天然氣液化裝置干燥單元的配管

鐘娟，申瑩(陜西省燃?xì)庠O(shè)計(jì)院有限公司，陜西 西安 710043)

0 引言

當(dāng)天然氣在大氣壓下，冷卻至約-162 ℃時(shí)，天然氣由氣態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)，稱為L(zhǎng)NG。LNG無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且無(wú)腐蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600，LNG的重量?jī)H為同體積水的45%左右。

液化天然氣，在制作過(guò)程當(dāng)中，首先對(duì)氣田生產(chǎn)出來(lái)的天然氣進(jìn)行凈化處理，然后通過(guò)一系列的低溫液化處理之后，使用液化天然氣船運(yùn)輸。值得注意的是，液化天然氣在燃燒之后，對(duì)空氣的污染很小，且能夠放出很高的熱量。從目前來(lái)看，液化天然為先進(jìn)的能源之一。對(duì)于液化工廠，主要負(fù)責(zé)天然的凈化處理、天然氣液化處理、液化天然存貯以及卸裝車等單元工作。并且，在處理工作期間，天然氣液化裝置干燥單元的配管是重要環(huán)節(jié)，需明確該單元的工作流程及配管設(shè)計(jì)要點(diǎn)等。本文圍繞“天然氣液化裝置干燥單元的配管”進(jìn)行分析研究?jī)r(jià)值意義顯著[1]。

1 天然氣液化裝置及干燥單元工藝流程

1.1 天然氣液化裝置工藝流程

天然氣液化裝置把由界區(qū)外輸送管線的原料氣，在凈化處理的基礎(chǔ)上，冷凝到液化一系列工藝過(guò)程，然后把液化天然氣存儲(chǔ)在界區(qū)外的LNG儲(chǔ)罐當(dāng)中，通過(guò)泵送、裝車處理，或者在氣化站氣化處理之后，應(yīng)用到城市調(diào)峰當(dāng)中。此外，在天然氣液化裝置當(dāng)中，包括的單元系統(tǒng)有：(1)脫酸處理單元；(2)干燥再生單元；(3)液化單元；(4)冷劑儲(chǔ)存單元；(5)BOG壓縮回收系統(tǒng)；(6)放散系統(tǒng)。

1.2 干燥單元工藝流程

天然氣液化裝置干燥單元工藝流程要點(diǎn)包括：

(1)基于脫除酸氣之后，原料氣置入液化單元前期，需采取脫水處理措施，其目的是使天然氣當(dāng)中的水分析出得到有效預(yù)防，避免液化凝結(jié)后管道及儀表閥門(mén)堵塞問(wèn)題的發(fā)生，進(jìn)而預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生[2-3]。并且，若存在液態(tài)水，受到?jīng)]有脫除的酸性組分的影響，會(huì)導(dǎo)致壓力管道及容器的腐蝕程度加劇，進(jìn)一步使應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)，而做好脫水處理，則能夠避免此類問(wèn)題的發(fā)生。

(2)對(duì)于液化成的天然氣，其水的體積含量需＜1×10-6，采取兩塔分子篩脫水流程模式?；诔Ｒ?guī)生產(chǎn)工作開(kāi)展期間，其中一個(gè)塔起到吸附的作用，另外一個(gè)塔則起到再生的作用，并選擇使用4A分子篩作為脫水介質(zhì)。

(3)對(duì)于分子篩脫水來(lái)說(shuō)，為氣固吸附過(guò)程，具有可逆的特點(diǎn)?；诘蜏馗邏旱臈l件下，分子篩吸附到接近轉(zhuǎn)效點(diǎn)的條件下，在高溫、低壓的作用下，使被吸附物質(zhì)基于分子篩表面脫附再生。此外，在裝置系統(tǒng)當(dāng)中，在若干個(gè)切換閥有效協(xié)作的基礎(chǔ)上，使干燥、再生工藝順利有序進(jìn)行，并利用專用切換閥使2臺(tái)干燥床的切換效率、安全性得到有效保證。

(4)一方面，在氣體置入脫汞床之后，對(duì)當(dāng)中附帶的汞脫除干凈，進(jìn)一步使原料氣通過(guò)活性碳過(guò)濾器，使汞吸附劑脫除。另一方面，干燥之后的氣體，利用粉塵過(guò)濾器，將分子篩干燥期間附帶的粉塵脫出干凈，進(jìn)一步進(jìn)入到液化工序當(dāng)中。

2 干燥單元設(shè)備的特點(diǎn)及布置要點(diǎn)

2.1 特點(diǎn)

基于干燥單元，主要使用兩塔流程，該工藝流程具有簡(jiǎn)單、工程量小、成本投入低廉等特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，對(duì)分子篩過(guò)濾/分離器、脫汞床設(shè)置好，并將產(chǎn)品氣粉塵過(guò)濾器設(shè)置好，使原料氣當(dāng)中附帶的泡沫狀殘胺、分子篩粉塵有效去除干凈，使原料氣當(dāng)中的有害物質(zhì)汞的含量有效降低，進(jìn)一步使系統(tǒng)裝置的操作穩(wěn)定性、可靠性及安全性得到有效保證[4-5]。

2.2 布置要點(diǎn)

對(duì)于系統(tǒng)設(shè)備布置設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，有必要與相關(guān)工藝流程相符，同時(shí)確保滿足安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)的基本設(shè)計(jì)原則，結(jié)合工程的布置情況，使設(shè)備維持一定的間距，使用地得到最大化的節(jié)約，并降低能耗，體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、控制設(shè)計(jì)成本的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。并且，需保證系統(tǒng)設(shè)備布置的整齊、美觀。此外，為了后續(xù)安裝檢修工作能夠順利、有序進(jìn)行，有必要對(duì)外形相近的設(shè)備，以中心線對(duì)齊的方式，落實(shí)集中成排布置措施，并對(duì)操作平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)置，以此為后續(xù)安裝檢修工作提供極大的便利。

3 干燥單元配管設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 合理選材

以管道的設(shè)計(jì)壓力、溫度、流體類型為依據(jù)，同時(shí)結(jié)合經(jīng)濟(jì)性原則，考慮到材料的防腐性、焊接加工性能，對(duì)管道材料進(jìn)行合理選擇。由于天然氣為裝置的工藝介質(zhì)為氣態(tài)天然氣(GNG)，為了保證操作工況的質(zhì)量及安全性，并從經(jīng)濟(jì)性層面考量，可選擇碳鋼作為干燥單元的主要工藝管道材料[6]。

3.2 關(guān)鍵設(shè)備配管設(shè)計(jì)

在天然氣液化裝置當(dāng)中，主要的設(shè)備有：立式容器、粉塵過(guò)濾器、導(dǎo)熱油爐等，主要的配管設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

(1)立式容器。對(duì)于立式容器，基于配管設(shè)計(jì)過(guò)程中，需基于容器頂部至底部，采取“自上而下”的方式做好管道的布置。根據(jù)容器定管道、大直徑管道位置，并結(jié)合自流管道的走向情況，進(jìn)一步對(duì)壓力管道、一般管道進(jìn)行合理布置。最后，進(jìn)行容器底管道、小直徑管道的合理布置。

(2)粉塵過(guò)濾器。在配管設(shè)計(jì)期間，針對(duì)粉塵過(guò)濾器，需和碳粉過(guò)濾器呈并聯(lián)布置方式，這樣能夠使工藝流程簡(jiǎn)單的特點(diǎn)有效體現(xiàn)出來(lái)。但需注意的是，基于配管期間，需對(duì)閥門(mén)、相關(guān)儀表進(jìn)行合理放置，并對(duì)管道支架進(jìn)行合理設(shè)置，以此體現(xiàn)粉塵過(guò)濾器配管設(shè)計(jì)的合理性及優(yōu)化性。

(3)導(dǎo)熱油爐。導(dǎo)熱油鍋爐，通過(guò)燃燒的方式，基于加熱爐爐膛內(nèi)燃燒，在產(chǎn)生熱量的基礎(chǔ)上，以輻射、對(duì)流的方式，把熱量傳遞至中間熱載體，即完成“熱介質(zhì)→導(dǎo)熱油”的工作過(guò)程，使熱介質(zhì)加熱的目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)。為了發(fā)揮導(dǎo)熱油爐的作用，需合理設(shè)置再生氣加熱裝置、脫碳裝置以及原料氣加熱裝置，明確可裝置的供/回油溫度、熱負(fù)荷、運(yùn)行情況，其中再生氣加熱裝置處于周期性運(yùn)行狀態(tài)，且處于高溫位；脫碳裝置處于全年連續(xù)運(yùn)行情況，處于低溫位；原料氣加熱裝置處于間歇運(yùn)行情況，處于低溫位。此外，還需對(duì)導(dǎo)熱油爐混燒模式加以應(yīng)用，對(duì)LNG裝置為期進(jìn)行回收處理，以此使液化天然氣工程運(yùn)行環(huán)境能夠維持穩(wěn)定、安全，并獲取節(jié)能高效的運(yùn)行效益。

3.3 調(diào)節(jié)閥組配管及安全閥排放管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一方面，對(duì)于調(diào)節(jié)閥組，選擇典型臥式布置安裝模式，使操作、維修更加便利；基于調(diào)節(jié)閥前后位置，需將導(dǎo)向與限位支架分別設(shè)置好，使管道的應(yīng)力要求得到有效滿足。另一方面，由于干燥單元的安全閥出口管道，是直接排放到大氣的放空管，需合理設(shè)置其排放高度；同時(shí)，對(duì)于泄壓閥出入口管道，需具備充分有效的支撐作用，使閥門(mén)釋放情況下的推力能夠得到有效抵抗[7]。此外，與大氣連通的管道端口，均需將不銹鋼防鳥(niǎo)網(wǎng)設(shè)置好。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在天然氣液化裝置干燥單元配管工作開(kāi)展期間，首先需明確天然氣液化裝置及干燥單元工藝流程；其次，需了解干燥單元設(shè)備的特點(diǎn)及布置要點(diǎn)，進(jìn)一步把控好干燥單元配管設(shè)計(jì)要點(diǎn)，包括：合理選材，優(yōu)化立式容器、粉塵過(guò)濾器、導(dǎo)熱油爐等關(guān)鍵設(shè)備的配管設(shè)計(jì)，并把控調(diào)節(jié)閥組配管及安全閥排放管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)等，以此使天然氣液化裝置干燥單元的配管設(shè)計(jì)效果得到全面提升，進(jìn)一步為天然氣液化處理工藝質(zhì)量的提升奠定夯實(shí)的基礎(chǔ)。