LNG工厂操作技术员培训课程

版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程LNG工厂操作技术员培训课程LNG工厂操作技术员培训课程液化天然气培训版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程2•本部分包含：原料气处理和液化液化流程设备•第二单元气体处理流程版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•学习目的•通过对本单元的学习，你将会知道天然气液化的基本原理和流程。•通过对本单元的学习，你应熟练掌握预处理原料气的方法。•通过对本单元的学习，你应了解LNG厂流程设备的构成。3版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•第一节原料气处理和液化•原料气的成份:轻组分物质重组分碳氢化合物二氧化碳硫化氢其它气味气体4版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程（接上页）•来自管道原料气：氮气甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷其它重组分碳氢化合物二氧化碳硫化氢其它气味气体水粉尘/尘埃•来自气井原料气：除上面成分外，还含有其它物质，如胂、氦气和无机物气体等。注：（在输送到LNG厂前天然气需要预处理）5版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•LNG成分：氮气甲烷丙烷C4+6版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•简化后的LNG液化流程如下图所示：7版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•怎样获得LNG？•通过把常温常压的天然气冷却到低温使其冷凝，再通过节流得到较低压力和温度的LNG.•包含如下两个步骤：STEP1:冷凝过程SETP2:节流过程•通过上面的过程，天然气中的一些成分被脱出以防止凝结满足LNG液化条件。8版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•什么是节流？•利用阀门（常见如J-T阀）降低介质的压力而不增加换热过程，一部分低沸点的液体汽化。•温度也随着降低，使得在新工况下有气液两相物质。•节流得到的液体即为LNG，气体被称为闪蒸汽。9版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•LNG热动力学基本知识•为便于讲解，我们引入甲烷压焓图（P-H）概念，图见下页。•P-H图显示了压力、温度和焓值（热值量）之间的关系。•图中，曲线左方是甲烷液体，右方为甲烷蒸汽。•低于三相点线下为固体状态。10版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程11•甲烷P-H（压焓）图版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•LNG获得过程•状态点1：T=800F,P=500psia,H=410Btu/lb.•状态点2(使气体冷却直到都液化)：T=-2400F,P=490psia,H=150Btu/lb.•节流到状态点3：T=-2600F,P=15psia,H=150Btu/lb.•注：从状态点2到状态点3，压力和温度都下降，焓值保持不变，过程中没有热量的交换。12版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程（接上页）•节流后混合物出口温度-260，焓值为150Btu/lb，其中能有多少液体多少气体？•在T=-260,P=15psia时，Hvapor=350Btu/lb；Hliquid=130Btu/lb•液体和气体的含量分数之和为1，我们将得到如下两个方程式，其中有两个未知量。解方程得到：Fractliquid=0.91，Fractvapor=0.09•（即天然气的液化率为91％）13版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程（接上页）•节流后分离出来的气体被单独处理或者和先前脱出的重烃同时处理。•节流后分离气体中由于氮气比甲烷有更低的沸点（较高的蒸汽压力），所以在气体中的氮气浓度非常高，也使得节流后得到LNG中氮气含量很低。•在LNG生产过程中，节流分离脱出了氮气，使得LNG中氮气份额降低。•分离后气体被单独处理或者与前面分离重烃同时处理。14版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程（接上页）•生产液化天然气工艺过程必须符合工艺和设备的使用要求。•生成出来的LNG在输送过程中如果和管道气混合很可能对系统带来问题。天然气工业使用“互换性”原则作为互换准则。•液化天然气生产，必须符合管道规格。15版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•脱出其它组份原因•脱出其它组分原因简单解释为这些组分会使得流程中结冰造成冰塞。•天然气中组分冰点温度分别如下：16名称温度℃名称温度甲烷-182.2乙烷-187.8丙烷-187.8正丁烷-138.3异丁烷-159.4正戊烷-129.4异戊烷-160己烷-95庚烷-90.6苯烷5.6水0硫化氢-82.8其它气味气体-51.1版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•在甲烷中低溶解度也是脱出重烃、水和脱酸的重要原因•在低温下，下列物质在甲烷中具有很低的溶解度：•在温度-162.2℃下：二氧化碳：200ppm正戊烷：12500ppm己烷：330ppm庚烷：100ppm水：基本上不溶。17版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•老化•部分成分在储存时随着轻组分气体不断蒸发，储存液体浓度不断增加，所以必须予以脱出。•一般来说，上述成分主要是重组分碳氢化合物（如丙烷以上重组分物）。18版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•脱出天然气中有害物质※谨记：必须脱出在液化过程中可能造成冰塞、污染或腐蚀堵塞液化流程的物质，包括：二氧化碳水硫化氢重烃芳烃压缩机油粉尘汞19版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•天然气预处理（净化）标准20毫微克/Nm3版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•天然气预处理•本部分，我们将学习下面物质的脱出：尘埃压缩机油和携带液体二氧化碳水硫化物汞•本节后我们将会学习重烃脱出过程。21版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•尘埃与漏油脱出过程过滤器：•任何液化天然气厂都有入口过滤器来分离尘埃、压缩机油、携带水蒸气和重烃。•液体和固体在带有过滤网的重力分离器中分离。22版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•二氧化碳和硫化氢脱出过程•常见的脱出方法有如下两种：1.醇胺法2.分子筛法•另外还包括如下方法（本培训中将不作重点讲解）：1.热钾碱法2.斯特雷特法3.物理吸收法4.联合吸收法等23版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•吸收还是吸附•为了区别吸收和吸附，首先我们给出如下定义：•吸收：把别的物质吸入到本物质中来，就如海绵一样，如“海绵吸收溢出来的牛奶”。当然吸收过程中可以有化学反应，如醇胺法脱二氧化碳和硫化氢过程。•吸附：发生在物体的表面，就如胶带吸附物质一样，“干燥剂吸附固体颗粒表面的水液滴”。24版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•醇胺脱酸系统•醇胺法脱酸系统通过化学反应方法脱出二氧化碳和硫化氢，生产可溶解性盐。•对于含有硫化氢气源，醇胺法脱酸效果非常明显。•醇胺法对于处理高浓度的二氧化碳非常有效，但如果要深入脱水需要进一步使用分子筛干燥。25版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•醇胺法通常包括以下几种：•MEA；DEA；MDEA•还有其它基于MDEA之上加上化学催化剂的其它醇胺法：1.INEOS-GAS/SPECTM2.DOW-UCARSOLTM3.BASF-ActivatedMDEA26版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•醇胺脱酸系统•醇胺法是基于化学反应之上吸收二氧化碳和硫化氢使之生成为溶解性盐。•在吸收塔中，天然气气流遇到醇胺贫液,吸收塔利用分馏塔盘使醇胺和原料气混合。•在和酸反应后，醇胺变为富液。•酸性气体在高压下被吸收，在低压下解析出来。27版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•醇胺脱酸系统•醇胺富液之后到达再生塔，在再生塔中醇胺富液被还原成醇胺、二氧化碳和硫化氢。•再生塔后的酸气按以下方式处理：1.处理后排出2.燃烧处理3.返回到管道线4.返回硫回收装置（很少用）28版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程（接上页）•再生塔和一般的蒸馏塔工作原理类似，包括蒸发器，冷凝器和逆流管路。•醇胺富液经过脱出酸性气体后，冷却后在输送到吸收塔中作为贫液再循环利用。•由于醇胺溶液较贵，一般泄露的醇胺溶液都被收集起来循环利用。29版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•相关设备考虑醇胺脱酸系统相关设备包括塔，泵，管道，阀门，换热器，过滤器，蒸发器等。通常使用容积式测量泵。如果天然气中含有硫化氢，必须处理。在醇胺脱酸循环中，必须有活性炭分离器用来分离污染物；另外也必须有固体颗粒分离器用来分离吸附天然气中携带的颗粒物。醇胺溶液在一定环境下容易起泡，所以需要消泡剂等化学物质。30版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程（接上页）通常热单元都要通过保温。醇胺溶液具有腐蚀性，尤其在热状态下，其腐蚀性更强。大多数情况下设计用不锈钢来承装醇胺溶液。由于大多数容器都是传统容器，所以它们可以看做是就有很大表面换热的换热器，如在醇胺溶液表面。31版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•脱水过程•（1）干燥剂法：分子筛活性氧化铝硅胶•（2）乙二醇。（这里不再陈述）32版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•干燥剂法（分子筛）•分子筛可以吸附二氧化碳和水，但是脱水效果更好。•如果原料气中的二氧化碳含量很少（一般来说小于1％）可以用分子筛代替醇胺溶液吸收二氧化碳。•需要多个吸附床（2或3个）。•如果酸性气体浓度增加的话，吸附床的尺寸也要随之增加，相反循环周期将减小。33版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•分子筛•分子筛本质是硅酸混合物，在其表面可以吸附气体。为了选择性吸附物质其分子筛空隙必须严格控制。在LNG工厂中利用4A型分子筛来吸附水和二氧化碳，这种分子筛对轻组分碳氢化合物不会吸附。•分子筛具有选择吸收性，吸附小分子量物质比大分子量物质更具有优越性。如相对于二氧化碳而言更容易吸收水。•上述原因以至在筛床上，水将会代替吸附在上面的二氧化碳。•重组分碳氢化合物（压缩机润滑油等）将会在分子筛床上造成堵塞，使得分子筛活性降低。34版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•分子筛干燥•分子筛的各个筛床交替吸附，即一个筛床吸附时候，而其它的筛床正在再生。•利用热的气体通过分子筛床层，使其吸收原筛床上的吸附物从分子筛中脱附，达到再生的功能。•分子筛吸附再生时间取决于筛床的尺寸，筛床上吸附物质的数量，再生换热时间效率等因素。35版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•分子筛干燥工作原理•在图中，分子筛B正处于吸附工作状态。•原料气从其顶端进入，从其底部流出。•一部分干燥后的气体用来再生分子筛A.36版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程（接上页）•再生气经过再生器加热器后流过筛床，从底部流出。•在热气体通过筛床时吸收筛床上原吸附物质即完成再生作用。当筛床出口温度达到设定温度时即完成再生过程。•最后，筛床通过没有加热的干燥气体冷却下来。•再生气送回循环中或者处理掉。•分子筛完成再生后，替代原工作的分子筛，投入使用完成吸附作用。37版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•再生气体•再生气量一般很大，一般通过以下方式处理：输送到LNG厂内部循环使用（如果酸性气体被醇胺吸收）作为燃料利用输回到管道38版权所有，未经许可，不得翻印LNG工厂操作技术员培训课程•干燥失效•造成干燥剂失效主要原因如下：1.分子筛再生系统运行不正常（如再生气体温度过低或者不能使其完全再生）；2.原料气中的二氧化碳含量突然增加；3.由于重组分碳氢化合物和醇胺使筛床污染堵塞；4.气体通过被破坏的筛床通道；5