天然氣液化裝置（LNG）聯(lián)動(dòng)試車的重點(diǎn)及其危險(xiǎn)有害因素辨識(shí)

苑桂金

（內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 025350）

1 工藝流程簡(jiǎn)述

1.1 調(diào)壓計(jì)量系統(tǒng)

由界區(qū)管網(wǎng)來(lái)的天然氣進(jìn)入穩(wěn)壓計(jì)量橇塊，由過(guò)濾器除去可能攜帶的雜質(zhì)，經(jīng)穩(wěn)壓和定量計(jì)量后進(jìn)入脫酸工序。

1.2 脫酸系統(tǒng)

根據(jù)天然氣體組成，本裝置采用濕法脫除天然氣中的CO2，選用MDEA（N-甲基二乙醇胺）為脫除劑，采用一段吸收，一段再生流程。

1.3 干燥系統(tǒng)

脫酸后的天然氣進(jìn)入干燥脫水系統(tǒng)由2 臺(tái)干燥塔、1 臺(tái)輔助干燥塔、1 臺(tái)再生氣加熱器、1 臺(tái)再生氣冷卻器、1 臺(tái)再生氣分離器組成。主輔干燥塔干燥及再生交替進(jìn)行，每臺(tái)干燥塔的吸附周期為8 個(gè)小時(shí)，整個(gè)干燥過(guò)程的實(shí)施由程控閥的自動(dòng)切換實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作[1]。

等壓干燥系統(tǒng)的工藝過(guò)程如下（以塔A 進(jìn)行吸附、塔B 進(jìn)行再生為例）：脫酸后的天然氣首先經(jīng)流量調(diào)節(jié)分成兩路。其中一路經(jīng)程控閥直接去干燥塔A，塔內(nèi)的干燥劑將氣體中的水分吸附下來(lái)，出口干燥氣體經(jīng)程控閥去脫汞塔。在干燥塔A 處于干燥的狀態(tài)下，另一臺(tái)干燥塔B 處于再生過(guò)程。

干燥塔B 的再生過(guò)程包括加熱和冷吹兩個(gè)步驟。在加熱再生過(guò)程中，另一路原料氣體作為再生氣首先經(jīng)程控閥進(jìn)入輔助干燥塔進(jìn)行干燥，然后經(jīng)再生氣加熱器升溫至240 ℃后自上而下進(jìn)入干燥塔B，使吸附劑升溫，其中的水分得以解吸出來(lái)，解吸氣經(jīng)干燥再生氣冷卻器冷卻，再經(jīng)過(guò)干燥再生氣分離器氣液分離，分離后的氣相與主路后原料氣在管線處混合，然后進(jìn)入處于吸附狀態(tài)的干燥塔A 進(jìn)行干燥，液相經(jīng)減壓后送入閃蒸罐。當(dāng)再生加熱過(guò)程中出塔氣體溫度達(dá)到180 ℃以上時(shí)停止對(duì)干燥塔B 加熱，開(kāi)始對(duì)其冷卻降溫。在冷吹過(guò)程中，再生氣體經(jīng)程控閥直接進(jìn)入的干燥塔B 對(duì)B 塔進(jìn)行降溫，將干燥塔溫度降至40 ℃左右，然后再經(jīng)加熱器加熱后去輔助干燥塔，對(duì)輔助干燥塔中的干燥劑進(jìn)行加溫至180 ℃以上，其中的水分得以解吸出來(lái)，然后經(jīng)再生氣冷卻器和再生氣分離器氣液分離后再與另一路氣體混合，最后進(jìn)入處于吸附干燥狀態(tài)的干燥塔A 進(jìn)行干燥。當(dāng)干燥塔B 完成再生后，切換到干燥塔A，如此循環(huán)。整個(gè)干燥過(guò)程的實(shí)施由12 臺(tái)程控閥按程序自動(dòng)切換完成，操作人員可以調(diào)整程序時(shí)間來(lái)控制干燥過(guò)程。處理完畢后天然氣露點(diǎn)低于-76 ℃。

干燥后的天然氣可能含有極微量的汞元素等采用載硫活性炭吸附劑吸附其中含有的微量汞進(jìn)行天然氣純化。

1.4 冷劑循環(huán)系統(tǒng)

本裝置制冷系統(tǒng)采用混合冷劑節(jié)流制冷工藝，天然氣液化所需的冷量由混合冷劑節(jié)流提供?；旌侠鋭┲评湎到y(tǒng)中的制冷劑，主要由氮?dú)狻⒓淄?、乙烯、丙烷、異戊烷等物質(zhì)按照一定比例混合而成。此種制冷方式大大降低了制冷能耗，減低了設(shè)備維護(hù)量[2]。

混合冷劑先經(jīng)過(guò)混合冷劑平衡罐后，進(jìn)入混合冷劑壓縮機(jī)壓縮，此時(shí)壓力被升高至1.035 MPa（G），經(jīng)一級(jí)出口冷卻器冷卻到40 ℃后，進(jìn)入一級(jí)出口分離器進(jìn)行氣液分離，產(chǎn)生液相直接進(jìn)入冷箱，經(jīng)過(guò)板翅式換熱器換熱降溫后，經(jīng)過(guò)節(jié)流閥節(jié)流為板翅式換熱器提供冷量，再與氣相冷劑匯合后逐級(jí)復(fù)溫返回混合冷劑壓縮機(jī)入口混合冷劑平衡罐。

1.5 液化分離系統(tǒng)

凈化后的天然氣進(jìn)入冷箱，經(jīng)過(guò)多級(jí)板翅式換熱器逐級(jí)降低溫度至-140 ℃左右。經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥減壓至1.0 MPa（G）后送入精餾塔精餾提純，在精餾塔中通過(guò)再沸與冷凝的熱質(zhì)交換，塔釜中甲烷液體不斷被提濃至符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的LNG 產(chǎn)品后，從塔釜采出，再經(jīng)過(guò)主換熱器與混合冷劑換熱過(guò)冷至-160 ℃后，經(jīng)減壓閥減壓至0.015 MPa（G）送往LNG 儲(chǔ)罐；精餾塔塔頂產(chǎn)生的氣相即為富氮?dú)?，?jīng)多級(jí)板翅式換熱器逐級(jí)復(fù)溫后經(jīng)BOG 壓縮機(jī)增壓后送出界區(qū)[3]。冷箱LNG 出口管線上配置質(zhì)量流量計(jì)，用于計(jì)量LNG 產(chǎn)品產(chǎn)量。本裝置制冷系統(tǒng)采用混合冷劑節(jié)流制冷工藝，天然氣液化所需的冷量由混合冷劑節(jié)流提供?；旌侠鋭┲评湎到y(tǒng)中的制冷劑，主要由氮?dú)?、甲烷、乙烯、丙烷、異戊烷等物質(zhì)按照一定比例混合而成。此種制冷方式大大降低了制冷能耗，同時(shí)減低了設(shè)備維護(hù)量。

從冷箱來(lái)的LNG 冷至-160 ℃后，經(jīng)過(guò)節(jié)流將壓力降至0.015 MPa（G），進(jìn)入常壓LNG 儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。在LNG 儲(chǔ)罐中閃蒸出的BOG 及正常裝車時(shí)氣化的甲烷氣體匯合后送至BOG 回收工序。LNG 裝車過(guò)程中產(chǎn)生的BOG、LNG 減壓后產(chǎn)生的BOG 以及儲(chǔ)罐因受環(huán)境溫度影響閃蒸出的BOG 匯合后，經(jīng)BOG 空溫器、BOG 水浴加熱器復(fù)溫后送至BOG 緩沖罐，與精餾塔頂復(fù)溫出冷箱后的富氮?dú)鈪R合進(jìn)入BOG 壓縮機(jī)入口，經(jīng)過(guò)BOG 壓縮機(jī)增壓后，壓力升至3.9 MPa（G），經(jīng)過(guò)BOG 平衡罐（751-B602）緩沖后送出界區(qū)。

儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG 產(chǎn)品需要用LNG 定量裝車鶴管灌裝至LNG 槽車外售；根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)置3 臺(tái)LNG裝車泵，2 用1 備，每臺(tái)流量為120 m3/h，可以在現(xiàn)場(chǎng)也可以在控制室啟動(dòng)裝車區(qū)設(shè)置6 個(gè)裝車位，每個(gè)裝車位裝車最大流量為60 m3/h，采用定量裝車控制器控制充裝量。

2 聯(lián)動(dòng)試車難點(diǎn)要點(diǎn)

2.1 調(diào)壓計(jì)量系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)試車難點(diǎn)要點(diǎn)

裝置通氣前需確認(rèn)上游氣體組分含量是否滿足裝置工藝需求，氣源二氧化碳過(guò)高會(huì)導(dǎo)致脫酸系統(tǒng)脫除不合格，后系統(tǒng)冷箱凍賭，且后系統(tǒng)置換耗時(shí)較長(zhǎng)。氣源硫含量超標(biāo)可加速系統(tǒng)腐蝕、產(chǎn)品不合格、冷箱凍賭等不利影響。氣源汞含量超標(biāo)可加速冷箱設(shè)備腐蝕易引發(fā)設(shè)備損壞及安全事故。氣源中含油脂、鐵銹、固體顆粒物等可導(dǎo)致胺液發(fā)泡物質(zhì)可致使胺液發(fā)泡并引起相關(guān)連鎖事故，如分子篩失效粉化、低溫設(shè)備損壞等不利影響。系統(tǒng)操作需注意調(diào)壓器運(yùn)行狀態(tài)，避免系統(tǒng)壓力大幅波動(dòng)，可導(dǎo)致調(diào)壓器安全保護(hù)切斷，影響裝置上下游系統(tǒng)運(yùn)行，可造成胺液系統(tǒng)循環(huán)紊亂嚴(yán)重時(shí)可造成系統(tǒng)淹塔、空塔、泵體抽空汽蝕等事故，可造成系統(tǒng)失壓、憋壓、超壓及安全閥起跳等事故[4]。

2.2 脫酸系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)試車難點(diǎn)要點(diǎn)

裝置運(yùn)行過(guò)程中需保持不同壓力梯度系統(tǒng)壓力相對(duì)穩(wěn)定，系統(tǒng)壓力波動(dòng)可導(dǎo)致各段胺液流量發(fā)生變化，從而引起胺液循環(huán)不平衡，嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)事故及全場(chǎng)停車。

系統(tǒng)運(yùn)行操作過(guò)程中需定期對(duì)系統(tǒng)液位計(jì)進(jìn)行清洗檢查，防止液位計(jì)卡澀失靈等情況導(dǎo)致產(chǎn)生假液位，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致系統(tǒng)空塔、淹塔、后系統(tǒng)帶液等問(wèn)題。

裝置運(yùn)行過(guò)程中需注意觀察系統(tǒng)是否有發(fā)泡現(xiàn)象，及時(shí)進(jìn)行人為干預(yù)，進(jìn)行消泡或停車處理，裝置運(yùn)行過(guò)程中如胺液進(jìn)入分子篩內(nèi)，可導(dǎo)致分子篩產(chǎn)生不可恢復(fù)性損害，需進(jìn)行更換處理。

裝置運(yùn)行過(guò)程中如脫酸氣不合格需立即進(jìn)行停車處理，切斷冷箱原料氣進(jìn)入，后系統(tǒng)進(jìn)行置換，檢測(cè)各系統(tǒng)指標(biāo)合格后，緩慢恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行生產(chǎn)。

2.3 干燥系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)試車難點(diǎn)要點(diǎn)

新裝置的原始開(kāi)車置換和更換吸附劑、吸附劑后的置換，根據(jù)所使用的吸附劑、干燥劑的物理化學(xué)性質(zhì)不同，有可能初次接觸高濃度氣體時(shí)會(huì)有溫升現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)廠家說(shuō)明制定實(shí)施置換方案（如通過(guò)向系統(tǒng)補(bǔ)入惰氣稀釋氣體濃度、氣量控制、避免串聯(lián)、分段置換等措施）。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升壓時(shí)，使系統(tǒng)壓力在0～1.0 MPa（G）內(nèi)按每分鐘0.1 MPa（G）升壓，在1.0～2.6 MPa（G）內(nèi)按每分鐘0.05 MPa（G）升壓至2.6 MPa（G）。升壓時(shí)因系統(tǒng)容積較大，實(shí)際升壓速率通常在允許范圍內(nèi)。需要說(shuō)明的是，相應(yīng)的吸附塔、吸附塔及其他的壓力容器、管道在泄壓時(shí)也應(yīng)該控制相應(yīng)的速率，以確保壓力容器、管道的安全使用，防止吸附劑、吸附劑的破裂粉化[5]。

干燥塔的再生周期應(yīng)結(jié)合露點(diǎn)儀讀數(shù)加以調(diào)整摸索，對(duì)初定時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)修改，干燥系統(tǒng)時(shí)序進(jìn)行切步前需進(jìn)行程控閥狀態(tài)確認(rèn)，系統(tǒng)各設(shè)備壓力確認(rèn)，避免壓力大幅波動(dòng)導(dǎo)致干燥塔翻床、漏料、加速填料粉化等事故的發(fā)生，干燥系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中嚴(yán)禁氣體反流至上游系統(tǒng)，可導(dǎo)致胺液污染，系統(tǒng)程控閥故障或程序因下裝等原因?qū)е聼o(wú)法開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整或現(xiàn)場(chǎng)干預(yù)，如脫水指標(biāo)不合格序立即切斷冷箱進(jìn)氣。

2.4 冷劑循環(huán)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)試車難點(diǎn)要點(diǎn)

冷劑壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中需參照廠家說(shuō)明書(shū)，保證機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定安全，防止機(jī)組喘振、干氣密封損壞等導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。

冷劑壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中需注意隔離氣壓力及系統(tǒng)油壓，防止油脂進(jìn)入冷劑系統(tǒng)，可造成冷劑污染及冷箱凍賭或冷箱內(nèi)換熱器換熱效率下降，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致系統(tǒng)能耗增高、裝置產(chǎn)量下降。

冷劑系統(tǒng)氮?dú)庋a(bǔ)充管線需保證官網(wǎng)氮?dú)獾穆饵c(diǎn)及潔凈程度合格，若官網(wǎng)氮?dú)獠缓细窨蓪?dǎo)致系統(tǒng)凍堵，冷劑壓縮機(jī)啟動(dòng)用干起密封氮?dú)饪呻S機(jī)組運(yùn)行進(jìn)入冷劑循環(huán)系統(tǒng)，需保證氮?dú)饴饵c(diǎn)合格。

2.5 液化分離系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)試車難點(diǎn)要點(diǎn)

裝置運(yùn)行過(guò)程需保證系統(tǒng)壓力流量及原料氣組分相對(duì)穩(wěn)定，由于冷箱為一個(gè)換熱平衡系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行變量較多、較大可導(dǎo)致系統(tǒng)波動(dòng)較大，操作難度亦可引起壓縮機(jī)喘振。保護(hù)裝置運(yùn)行過(guò)程中需注意冷劑系統(tǒng)氮?dú)夂?，如系統(tǒng)氮?dú)夂窟^(guò)低，易引發(fā)冷箱積液裝置停車前需及時(shí)關(guān)閉冷箱一二級(jí)液相節(jié)流閥、開(kāi)大冷箱二級(jí)氣相節(jié)流閥，防止系統(tǒng)液相倒灌至冷箱底部冷箱節(jié)流閥及原料氣流量控制閥操作原則應(yīng)盡量緩慢，由于冷箱為換熱平衡系統(tǒng)，裝置內(nèi)溫度反應(yīng)相對(duì)滯后，應(yīng)分梯度進(jìn)行調(diào)節(jié)。冷箱運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)注意系統(tǒng)壓差變化防止冷箱凍賭，如系統(tǒng)阻力過(guò)大應(yīng)及時(shí)進(jìn)行復(fù)溫解凍處理。

2.6 冬季聯(lián)動(dòng)試車難點(diǎn)要點(diǎn)

冬季在裝置的生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)特別注意可能積液凍結(jié)的管道和設(shè)備。當(dāng)氣溫低于0 ℃，即開(kāi)通伴熱設(shè)備用電，經(jīng)常檢查管線和設(shè)備的保溫處于良好工作狀態(tài)，防止管線死角凝液和間歇使用管道及設(shè)備凍凝。

在管道內(nèi)水汽凍結(jié)時(shí)必須進(jìn)行如下操作：外管檢查管道，目的是確定凍結(jié)的大致邊界，切斷管道和整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)系，采取措施加熱凍結(jié)處。用蒸汽或熱水加熱冰的堵塞時(shí)要從堵塞段的末段開(kāi)始。禁止在打開(kāi)管路閥門(mén)的情況下加熱凍結(jié)的漏油管段，或者用明火加熱。在關(guān)停設(shè)備時(shí)，必須打開(kāi)所有設(shè)備和管道的排凝合放空閥，仔細(xì)地檢查排空系統(tǒng)[5]。

3 聯(lián)動(dòng)試車過(guò)程中的危險(xiǎn)、有害因素辨識(shí)

眾所周知，液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)在聯(lián)動(dòng)試車過(guò)程中存在著不確定性、高風(fēng)險(xiǎn)性、高事故率等特點(diǎn)，一旦發(fā)生泄漏將造成不可想象的后果，因此對(duì)該過(guò)程進(jìn)行危險(xiǎn)、有害因素辨識(shí)是極其必要的，現(xiàn)對(duì)調(diào)壓系統(tǒng)、脫酸系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、冷劑循環(huán)系統(tǒng)、液化系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)試車過(guò)程中的危險(xiǎn)有害因素進(jìn)行辨識(shí)，主要有火災(zāi)、爆炸、車輛傷害、中毒和窒息、凍傷等。

3.1 中毒和窒息

在聯(lián)動(dòng)試車過(guò)程中，系統(tǒng)將進(jìn)入原料氣進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，原料氣中甲烷含量為93%，高濃度的甲烷對(duì)人體幾乎無(wú)毒，而是單純的窒息作用，如若發(fā)生泄漏，將導(dǎo)致工作人員發(fā)生中毒窒息，如若遇明火、強(qiáng)光、電火花、靜電、高溫表面、雷擊、電磁場(chǎng)、電磁輻射、摩擦化學(xué)反應(yīng)熱將導(dǎo)致火災(zāi)爆炸[6]。

3.2 灼燙

液化天然氣裝置中，易造成灼燙主要的原因?yàn)樵偕俜衅?、天然氣再生塔操作或維修人員接觸再沸器、加熱爐高溫部位，同時(shí)作業(yè)人員不注意勞動(dòng)防護(hù)，有造成灼燙傷害的危險(xiǎn)。

3.3 機(jī)械傷害、物體打擊

目前，液化天然氣裝置中的主要機(jī)械設(shè)備為BOG 壓縮機(jī)、冷劑壓縮機(jī)、各種機(jī)泵等，在聯(lián)動(dòng)試車過(guò)程中，機(jī)械傷害的原因主要是各種運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部位的聯(lián)軸器等傳動(dòng)部件防護(hù)措施不到位或者是防護(hù)罩等損壞后未及時(shí)修復(fù)，操作人員不小心卷入造成的機(jī)械傷害。

物體打擊主要發(fā)生于各種運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)部件防護(hù)不到位，當(dāng)其發(fā)生破裂時(shí)碎片打擊人體會(huì)造成傷害；另外，人在高處作業(yè)操作時(shí)，使用的工具墜落打擊人體也會(huì)造成傷害。

3.4 高處墜落

從作業(yè)位置到最低墜落點(diǎn)的水平面，稱為墜落高度基準(zhǔn)面。凡距墜落高度基準(zhǔn)面2 m 及其以上、有可能墜落的高處進(jìn)行的作業(yè)，稱為在高處作業(yè)。

本裝置吸收塔、再生塔、液化裝置框架、LNG 罐區(qū)、冷劑儲(chǔ)罐、管廊輸送管道均有高于地面2 m 的作業(yè)部位，在上下扶梯以及靠近護(hù)欄操作時(shí)，若護(hù)欄不符合要求、操作面有孔洞或者腐蝕斷裂以及梯蹬濕滑就容易發(fā)生高處墜落。

3.5 觸電

液化天然氣裝置中，BOG 壓縮機(jī)、冷劑壓縮機(jī)為10 kV 設(shè)備，貧液泵、消泡泵、回流泵均為380 V 供電設(shè)備，在長(zhǎng)期運(yùn)行期間，設(shè)備、線路會(huì)因機(jī)械損壞、腐蝕、老化等而導(dǎo)致絕緣失效，如若人員接觸漏電點(diǎn)將會(huì)發(fā)生觸電傷害。在檢修特殊作業(yè)過(guò)程中，檢修設(shè)備未裝設(shè)漏電保護(hù)器或者漏電保護(hù)器功能失效，人體在作業(yè)過(guò)程中不可避免接觸，均可能導(dǎo)致觸電傷害。

4 結(jié)語(yǔ)

簡(jiǎn)要說(shuō)明調(diào)壓計(jì)量系統(tǒng)、脫酸系統(tǒng)、冷劑循環(huán)系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、液化系統(tǒng)工藝流程，并著重介紹試車過(guò)程中各系統(tǒng)的重難點(diǎn)、疑難點(diǎn)，分析、辨識(shí)試車過(guò)程中的危險(xiǎn)有害因素，在整個(gè)試車過(guò)程中，始終堅(jiān)持“單體試車要早，設(shè)備管道吹掃、清洗要嚴(yán)，聯(lián)動(dòng)試車要全，化工投料要穩(wěn)”的試車方針，堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，保證不留隱患，確保安全。