| 山東花王新能源工程有限公司
主營(yíng)產(chǎn)品： 石灰窯二氧化碳回收,化肥廠二氧化碳回收,沼氣回收液態(tài)二氧化碳 |
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公司信息
30甲醇精制成套設(shè)備
| 參考價(jià) | 面議 |
具體成交價(jià)以合同協(xié)議為準(zhǔn)
- 型號(hào) 30
- 品牌
- 廠商性質(zhì) 生產(chǎn)商
- 所在地 菏澤市
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更新時(shí)間：2024-05-16 12:54:59瀏覽次數(shù)：1012
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公司主營(yíng)產(chǎn)品：
1.鍋爐：立式蒸汽鍋爐、生鍋爐、燃煤蒸汽鍋爐、大型熱水鍋爐、導(dǎo)熱油鍋爐、WNS燃油（氣）蒸汽鍋爐、電加熱熱水鍋爐、電加熱蒸汽鍋爐。
2.非標(biāo)設(shè)備：主要為化工、化肥、煉油、制藥等行業(yè)提供非標(biāo)壓力容器成套設(shè)備（二氧化碳成套設(shè)備、聚成套設(shè)備等）的設(shè)計(jì)、制造。
3.低溫設(shè)備：氧、氬、氮、CO2、LNG液化天然氣儲(chǔ)罐等。
4.氨制冷輔助設(shè)備：蒸發(fā)冷、貯氨器、低溫循環(huán)桶、蒸發(fā)器、油氨分離器、虹吸罐、空分、緊急泄氨器、集油器等。
5.儲(chǔ)罐設(shè)備：蒸汽、空氣、、液氨、、二甲醚等儲(chǔ)罐。
6.分離、精餾、萃取設(shè)備：廢甲醇提純成套設(shè)備、二甲醚成套設(shè)備、分離溶劑設(shè)備、發(fā)酵提取全套設(shè)備等各種混合物的回收、分離、精餾、萃取。
1工藝技術(shù)方案
1.1工藝原理及路線選擇
LNG工廠的工藝主要包括天然氣脫酸、脫水、脫、液化、裝車以及與之相配合的輔助。以下主要介紹天然氣凈化和液化的工藝原理。
1.1.1工藝原理
1.1.1.1天然氣脫酸單元
酸性氣體是指原料氣中的二氧化碳和，本裝置采用溶劑吸收法來脫除酸性氣體，吸收溶劑為活化MDEA水溶液。
MDEA水溶液吸收酸性氣體的原理如下：
二乙醇胺(MDEA)，分子式為CH3-N(CH2CH2OH)2，分子量119.2，沸點(diǎn)246～248℃，閃點(diǎn)260℃，凝固點(diǎn)-21℃，汽化潛熱519.16kJ/kg，能與水和醇混溶，微溶于醚。在一定條件下，對(duì)二氧化碳等酸性氣體有很強(qiáng)的吸收能力，而且反應(yīng)熱小，解吸溫度低，化學(xué)性質(zhì)，而不降解。
純MDEA溶液與CO2不發(fā)生反應(yīng)，但其水溶液與CO2可按下式反應(yīng)：
CO2+H2O==H++HCO3-(1)
H++R2NCH3==R2NCH3H+(2)
式(1)受液膜控制，反應(yīng)速率極慢，式(2)則為瞬間可逆反應(yīng)，因此式(1)為MDEA吸收CO2的控制步驟，為加快吸收速率，在MDEA溶液中加入活化劑(R2/NH)后，反應(yīng)按下式進(jìn)行：
R2/NH+CO2==R2/NCOOH(3)
R2/NCOOH+R2NCH3+H2O==R2/NH+R2CH3NH+HCO3-(4)
(3)+(4)：
R2NCH3+CO2+H2O==R2CH3NH+HCO3-(5)
由式(3)～(5)可知，活化劑吸收了CO2，向液相傳遞CO2，大大加快了反應(yīng)速度。MDEA分子含有一個(gè)叔胺基團(tuán)，吸收CO2后生成碳酸氫鹽，加熱再生時(shí)遠(yuǎn)比伯仲胺生成的甲酸鹽所需的熱量低得多。
1.1.1.2天然氣脫水、脫單元
分子篩是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物，主要由硅鋁通過氧橋連接組成空曠的骨架結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)中有很多孔徑均勻的孔道和排列整齊、內(nèi)表面積很大的空穴。此外還含有電價(jià)較低而離子半徑較大的金屬離子和化合態(tài)的水。由于水分子在加熱后連續(xù)地失去，但晶體骨架結(jié)構(gòu)不變，形成了許多大小相同的空腔，空腔又有許多直徑相同的微孔相連，這些微小的孔穴直徑大小均勻，能把比孔道直徑小的分子吸附到孔穴的內(nèi)部中來，而把比孔道大得分子排斥在外,因而能把形狀直徑大小不同的分子，極性程度不同的分子，沸點(diǎn)不同的分子，飽和程度不同的分子分離開來，即具有“篩分”分子的作用，故稱為分子篩。
分子直徑小于分子篩晶體孔穴直徑的可以進(jìn)入分子篩晶體，從而被吸附，否則，被排斥。分子篩還根據(jù)不同分子的極性決定優(yōu)先吸附的次序。一般地，極性強(qiáng)的分子更容易被吸附。
分子篩是人工合成的水合硅鋁酸鹽晶體Mex/m[(Al2O3)x(SiO2)y]·mH2O，分子篩吸附水是一個(gè)放熱，溫度有利于放熱的吸附，高溫則有利于吸熱的脫附。溫度低，水的平衡吸附容量高；反之，則低。正是利用該特性，使得在變溫和變壓時(shí)實(shí)現(xiàn)分子篩吸附水和解吸水而重復(fù)使用。
分子篩脫水屬于吸附法脫水，一般用于水要求控制較低的，其深度可達(dá)到-76℃，含水量在1ppm以下。
在低溫下會(huì)對(duì)鋁制設(shè)備和管道造成嚴(yán)重腐蝕，因此必須脫除。本裝置采用浸硫活性炭來脫除原料氣中的。
1.1.1.3天然氣液化單元
凈化后的天然氣主要成分為，從的PH圖上可以看出，常壓下的天然氣冷卻到-162℃時(shí)將冷凝變成；較高壓力下的將在較高溫度下液化，過冷和降壓后液化。正是利用此原理，可以采用多種液化制冷循環(huán)，將天然氣冷卻、冷凝和過冷到-162℃，生產(chǎn)液化天然氣(LNG)。
天然氣液化為低溫。天然氣液化所需冷量是靠外加制冷循環(huán)來提供，配備的制冷就是要使得換熱器達(dá)到小的冷、熱流之溫差，并因此*的制冷效率。
天然氣液化的制冷已非常成熟，常用的工藝有：階式制冷循環(huán)、混合冷劑制冷循環(huán)、機(jī)制冷循環(huán)。
(1)階式制冷循環(huán)
階式制冷循環(huán)1939年首先應(yīng)用于液化天然氣產(chǎn)品，裝于美國(guó)的Cleveland，采用NH3、C2H4為、第二級(jí)制冷劑。經(jīng)典階式制冷循環(huán)由三個(gè)的制冷組成。級(jí)采用丙烷做制冷劑，經(jīng)過凈化的天然氣在丙烷冷卻器中冷卻到-35～-40℃，離出戊烷以上的重?zé)N后進(jìn)入第二級(jí)冷卻。由丙烷冷卻器中蒸發(fā)出來的丙烷氣體經(jīng)壓縮機(jī)增壓，水冷卻器冷卻后重新液化，并循環(huán)到丙烷冷卻器。第二級(jí)采用做制冷劑，天然氣在第二級(jí)中被冷卻到-80～-100℃，并被液化后進(jìn)入第冷卻?；蚶鋮s器蒸發(fā)出來的氣體經(jīng)過增壓、水冷后，在并在丙烷冷卻器中冷卻、液化，循環(huán)到或冷卻器。第三級(jí)采用做制冷劑，液化天然氣在冷卻器中被過冷到-150～-160℃，然后通過節(jié)流閥降壓，溫度降到-162℃后，用泵輸送到LNG貯槽。冷卻器中蒸發(fā)出來的氣體經(jīng)增壓、水冷后，在丙烷冷卻器中冷卻、在冷卻器中液化后，循環(huán)到冷卻器。
經(jīng)典階式制冷循環(huán)，包含幾個(gè)相對(duì)、相互串聯(lián)的冷卻階段，由于制冷劑一般使用多級(jí)壓縮機(jī)壓縮，因而在每個(gè)冷卻階段中，制冷劑可在幾個(gè)壓力下蒸發(fā)，分成幾個(gè)溫度等級(jí)冷卻天然氣，各個(gè)壓力下蒸發(fā)的制冷劑進(jìn)入相應(yīng)的壓縮機(jī)級(jí)壓縮。各冷卻階段僅制冷劑不同，操作基本相似。
從發(fā)展來看，初興建LNG裝置時(shí)就用階式制冷循環(huán)的著眼點(diǎn)是：能耗低，技術(shù)成熟，無需改變即可移植用于LNG生產(chǎn)。隨著發(fā)展要求而陸續(xù)興建新的LNG裝置，這時(shí)經(jīng)典的階式制冷循環(huán)就出它固有的缺點(diǎn)：
l經(jīng)典的階式制環(huán)由三個(gè)的丙烷、、制冷循環(huán)復(fù)迭而成。機(jī)組多(三臺(tái)壓縮機(jī))冷劑用量大、級(jí)間管路連接復(fù)雜，造價(jià)高昂；
l為使實(shí)際級(jí)間操作溫度盡可能與原料天然氣的冷卻曲線(Q-T曲線)貼近，以減少熵增，效率，一般采用9個(gè)溫度水平(丙烷、、段各3個(gè))代替3溫度水平(丙烷段-38℃、段-85℃、段-160℃)。如此以來，效率了，但流程十分復(fù)雜。
(2)混合冷劑循環(huán)
鑒于階式制冷循環(huán)裝置的復(fù)雜性、高，為此了混合制冷循環(huán)(MixedRefrigerantCycle，MRC))用一種制冷劑(一般是烴類混合物，如N2、C1～C5等))其Q-T曲線與原料天然氣接近*。利用混合物部分冷凝的特點(diǎn)來達(dá)到所需的不同溫度水平，既保留了階式制冷循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，而且又只有1臺(tái)壓縮機(jī)，使流程大于簡(jiǎn)化，造價(jià)也可。
從原則上講，由N2、C1～C5等組成的混合物，其組成比例應(yīng)依照原料天然氣組成、工藝流程、工藝壓力而異。MRC制冷循環(huán)的流程和裝備較階式制冷循環(huán)簡(jiǎn)單，但它的效率要比9個(gè)溫度水平的階式制冷循環(huán)低。
可以適當(dāng)調(diào)節(jié)混合冷劑的組成比例，使整個(gè)液化按冷卻曲線提供所需的冷量。在混合冷劑循環(huán)的基礎(chǔ)上，發(fā)展成有丙烷預(yù)冷的MRC工藝，簡(jiǎn)稱C3/MRC工藝，它的效率接近階式循環(huán)。此法的原理是分兩段供給冷量：高溫段用丙烷壓縮制冷，按3個(gè)溫度水平預(yù)冷原料天然氣到～-40℃；低溫段的換熱采用兩種——高壓的混合冷劑與較高溫度的原料氣換熱，低壓的混合冷劑與較低溫度的原料氣換熱。充分體現(xiàn)了熱力學(xué)上的特性，從而使效率得以大限度的。
(3)機(jī)制冷循環(huán)
機(jī)制冷循環(huán)是指利用高壓制冷劑通過透平機(jī)絕熱的克勞德循環(huán)制冷來實(shí)現(xiàn)天然氣的液化。氣體在機(jī)中降溫的同時(shí)，能輸出功，可用于驅(qū)動(dòng)流程中的壓縮機(jī)。
根據(jù)制冷劑的不同，機(jī)制冷循環(huán)可分為：氮機(jī)制冷循環(huán)、氮-機(jī)制冷循環(huán)、天然氣制冷循環(huán)。
與階式制冷循環(huán)和混合冷劑制冷循環(huán)工藝相比，循環(huán)流程非常簡(jiǎn)單、緊湊，造價(jià)略低。起動(dòng)快，熱態(tài)起動(dòng)2～4小時(shí)即可獲得滿負(fù)荷產(chǎn)品，運(yùn)行靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，易于操作和控制，性好，放空不會(huì)引起火災(zāi)或危險(xiǎn)。制冷劑采用單組分氣體，因而了像混合冷劑制冷循環(huán)工藝那樣的分離和存儲(chǔ)制冷劑的麻煩，也避免了由此帶來的問題，使液化冷箱的更簡(jiǎn)化和緊湊。但能耗要比混合冷劑液化流程高40%左右。
為了機(jī)制冷循環(huán)的功耗，采用N2-CH4雙組分混合氣體代替純N2，發(fā)展了N2-CH4機(jī)制冷循環(huán)。與混合冷劑循環(huán)相比，N2-CH4機(jī)制冷循環(huán)具有起動(dòng)時(shí)間短、流程簡(jiǎn)單、控制容易、制冷劑測(cè)定和計(jì)算方便等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)由于縮小了冷端換熱溫差，它比純氮機(jī)制冷循環(huán)節(jié)省10～20%的動(dòng)力消耗。
N2-CH4機(jī)制冷循環(huán)的液化流程由天然氣液化與N2-CH4機(jī)制冷兩個(gè)各自的部分組成。
在天然氣液化中，經(jīng)過預(yù)處理裝置脫酸氣、脫水后的天然氣，經(jīng)預(yù)冷器冷卻后，在氣液分離器中分離重?zé)N，氣相部分進(jìn)入液化器進(jìn)行液化，在過冷器中進(jìn)行過冷，節(jié)流降壓后進(jìn)入LNG貯槽。
在N2-CH4制冷中，制冷劑N2-CH4經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)和增壓機(jī)(制動(dòng)壓縮機(jī))壓縮到工作壓力，經(jīng)水冷卻器冷卻后，進(jìn)入預(yù)冷器被冷卻到機(jī)的入口溫度。一部分制冷劑進(jìn)入機(jī)到循環(huán)壓縮機(jī)的入口壓力，與返流制冷劑混合后，作為液化器的冷源，回收的功用于驅(qū)動(dòng)增壓機(jī)；另外一部分制冷劑經(jīng)液化器和過冷器冷凝和過冷后，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降溫后返流，為過冷器提供冷量。
機(jī)制冷流程中，由于換熱器的傳熱溫差很大，可采用預(yù)冷的對(duì)制冷劑和天然氣進(jìn)行預(yù)冷，則液化的能耗可大幅度。
1.1.2液化工藝路線選擇
根據(jù)以上流程的不同特點(diǎn)，結(jié)合本天然氣液化裝置液化量不大，從能耗、工藝的復(fù)雜程度、操作和的方便性來說，采用不帶預(yù)冷的混合冷劑液化流程在技術(shù)上是*成熟的、可行的和合理的，經(jīng)濟(jì)性也是佳的。
1.2裝置工藝特點(diǎn)
本裝置的主要工藝特點(diǎn)：
1)采用活化胺法(aMDEA)脫酸氣(CO2和H2S)，較其他類型的胺法具有發(fā)泡小、腐蝕性小、胺液損失小等特點(diǎn)。
2)胺法脫碳裝置產(chǎn)品氣凈化度高，產(chǎn)品氣中CO2含量低可降到1ppm。
3)采用進(jìn)口MDEA溶液，具有不易發(fā)泡、不易降解、胺液損失小、腐蝕小、對(duì)CO2攜帶量大、天然氣損失小等特點(diǎn)。
4)采用分子篩吸附，可以深度脫水，即使在低水汽分壓下仍具有很高吸附特性。
5)氣流分布器的吸附塔，能氣流更加均勻分布，可以吸附塔內(nèi)氣體呈流狀態(tài)，吸附劑有效利用率達(dá)到98%以上。
6)采用浸硫活性炭來脫除，脫后的天然氣中含量不大于0.01μg/m3；
7)采用密相裝填技術(shù)可吸附劑的堆密度(6～10%)，裝置中吸附劑產(chǎn)生的死空間，避免氣體在吸附床中存在的溝流，了吸附劑利用率；避免吸附劑粉化吸附劑使用壽命。
8)液化和制冷所選擇的工藝為MRC(混合冷劑)循環(huán)制冷，其能耗低，本是目前常用的制冷中能耗低的，使產(chǎn)品價(jià)格具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。并且采用板翅式換熱器，使冷箱結(jié)構(gòu)緊湊，方便工廠內(nèi)組裝和整體運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)。
1.3工藝流程簡(jiǎn)述
1.3.1原料氣過濾計(jì)量單元
1.3.1.1單元功能
天然氣中可能存在機(jī)械雜質(zhì)或，為防止這些對(duì)LNG裝置造成損害，設(shè)置過濾設(shè)備對(duì)這些進(jìn)行脫除。為裝置的正常運(yùn)行，采用調(diào)壓器將原料天然氣的壓力調(diào)制，以后續(xù)單元的使用。設(shè)置孔板流量計(jì)進(jìn)行原料氣量的計(jì)量。由于原料氣量的貿(mào)易計(jì)量是以供方的計(jì)量為準(zhǔn)，因此不設(shè)置高精度的渦輪流量計(jì)或超聲波流量計(jì)。
1.3.1.2設(shè)計(jì)參數(shù)
處量：5×104m3/d；
操作壓力：0.5MPa
操作溫度：20℃；
過濾器過濾精度：<1μm；
1.3.1.3流程描述
原料氣經(jīng)過加熱后調(diào)壓器穩(wěn)壓，經(jīng)過過濾分離器，分離雜質(zhì)后，將天然氣送入后續(xù)單元。
1.3.2天然氣脫酸氣單元
1.3.2.1單元功能
天然氣中含有的H2S和CO2統(tǒng)稱為酸性氣體，它們的存在會(huì)造成金屬腐蝕、污染，并在低溫下產(chǎn)生冰凍而堵塞管道和設(shè)備。此外，CO2含量過高，會(huì)天然氣的熱值。因此，必須嚴(yán)格控制天然氣中酸性組分的含量，以達(dá)到工藝和LNG產(chǎn)品的要求。
1.3.2.2設(shè)計(jì)參數(shù)
原料氣進(jìn)口流量5×104m3/d
吸收塔操作壓力5MPa
吸收塔操作溫度35～45℃
再生塔的操作壓力0.03MPa
再生塔的操作溫度～115℃
凈化氣中CO2氣體的含量≤50ppm(V)
凈化氣中H2S氣體的含量≤4ppm(V)
1.3.2.3流程描述
從原料氣過濾單元來的原料氣從吸收塔下部進(jìn)入，自下而上通過吸收塔；再生后的MDEA溶液(貧液)從吸收塔上部進(jìn)入，自上而下通過吸收塔，逆向流動(dòng)的MDEA溶液和天然氣在吸收塔內(nèi)充分，氣體中的H2S和CO2被吸收而進(jìn)入液相，未被吸收的組份從吸收塔頂部引出，依次進(jìn)入原料氣/凈化氣換熱器，再進(jìn)入聚結(jié)式過濾器分離微小液滴，出過濾分離器的氣體進(jìn)入原料氣干燥單元。
吸收了H2S和CO2的MDEA溶液稱富液，富液經(jīng)過過濾除去固體雜質(zhì)和輕油后，與再生塔底部的溶液(貧液)在貧/富液換熱器中換熱后，升溫到95～100℃去再生塔頂部，在再生塔進(jìn)行汽提再生，直至貧液的貧液度達(dá)到指標(biāo)。
出再生塔的貧液經(jīng)過依次經(jīng)過貧/富液換熱器、貧液冷卻器冷卻到～40℃，進(jìn)入貧液泵增壓，大部分進(jìn)入吸收塔頂部來吸收酸性氣體，實(shí)現(xiàn)MDEA溶液的循環(huán)。
再生塔頂部餾出的氣體經(jīng)塔頂冷卻器，出再生塔的氣體經(jīng)過固體脫硫劑脫硫后，直接大氣。冷凝液從塔頂冷凝器回流至再生塔，維持脫酸氣單元的水平衡。
再生塔再沸器的熱源由來自導(dǎo)熱油爐的導(dǎo)熱油提供。
水平衡由脫鹽水補(bǔ)充。
1.3.3天然氣脫水、脫單元
1.3.3.1單元功能
天然氣中水分的存在往往會(huì)造成嚴(yán)重的后果，水分與天然氣在一定條件下形成水合物阻塞管路，影響冷卻液化；由于天然氣液化溫度低，水的存在還會(huì)設(shè)備凍堵，故必須脫水。天然氣中的存在往往會(huì)造成嚴(yán)重的后果，在低溫狀態(tài)下，會(huì)對(duì)液化冷箱內(nèi)的鋁制設(shè)備、管道以及閥門造成腐蝕，影響設(shè)備的運(yùn)行，故必須脫。
1.3.3.2設(shè)計(jì)參數(shù)
原料氣進(jìn)口流量5×104m3/d
操作壓力4.9MPa
操作溫度～35℃
凈化氣中H2O的含量≤1ppm(V)
凈化氣中Hg的含量≤0.01μg/m3
1.3.3.3流程描述
原料氣從干燥器頂部進(jìn)入，通過分子篩床層吸附脫除水分后，從干燥器底部出來，干燥后天然氣中含水量≤1ppm(V)，之后進(jìn)入天然氣脫單元。
干燥單元設(shè)兩臺(tái)干燥器，在給定的吸附周期內(nèi)，一臺(tái)處于吸附狀態(tài)來脫除原料氣中的水分，第二臺(tái)處于再生狀態(tài)(加熱然后冷卻)來解吸分子篩中的水分。當(dāng)處于吸附狀態(tài)的干燥器飽和后，切換到再生完畢的干燥器。每臺(tái)干燥器的完整循環(huán)周期為16h，吸附狀態(tài)8h、加熱狀態(tài)4.5h、冷卻狀態(tài)3h、切換備用狀態(tài)0.5h。兩個(gè)干燥器切換使用。
再生氣為脫水后經(jīng)過升壓的干燥氣，進(jìn)入再生氣加熱器加熱到250℃。熱的、干燥的氣體從下而上通過再生狀態(tài)(加熱)的干燥器，解吸分子篩中的水分。從再生狀態(tài)(加熱)的干燥器出來的、濕的再生氣進(jìn)入再生氣冷卻器連續(xù)冷卻，在再生氣分離器中分離冷凝水，該冷凝通過液位控制閥排放。從再生氣分離器頂部出來的氣體與原料天然氣一起進(jìn)入吸附狀態(tài)的干燥器。在再生狀態(tài)的干燥器加熱4.5h后，同路徑的氣流旁通再生氣加熱器(再生氣加熱器不工作)，干燥氣體以同樣路徑通過再生狀態(tài)的干燥器，使該干燥器進(jìn)入冷卻階段。
從原料氣干燥后的天然氣進(jìn)入脫器，在脫劑的作用下脫。從脫器出來的天然氣的含量小于0.01μg/m3。
設(shè)置了一臺(tái)脫器，脫器中的浸硫活性炭可以使用3年以上。
設(shè)置2臺(tái)粉塵過濾器，1用1備，根據(jù)阻力指示進(jìn)行切換。從脫器出來的原料氣，進(jìn)入粉塵過濾器過濾分子篩和活性炭的粉塵，之后進(jìn)入液化單元。
1.鍋爐：立式蒸汽鍋爐、生鍋爐、燃煤蒸汽鍋爐、大型熱水鍋爐、導(dǎo)熱油鍋爐、WNS燃油（氣）蒸汽鍋爐、電加熱熱水鍋爐、電加熱蒸汽鍋爐。
2.非標(biāo)設(shè)備：主要為化工、化肥、煉油、制藥等行業(yè)提供非標(biāo)壓力容器成套設(shè)備（二氧化碳成套設(shè)備、聚成套設(shè)備等）的設(shè)計(jì)、制造。
3.低溫設(shè)備：氧、氬、氮、CO2、LNG液化天然氣儲(chǔ)罐等。
4.氨制冷輔助設(shè)備：蒸發(fā)冷、貯氨器、低溫循環(huán)桶、蒸發(fā)器、油氨分離器、虹吸罐、空分、緊急泄氨器、集油器等。
5.儲(chǔ)罐設(shè)備：蒸汽、空氣、、液氨、、二甲醚等儲(chǔ)罐。
6.分離、精餾、萃取設(shè)備：廢甲醇提純成套設(shè)備、二甲醚成套設(shè)備、分離溶劑設(shè)備、發(fā)酵提取全套設(shè)備等各種混合物的回收、分離、精餾、萃取。
1工藝技術(shù)方案
1.1工藝原理及路線選擇
LNG工廠的工藝主要包括天然氣脫酸、脫水、脫、液化、裝車以及與之相配合的輔助。以下主要介紹天然氣凈化和液化的工藝原理。
1.1.1工藝原理
1.1.1.1天然氣脫酸單元
酸性氣體是指原料氣中的二氧化碳和，本裝置采用溶劑吸收法來脫除酸性氣體，吸收溶劑為活化MDEA水溶液。
MDEA水溶液吸收酸性氣體的原理如下：
二乙醇胺(MDEA)，分子式為CH3-N(CH2CH2OH)2，分子量119.2，沸點(diǎn)246～248℃，閃點(diǎn)260℃，凝固點(diǎn)-21℃，汽化潛熱519.16kJ/kg，能與水和醇混溶，微溶于醚。在一定條件下，對(duì)二氧化碳等酸性氣體有很強(qiáng)的吸收能力，而且反應(yīng)熱小，解吸溫度低，化學(xué)性質(zhì)，而不降解。
純MDEA溶液與CO2不發(fā)生反應(yīng)，但其水溶液與CO2可按下式反應(yīng)：
CO2+H2O==H++HCO3-(1)
H++R2NCH3==R2NCH3H+(2)
式(1)受液膜控制，反應(yīng)速率極慢，式(2)則為瞬間可逆反應(yīng)，因此式(1)為MDEA吸收CO2的控制步驟，為加快吸收速率，在MDEA溶液中加入活化劑(R2/NH)后，反應(yīng)按下式進(jìn)行：
R2/NH+CO2==R2/NCOOH(3)
R2/NCOOH+R2NCH3+H2O==R2/NH+R2CH3NH+HCO3-(4)
(3)+(4)：
R2NCH3+CO2+H2O==R2CH3NH+HCO3-(5)
由式(3)～(5)可知，活化劑吸收了CO2，向液相傳遞CO2，大大加快了反應(yīng)速度。MDEA分子含有一個(gè)叔胺基團(tuán)，吸收CO2后生成碳酸氫鹽，加熱再生時(shí)遠(yuǎn)比伯仲胺生成的甲酸鹽所需的熱量低得多。
1.1.1.2天然氣脫水、脫單元
分子篩是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物，主要由硅鋁通過氧橋連接組成空曠的骨架結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)中有很多孔徑均勻的孔道和排列整齊、內(nèi)表面積很大的空穴。此外還含有電價(jià)較低而離子半徑較大的金屬離子和化合態(tài)的水。由于水分子在加熱后連續(xù)地失去，但晶體骨架結(jié)構(gòu)不變，形成了許多大小相同的空腔，空腔又有許多直徑相同的微孔相連，這些微小的孔穴直徑大小均勻，能把比孔道直徑小的分子吸附到孔穴的內(nèi)部中來，而把比孔道大得分子排斥在外,因而能把形狀直徑大小不同的分子，極性程度不同的分子，沸點(diǎn)不同的分子，飽和程度不同的分子分離開來，即具有“篩分”分子的作用，故稱為分子篩。
分子直徑小于分子篩晶體孔穴直徑的可以進(jìn)入分子篩晶體，從而被吸附，否則，被排斥。分子篩還根據(jù)不同分子的極性決定優(yōu)先吸附的次序。一般地，極性強(qiáng)的分子更容易被吸附。
分子篩是人工合成的水合硅鋁酸鹽晶體Mex/m[(Al2O3)x(SiO2)y]·mH2O，分子篩吸附水是一個(gè)放熱，溫度有利于放熱的吸附，高溫則有利于吸熱的脫附。溫度低，水的平衡吸附容量高；反之，則低。正是利用該特性，使得在變溫和變壓時(shí)實(shí)現(xiàn)分子篩吸附水和解吸水而重復(fù)使用。
分子篩脫水屬于吸附法脫水，一般用于水要求控制較低的，其深度可達(dá)到-76℃，含水量在1ppm以下。
在低溫下會(huì)對(duì)鋁制設(shè)備和管道造成嚴(yán)重腐蝕，因此必須脫除。本裝置采用浸硫活性炭來脫除原料氣中的。
1.1.1.3天然氣液化單元
凈化后的天然氣主要成分為，從的PH圖上可以看出，常壓下的天然氣冷卻到-162℃時(shí)將冷凝變成；較高壓力下的將在較高溫度下液化，過冷和降壓后液化。正是利用此原理，可以采用多種液化制冷循環(huán)，將天然氣冷卻、冷凝和過冷到-162℃，生產(chǎn)液化天然氣(LNG)。
天然氣液化為低溫。天然氣液化所需冷量是靠外加制冷循環(huán)來提供，配備的制冷就是要使得換熱器達(dá)到小的冷、熱流之溫差，并因此*的制冷效率。
天然氣液化的制冷已非常成熟，常用的工藝有：階式制冷循環(huán)、混合冷劑制冷循環(huán)、機(jī)制冷循環(huán)。
(1)階式制冷循環(huán)
階式制冷循環(huán)1939年首先應(yīng)用于液化天然氣產(chǎn)品，裝于美國(guó)的Cleveland，采用NH3、C2H4為、第二級(jí)制冷劑。經(jīng)典階式制冷循環(huán)由三個(gè)的制冷組成。級(jí)采用丙烷做制冷劑，經(jīng)過凈化的天然氣在丙烷冷卻器中冷卻到-35～-40℃，離出戊烷以上的重?zé)N后進(jìn)入第二級(jí)冷卻。由丙烷冷卻器中蒸發(fā)出來的丙烷氣體經(jīng)壓縮機(jī)增壓，水冷卻器冷卻后重新液化，并循環(huán)到丙烷冷卻器。第二級(jí)采用做制冷劑，天然氣在第二級(jí)中被冷卻到-80～-100℃，并被液化后進(jìn)入第冷卻?；蚶鋮s器蒸發(fā)出來的氣體經(jīng)過增壓、水冷后，在并在丙烷冷卻器中冷卻、液化，循環(huán)到或冷卻器。第三級(jí)采用做制冷劑，液化天然氣在冷卻器中被過冷到-150～-160℃，然后通過節(jié)流閥降壓，溫度降到-162℃后，用泵輸送到LNG貯槽。冷卻器中蒸發(fā)出來的氣體經(jīng)增壓、水冷后，在丙烷冷卻器中冷卻、在冷卻器中液化后，循環(huán)到冷卻器。
經(jīng)典階式制冷循環(huán)，包含幾個(gè)相對(duì)、相互串聯(lián)的冷卻階段，由于制冷劑一般使用多級(jí)壓縮機(jī)壓縮，因而在每個(gè)冷卻階段中，制冷劑可在幾個(gè)壓力下蒸發(fā)，分成幾個(gè)溫度等級(jí)冷卻天然氣，各個(gè)壓力下蒸發(fā)的制冷劑進(jìn)入相應(yīng)的壓縮機(jī)級(jí)壓縮。各冷卻階段僅制冷劑不同，操作基本相似。
從發(fā)展來看，初興建LNG裝置時(shí)就用階式制冷循環(huán)的著眼點(diǎn)是：能耗低，技術(shù)成熟，無需改變即可移植用于LNG生產(chǎn)。隨著發(fā)展要求而陸續(xù)興建新的LNG裝置，這時(shí)經(jīng)典的階式制冷循環(huán)就出它固有的缺點(diǎn)：
l經(jīng)典的階式制環(huán)由三個(gè)的丙烷、、制冷循環(huán)復(fù)迭而成。機(jī)組多(三臺(tái)壓縮機(jī))冷劑用量大、級(jí)間管路連接復(fù)雜，造價(jià)高昂；
l為使實(shí)際級(jí)間操作溫度盡可能與原料天然氣的冷卻曲線(Q-T曲線)貼近，以減少熵增，效率，一般采用9個(gè)溫度水平(丙烷、、段各3個(gè))代替3溫度水平(丙烷段-38℃、段-85℃、段-160℃)。如此以來，效率了，但流程十分復(fù)雜。
(2)混合冷劑循環(huán)
鑒于階式制冷循環(huán)裝置的復(fù)雜性、高，為此了混合制冷循環(huán)(MixedRefrigerantCycle，MRC))用一種制冷劑(一般是烴類混合物，如N2、C1～C5等))其Q-T曲線與原料天然氣接近*。利用混合物部分冷凝的特點(diǎn)來達(dá)到所需的不同溫度水平，既保留了階式制冷循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，而且又只有1臺(tái)壓縮機(jī)，使流程大于簡(jiǎn)化，造價(jià)也可。
從原則上講，由N2、C1～C5等組成的混合物，其組成比例應(yīng)依照原料天然氣組成、工藝流程、工藝壓力而異。MRC制冷循環(huán)的流程和裝備較階式制冷循環(huán)簡(jiǎn)單，但它的效率要比9個(gè)溫度水平的階式制冷循環(huán)低。
可以適當(dāng)調(diào)節(jié)混合冷劑的組成比例，使整個(gè)液化按冷卻曲線提供所需的冷量。在混合冷劑循環(huán)的基礎(chǔ)上，發(fā)展成有丙烷預(yù)冷的MRC工藝，簡(jiǎn)稱C3/MRC工藝，它的效率接近階式循環(huán)。此法的原理是分兩段供給冷量：高溫段用丙烷壓縮制冷，按3個(gè)溫度水平預(yù)冷原料天然氣到～-40℃；低溫段的換熱采用兩種——高壓的混合冷劑與較高溫度的原料氣換熱，低壓的混合冷劑與較低溫度的原料氣換熱。充分體現(xiàn)了熱力學(xué)上的特性，從而使效率得以大限度的。
(3)機(jī)制冷循環(huán)
機(jī)制冷循環(huán)是指利用高壓制冷劑通過透平機(jī)絕熱的克勞德循環(huán)制冷來實(shí)現(xiàn)天然氣的液化。氣體在機(jī)中降溫的同時(shí)，能輸出功，可用于驅(qū)動(dòng)流程中的壓縮機(jī)。
根據(jù)制冷劑的不同，機(jī)制冷循環(huán)可分為：氮機(jī)制冷循環(huán)、氮-機(jī)制冷循環(huán)、天然氣制冷循環(huán)。
與階式制冷循環(huán)和混合冷劑制冷循環(huán)工藝相比，循環(huán)流程非常簡(jiǎn)單、緊湊，造價(jià)略低。起動(dòng)快，熱態(tài)起動(dòng)2～4小時(shí)即可獲得滿負(fù)荷產(chǎn)品，運(yùn)行靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，易于操作和控制，性好，放空不會(huì)引起火災(zāi)或危險(xiǎn)。制冷劑采用單組分氣體，因而了像混合冷劑制冷循環(huán)工藝那樣的分離和存儲(chǔ)制冷劑的麻煩，也避免了由此帶來的問題，使液化冷箱的更簡(jiǎn)化和緊湊。但能耗要比混合冷劑液化流程高40%左右。
為了機(jī)制冷循環(huán)的功耗，采用N2-CH4雙組分混合氣體代替純N2，發(fā)展了N2-CH4機(jī)制冷循環(huán)。與混合冷劑循環(huán)相比，N2-CH4機(jī)制冷循環(huán)具有起動(dòng)時(shí)間短、流程簡(jiǎn)單、控制容易、制冷劑測(cè)定和計(jì)算方便等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)由于縮小了冷端換熱溫差，它比純氮機(jī)制冷循環(huán)節(jié)省10～20%的動(dòng)力消耗。
N2-CH4機(jī)制冷循環(huán)的液化流程由天然氣液化與N2-CH4機(jī)制冷兩個(gè)各自的部分組成。
在天然氣液化中，經(jīng)過預(yù)處理裝置脫酸氣、脫水后的天然氣，經(jīng)預(yù)冷器冷卻后，在氣液分離器中分離重?zé)N，氣相部分進(jìn)入液化器進(jìn)行液化，在過冷器中進(jìn)行過冷，節(jié)流降壓后進(jìn)入LNG貯槽。
在N2-CH4制冷中，制冷劑N2-CH4經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)和增壓機(jī)(制動(dòng)壓縮機(jī))壓縮到工作壓力，經(jīng)水冷卻器冷卻后，進(jìn)入預(yù)冷器被冷卻到機(jī)的入口溫度。一部分制冷劑進(jìn)入機(jī)到循環(huán)壓縮機(jī)的入口壓力，與返流制冷劑混合后，作為液化器的冷源，回收的功用于驅(qū)動(dòng)增壓機(jī)；另外一部分制冷劑經(jīng)液化器和過冷器冷凝和過冷后，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降溫后返流，為過冷器提供冷量。
機(jī)制冷流程中，由于換熱器的傳熱溫差很大，可采用預(yù)冷的對(duì)制冷劑和天然氣進(jìn)行預(yù)冷，則液化的能耗可大幅度。
1.1.2液化工藝路線選擇
根據(jù)以上流程的不同特點(diǎn)，結(jié)合本天然氣液化裝置液化量不大，從能耗、工藝的復(fù)雜程度、操作和的方便性來說，采用不帶預(yù)冷的混合冷劑液化流程在技術(shù)上是*成熟的、可行的和合理的，經(jīng)濟(jì)性也是佳的。
1.2裝置工藝特點(diǎn)
本裝置的主要工藝特點(diǎn)：
1)采用活化胺法(aMDEA)脫酸氣(CO2和H2S)，較其他類型的胺法具有發(fā)泡小、腐蝕性小、胺液損失小等特點(diǎn)。
2)胺法脫碳裝置產(chǎn)品氣凈化度高，產(chǎn)品氣中CO2含量低可降到1ppm。
3)采用進(jìn)口MDEA溶液，具有不易發(fā)泡、不易降解、胺液損失小、腐蝕小、對(duì)CO2攜帶量大、天然氣損失小等特點(diǎn)。
4)采用分子篩吸附，可以深度脫水，即使在低水汽分壓下仍具有很高吸附特性。
5)氣流分布器的吸附塔，能氣流更加均勻分布，可以吸附塔內(nèi)氣體呈流狀態(tài)，吸附劑有效利用率達(dá)到98%以上。
6)采用浸硫活性炭來脫除，脫后的天然氣中含量不大于0.01μg/m3；
7)采用密相裝填技術(shù)可吸附劑的堆密度(6～10%)，裝置中吸附劑產(chǎn)生的死空間，避免氣體在吸附床中存在的溝流，了吸附劑利用率；避免吸附劑粉化吸附劑使用壽命。
8)液化和制冷所選擇的工藝為MRC(混合冷劑)循環(huán)制冷，其能耗低，本是目前常用的制冷中能耗低的，使產(chǎn)品價(jià)格具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。并且采用板翅式換熱器，使冷箱結(jié)構(gòu)緊湊，方便工廠內(nèi)組裝和整體運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)。
1.3工藝流程簡(jiǎn)述
1.3.1原料氣過濾計(jì)量單元
1.3.1.1單元功能
天然氣中可能存在機(jī)械雜質(zhì)或，為防止這些對(duì)LNG裝置造成損害，設(shè)置過濾設(shè)備對(duì)這些進(jìn)行脫除。為裝置的正常運(yùn)行，采用調(diào)壓器將原料天然氣的壓力調(diào)制，以后續(xù)單元的使用。設(shè)置孔板流量計(jì)進(jìn)行原料氣量的計(jì)量。由于原料氣量的貿(mào)易計(jì)量是以供方的計(jì)量為準(zhǔn)，因此不設(shè)置高精度的渦輪流量計(jì)或超聲波流量計(jì)。
1.3.1.2設(shè)計(jì)參數(shù)
處量：5×104m3/d；
操作壓力：0.5MPa
操作溫度：20℃；
過濾器過濾精度：<1μm；
1.3.1.3流程描述
原料氣經(jīng)過加熱后調(diào)壓器穩(wěn)壓，經(jīng)過過濾分離器，分離雜質(zhì)后，將天然氣送入后續(xù)單元。
1.3.2天然氣脫酸氣單元
1.3.2.1單元功能
天然氣中含有的H2S和CO2統(tǒng)稱為酸性氣體，它們的存在會(huì)造成金屬腐蝕、污染，并在低溫下產(chǎn)生冰凍而堵塞管道和設(shè)備。此外，CO2含量過高，會(huì)天然氣的熱值。因此，必須嚴(yán)格控制天然氣中酸性組分的含量，以達(dá)到工藝和LNG產(chǎn)品的要求。
1.3.2.2設(shè)計(jì)參數(shù)
原料氣進(jìn)口流量5×104m3/d
吸收塔操作壓力5MPa
吸收塔操作溫度35～45℃
再生塔的操作壓力0.03MPa
再生塔的操作溫度～115℃
凈化氣中CO2氣體的含量≤50ppm(V)
凈化氣中H2S氣體的含量≤4ppm(V)
1.3.2.3流程描述
從原料氣過濾單元來的原料氣從吸收塔下部進(jìn)入，自下而上通過吸收塔；再生后的MDEA溶液(貧液)從吸收塔上部進(jìn)入，自上而下通過吸收塔，逆向流動(dòng)的MDEA溶液和天然氣在吸收塔內(nèi)充分，氣體中的H2S和CO2被吸收而進(jìn)入液相，未被吸收的組份從吸收塔頂部引出，依次進(jìn)入原料氣/凈化氣換熱器，再進(jìn)入聚結(jié)式過濾器分離微小液滴，出過濾分離器的氣體進(jìn)入原料氣干燥單元。
吸收了H2S和CO2的MDEA溶液稱富液，富液經(jīng)過過濾除去固體雜質(zhì)和輕油后，與再生塔底部的溶液(貧液)在貧/富液換熱器中換熱后，升溫到95～100℃去再生塔頂部，在再生塔進(jìn)行汽提再生，直至貧液的貧液度達(dá)到指標(biāo)。
出再生塔的貧液經(jīng)過依次經(jīng)過貧/富液換熱器、貧液冷卻器冷卻到～40℃，進(jìn)入貧液泵增壓，大部分進(jìn)入吸收塔頂部來吸收酸性氣體，實(shí)現(xiàn)MDEA溶液的循環(huán)。
再生塔頂部餾出的氣體經(jīng)塔頂冷卻器，出再生塔的氣體經(jīng)過固體脫硫劑脫硫后，直接大氣。冷凝液從塔頂冷凝器回流至再生塔，維持脫酸氣單元的水平衡。
再生塔再沸器的熱源由來自導(dǎo)熱油爐的導(dǎo)熱油提供。
水平衡由脫鹽水補(bǔ)充。
1.3.3天然氣脫水、脫單元
1.3.3.1單元功能
天然氣中水分的存在往往會(huì)造成嚴(yán)重的后果，水分與天然氣在一定條件下形成水合物阻塞管路，影響冷卻液化；由于天然氣液化溫度低，水的存在還會(huì)設(shè)備凍堵，故必須脫水。天然氣中的存在往往會(huì)造成嚴(yán)重的后果，在低溫狀態(tài)下，會(huì)對(duì)液化冷箱內(nèi)的鋁制設(shè)備、管道以及閥門造成腐蝕，影響設(shè)備的運(yùn)行，故必須脫。
1.3.3.2設(shè)計(jì)參數(shù)
原料氣進(jìn)口流量5×104m3/d
操作壓力4.9MPa
操作溫度～35℃
凈化氣中H2O的含量≤1ppm(V)
凈化氣中Hg的含量≤0.01μg/m3
1.3.3.3流程描述
原料氣從干燥器頂部進(jìn)入，通過分子篩床層吸附脫除水分后，從干燥器底部出來，干燥后天然氣中含水量≤1ppm(V)，之后進(jìn)入天然氣脫單元。
干燥單元設(shè)兩臺(tái)干燥器，在給定的吸附周期內(nèi)，一臺(tái)處于吸附狀態(tài)來脫除原料氣中的水分，第二臺(tái)處于再生狀態(tài)(加熱然后冷卻)來解吸分子篩中的水分。當(dāng)處于吸附狀態(tài)的干燥器飽和后，切換到再生完畢的干燥器。每臺(tái)干燥器的完整循環(huán)周期為16h，吸附狀態(tài)8h、加熱狀態(tài)4.5h、冷卻狀態(tài)3h、切換備用狀態(tài)0.5h。兩個(gè)干燥器切換使用。
再生氣為脫水后經(jīng)過升壓的干燥氣，進(jìn)入再生氣加熱器加熱到250℃。熱的、干燥的氣體從下而上通過再生狀態(tài)(加熱)的干燥器，解吸分子篩中的水分。從再生狀態(tài)(加熱)的干燥器出來的、濕的再生氣進(jìn)入再生氣冷卻器連續(xù)冷卻，在再生氣分離器中分離冷凝水，該冷凝通過液位控制閥排放。從再生氣分離器頂部出來的氣體與原料天然氣一起進(jìn)入吸附狀態(tài)的干燥器。在再生狀態(tài)的干燥器加熱4.5h后，同路徑的氣流旁通再生氣加熱器(再生氣加熱器不工作)，干燥氣體以同樣路徑通過再生狀態(tài)的干燥器，使該干燥器進(jìn)入冷卻階段。
從原料氣干燥后的天然氣進(jìn)入脫器，在脫劑的作用下脫。從脫器出來的天然氣的含量小于0.01μg/m3。
設(shè)置了一臺(tái)脫器，脫器中的浸硫活性炭可以使用3年以上。
設(shè)置2臺(tái)粉塵過濾器，1用1備，根據(jù)阻力指示進(jìn)行切換。從脫器出來的原料氣，進(jìn)入粉塵過濾器過濾分子篩和活性炭的粉塵，之后進(jìn)入液化單元。
