆森）膨胀阀为E-302提供冷量。分离出的气体先后经过E-302和E-303冷却到-155oC，经JT（焦尔汤姆森）膨胀阀膨胀后，为天然气深冷提供冷量。0.3Mpa的循环气在共用的壳体中自上而下先后经E-301、E-302、E-303返回到V-351（C-351循环压缩机段入口分离器）。232冷剂的贮存和配制为补充C-351（循环压缩机）密封系统造成的循环气体的损失，设有冷剂配制系统。混合冷剂中各组分补充量是根据冷剂在线组成分析测量数据、冷却部分的温度来确定的，并经计量加入系统。·氮气是装置公用工程PSA制氮装置自产的纯度为99.9%,露点温度 为-80，在环境温度下由管道输送到V-351。·甲烷从V-301顶部出来送到E-302上游与膨胀后的冷剂混合，开工时首次填充的甲烷组分是以E-301上游的干燥原料气来替代。·商品乙烯是在乙烯的贮存单元V-973中贮存。正常生产所需乙烯靠环境温度蒸发进入V-351。·商品丙烷在V-971丙烷贮存罐中贮存，为了确保丙烷干燥，在液体丙烷干燥器A-971中脱除可能存在痕迹水。然后，干燥丙烷进入V-351。为了能够在较低的环境温度下保持填充压力，V-971丙烷贮罐有伴热设施,为了能够在较低的环境温度下保持填充压力，V-972戊烷贮罐用氮气加压。·商品戊烷在V-972戊烷贮存罐中贮存，为了确保戊烷干燥，在液体戊烷干燥器A-972中脱除可能存有的痕迹水。然后，干燥戊烷用泵P-971打入V-351。2.33 燃气透平GT