LNG液化工厂
5×104Nm3/d液化天然气项目
高压射流工艺
初
步
方
案
重庆耐德工业股份有限公司
2013-04
一、公司简介 (3)
二、本方案设计基础 (1)
2.1气源条件 (1)
2.2 建设规模 (2)
2.3依据标准和规范 (3)
三、技术方案 (6)
3.1工艺技术方案选择原则 (6)
3.2液化工艺路线选择 (6)
3.3高压射流制冷液化工艺简述 (8)
3.4工艺单元描述 (11)
3.4.1预处理单元 (11)
3.4.2压缩单元 (11)
3.4.3液化单元 (12)
3.4.4制冷机 (15)
3.4.5储存单元 (15)
3.4.6充装单元 (15)
3.4.7辅助设施单元 (15)
四、性能指标 (17)
4.1物料平衡 (17)
4.2 消耗量 (18)
4.3 技术性能 (18)
五、工期 (18)
六、主要工程业绩 (20)
一、公司简介
重庆耐德工业股份有限公司成立于1958年，经过五十多年的发展，逐步成为油气装备、环境设备、军用装备和汽摩零部件的关键设备制造商和系统集成商，可以为用户提供能源、环保和安全领域的系统解决方案。耐德公司也是国家军用油料装备、野营装备生产的主要基地，国家唯一“国家油料装备动员中心”的依托企业，国家再就业先进企业、重庆市纳税先进企业、重庆市工业五十强企业。
耐德愿景科技耐德管理耐德
“员工幸福生活、快乐工作的好家园
耐德宗旨
员工实现人生价值的好舞台
为社会做出积极贡献的好法人”
全国人大常委会委员长吴邦国同志
莅临公司视察工作
李鹏同志莅临公司视察工作
贺国强同志莅临公司视察工作 中央军委副主席徐才厚首长莅临公司视察工作
领导关怀
中央军委委员梁光烈首长莅临公司视察工作
国际合作
耐德新明和增资扩股仪式
重庆市市长王鸿举参加耐德新日石合资合作
签字仪式
耐德东京技装合资签字仪式
重庆市副市长童小平（左六）会见俄罗斯公司代表团
王鸿举同志莅临公司视察工作
我公司拥有的工艺包技术主要有：
注：适应规模仅供参考，需要根据具体项目特点进行工艺路线选择。
二、本方案设计基础
2.1气源条件
天然气进站压力：8.5Mpa（如果压力低则需加压）
天然气进气量：10×104Nm3/d
天然气温度：350C
原料天然气的组成（mol%）
2.2 建设规模
本项目为日处理天然气10.0×104Nm3，装置连续运行，每年操作时间按8000 小时计。
2.3依据标准和规范
1)国务院《特种设备安全监察条例》
2)国家质量技术监督检验检疫总局《压力容器安全技术监察规
程》
3)国家质量技术监督检验检疫总局《压力管道安全管理与监察规
定》
4)《液化天然气（LNG）生产、储存和装运》(GB/T20368-2006)
5)《石油天然气工程设计防火规范》（GB50183-2004）
6)《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）
7)《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-1992）
8)《工厂企业总平面布置设计规范》（GB50187-1993）
9)《压力容器安全技术监察规程》〈1999版〉
10)《钢制压力容器》（GB150-1998）
11)《管壳式换热器》（GB151-1999）
12)《铝制板翅式换热器技术条件》（JB/T7261-1994）
13)《工业金属管道设计规范》（GB50316-2000）
14)《工业管道工程施工及验收规范》（GB50235-1997）
15)《阀门检验与管理规程》（SH3518-2000）
16)《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》
（GB50236-1998）
17)《电气装置安装工程高压电气施工及验收规范》
（GBJ147-1990）
18)《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》
（GB50168-1992）
19)《电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验
收规范》（GB50257-1996）
20)《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》
（GB50254-1996）
21)《火灾自动报警系统施工及验收规范》（GB50166-1992）
22)《石油化工绝热工程施工工艺标准》（SHJ522-1991）
23)《石油化工企业设备管道表面色和标志》（SHJ43-1991）
24)《火灾自动报警系统施工及验收规范》（GB50166-1992）
25)《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）
26)《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
27)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
28)《地下工程防水技术规范》
29)《地下防水工程施工及验收规范》GB50208-2002
30)《混凝土结构工程施工及验收规范》
31)《砖石工程施工及验收规范》
32)《地面与楼面工程施工及验收规范》
33)《屋面工程施工及验收规范》
34)《钢筋焊接及验收规程》
35)《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
36)《建筑地面工程施工质量验收规范》GB50209-2002
37)《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002
38)《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》
GB50242-2002
39)《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
40)《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2001
41)《砌体工程施工质量验收规范》GB50203-2002
42)《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002
43)《屋面工程质量验收规范》GB50207-2002
44)《人民防空工程施工及验收规范》GB50134-2004
45)《自控专业设计管理规定》HG/T20636（1~10）
46)《自控专业工程文件的编制》HG/T20637（1~8）
47)《自控专业工程设计文件深度的规定》HG/T20638
48)《自控专业工程设计用典型图表及目录》HG/T20639（1~3）
49)《过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号》
HG/T20505-2000
50)《自动化仪表选型设计规定》HG/T20507-2000
51)《控制室设计规定》HG/T20508-2000
52)《仪表供电设计规定》HG/T20509-2000
53)《仪表供气设计规定》HG/T20510-2000
54)《信号联锁、安全联锁系统设计规定》HG/T20511-2000
55)《仪表配管配线设计规定》HG/T20512-2000
56)《仪表系统接地设计规定》HG/T20513-2000
57)《仪表及管线伴热和绝热保温设计规定》HG/T20514-2000
58)《仪表隔离和吹洗设计规定》HG/T20515-2000
59)《仪表分析室设计规定》HG/T20516-2000
60)《自控设计常用名词术语》HG/T20699-2000
三、技术方案
3.1工艺技术方案选择原则
(1)采用经过长期稳定运行验证的成熟工艺包，有成功运行业绩；（2）技术先进，能耗低；
（3）操作弹性大，使装置对中国原料天然气供应波动大，以及中国LNG销售市场变化大等特点的适应能力强；
（4）操作弹性大，能够自动适应原料气组分变化；
（5）自动化程度高，装置定员少；
（6）占地面积小，工期和工程质量有保证；
（7）消耗品容易本地采购；
（8）充分考虑项目地环境条件，保证装置的环境适应性；
（9）设备、仪器仪表、控制器等选用工业运行纪录优良的产品。
3.2液化工艺路线选择
本方案采用高压射流制冷液化工艺，可以大大提高系统液化率及设备运行稳定性，实现工艺的低能耗；同时，方案里所属重要设备采
用成撬装置，这样可尽量避免恶劣环境的影响。
高压射流制冷液化工艺的主要特点：
?1、深冷装置模块化、撬装化，主要制冷部件引射器结构简单、没有运动部件，可靠性高，20年不维修；
?2、天然气液化率高，达99.0%以上，其他未液化的氮气，氦气等杂质定时排放，不影响系统产量；
?3、充分利用引射器自身特点――高压天然气流入引射器，在其中高速膨胀，将低压返流气BOG通过引射器直接进
行低温回收再液化，冷量被充分利用并且不需要增加BOG增
压机。
?4、LNG贮罐及装车过程产生的BOG气体可以通过引射经冷箱装置液化，提高产量，减少排放，
?5、装置采用氮气、氦气等杂质气相排放，对于氮气含量较高的天然气可以取消前端的脱氮装置，并且由于氮气、氦
气等杂质不冷凝，可以降低能耗，减少运行成本。
?6、深冷装置的工作弹性大，原料气操作空间在40%~110%。压力操作空间在12-20Mpa下都能正常工连续作。
?7、启停时间快，10分钟即可生产产品，20分钟内达到设计产量；
?8、整个工艺简单可靠，深冷装置的前端采用成熟的CNG工艺。操作方便、设备维护量少、操作维护人员少。
?9、整个装置模块化和撬装化，现场安装简单，工作量
少，占地小；
?10、产品多样化，可以同时实现CNG加气母站和LNG 生产“混合建站”，主要设备共用，用较少的投资，可以同时实现“CNG、LNG、管道气”三种供气模式，调节灵活。
3.3高压射流制冷液化工艺简述
原料气进站（进预处理装置）流量为10×104 Nm3/d。
流量为4200Nm3/h，25~28Mpa井口天然气经过节流降压，压力约为8.5Mpa（主要是考虑设备和管道的压力等级不超过10Mpa 的等级）的原料气进入预处理装置，脱去容易使深冷设备发生堵塞的天然气中的二氧化碳、硫化氢和水。经过预处理装置的气体称之为净化气。
流量约为8400Nm3/h，压力约为8.5Mpa的“净化气”进入原料气压缩机，压力升高至20 Mpa；1.2 Mpa的深冷设备（冷箱）未被液化的“循环气”进入循环气增压机也升高压力至20 Mpa，二股气体混合后进入深冷设备（冷箱）；进入深冷设备（冷箱）的气体1/3被液化成LNG后进入LNG储罐，2/3未被液化的气体（循环气）回到循环气增压机重新压缩，与压缩升压至20 Mpa预处理装置处理后的净化气一同后进入深冷设备（冷箱）。
该方案按照技术先进、能耗低、操作简单、运行可靠、维护方便等原则，整个工艺装置系统分为以下几个部分：调压计量单元、预处
理单元、压缩单元、深冷液化单元、储存单元等。
工艺流程框图如下：
10
3.4工艺单元描述
3.4.1预处理单元
进站的天然气经过调压、计量单元后，进入脱碳装置和脱水装置。
调压后气体进入脱碳装置。该装置系统采用胺法脱碳，将天然气纯化，满足深冷工艺设备要求的CO2不高于50 ppm，气体通过与MDEA溶液发生物理化学反应后脱除其中的CO2，MDEA溶液通过再生塔再生后循环利用。
在预处理单元，气体最后进入脱水装置。该装置采用两台4A分子筛吸收塔，吸收脱除气体中的饱和水，使得在常压下水的露点小于-70℃。两台分子筛吸收塔，一台干燥另一台再生，两台吸收塔相互切换运行。
预处理单元出口设置CO2、H2O在线分析仪器。
3.4.2压缩单元
该方案由于入口气体由两部分不同压力、不同流量的气体组成，分别采用原料气压缩机和循环气增压机各一台。
冷却方式：水冷。（缺水地区也可风冷）
原料气压缩机主要参数如下：
循环气增压机主要参数如下：
3.4.3液化单元
经过压缩机升压以后的高压气体进入进口深冷设备（冷箱），每套冷箱的单次液化率为1/3，未被液化的2/3的循环气体重新回到循环气压缩机。该方案设置一套冷箱。
单套冷箱流程简图如下：
天然气压缩机
冷箱制冷内部工艺流程描述如下：
经过压缩机升压后的高压气体进入液化箱，在液化冷箱中，气体依次在预冷换热器、制冷机蒸发器和换热器中冷却，之后气流进入引射器进行膨胀。经过引射器之后。在引射器中经过膨胀后所形成的物流进入分离器。液相从分离器节流到一定压力，形成气液混合物在分离器中分离出液体——LNG，输送到储存系统，气体则由引射器吸出。
分离器气相作为回流进入换热器和进行冷量回收。冷量回收后进入压缩机压缩，并进入液化箱进行液化。
进口冷箱采用撬装式，整套设备除开调节阀外无其它运动部件。撬体就位后与外部管道连接后即可生产。
冷箱的主要参数如下：
3.4.4制冷机
制冷机组式为了给液化冷箱提供外部预冷量，使天然气经过冷箱在换热器的温度达到零下37℃。本方案设置一台制冷机。
3.4.5储存单元
根据LNG用户要求产量，结合下游市场，该项目储存规模初步设定为容积为600方水容积一个真空储罐作为缓冲罐，工作压力为0.35MPa。
3.4.6充装单元
根据生产规模，该项目设置2台50 m3/h的LNG充装泵，加注槽车采用金属软管连接。
3.4.7辅助设施单元
1）自控系统
LNG站控制采用PLC集散对各工艺参数进行在线数据采集和监控，对各控制阀门进行分散控制，并对各紧急切断系统设置就地远距离紧急控制。LNG工厂历史运行数据、日生产报表、运行状况记录均可即时生成。
下图为我公司在其他项目PLC监控画面的一部分：