天然氣液化生產(chǎn)工藝原理與總體方案分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u14172天然氣液化生產(chǎn)工藝原理與總體方案分析案例 1302291.1然氣液化生產(chǎn)工藝原理 1154211.1.1脫二氧化碳系統(tǒng) 1156741.1.2脫水脫重?zé)N及脫汞系統(tǒng) 2288201.1.3導(dǎo)熱油系統(tǒng) 3249591.1.4冷凍鹽水單元 392251.1.5脫苯污水處理單元 3148481.1.6混合制冷工藝（MRC）原理 3181831.2天然氣液化生產(chǎn)控制系統(tǒng)的總體方案 4153861.2.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 4116751.2.2控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5199661.2.3控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 61.1然氣液化生產(chǎn)工藝原理1.1.1脫二氧化碳系統(tǒng)天然氣含有H2S，CO2和其他被稱為酸性氣體的氣體，這些氣體會腐蝕金屬并污染環(huán)境。超過二氧化碳含量后，天然氣的熱值降低，二氧化碳在冷卻時(shí)凝結(jié)，以固體堵塞管道。因此，必須嚴(yán)格控制天然氣的酸性成分，使其符合技術(shù)要求和產(chǎn)品質(zhì)量要求。酸性氣體可以通過溶劑吸收、物理吸收和氧化還原以及分子篩吸附等過程從天然氣中提取。他們將被刪除。目前，溶劑吸收已被廣泛接受和使用。其原理是以堿性溶劑為吸收劑進(jìn)行可逆化學(xué)反應(yīng)，以脫酸，而源氣體中的溶劑和酸性成分（主要為H2S和CO2）在高壓和低溫條件下反應(yīng)形成化合物，溶解在溶劑中后富集。在這個(gè)凈化過程中，天然氣中的二氧化碳被濕法去除，活化的MDEA（N-甲基二乙醇胺）被用作吸收劑，逐漸吸收再生的MDEA溶液。胺溶液吸收基于以下反應(yīng)原理。D-EA（N-甲基二乙醇胺）是一種N-甲基二醇胺，分子式為CH3-N（CH2CH2OH）2，分子量為119.2，沸點(diǎn)為246-248°C，閃點(diǎn)為260°C，冰點(diǎn)為21°C，氣化潛熱為519.16kJ/kg。它可與水和醇一起攪拌，易溶于乙醚。在規(guī)定的條件下，它對二氧化碳等酸性氣體具有較強(qiáng)的吸收能力，反應(yīng)熱低，解吸溫度低，化學(xué)財(cái)產(chǎn)穩(wěn)定，無毒，不易降解。1.1.2脫水脫重?zé)N及脫汞系統(tǒng)（1）脫水脫重?zé)N天然氣、苯、C6+重碳?xì)浠衔锏人畷a(chǎn)生嚴(yán)重影響：在一定條件下，水和天然氣會產(chǎn)生水合物，堵塞管道。在冷卻和液化過程中，水的作用和功能會導(dǎo)致不必要的電力消耗。由于天然氣、水、苯、重碳?xì)浠衔锏任镔|(zhì)液化溫度較低，一旦存在，設(shè)備立即凍結(jié)。因此，脫水、脫苯和去除重碳?xì)浠衔锸潜匾?。根?jù)天然氣成分和輸入條件，凈化工藝采用合成分子篩吸附解吸水、苯、重碳?xì)浠衔锏?。在天然氣中，以及分子篩等壓壓力的再生。等壓干燥原理：圖1.1顯示了不同溫度下的吸附等溫線：圖1.1不同溫度下的吸附等溫線示意圖如B→C，A→D所示，在恒壓下，吸附容量隨溫度升高而減小。在實(shí)際應(yīng)用中，利用上圖A-D的吸附特性實(shí)現(xiàn)了溫度變化的吸附過程，實(shí)現(xiàn)了吸附和解吸。在室溫（A點(diǎn)）下，吸附劑更明顯地吸附原始?xì)怏w雜質(zhì)的成分，然后將溫度升高（達(dá)到D點(diǎn)），使雜質(zhì)被解吸。本實(shí)用新型通過使用三個(gè)吸附塔、一個(gè)加熱器、一個(gè)冷卻器、一個(gè)氣液分離器和幾個(gè)可編程閥，可以實(shí)現(xiàn)對大于C6的重?zé)N的吸附，并且不需要外部再生氣體進(jìn)行脫水和脫苯。（2）脫汞系統(tǒng)汞蒸氣會對鋁熱交換器和管道造成嚴(yán)重腐蝕。如果汞超標(biāo)，應(yīng)將其去除。傳統(tǒng)的汞去除工藝通常采用一種特殊的脫污劑吸附汞，即將活性炭浸入硫中，導(dǎo)致汞與硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成硫化汞與活性炭吸附。根據(jù)成分表的參數(shù)，源氣體和汞都超過了，汞被去除。設(shè)備用特殊的脫水劑脫水。根據(jù)汞含量設(shè)計(jì)，每兩年更換一次特殊脫水器。根據(jù)汞分析儀的測量數(shù)據(jù)，可以相應(yīng)地調(diào)整脫水交換循環(huán)。1.1.3導(dǎo)熱油系統(tǒng)導(dǎo)熱油系統(tǒng)基本原理：采用BOG氣體作為燃料氣，將導(dǎo)熱油加熱到所需溫度，導(dǎo)熱油回收。高溫導(dǎo)熱油和低溫導(dǎo)熱油分別回收，并配置自動溫度控制系統(tǒng)，獲得兩種導(dǎo)熱油。導(dǎo)熱油的溫度不同，在分子篩再生、胺再生等方面。1.1.4冷凍鹽水單元鹽水冷卻的基本原理：制冷劑用制冷壓縮機(jī)壓縮。當(dāng)進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)，制冷劑與鹽水蒸發(fā)，熱量通過熱交換散失。鹽水溫度降低：·冷卻的鹽水溶液在5到10°C之間進(jìn)入再生氣體，冷卻的鹽水冷卻器變成制冷劑。蒸發(fā)和熱交換后，蒸發(fā)器返回壓縮機(jī)并進(jìn)行壓縮、重復(fù)使用和循環(huán)。1.1.5脫苯污水處理單元廢水脫苯甲醛處理原理：脫苯甲醛廢水的處理方法包括吸附法和雙塔法，可以并行或串聯(lián)。再生氣體和液體分離器產(chǎn)生的含汽油廢水在10天內(nèi)通過沉淀池分層，下部廢水進(jìn)入處理廠。上面的碳?xì)浠衔镆后w作為加工過的半成品出售。廢水進(jìn)入污水池，進(jìn)入預(yù)處理塔。經(jīng)過過濾、包裝和機(jī)械去除顆粒后。然后進(jìn)兩個(gè)吸附塔，塔通過吸附組合吸附劑從廢水中去除苯，吸附凈化水符合排放標(biāo)準(zhǔn)，也可以過濾到溶液系統(tǒng)中。1.1.6混合制冷工藝（MRC）原理混合冷卻過程具有以下基本理論：氮?dú)夂吞細(xì)浠衔锘旌衔铮∟2、C1、C2、C3、C4、iC5）用作制冷劑。制冷劑的組成決定了原始?xì)怏w的組成和壓力。輕組分凝結(jié)，然后凝結(jié)成具有重組性質(zhì)的多組分混合物。對于冷凝，分離、節(jié)流和蒸發(fā)在不同的溫度水平下提供冷卻性能。在對經(jīng)過凈化的原始?xì)怏w進(jìn)行預(yù)冷卻時(shí)，假定冷卻能力、液化能力和過冷能力在溫度上有所不同。根據(jù)制冷劑混合物，可分為兩類：封閉式和開放式。混合冷卻過程中。該工藝采用密封混合冷卻工藝：N2、C1、C2、C3、C5為制冷劑，制冷劑成分主要由源氣體成分和壓力決定，多組分混合物重組以分離凝結(jié)物。新型輕組分凝、分離、節(jié)流、蒸發(fā)等，以保持溫度冷卻能力在33.03°C至69.94°C和165.03°C之間。原料氣逐漸預(yù)冷、液化，最后冷卻至160°C，離開冷卻器后節(jié)流至10°KPa并加壓。最后，液化天然氣產(chǎn)品的溫度約為163.92°C。液化天然氣生產(chǎn)過程見圖1.2。圖1.2天然氣液化生產(chǎn)工藝流程示意圖1.2天然氣液化生產(chǎn)控制系統(tǒng)的總體方案1.2.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則（1）安全可靠液化天然氣（LNG）在惡劣條件下運(yùn)行。LNG是危險(xiǎn)的，因?yàn)樗墓ぷ鳝h(huán)境。因此，安全系統(tǒng)特別重要，必須嚴(yán)格控制。事故后果嚴(yán)重。因此，在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，安全設(shè)計(jì)應(yīng)該是首要任務(wù)。設(shè)計(jì)原則：1.建立了各種可靠的安全管理體系。除了不間斷電源、事故分析等系統(tǒng)外，出廠安全設(shè)置還包括設(shè)備保護(hù)和聲音、視覺報(bào)警。1.選擇可靠和合格的配件和設(shè)備。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，所有檢測設(shè)備、ECU等ECU采用安全、可靠、高質(zhì)量的方式，在一定的工作條件下提供系統(tǒng)。3.確保在發(fā)生事故時(shí)及時(shí)啟動消防設(shè)備，以盡量減少傷害和損失。4.建立了用戶權(quán)限管理和安全消息驗(yàn)證機(jī)制。用戶使用多級操作，驗(yàn)證提示等手段，以避免因操作錯(cuò)誤而導(dǎo)致的安全損失。（2）維護(hù)方便1.易于使用，即需要用戶界面的形象和直覺。這一套是因?yàn)閭€(gè)人甚至不具備專業(yè)的系統(tǒng)知識，而且它易于使用、易于使用和易于使用。因此，在將可用性放在某個(gè)位置時(shí)，我們還應(yīng)考慮其功能在操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中是否超前。1.有必要方便故障的檢修和維護(hù)。對于系統(tǒng)配置，這尤其體現(xiàn)在維護(hù)人員在兩個(gè)方面的便利性：首先，測試點(diǎn)的LED顯示和工作狀態(tài)。在診斷程序的配置過程中，對可能出現(xiàn)的問題和相互之間的問題進(jìn)行了分析和檢查。（3）可靠性強(qiáng)對于系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的及時(shí)問題，我們還應(yīng)加強(qiáng)系統(tǒng)并消除冗余設(shè)計(jì)。例如，不要延誤工作、及時(shí)報(bào)告、信息丟失等。系統(tǒng)事件包括臨時(shí)事件和隨機(jī)事件。在前一方面，您可以管理和配置系統(tǒng)時(shí)鐘的軟件代碼。一個(gè)典型的事件是定期收集數(shù)據(jù)。后一種故障報(bào)警的特點(diǎn)是：事故級別、給定的事故級別、中斷系統(tǒng)的設(shè)置和將緊急情況放在首位。1.2.2控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在以DCS控制系統(tǒng)為前提的研究中，對重要功能進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。除現(xiàn)場外，在總線上互聯(lián)單元，該系統(tǒng)同時(shí)包括操作員和工程師站、網(wǎng)絡(luò)控制站。有關(guān)整個(gè)系統(tǒng)的框圖，請參見圖1。圖1DCS控制系統(tǒng)總體框圖對于這種類型的系統(tǒng)，工程站可以發(fā)揮設(shè)備管理和系統(tǒng)維護(hù)的作用，主要是運(yùn)行配置軟件。這些項(xiàng)目的工作場所是專業(yè)工程師和技術(shù)人員，他們被設(shè)計(jì)來處理整個(gè)控制系統(tǒng)配置的軟件。運(yùn)營商設(shè)計(jì)自己的臺站并將其投入運(yùn)行，以實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行情況。過程控制站通常由兩部分組成：電源和控制器。包括4個(gè)大模塊，包括通信板、智能I/O板等。主要用于實(shí)施實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析項(xiàng)目，本申請具有項(xiàng)目實(shí)施管理、網(wǎng)絡(luò)通信等功能。現(xiàn)場使用連接總線模塊符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，并將FF/HI和Modbus協(xié)議管理系統(tǒng)之間的通信設(shè)備集成到Profibus中，例如系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、設(shè)備管理等。系統(tǒng)采用ModbusRTU協(xié)議，并通過RS485接口提供對設(shè)備通信模式的訪問。現(xiàn)場儀器的主要作用是實(shí)時(shí)監(jiān)測工作壓力、溫度等參數(shù)。將流量等參數(shù)轉(zhuǎn)換為液位等信息后，數(shù)據(jù)被傳輸?shù)紻CS分析系統(tǒng)。同時(shí)，現(xiàn)場設(shè)備將電阻器與DCS系統(tǒng)連接起來。對于控制系統(tǒng)，電阻信號和標(biāo)準(zhǔn)電流由上述兩個(gè)儀器給出：第一個(gè)是空氣存儲系統(tǒng)，第二個(gè)是低溫系統(tǒng)。此外，如報(bào)警，干燥等情況，壓縮等流量測量系統(tǒng)，RS485為DCS和ModBurtu系統(tǒng)提供接口。對于一些網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，例如現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)這一部分的功能：第一，監(jiān)控操作過程，第二，設(shè)備在操作過程中的操作，總線連接單元上的連接等。1.2.3控制系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）開放性它突破了傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)受限于專用網(wǎng)絡(luò)通信的封閉問題，專用解決方案的開放遷移已成為標(biāo)準(zhǔn)化解決方案。FF/H1、PROFIBUS、CAN（DeviceNet）、HART和Modbus協(xié)議與相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備交互，并符合IEC標(biāo)準(zhǔn)。該單元設(shè)置在工業(yè)以太網(wǎng)和連接系統(tǒng)的支持協(xié)議中。（2）可靠性系統(tǒng)可靠性由冗余提供：電源、控制器（CPU）和I/O、通信接口和操作臺。電源冗余控制面板外殼與網(wǎng)絡(luò)連接外殼相連?？刂破魅哂啵菏褂猛ㄐ啪€路，兩個(gè)設(shè)備可以在設(shè)備、備份設(shè)備和第二個(gè)設(shè)備之間同步跟蹤和分析信息。因此，該實(shí)用模型確保設(shè)備的開關(guān)不會出現(xiàn)故障。I/O冗余：使用多功能卡進(jìn)行配置。DCS系統(tǒng)提供兩種類型的備份配置，如數(shù)據(jù)：第一個(gè)檢查點(diǎn)和收集點(diǎn)。通信接口冗余等。要訪問2個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)連接管理卡需要兩個(gè)物理以太網(wǎng)接口。操作臺冗余：控制器可以同時(shí)安裝在多個(gè)操作臺上。①簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)國際協(xié)定的標(biāo)準(zhǔn)正在改善。使用符合IEC國際標(biāo)準(zhǔn)的HSE協(xié)議和用戶級協(xié)議可以大大簡化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高其功能，實(shí)現(xiàn)多種通信連接。隨著離子協(xié)議系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，