强烈推荐冀东油田部分液化管道天然气项目可行性研究报告Word文档下载推荐.docx
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第七章项目建设周期29
第八章项目投资估算30
第九章经济效益分析32
9.1经济效益分析基础数据32
9.2财务分析32
9.3财务预测33
第一章设计基础资料
1.1项目概况
本天然气液化装置将按下述条件进行设计,每天生产13.7777×
104Nm3液化天然气。
本天然气液化装置是利用天然气输气管网之间的压力差,采用气波机膨胀制冷的方法,将原料天然气部分液化的成套装置。
1.2计量单位
除非另有说明,本技术文件的所有图纸、文件和技术资料将按如下的国家法定计量单位:
温度℃
压力MPa(MPa表示绝压、MPa.G表示表压)
流量Nm3
SiO2≤0.02ppm,
总硬度(按CaCO3计)≤0.2ppm,
铁≤0.025ppm
总溶解固体≤0.025ppm
铜≤0.2ppm
Cl-≤5ppm
1.4.3导热油系统
本天然气液化装置需要高低温导热油各一路,低温一路用于脱二氧化碳溶剂再生,高温一路用于原料天然气干燥系统的分子筛再生,由新建的导热油系统提供。
1.4.4仪表空气
本液化装置需要仪表空气,为气动仪表提供动力气源,初步确定在厂区新建。
仪表空气压力0.5~0.7MPa.G
露点温度≤-40℃
1.4.5装置用氮气
本天然气液化装置需要氮气,初步确定在厂区新建氮气系统。
氮气主要用于首次开车和检修时的置换、保持LNG贮槽和液化冷箱正压、低温系统的加温解冻等。
氮气的基本要求为:
氮气压力0.5~0.7MPa.G
纯度≥99.99%
含水量≤1ppm
含二氧化碳量≤1ppm
1.4.6装置用燃料气
本天然气液化装置的导热油炉采用直接火焰加热,需要使用燃料气,采用装置原料天然气或BOG做燃料气。
燃料气压力0.2MPa.G
1.4.7消防用水
本天然气液化装置的厂内不设置消防专业车队,其职能由厂外社会专业消防队提供。
在厂区内仅设置满足生产安全消防所需的消防水池和消防泵站及管网。
第二章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
本天然气液化装置设计LNG产量不小于13.7777×
104Nm3d。
年开工时数按8000小时。
原料天然气处理量为60×
2.1.2产品方案
本装置的产品为液化天然气(LNG),见表2.1.2-1
表2.1-1产品方案
液化天然气(LNG)
标准气体状态LNG产量
液体状态LNG产量
257.8m3d
产品质量流量
105td
LNG贮槽的储存压力
0.12MPa.G
LNG贮槽的储存温度
-147.℃
说明:
LNG的产量是指液化冷箱出口处的产量。
2.1.3装置操作弹性范围
本天然气液化装置的液化能力的弹性范围:
40%~120%。
2.2公用工程消耗
装置在上述产品及产量下的日消耗量见表2.2-1,单位产品消耗见表2.2-2。
表2.2-1装置日消耗一览表
消耗项目
耗量
备注
原料天然气
60×
104Nm3
工艺性用电
6636Kw.h
指轴功率
补充新鲜水
129m3
按闭式水考虑,以工程设计为准
表2.2-2每Nm3的LNG消耗一览表
消耗量
燃料气
0.073Nm3
CO2含量对此项指标有重要影响
0.048Kw.h
按轴功率计算
补充新鲜水
0.94L
2.2.1装置电耗
装置在上述产品及产量下的电耗见表2.2-3.
表2.2-3.工艺主装置电耗一览表(Kw)
项目
功率(Kw)
电压等级
轴功率
电机功率
MDEA循环泵
125
2×
150
380V、50Hz
用1备1,两台互为备用
回收泵
1.5
2.2
用1备1
MDEA液下泵
4
5.5
冷干机
45
55
用于分子筛再生气冷却
仪表空气压缩机
15
22
氮气加热器
30
40
加温用,不计入总电耗
LNG装车泵
19.1
间断使用,不计入总电耗,用1备1
循环冷却水泵
75
凉水塔风机
11
仪表控制系统用电
20
220V、50Hz
合计
276.5
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。
冷却水的质量应符合GB50050《工业循环冷却水处理设计规范》标准要求。
循环冷却水的基本要求为:
设计上水温度32℃
设计回水温度40℃
设计上水压力≥0.35MPa.G
表2.2-4循环冷却水一览表
循环冷却水量(m3h)
脱酸气冷却器
MDEA贫液冷却器
140
酸气冷却器
再生气冷却器
85
气波机冷却器
65
360
2.2.3脱盐水
脱盐水采用反渗透装置生产,脱盐水成分的要求如下:
导电率≤10μscm
SiO2≤0.02ppm,总硬度(按CaCO3计)≤0.2ppm
铁≤ppm0.025ppm
总溶解固体≤0.025ppm,铜≤0.2ppm,Cl-≤5ppm
脱盐水用量300Kgh
2.2.4导热油
本天然气液化装置需要低压的高、低温导热油,主要用于装置脱二氧化碳溶剂再生以及原料天然气干燥系统的分子筛再生,由买方新建的导热油系统提供。
高、低温导热油压力≥0.50MPa.G
低温导热油供回油温度160140℃
低温导热油提供热量2069kJs
高温导热油供回油温度280250℃
高温导热油提供热量622kJs
2.2.5装置其他消耗一览表
装置在上述产品及产量下的其他消耗量见表2.2-5。
2.2-5装置其他消耗一览表
MDEA
6t
每年用量
活化剂
溶液过滤活性炭
0.70t
每年更换一次
分子筛
每2年更换一次
脱重烃用活性炭
1.5t
浸硫活性炭
煤基活性炭
φ6瓷球
0.9m3
φ13瓷球
第三章工艺技术方案及说明
3.1概述
LNG装置的原料天然气杂质为水分和二氧化碳,原料气的净化就是要清除原料天然气中的水分和二氧化碳等杂质。
由于水分和二氧化碳在液化冷箱内的低温环境中将以冰或霜的形式冻结成固体,会导致如下情况:
1)在换热器表面会增加换热热阻,使换热器工况恶化。
2)在管道、阀门和喷嘴内冻结会引起堵塞,特别在节流阀处。
根据上述采用的原料天然气,其净化过程分为下列3个步骤:
1)天然气脱酸性气体(即脱除二氧化碳)。
2)天然气干燥(脱除天然气中的微量水分)。
3)天然气脱重烃和汞。
下表是LNG产品的原料天然气的处埋指标。
表3.1LNG装置预处理指标
杂质组分
预处理指标
水
H2O
<
0.5~1ppm
二氧化碳
CO2
50~100ppm
硫化氢
H2S
4ppm
芳香烃
10ppm
汞
Hg
10ngNm3
3.1.1天然气净化
从管网来的压力为6.0MPa的原料天然气自界区外进入装置,(如果压力不足,需要增压)首先在过滤分离器中分离可能存在的水分或凝液。
之后进入MDEA脱酸气系统,脱除酸性气体后的天然气进入分子筛吸附器除去水分,天然气由上而下通过吸附器,从吸附器中出来的天然气水分含量≤1ppm。
●分子筛吸附器的再生:
吸附器为三台,一台处于吸附状态、一台处于再生状态、一台处于冷却状态,切换使用。
(暂定吸附周期8小时)
入脱水装置的部分天然气作为吸附器再生和冷却的介质:
分出的再生气通过流量计量后,由上而下通过冷却状态的吸附器,冷却气体流出吸附器后进入再生气加热器加热到280℃,由下而上通过加热状态的吸附器,再生气流出吸附器后,经过再生气冷却器冷却,进入再生气水分离器分离冷凝的水分。
冷却后的再生气与主流汇合,进入处于吸附状态的吸附器。
3.1.2天然气液化与储存
天然气的液化过程如图3.1所示:
图3.1天然气液化流程示意图
净化后的天然气在进入冷箱前分作两路,分别叫气波机路(402:
图中节点编号,下同)和高压气路(401),气波机路占总气量的80.7%,高压气路气量占19.3%。
两路气进入冷箱降温。
气波机路预冷降温到-32℃(407),进入气波制冷机,膨胀至0.82MPa,降温至-104℃(408),膨胀后的低温气体均返回冷箱中的板翅式换热器,为天然气液化提供冷量并复热到36℃,以0.8MPa(G)(413)送入中压管网。
高压气路进入冷箱中的板翅式换热器降温,降到-107℃(403)后节流减压到0.12MPa(G),降温至-147℃(404)进入气液分离罐,罐顶的气相(406)返回板翅式换热器,为天然气液化提供冷量并复热到36℃(409),然后一部分作为燃料气(410),另一部分进入中压管网(412)。
罐底的LNG液体产品送入LNG储罐,压力为0.12MPa(405)。
3.2工艺流程特点
3.2.1原料气预处理系统
原料气预处理系统的工艺流程所选择的工艺方法具有如下特点:
1)采用活性胺法(MDEA)脱碳,较MEA法具有发泡小、腐蚀性小、胺液损失小等特点。
2)采用分子筛吸附可以深度脱水,即使在低水汽分压下仍具有很高吸附特性。
3)采用活性炭脱重烃,可使芳香烃和C6+,重烃基本脱除,彻底解决低温冻堵问题,保证长周期运转。
4)将脱水与脱重烃组合到一起,减少切换阀门的数量,提高装置运行的可靠性。
5)汞与浸硫活性炭上的硫产生化学反应生成硫化汞,吸附在活性炭上,从而达到脱除汞之目的。
采用浸硫活性炭脱除汞,其价格低廉。
6)精密过滤元件可以使分子筛和活性炭粉尘过滤到10um以下。
7)采用子母贮槽储存LNG,LNG带压储存,同时储存量较大。
3.2.2液化和制冷系统
液化和制冷系统所选择的工艺方法为气波制冷机膨胀制冷,其特点为:
1)该工艺流程充分利用了管网之间的压力能
2)气波制冷机近似可看做一个静设备,上游高压管网压力、流量的变化,不会对气波机造成任何损坏,操作极其简便。
3)装置基本无能耗,运行稳定,维护成本低。
3.2.3原料气组分变化
通过适当调节装置的运行条件,可在较宽的范围内适应原料天然气组分的变化。
3.2.4可调节范围
天然气液化装置的产能可调节范围受下列因素的影响
1)下游中压管网的天然气消耗量。
2)预处理系统的负荷调节范围(40%~120%)。
整个装置可在40~120%之间调节。
3.3产品确认及说明
对业主提供的原料组分,采用先进工艺计算软件进行了流程计算,计算结果如表3.3-1:
表3.3-1流程计算结果
数据
LNG贮存压力
LNG贮存温度
-147.4℃
LNG分子量
17.1
LNG密度
426.8kgNm3
每m3液体汽化后的气体体积
564Nm3
每吨液体汽化后的气体体积
1310Nm3
汽化后的标态密度
0.765kgNm3
低位热值
9016kcalNm3
可以看出,液化后的天然气是优质的,由于其杂质含量微乎其微,燃烧过程更加环保。
第四章工艺设备选型和供货
本章所述的工艺设备基本技术数据以最终设计为准。
4.1原料气过滤调压计量系统
分离并过滤原料天然气中的液态相固态杂质,为后续系统提供洁净、压力稳定的原料天然气。
序号
设备名称
基本工艺参数
数量
主体材质
其他说明
1
过滤分离器
处理气量:
30000Nm3h
进口压力:
6.0MPa.G
进口温度:
0~35℃
2台
Q345R
属非标设备
4.2原料气预处理系统
为防止低温液化过程中二氧化碳、水和重烃(含苯)的冻结,将采用溶液吸收和分子筛吸附等方法来脱除这些杂质,设备构成如下:
原料气脱酸气单元
吸收塔
二氧化碳设计含量≤3%
设计压力:
6.0MPa.G
-40℃
1台
2
气体进口温度:
-60℃
气体进出口温度:
不锈钢换热器
3
脱酸气分离器
设计温度:
80℃
进口流量:
~60m3
-55℃
过流部分为不锈钢
属泵类
离心类,用1备1
5
闪蒸分离器
处理量~28m3h
-50℃
6
MDEA溶液过滤器
处理量5m3h
7
贫富液换热器
介质管程壳程:
MDEA贫液MDEA富液
工作压力管程壳程:
0.060.12MPa
设计压力管程壳程:
0.060.6MPa
工作温度管程壳程:
120℃95℃
设计温度管程壳程:
140℃120℃
8
贫富冷却器
MDEA贫液循环水
0.050.12MPa
0.60.6MPa
80℃40℃
100℃60℃
9
酸气循环水
0.090.6MPa
105℃40℃
120℃60℃
不锈钢换热管
10
酸气分离器
处理量:
600Nm3h
0.09MPa.G
不锈钢
MDEA地上储槽
有效容积:
5m3
12
MDEA地下储槽
1.6m3
13
消泡剂罐
0.8m3
14
消泡剂泵
~1m3
~40℃
~4m3
16
~5m3
17
再生塔
工作压力:
0.04MPa
0.09MPa
工作温度:
120℃
150℃
18
再沸器
导热油MDEA溶液
0.50.05MPa
0.80.09MPa
160℃125℃
200℃180℃
原料气干燥与脱重烃单元
19
吸附塔
吸附状态压力温度:
6.0MPa.G40℃
再生状态压力温度:
6.0MPa.G280℃
出口H2O≤1ppm、C2H6≤20ppm
3台
再生气加热器
天然气导热油
2.60.5MPa
3.51.0MPa
280℃280℃
300℃300℃
21
天然气循环水
2.60.4MPa
3.50.6MPa
280℃40℃
300℃60℃
再生气分离器
处理量~6000Nm3
6.6MPa.G
原料气脱汞与过滤单元
23
脱汞器
按原料天然气含汞5ugNm3设计
出口含汞量0.01ugNm3
24
粉尘过滤器
出口粉尘直径≤10um
4.3低温液化系统
采用气波制冷机膨胀制冷的方法,使净化天然气冷却、液化并过冷,并输送到LNG储槽。
液化冷箱由液化换热器、分离器、保冷壳体以及配套的管线阀门组成。
其目的是通过制冷使净化天然气降温而液化得到产品液化天然气(LNG)。
低温液化系统的设备组成如下:
液化冷箱
外形尺寸:
约3600X3200X1800
重量:
约80吨
属于非标设备
1.1
冷箱壳体
3600x3200x1800
碳钢
属于冷箱
1.2
液化换热器
换热负荷:
2500KW
4台
铝制板翅式
已安装于冷箱内
1.3
LNG闪蒸灌
LNG储量:
1000L
10000NM3h
0.12Mpa.G
-137℃
1.4
分离灌
10000M3h
-45℃
低温管道
满足压力和低温要求
1套
1.6
低温阀门
1.7
低温电缆
1.8
绝热材料
导热系
0.028~0.030WM.K
容量:
45~60Kgm3
足量
珠光砂,用户自购并现场装填
气波制冷机过桥
残液放空分离器
ф1200,H=4500
氮气加温器
功率60KW
4.4气波制冷机系统
气波制冷机
0~-80℃
撬装块外形尺寸:
约5000X2400X2000
约6吨
1Cr18Ni9Ti
4.5产品储存装车系统
储存LNG,完成贮槽的保护功能,并将带压子母贮槽储存的LNG通过装车泵增压后装车。
产品储存装车系统的设备组成如下:
LNG贮槽
1750m3
0.6MPa
充装(满)系数:
0.92
子母贮槽
贮槽自增压汽化器
1.6MPa
汽化量:
500Nm3h
铝制翅片式
LNG装泵车
流量:
80m3h
常压
出口压力:
1.0MPa
BOG加热器
1.61MPa
加热气量:
出口温度:
-160℃
较环境温度低5~10℃
属非标产品
装台车附件
包括1套装车臂、6根装车软管、6套拉断阀
按4个装车台位考虑
4.6氮气系统
为天然气液化装置提供首次开车和检修时的置换、保持冷箱正压、制冷剂的补充、低温系统的加温解冻等。
氮气系统的设备组成如下:
100Nm3hPSA制氮系统
详见公用工程条件部分
20m3液氮贮槽
0.8MPa
20m3
包括自增压器
不锈钢Q345R
真空绝热
氮气汽化器
汽化300Nm3h
氮气平衡罐
设
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