Q_SY 06048-2023 天然气回收乙烷工程设计规范.docx
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1、O/SY中瞬天精集酶艮辎瞬Q/SY060482023天然气回收乙烷工程设计规范Speci11cationfordesignofnaturalgasethanerecoveryplant20231201实施20231019发布中国石油天然气集团有限公司发布目次前言III1范围12规范性引用文件13术语和定义34总体要求45乙烷回收系统45.1 原料气增压45.2 原料气预处理45.3 液燃分播55.4 膨胀制冷65.5 冷剂制冷65.6 乙烷脱碳和脱水76火炬及放空系统76.1 一般规定76.2 放空气处理77产品储运系统77.1 液化乙烷储存77.2 液化燃储存87.3 装卸设施88应力分析8
2、8.1 一般规定88.2 动态分析99自控仪表99.1 一般规定99.2 仪表控制系统993计算机控制系统99.4 安全保护设计1010公用工程1010.1 供配电1010.2 给水排水12103消防1210.4 供热1210.5 供风13H防腐绝热1411.1 表面处理1411.2 防腐1411.3 绝热1412总图布置1412.1 一般规定1412.2 厂区总平面布置1513安全、环境保护与健康1513.1 安全1513.2 环境保护1513.3 健康15本文件按照GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及C利。本文
3、件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国石油天然气集团有限公司标准化委员会石油石化工程建设专业标准化技术委员会提出并归口。本文件起草单位:长庆油田分公司、油气和新能源分公司、规划总院、大庆油田有限责任公司。本文件主要起草人:邱鹏、刘子兵、杨涛、常志波、翟彦和、刘主宸、范君来、巴釜立、汪玉同、李延春、王春燕、杨光、张凤喜、罗斌、李昱江、张文超、李京子、张磊、韩万龙、左晨、王明、冯启涛、王莉娜、李华山、邵治翠、郎永飞、王秋晨C本文件审查专家:杨莉娜、陈中民、林冉、葛劲风、沈万军、张宇、王继辉、周璇、李宏、李涛、张欢、卫晓、王春刚、王亮、黄燕飞天然气回收乙烷工程设计规范1范围本文件规定了天然气
4、回收乙烷工程的乙烷回收系统、火炬及放空系统、产品储运系统、应力分析、自控仪表、公用工程、防腐绝热、总图布置、安全、环境保护与健康的设计要求。本文件适用于陆上天然气回收乙烷工程的新建、改建、扩建工程设计。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成木文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T150压力容器GB/T1576工业锅炉水质GB2894安全标志及其使用导则GB/T3836爆炸性环境GB5749生活饮用水卫生标准GB/T8923.1涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评
5、定第1部分:未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级GB/T8923.3涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定一第3部分:焊缝、边缘和其他区域的表面缺陷的处理等级GB9053稳定轻燃GB11174液化石油气GB/T12337钢制球形储罐GB12348工业企业厂界环境噪声排放标准GB13271锅炉大气污染物排放标准GB/T17393覆盖奥氏体不锈钢用绝热材料规范GB17820天然气GB/T18442固定式真空绝热深冷压力容器GB/T18920城市污水再生利用城市杂用水水质GB/T20801压力管道规范工业管道GB/T26978现场组装立式圆筒平底钢质低温液化气储罐
6、的设计与建造GB36894危险化学品生产装置和储存设施风险基准GB/T37243危险化学品生产装置和储存设施外部安全防护距离确定方法GB39728陆上石油天然气开采工业大气污染物排放标准GB50016建筑设计防火规范(2018年版)GB50029压缩空气站设计规范GB/T50770石油化工安全仪表系统设计规范GB/T50779石油化工建筑物抗爆设计标准GB/T50892油气田及管道工程仪表控制系统设计规范GB/T50938石油化工钢制低温储罐技术规范GBI50974;消防给水及消火栓系统技术规范GB/T51248天然气净化厂设计规范1工业企业设计卫生标准GB50041锅炉房设计标准GB/T50
7、050工业循环冷却水处理设计规范GB/T50051烟囱工程技术标准GB50052供配电系统设计规范GB50055通用用电设备配电设计规范GB50057建筑物防雷设计规范GB50058爆炸危险环境电力装置设计规范GB/T50087工业企业噪声控制设计规范GB50116火灾自动报警系统设计规范GB50140建筑灭火器配置设计规范GB50151泡沫灭火系统技术标准GB50160石油化工企业设计防火标准GB50183石油天然气工程设计防火规范GB50187工业企业总平面设计规范GB50217电力工程电缆设计标准GB50264工业设备及管道绝热工程设计规范GB50391油田注水工程设计规范GB/T504
8、93石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准GB50650石油化工装置防雷设计规范GBZ158工作场所职业病危害警示标识SY/T0033油气田变配电设计规范SY/T0048石油天然气工程总图设计规范SY/T0060油气田防静电接地设计规范SY/T0089油气厂、站、库给水排水设计规范SY/T0407涂装前钢材表面处理规范SY/T0524导热油加热炉系统规范SY/T0608大型焊接低压储罐的设计与建造SY/T6503石油天然气工程可燃气体和有毒气体检测报警系统安全规范SY/T6596气田水注入技术要求SY/T6671石油设施电气设备场所I级0区、1区和2区的分类推荐作法SY/T6885油气田及
9、管道工程雷电防护设计规范SY/T7036石油天然气站场管道及设备外防腐层技术规范SY/T7350低温管道与设备防腐保冷技术规范SY/T7351油气田工程安全仪表系统设计规范SY/T7405导热油供热站设计规范GBZSY/T7474油气田空氮站设计规范SY7628油气田及管道工程计算机控制系统设计规范SY/T10043泄压和减压系统指南TSG11锅炉安全技术规程TSG21固定式压力容器安全技术监察规程TSG91锅炉节能环保技术规程Q/SY010272019天然气回收乙烷技术指标Q/SY15004.1石油石化企业安保防恐防范规范第1部分:油气田3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1粗乙烷c
10、rudeethane脱乙烷塔顶分离得到的富含乙烷但二氧化碳及硫化氢含量不满足产品指标要求的混合物。3.2膨胀制冷expanderrefrigeration利用高压气体在膨胀机中绝热膨胀并对外输出机械功从而使气体温度降低的制冷方法。3.3冷齐制冷refrigerantrefrigeration利用液态冷剂蒸发时的吸收热效应使热流体降温的制冷方法。3.4气体过冷工艺gassubcooledprocess低温分离器分离出的气相物流分流一部分,过冷液化后进入脱甲烷塔上部作为回流液的工艺。3.5液体过冷工艺liquidsubcooledprocess低温分离器分离出的液相物流过冷后进入脱甲烷塔上部作为回
11、流液的工艺。3.6干气回流工艺recyclesplit-vaporprocess在气体过冷工艺的基础上,将压缩后外输干气分流部分过冷液化后进入脱甲烷塔上部作为回流液的工艺。3.7工艺装置processunit实现某种生产过程,由设备、管道和建(构)筑物组成的组合体,也称装置,如脱水装置、制冷装置。3.8乙烷回收率ethanerecovery从原料气中分离出的乙烷流量占原料气中乙烷总流量的比例。乙烷回收率可按照公式(1)计算:(1)式中:y乙烷回收率;Q原料气中乙烷流量,单位为标准立方米每小时11P(标况)h;Q外输气中乙烷流量,单位为标准立方米每小时献(标况)/h。3.9天然气预处理natur
12、algaspretreatment对原料天然气进行脱碳、脱硫、脱水、脱汞处理的工艺过程。4总体要求4.1 天然气回收乙烷工程的建设规模应根据1015年天然气产量预测确定,做到近期与远期结合,符合油气田开发方案和总体规划的要求。4.2 应对原料气进行全组分分析,二氧化碳摩尔分数应分析到0.01%级,H2S.COS.总硫(以硫计)应分析到mg/nP级,Hg应分析到ngm3级。4.3乙烷回收装置的操作弹性宜取设计处理量的70%110%。4.4 乙烷回收率应根据建设规模、原料天然气组成、产品价格等参数经技术经济比选后综合确定。乙烷回收率的设计保证值不宜低于理论计算值的95机4.5 制冷方式可选择膨胀制
13、冷、冷剂制冷、冷剂制冷与膨胀制冷联合制冷,应经技术经济比选后综合确定。4.6 产品指标应符合下列规定:a)天然气产品应符合GB17820的规定;b)液化石油气应符合GB11174的规定;c)稳定轻煌应符合GB9053的规定;d)乙烷产品应符合Q/SY010272019的规定。5乙烷回收系统5.1 原料气增压5.1.1 原料气压力低于适宜的冷凝分离压力时,应设置原料气压缩机5.1.2 原料气压缩机选型应符合下列要求:a)气源不稳定及压比较大的情况下宜选用往复式压缩机:b)气源比较稳定,且气量比较大时,宜选用离心式压缩机;c)气量较少、进气压力较低,排气压力不高时,可选用螺杆式压缩机。5.1. 3
14、压缩机备用机组设置应符合下列规定:a)离心式压缩机和螺杆式压缩机可根据项目需求设置备用机组;b)往复式压缩机宜设备用机组。5.1.4在设计范围内,原料气压缩机应能适应原料气组成和气量的波动。5.1 .5原料气经有油润滑往复式压缩机增压后应设置润滑油分离设施。5.2 原料气预处理5.2.1 原料气中二氧化碳、硫化氢、总硫含量不能满足商品天然气指标要求时,宜先进行脱硫(碳)处理,二氧化碳脱除指标还应能够避免低温系统形成固体干冰,脱硫(碳)设计应符合GB/T51248的规定。5.2.2原料气汞含量大于Iong/n?(标况)应设置脱汞装置,宜采用化学吸附法。5.2.3原料气脱水宜采用4A型或3A型分子
15、筛将水含量脱除至1XlO-n?/nf(Ippm)以下。5.2.4原料气宜自上而下流过分子筛吸附塔,再生气和冷吹气宜自下而上流过分子筛吸附塔。若冷吹气中含有饱和水,冷吹气宜自上而下流过分子筛吸附塔。5.2.5原料气通过分子筛吸附塔的压降宜小于或等于35kPa,不应超过55kPa;分子筛吸附塔应设置差压检测及报警。5.2.6分子筛吸附周期应根据原料气含水量、再生气能耗、吸附剂用量和寿命等因素通过技术经济比选后确定,通常吸附周期为8h24ho5.2.7 分子筛吸附塔出口管道上应设置粉尘过滤器,粉尘过滤器应按照1用1备配置以防止天然气夹带分子筛粉尘进入下游板翅式换热器。5.2.8 分子筛脱水装置入口与
16、天然气外输压缩机出口管道之间宜设置循环干燥管道。5.2.9吸附过程与再生过程进行切换时,吸附塔降压或升压速度宜小于30OkPa/min。5.2.10当采用再生气直接进入外输产品天然气工艺时,应校核产品天然气的水露点。5.3液烧分福5.3.1脱甲烷塔的操作压力应根据原料气增压功率、外输天然气增压功率、制冷系统能耗等因素通过技术经济对比后确定。5.3.2脱甲烷塔回流工艺选择应根据原料气组成、乙烷回收率、二氧化碳含量等因素通过技术经济对比后确定:a)原料气较富且二氧化碳含量较高时,宜采用液体过冷工艺;b)原料气较贫且乙烷回收率理论计算值低于93%时,宜采用气体过冷工艺;c)原料气较贫、乙烷回收率理论
17、计算值高于93%且干气增压外输时,宜采用干气回流工艺。5.3.3脱甲烷塔宜独立设置重沸器以便控制塔底液燃中的甲烷含量,重沸器的热源宜采用原料气或冷剂。5.3.4脱甲烷塔宜设置12股恻抽物流以回收利用塔内物流的低温冷量,侧抽物流返回脱甲烷塔宜采用热虹吸作为推动力,侧抽物流出脱甲烷塔管道应设置阀门用于开工时建立脱甲烷塔塔釜液位。5.3.5脱甲烷塔进料物流的位置应按照每股进料物流的浓度及温度与塔内物流的浓度及温度相接近的原则,结合进料位置灵敏度分析结果确定。5.3.6当采用甲醇作为解冻剂时,甲醇注入位置及流动区域的温度应高于甲醇的凝固温度。5.3.7当需要将C3混烧精细分割为不同组成的产品时,精镭顺
18、序应根据产品方案、系统能耗和设备投资等因素通过技术经济对比确定5.3. 8脱乙烷塔顶生产气态乙烷产品时,宜通过回流罐气相出口管线控制塔压力。5.3.9液化气塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔的流程设计应符合下列规定:a)塔的操作压力应综合考虑塔顶产品的冷凝温度、泡点压力、塔顶冷凝器冷却介质、产品外输压力等因素进行优选;b)塔底物流的热量宜进行回收利用,宜用来加热塔的进料物流,但应经技术经济比选后确定;C)塔顶冷凝器采用水冷器或斜顶空冷器时,塔的压力控制宜采用热旁通控制方式;d)塔顶冷凝器采用平顶空冷器时,塔的压力控制宜采用塔顶气压力控制辅以热旁通压差控制方式。5.3.10塔型的选择应根据气液相负荷、操作弹
19、性、介质物性、设备造价和压力降等因素选用填料塔或板式塔。5.3.11板式塔宜选用浮阀塔盘。5. 3.12填料塔应合理设置液体再分布器以保证液体均匀通过每段填料,液体再分布器的设置间距宜为每隔6m填料高度或10倍塔径高度,取上述两个数值的较小者。6. 3.13散堆填料尺寸选择宜符合下列要求:a)塔径小于或等于300mm,填料尺寸宜小于25mm;b)塔径大于30Ornm且小于900mm,填料尺寸宜为25mm或38mm;c)塔径大于或等于900mm,填料尺寸宜为50mm或75mm。7. 3.14规整填料比表面积不宜低于250mm3o5.4膨胀制冷1.1.1 4.1当原料气压力高于适宜的冷凝分离压力时
20、,宜采用膨胀机制冷工艺。采用膨胀机制冷工艺的装置,单靠膨胀机达不到适宜的冷凝温度时,应设置冷剂辅助制冷设施。1.1.2 单台膨胀机的膨胀比宜为1.54,不宜大于7,若膨胀比大于7可采用两级膨胀。1.1.3 膨胀机不宜设置备机,应设置旁路J-T阀。5.4.4膨胀机的制动端宜采用增压机,应根据气源压力、外输压力和适宜的冷凝分离压力及操作难易等因素经技术经济比选后确定增压机在工艺流程中的位置。当工艺气体不需要增压时,膨胀机的制动端可采用发电机。5.4.5增压机进出口应设置防止喘振的旁通线,增压机入口气量应计量并设置防喘振自动调节阀;增压机出口管道还应设置止回阀。5.4.6在额定工况下,膨胀机的等端效
21、率宜大于80双增压机的多变效率宜大于70%。5.4.7膨胀机可采用油润滑轴承或磁悬浮轴承,应经过技术经济比选确定;当采用油润滑轴承时,配套的润滑油泵应设置备用。5.4.8膨胀端进口管道应有防止液体进入膨胀机的措施;膨胀端出口管道应设置止回阀或采取其他防止液体倒流进入膨胀机的措施.5.5冷剂制冷5.5.1采用冷剂制冷工艺应满足下列要求;a)原料气无压差可利用:b)单靠膨胀机达不到适直的冷凝温度时。5.5.2冷剂选用应根据制冷温度、制冷能耗、冷剂获得难易程度等因素经技术经济比选后确定。5.5.3冷剂压缩机选型应符合下列要求:a)增压气量较大时,宜选用离心式压缩机;b)增压气量较少时,可选用螺杆式压
22、缩机或往复式压缩机。5.5.4冷剂制冷工艺参数的确定应符合下列规定!a)冷剂的蒸发温度应根据工艺要求和所选蒸发器的型式确定;b)冷剂的蒸发压力宜高于当地大气压;c)板翅式换热器的最小传热温差不宜低于2,对数平均温差宜小于I(TC;d)釜式蒸发器用于冷剂蒸发换热时,应设置有防止气态冷剂夹带液滴进入冷剂压缩机的措施。5.5.5板翅式换热器入口管道上宜设置管道过滤器,管道过滤器的过滤精度宜为80120目。5.5.6与板翅式换热器相连接的工艺管道宜在靠近换热器侧设置一段可拆卸的短管。5.5.7采用混合冷剂制冷工艺时,应设置制冷剂回收罐,罐容量宜能够满足制冷系统内液态混合冷剂退液需要。5.5.8常温储存
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