工艺流程技术

工艺流程技术中国船级社海工审图中心二零零七年一月杨清峡1.设计审查、批准的管理包括基本设计、详细设计文件审批•审图工作由审图项目协调人具体负责---OEPAC主任或指定资深审图人员•送审文件清单：设计初期，由设计单位提交设计文件清单，CCS将对须送审文件进行确认•审核方式：结合甲方要求及设计模式，通常采用：集中审核、分批审核、跟进（同步）审核等模式•送审周期：结合合同要求，一般对于集中审核，要求20个工作日提交意见。对于分批及跟进模式，要求10个工作日提交意见•审核地点：一般为审图中心---天津，视甲方要求，可以结合设计异地审图设计审查、批准•意见的签发：按专业进行审图工作，意见签发前进行专业复核，由项目协调人签发•意见的分类处理：审图意见分为RECOMMENDATION、ADVICE两类RECOMMENDAION---RESPONSEREQUIRED---OPENADVICE---NORESPONSEREQUIRED---CLOSE•意见的沟通、交流：与工程甲方、设计人员进行有效、及时的信息交流和沟通，是项目顺利进展的保证，必要时应安排与相关人员进行面对面的交流，有助于意见的理解和落实，从而加快设计审核进程，避免意见的反复和理解歧义•文件的批准：审图工作结束，将提交文件审查报告，正式盖章批准的文件CCS留存2份，其他盖章批准的文件返回份数视甲方要求•技术交底：审图项目组协助CCSPT召集内部技术交底会议，介绍整体设计情况、待落实意见、设计要点及特殊点、现场检验须重点注意问题等•技术支持：现场阶段审图项目组负责向现场人员提供必要的技术支持2．规范及标准2.1发证审图检验通常使用的规范和标准是以主管机关的规定――国家经贸委《固定平台安全规则》及业主、设计、第三方协调认可的通用标准。在实际设计、制造、评估分析及检验中常使用的规范及标准有中国国家及行业标准；美国标准API,ASME,ASTM,ANSI,NACE,NFPA，AWS,etc.有些设备也参考或采用日本标准JIS，欧盟标准EN（BS，DIN）；国际标准IEC、ISOetc.2．规范及标准2.2CCS规范及指导性文件，相关国际公约：l固定平台技术规则l固定平台规范l浮式处理装置技术规则l浮式处理装置规范l海上设施检验须知l浅海固定平台规范lSOLAS公约lMARPOL73/78公约2.3其他船级社的规范如ABS、BV、DNV、LR。3.油（气）生产工艺系统审图3.1审图范围由于各个平台装置的实际情况各异，下列图纸清单要求或许对特定平台不适用：•平台规格书•流程图•物质与热平衡•设备布置图•危险区划分及通风图•P&I图•流程设备的安全分析及功能评价表（SAFE）•（中控盘、火灾盘）因果图•压力释放及减压系统•火炬及放空系统•溢漏控制，开排和闭排系统3.油（气）生产工艺系统审图3．1审图范围(续）•设备规格书•工艺管路规格书•成撬设备规格书及数据单•使用天然气或原油为燃料的特殊布置图•管路强度及尺寸计算•压力释放阀及减压系统设计计算•火炬的热辐射及放空系统分析计算•原油储存舱的布置图•原油储存舱/柜的通风及惰性气体系统•工艺设备系统启动及设备调试程序3.2工艺流程的安全总则：l防止不正常操作导致产生意外情况；l防止意外情况导致烃类物质的泄漏；l安全控制处理泄漏的烃类气体和蒸汽；l防止爆炸混合物的形成；l防止泄漏的易燃液体、气体和蒸汽被点燃；l人员防火：如人员暴露火焰辐射、表面灼伤。3.3总体布置：1.1工艺及机械设备应按组或区块部布置，布置应符合APIRP14J的要求。审查同时结合危险区划分图、通风布置图、结构防火图、消防区分隔图、逃生路线图的专业审查。1.2在失火的情况下，潜在燃料源的设备应与潜在的着火源分用防火墙/防护墙分开或空间分隔1.3在发生火灾时，人员可以安全从危险区域逃生到安全区域。1.4生活楼（LQ）：生活楼应设在安全区，不得处在原油贮存舱柜或流程设备区的上部或下部。1.5井口区：井口区应与着火源分开，并防止机械损伤。1.6处理设备应设置在具有良好通风的开敞平台上1.7所有设备在地板上安装时应设有底座。潜在燃料源及潜在的着火源•潜在燃料源的设备：井口及管汇、分离器及洗涤器、天然气压缩机、液烃泵、热交换器、烃类储存舱、天然气测量设备、油处理器、流程管系及立管、放空系统、清管球发射及接收器、排放、燃油舱、化学品贮存舱、实验室天然气瓶、样品瓶；•潜在着火源的设备：燃烧器如锅炉、内燃机及透平、LQ、火炬、焊机、砂轮机、静电、电气设备、手机、手电、手提计算机、照相机。3.3总体布置：1.8对于FPSO，卧式受压容器应沿纵向布置，对液面控制敏感的设备应尽可能设在中部。1.9处理设备布置时，各设备间应留有合适的通道，并有足够的照明，以便对设备进行操作和监视。1.10在作业期间需要正常维修和拆检的设备应留有足够的维修空间，设备的拆检应能在不动火的情况下进行。1.11设备和管路其表面温度超过71℃并可能伤人时应敷设隔热绝缘或其他保护措施；表面温度超过204℃，应有效防止烃类液体的洒落；表面温度超过482℃，应有效防止可燃气体的接触。1.12可能对工作人员发生危险的运转部件，应设防护罩或栏杆。4.工艺流程设计4.1原油和天然气的基本性质了解原油和天然气的基本性质是进行流程设计以及对流程控制的关键。原油的重要性质有：密度、粘度、凝点、倾点、蒸气压、含硫量、含蜡量、酸值、含盐量天然气的重要性质有：密度、热值、水露点、焓、熵、相特性4.2工艺流程设计原则符合相关的标准、规范；满足油（气）田自身近期开发规模、产品种类、产品质量的要求，兼顾到远期自身增（减）产、产品种类（质量）变化、附近油（气）田共同开发等方面的需求；积极采用国内外先进、成熟的工艺和技术；工艺方案的制定要考虑一定的设计余量或适应能力；在满足设计要求的前提下，要尽量降低工艺能耗，控制工艺设备的尺寸和重量；对于采用天然能量开采的油（气）藏，要充分利用其井口压力高的特点进行平台、管道的工艺方案设计，避免能量的无谓消耗；对于含有酸性介质（如CO2、H2S）的油（气）田，在制定工艺方案时要充分重视腐蚀对平台设备、管线、海底管道等造成的破坏，并采取相应的解决措施；要考虑便于生产、操作和维修。4.3油气水分离工艺海上油（气）田开发中井流必须经过处理，即进行油、气、水等分离、处理和稳定，才能满足储存、输送或外销的要求。油（气）分离基本方法包括：重力分离、离心分离、碰撞和聚结分离影响油气分离的主要因素：液滴或颗粒的直径、介质的密度、表面和界面张力、粘度、温度、压力、停留时间、气体流速、泡沫、乳化液等4.4分离系统流程和重要参数确定图1是典型的多级分离系统，流程的选择需要根据油田的实际情况和要求，以及中间是否需要加热、换热或加压等具体情况来定。如果仅为了将井流进行初步处理，脱出部分气体或水分以满足管输需要，则需要一级或两级处理流程即可；如果为了达到储存或直接销售的商业要求，则可能需要两级或两级以上的分离处理，包括增加相应的冷换设备和加压泵等，对于轻质原油甚至需要采用带稳定装置的流程。具体要对如下重要参数确定：1.分离级数和各级的操作压力分离级数和压力的确定主要根据油田的井口压力、井流含气量、井流物性和分离目的及要求而定。一般情况下，气油比较高的高压油田，一般采用三级或四级分离；气油比较低的低压油田，一般采用二级分离。操作压力取决于井口或上游压力、分离级数，以及其它燃气系统或外输压力的要求，一般来讲，采用三级时，一级操作压力控制在0.7~3.5MPa，二级压力控制在0.07~0.55MPa；井口压力高于3.5MPa时应考虑四级分离。2.各级的操作温度分离温度的确定取决于分离级数和井流物性。在分离级数确定的前提下，根据原油是否易于分离、什么温度下分离效果好，以及系统热平衡来确定各级操作温度。最好以油田分离试验的数据为基础确定。3.停留时间一般流体在分离器的停留时间越长，较小液滴就能有足够的时间聚结沉降分离，分离效率就越高。但停留时间的确定受原油密度、粘度等物性影响较大，最好通过试验，综合考虑操作温度来确定。如渤海目前大部分油田原油的密度和粘度都比较大，一级停留时间一般为10～15分钟，二级停留时间一般为25分钟左右。4.各级的出口含水率各级的出口含水率要根据分离级数、原油物性、操作温度和最终分离要求而定。一般原油的三级分离流程中，一级分离器出口含水率要求小于40%（V），二级分离器出口含水率在10~30%（V）之间，第三级通过热化学脱水或电脱水器脱水达到商业脱水要求（一般不高于0.5%）。对于轻质原油，一般两级即可达到商业脱水要求（一级游离水分离和二级热化学脱水或电脱水），一级分离器出口的含水率一般控制在20%（V）以下，二级脱水器出口的含水率达到脱水要求（一般不高于0.5%）。图1多级分离系统4.5原油稳定对于我国海上原油稳定的要求，如果稳定原油储存在FPSO的油舱中，推荐采用国际通用的雷特蒸汽压小于10～12lb/in2，同时应根据不同的油品性质和储存温度综合考虑，但在最高设计储存条件下，原油的饱和蒸汽压不大于当地大气压，并适当考虑一定的设计余量及适应性；如果原油通过海底管线直接输送到平台上或陆地终端的油罐中储存的，推荐执行我国行业标准《原油稳定设计技术规定》（SY/T0069-2000），即稳定后的饱和蒸汽压在其最高储存温度下的设计值不宜超过当地大气压的0.7倍。4.6工艺安全原则海上平台安全保护分为主动保护和被动保护，主动保护包括火、气探测、紧急关断、释放/减压、足够的仪表和控制、消防和通风；被动保护包括平台布置和外形、区域划分、逃生通道、防火和防爆墙、救生艇、人员集合区域以及工艺和公用设备设置。4.7工艺安全系统一般威胁安全的因素主要来自生产工艺系统的烃类物质释放，设置安全系统就是为了阻止烃类物质泄漏，应符合APIRP14C的要求。这里包括：l两级保护，通常关断作为一级保护之后，再设一个工艺释放装置作为二级保护：l火焰探测：如易熔塞系统及其他火焰探测；l可燃气体探测及H2S探测；l流程应急关断（ESD）：根据APIRP14C要求；l安全分析（SAT和SAC，SAFE）；l风险分析（HAZOP）。4.7.1安全保护装置1在油、气、水处理系统设计中，应对每一处理单元，如井口出油管段、井口注入管段、分配总管、压力容器、常压贮存柜、具有燃烧装置的压力容器、废气加热器、泵浦、压缩机、管线、热交换器等进行安全分析，找出预计可能发生的意外事件，分析原因，并在每一处理单元上设置安全保护装置，以防止意外事件对安全造成危害。4.7.1安全保护装置2应对每一处理单元中可能出现的不仅限于下列的意外事件进行两级保护。每一级保护所采用的安全装置应尽量选用不同功能的型式，以防止同一性质故障而使两种保护型式同时失效。比如，压力容器虽安装有PCV来防止过压，但仍要安装一级高压安全保护（PSH）和二级安全释放阀（PSV）这两种不同型式的安全保护装置进行保护。(1)超压(2)漏泄(3)液过流(4)气旁流(5)超温(6)直接引火源(7)炉膛内积聚过量可燃气4.7.1安全保护装置3如某一处理单元与其上游或下游的单元相通并且在操作状态下没有隔离而且其上游或下游的单元的安全保护装置能对其进行保护时，则该处理单元可免设安全保护装置。4当安全保护装置探知意外事件后，在控制站内应有声光报警。4.7.1安全保护装置5当流程中某一单元上的安全保护装置探到不正常的工作状态时，应能关断产生不正常工作状态的原始源(如流体输入源、热量输入源和燃料供应源)或把流体导入能够进行安全处理的其他单元或处理站。6当流程关断时，在主控室应有报警和显示。7流程关断阀应设有该阀开与关的指示器，而且该阀能就地进行关闭。4.7.2安全分析（SAT和SAC，SAFE）APIRP14C提供的安全分析表（SAT）和安全分析检查单（SAC）是用于确认每一设备或管段单元的安全设计是否足够；安全分析功能评价表（SAFE）用来论述所有检测设备、SDV、关断装置和应急支持系统的功能。SAFE表应列出所有工艺