LNG工厂技术方案.docx

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LNG工厂技术方案

LNG工厂技术方案

项目名称：

200万Nm3/d煤层气液化项目

中油北方（沈阳）石油天然气有限公司

2016年06月12日

第1章、技术方案

第1章、技术方案

1、设计技术条件

本液化装置的原料气是煤层气经过预处理、脱碳脱水干燥净化气，采用带氟利昂预冷多级节流的混合制冷液化工艺。

除非另有说明，本装置所提供的所有图纸、文件和技术资料将按如下的国际单位制（SI）：

温度℃

压力MPa（MPa表示绝压、MPa.G表示表压）

流量Sm3/h（指20℃、0.101325MPa的气体状态）

功率kW

组成mol%

1.1项目名称

1.1.1　项目名称：

中有北方（沈阳）石油天然气有限公司

200万方Nm3/d煤层气液化项成套工艺装置

1.1.2　建设地点：

沈阳市沈北工业区

1.1.3　项目规模：

200万方Nm3/d煤层气液化项目成套工艺装置

1.1.4　项目性质：

新建工程。

1.2设计技术条件

1.2.1　现场条件（由招标方最终提供）

1、LNG设备工程所在地理位置

2、LNG设备工程所在地气候条件

3、水系

4、工程地质

1.2.2　原料煤层气组分（mol%）

本项目原料气来自煤层气输气管道的管输煤层气，经煤层气管网送至

界区，由于管网压力的波动，原料气按压MPa（g），温度为常温，其组成如下：

原料煤层气组成

项目

指标（Mol%）

CH4

C2H6

C3H8

iC4H10

nC4H10

iC5H12

nC5H12

C6+

总烃

Hc

H2

N2

CO2（≦3.0%）*

H2S（mg/m3）（≦20）*

H2O（ppm）

比重

密度（g/L）

临界温度（K）

临界压力（Mpa）

高位热量（MJ/m3）（＞31.4）*

低位热量（MJ/m3）

1.2.3原料煤层气进气压力：

1.0～1.4MPa

1.2.4　原料煤层气进装置温度：

常温

1.2.5原料煤层气进装置流量：

104×104Sm3/d

1.2.6年开工时数：

年开工时数按8000小时。

2、产品方案和公用工程消耗

2.1　生产规模和产品方案

2.1.1　生产规模

处理原料气量：

43333.3Sm3/h

LNG产量：

41667Sm3/h

年开工时数：

8000小时

2.1.2　产品方案

LNG产量：

2×50×104Sm3/d

LNG贮存采用常压贮槽，贮存压力0.007MPa.G。

液体状态LNG产量:

67m3/h

LNG贮槽的储存温度：

-163℃

BOG气量：

平均270Sm3/h最大405Sm3/h

BOG压力：

0.007MPa（G）

操作弹性：

75～110%

2.2　公用工程消耗

本煤层气液化装置在上述产品及产量下的消耗量见表2.2-1，单位产品消耗见表2.2-2。

表2.2-1　装置消耗一览表

消耗项目

耗量

备注

原料气

43333.3Sm3/h

工艺性用电

10353.95kW.h

按轴功率计算，未计算水泵等公用工程用电及间歇用电设备耗电

补充新鲜水

60m3/h

混合制冷剂

2.96kg/h

原料气

669Sm3/h

表2.2-2　液化每Sm3的LNG消耗一览表

消耗项目

耗量

备注

原料气

0.0033Sm3/h

导热油炉耗气

用电

0.32kW.h

按轴功率计算,不含公用工程

用水

1.4×10-3t

冷却水耗量

混合制冷剂

6.1×10-5kg

2.2.1　工艺性耗电

装置在上述产品及产量下的工艺主装置耗电见表2.2-3。

表2.2-3　工艺主装置耗电一览表（kW）

项目

轴功率kw

电机功率kw

电压

备注

混合冷剂压缩机

4298×2

4900×2

10KV、50Hz

二台并联

氟利昂预冷机组

22

22

0.4KV，50Hz

一台

原料煤层气压缩机

2100×2

2350×2

10KV，50Hz

二用一备

预处理系统

50.95

50.95

380V、50Hz

导热油炉

30

30

380V、50Hz

一台

空调水泵

30×2

37×2

380V、50Hz

二用一备

装车泵

12

15.5

380V、50Hz

三台

仪表风系统

12

15

380V、50Hz

一台

PSA制氮系统

63

75

380V、50Hz

一台

BOG压缩机

46

55

380V、50Hz

一用一备

仪表控制系统用电

10

10

220V、50Hz

冷箱电加热器

50×2

50×2

380V、50Hz

二台

合计

11201.95

11747.45

2.2.2　循环冷却水

本装置的工艺性循环冷却水耗量见表2.2-4。

表2.2-4　循环冷却水一览表

项目

循环冷却水量（m3/h）

备注

氟利昂预冷机组

300

混合冷剂压缩机

990×2

原料气增压机

550×2

预处理系统

110

BOG压缩机

5

合计

3495

2.3三废排放量

表2.3-1　三废年排放量一览表

项目

耗量

备注

废液

860t/a

废水、废胺液、重烃及废油等

废气

1．1×107m3/a

主要是CO2排放量按2%计算、导热油炉及溴化锂燃烧烟气

废料

10.5t/a

分子筛及活性碳

3.工艺技术方案

3.1　工艺技术方案选择

3.1.1　煤层气液化工艺选择

迄今为止，在煤层气液化领域中成熟的液化工艺主要有以下三种：

阶式制冷循环工艺、混合制冷循环工艺和膨胀机制冷循环工艺。

本装置采用带氟利昂预冷的多级节流混合制冷的液化流程，其技术已经是完全成熟的、可行的和合理的，突出特点是具有较低的能耗。

3.2　工艺流程描述

3.2.1　原料煤层气的增压

原料煤层气在10-30℃，1.0～1.4MPa.G条件下进入本装置，经调压计量并增压后进入预处理装置，来自界区经过滤稳压后的原料气，经原料气压缩机增压至5.4MPa（G），进入下一单元。

3.2.2原料煤层气预处理

预处理系统包括脱酸性气体及脱水脱汞脱重烃单元。

醇胺法脱酸性气体的主要设备有吸收塔、再生塔、换热器和分离设备等。

原料气经分离器除去游离的液体及夹带的固体杂质后进入吸收塔的底部，与由塔顶自上而下流动的醇胺溶液逆流接触，脱除其中的酸气成分。

离开吸收塔顶部的是净化气，经出口分离器除去气流中可能携带的溶液液滴。

由于从吸收塔得到的净化气是饱和的，因此在进冷箱前必须经干燥塔深度脱水。

由吸收塔底部流出的富液先进入闪蒸罐，以脱除被醇胺溶液吸收的烃类。

然后，富液经过过滤器后进入贫富液换热器，利用高温贫液将其加热后进入在低压下运行的再生塔上部喷入，使酸气在再生内精馏出来。

离开再生塔底部的贫

液经过贫富液换热器及溶液冷却器冷却，然后进入吸收塔内循环使用。

从富液中汽提出来的酸气和水蒸气离开再生塔顶，经冷凝器进行冷凝和冷却，冷凝水作为回流返回汽提塔顶，而回流罐分出的酸气就地放空。

脱水脱汞脱重烃单元的目的是降低水含量至1ppm，降低汞含量至0.01μg/m3。

苯等重烃降到10ppm以下。

来自上游单元的原料气进入氟利昂冷水机组提供冷量的预冷器中被冷却至10℃进入吸附干燥塔，在这里原料气所含有的所有水分被脱除，干燥器出口原料气中水的露点在操作压力下低于-70℃。

干燥器采用复合床，除4A分子筛外底部还有活性炭用于脱除苯等重烃。

吸附过程采用分子筛三塔循环工艺。

周期为8小时自动切换。

一个塔吸附，另外一个塔进行再生和冷吹。

采用等压再生,再生气源为净化后煤层气。

再生气压力为5.4MPaG，再生温度为240℃。

再生气体在再生气加热器中被加热至240℃，然后被送至干燥器中。

热再生气体加热了分子筛床层，脱除被吸附的水分。

从分子筛塔顶部出来的潮湿再生气体通过再生气冷却器冷却至40℃，流至再生气分离罐分离冷凝水后排出作为LNG原料。

来自上游分子筛干燥单元的原料气进入汞脱除罐，在这里原料气所含有的汞被吸附，汞脱除罐出口原料气中汞含量为0.01μg/m3。

在送至冷箱前，为清除可能会沉积在煤层气液化系统中的板翅换热器下游的灰尘，从汞脱除罐出来的原料气体在过滤器中进行过滤。

由于汞为有毒物质，失效后的活性炭需送回活性炭生产厂进行再生处理。

3.2.3　净化煤层气的液化流程

本系统采用混合制冷循环工艺。

净化后的煤层气进入冷箱内的各段换热器被返流的低温介质冷却，在一定温度下被冷却后经节流阀减压进入LNG贮槽。

本系统采用带预冷的多级节流混合制冷剂循环。

煤层气液化所需冷量由一套混合制冷剂循环系统提供。

混合制冷剂由甲烷、乙烯、丙烷、异戊烷和氮气等组成，利用各组分沸点的不同在各换热器内冷凝并过冷经三个J-T阀减压进入返流制冷剂中依次冷却不同温区的原料煤层气及正流制冷剂，返流制冷剂被复热后出冷箱进入混合制冷剂压缩机循环压缩。

出混合冷剂压缩机的中压制冷剂先经溴化锂制冷机冷却后再进入冷箱。

在运行异常和开车时，冷剂吸入缓冲罐可以保护压缩机没有液体进入。

冷剂的补充：

氮气由PSA装置提供。

甲烷的补充来自LNG储罐BOG。

乙烯、丙烷和异戊烷均由各自的储罐提供。

所有的冷剂均由冷剂吸入罐的入口管线加入。

在系统维修或由于冷剂中液体过多时，用冷剂储罐来存放排出的或多余的冷剂。

这些冷剂可以根据需要再加入到系统中，以使冷剂损失最小。

产品LNG在二个5000m3常压贮罐中贮存。

LNG产品由离心式液体泵增压后装车，在LNG槽车内蒸发的气体与贮槽BOG汇合后通过空温式加热器加热至常温后后返回原料气进口循环使用。

针对本系统原料气中的特点,采用带氟利昂制冷进行预冷的混合冷剂循环,采用预冷措施最大限度地降低混合冷剂中异戊烷的比例,防止MRC节流后温度过低引起异戊烷的冻结确保装置稳定运行，其次，采用溴化锂制冷机预冷，充分利用LNG工厂低品位一次能源丰富的特点，节约运行成本。

此外，流程中设置液态甲烷过冷器，减少贮罐汽化量及由此带来的不可逆损失，降低系统能耗。

3.2.4液化煤层气贮存系统

根据该项目的日处理气量及贮存天数的要求，该项目用一套30000m3常压LNG贮罐。

由液化冷箱单元送来的液化煤层气，经低温保冷管线进LNG贮槽贮存。

液化煤层气经贮槽后设置的低温液体泵送进LNG槽车外卖。

在LNG槽车内蒸发的气体与贮槽BOG汇合后通过空温式加热器加热至常温后经BOG压缩机压缩作为导热油炉燃料。

4.设备供货范围

建设方将按单机成套供应原则提供从原料气进入界区开始的压缩、预处理、冷箱、储槽、装车、BOG回收等壹套液化煤层气装置成套设备（买方自理范围除外）。

包括整套装置的单机和设备、阀门以及单机设备相应的底盘、支架、地脚螺栓、螺母、垫圈、进出口配对法兰、垫片。

机器第一次运行的润滑油料、材料和辅料包含第一次开车所用的全部MDEA溶液及第一次开车所用的全部冷剂等。

本节和第5、6节所述设备的详细技术参数和配置以最终设计为准。

除注明由建设方供货的设备外，其余均属业主自备。

建设方的供货内容以满足工艺装置能够按照国家有关标准和规范生产出达产达标的产品为原则。

4.1原料煤层气过滤调压及增压系统

4.1.1原料煤层气过滤器2台（一用一备，定期切换）

原料气过滤器主要用来脱除原料煤层气输送过程中可能产生的机械杂质等。

采用滤芯过滤方法。

材质：

碳钢

4.1.2原料煤层气增压机3台（二用一备）

形式往复式无油润滑二级压