工艺流程技术教材课件.ppt
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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杨清峡,1.设计审查、批准的管理,包括基本设计、详细设计文件审批审图工作由审图项目协调人具体负责-OEPAC主任或指定资深审图人员送审文件清单: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: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: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,设计审查、批准,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,由项
2、目协调人签发意见的分类处理:审图意见分为RECOMMENDATION 、ADVICE两类 RECOMMENDAION-RESPONSE REQUIRED-OPEN ADVICE-NO RESPONSE REQUIRED-CLOSE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,是项目顺利进展的保证,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,避免意见的反复和理解歧义文件的批准:审图工作结束,将提交文件审查报告,正式盖章批准的文件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:审图项目组协助CCSPT召集内部技术交底会
3、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:现场阶段审图项目组负责向现场人员提供必要的技术支持,2规范及标准,2.1 发证审图检验通常使用的规范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规范及标准有中国国家及行业标准;美国标准API, ASME, ASTM, ANSI, NACE, NFPA,AWS, etc.有些设备也参考或采用日本标准JIS,欧盟标准EN(BS,DIN);国际标准 IEC、ISO etc.,2规范及标准,2.2 CCS规范及指导性文件,相关国际
4、公约:l 固定平台技术规则l 固定平台规范l 浮式处理装置技术规则l 浮式处理装置规范l 海上设施检验须知l 浅海固定平台规范l SOLAS公约l MARPOL 73/78 公约 2.3 其他船级社的规范如ABS、BV、DNV、LR。,3.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,下列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统溢漏控制,开排和闭排系统,3.油(气)生产工艺系统审图,31 审图范围(续)设备
5、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、表面灼伤。,3.3总体布置:,1.1 工艺及机械设备应按组或区块部布置,布置应符合API RP 14J的要求。审查同时结合危险区划分图
6、、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、分离器及洗涤器、天然气压缩机、液烃泵、热交换器、烃类储存舱、天然气测量设备、油处理器、流程管系
7、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、手机、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,各设备间应留有合适的通道,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 设备和管路其表面温度超过71并可能伤人时应敷设隔热绝缘或其他保护措施;表面温度
8、超过204,应有效防止烃类液体的洒落;表面温度超过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、规范;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
9、;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;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;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,避免能量的无谓消耗;对于含有酸性介质(如CO2、H2S)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,并采取相应的解决措施;要考虑便于生产、操作和维修。,4.3油气水分离工艺,海上油(气)田开发中井流必须经过处理,即进行油、气、水等分离、处理和稳定,才能满足储存、输送或外销的要求。油(气)分离基本方法包括:重力分
10、离、离心分离、碰撞和聚结分离 影响油气分离的主要因素:液滴或颗粒的直径 、介质的密度、表面和界面张力 、粘度 、温度 、压力、停留时间、气体流速、泡沫 、 乳化液等,4.4分离系统流程和重要参数确定,图1是典型的多级分离系统,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,脱出部分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;如果为了达到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分离处理,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。具体要对如下重要参数确定:,1. 分离级数
11、和各级的操作压力分离级数和压力的确定主要根据油田的井口压力、井流含气量、井流物性和分离目的及要求而定。一般情况下,气油比较高的高压油田,一般采用三级或四级分离;气油比较低的低压油田,一般采用二级分离。操作压力取决于井口或上游压力、分离级数,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0.73.5MPa,二级压力控制在0.070.55MPa;井口压力高于3.5MPa时应考虑四级分离。2. 各级的操作温度分离温度的确定取决于分离级数和井流物性。在分离级数确定的前提下,根据原油是否易于分离、什么温度下分离效果好,以及系统热平衡来确定各级操作温度。最好以油田分离试验的数据
12、为基础确定。,3. 停留时间一般流体在分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分离,分离效率就越高。但停留时间的确定受原油密度、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。如渤海目前大部分油田原油的密度和粘度都比较大,一级停留时间一般为1015分钟,二级停留时间一般为25分钟左右。4. 各级的出口含水率各级的出口含水率要根据分离级数、原油物性、操作温度和最终分离要求而定。一般原油的三级分离流程中,一级分离器出口含水率要求小于40%(V),二级分离器出口含水率在1030%(V)之间,第三级通过热化学脱水或电脱水器脱水达到商业脱水要求(一般不高于0.5%)。对于轻质原油
13、,一般两级即可达到商业脱水要求(一级游离水分离和二级热化学脱水或电脱水),一级分离器出口的含水率一般控制在20%(V)以下,二级脱水器出口的含水率达到脱水要求(一般不高于0.5%)。,图1 多级分离系统,4.5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/T0069-2
14、000),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。,4.6工艺安全原则,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、释放/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。,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API RP 14C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
15、探测;l 可燃气体探测及H2S探测;l流程应急关断(ESD):根据API RP14C要求;l 安全分析(SAT 和SAC,SAFE);l 风险分析(HAZOP )。,4.7.1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。,4.7.1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下列的意外事件进行两级保护。每一级保护所采用的安
16、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。比如,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 (6) 直接引火源 (7) 炉膛内积聚过量可燃气,4.7.1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。,4.7.1安全保护装置,
17、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应源)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,而且该阀能就地进行关闭。,4.7.2安全分析(SAT 和SAC,SAFE),API RP 14C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
18、的装置,并列出各个装置所行使的功能。,S.A.F.E CHART WATER INJECTION SYSTEM,3. 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API RP 14C附录C的要求。,5. 应急关断站(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
19、的尺寸及安装应符合API RP 520及 ASME Section VIII, Division 1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,正常作业时在打开的情况下锁紧;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。在不停产的情况下若对安全阀进行调试,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)。,6.2减压系统,1为了保证在失火时不使轻烃
20、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(API RP 521 Section 3.19的要求): (1) 当容器内的压力大于1.7MPa时,减至原来压力的一半。(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,1 自安全阀,减压阀释放出的气体应排至安全地点焚烧掉,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
21、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下列值:H2S:10 ppm; 可燃气体: 20 LEL。天然气空放管的顶部应设有防火网。放空管的位置和高度应考虑: 气体扩散和可燃界限; 放空气体中存在的有害组分的浓度; 在放空气体发生意外燃烧的情况下, 热幅射的强度。应设有天然气空放管万一着火时的灭火装置。应采取措施防止在天然气空放管内积存液体
22、。,6.5 燃烧火炬,1 天然气的焚烧可采用明火火炬或暗火火炬,火炬应远离处理系统,直升机平台、原油舱透气口,天然气空放口和居住区。2 暗火火炬应有良好的隔热性,并能有效地防止热量向四周辐射。3 火炬应有可靠的点火装置和永久点燃的燃烧装置。.4 明火火炬的立管高度选择应根据预计的最大应急排放量、所在海域最大风速以及人和设备可接受的热辐射强度来设计。即连续的热辐射率:1.58 kW/m2; 短暂的热辐射率:4.73 kW/m2。,6.5 燃烧火炬,5明火火炬立管直径的设计应考虑在正常排放时具有一定的流速使火焰稳定燃烧;此外,还应考虑在应急排放状况下流速不致过大以避免产生有害噪音和振动。6 明火火
23、炬应有可靠的防回燃措施,除火炬头部有防止空气进入的措施外,还应采取下列措施之一: (1) 保证天然气流速在该气体0.3倍音速以上,当达不到此速度时,须用惰性气体或含氧量小于6的其他气体连续扫气。 (2) 在火炬之前设水封装置。7 明火火炬头顶部3m以内应用耐热的防腐蚀材料制成。,6.6 火炬洗涤器,1 天然气在梵烧之前必须经过火炬洗涤器,以防止把液体带进火炬,洗涤器的设计应至少使600um直径的液滴分离出来。2 火炬洗涤器应有一定的贮液能力,能自动控制液位并设有高液位、甚高液位和低液位报警。,7溢漏控制,开排和闭排系统,溢漏控制一般采用不小于150 mm高的围堰对烃类处理、贮存、输送设备进行围
24、护。开排地漏排放井应有自身液封以防开排罐中可燃蒸汽从开排管头释放。开式排放系统管线应考虑尽量减少弯管的数量。排放管线应沿流动方向向下倾斜1%的坡度。在特殊情况下, 允许保持水平。但绝不允许向上倾斜。管线上应设置冲洗接头。 开排和闭排系统应注意危险区和非危险区开排和闭排管汇的分开:如采用液封和液封防冻措施。含油污水的排放入海的标准:生产污水依照国家标准;机器处所的含油污水排放标准依照MARPOL 73/78 附则 I的要求。,8. 工艺流程管路的布置,1 油、气管路不应穿过封闭的非危险区,如实在无法避免,应采取防护措施,并经审查同意。当油、气管路必须穿过居住区时则应在开敞的区域穿过,在穿过的该区
25、域不应有可拆卸的节头。2 管路的布置应整齐,离甲板要有一定的距离,以便于保养和检查;冷、热管应分开布置,热管在上,冷管在下。3 管路的布置应便于拆装和维修,附件和法兰的数量应尽量减少。4 安装在设备周围的管子应注意留出足够的空间,为设备的维修提供方便。,8. 工艺流程管路的布置,5 油、气管路应远离热源铺设。当管路漏泄有可能喷到热表面上时,则此段管路应有防喷的护罩。6 管子在设备上的安装应自由对中、对齐,以防止由于管子的安装对设备产生附加应力;对于振动较大的设备应有补偿振动的措施。7 凡由于热膨胀可能对管路造成危害时,应采取措施来补偿管路的热膨胀。8 安装在平台间步桥上的管子应有补偿平台位移的
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