LNG液化裝置中的儀表選型及應用

丁劉濤

摘?要：本文針對LNG液化裝置，通過對裝置中部分工況的分析，闡述LNG液化裝置中遇到的特殊儀表、閥門以及這些儀表、閥門該如何去選型、安裝。確保裝置的長期穩定運行和安全生產。對于裝置中遇到的深冷儀表的選型和安裝，分溫度、壓力、流量、液位、閥門進行了闡述。

關鍵詞：LNG液化;儀表選型;深冷儀表

儀表、閥門的選型在工程設計中是一個重點，對于不同的條件不同的工況，選用適合的儀表和閥門，才能保證長期穩定的檢測，精準的控制和安全的生產。而選出合適的儀表、閥門，首先需要對儀表的種類及檢測原理有深入了解，其次需要熟悉應用的工況及流程，最后還需要多方面的工程知識和經驗。

本文針對單循環混合冷劑制冷技術的LNG液化裝置，相應的儀表選型及應用做簡單的介紹，此工藝流程由脫酸性氣單元、干燥和脫汞單元、天然氣液化及脫重烴單元、混合冷劑壓縮單元、LNG儲存與裝車單元等組成。

以下是LNG液化裝置中，部分工況的分析及適用儀表的說明：

脫酸性氣單元，主要設備是吸收塔和再生塔，在吸收塔中胺液將天然氣中的酸性氣體吸收，而吸收了酸性氣體的富胺液去往再生塔里進行再生。當胺液中含有較多雜質時，容易發泡而引起精餾塔的泛塔，導致大量胺液竄入到后續干燥單元，影響整個裝置運行。在儀表的選型中，為了防止泛塔帶來的嚴重后果，液位開關的高高聯鎖起到了至關重要的作用。而比較常用的音叉液位開關及浮球液位開關，通常在液位到達一定高度時才報警聯鎖，此時可能已有大量泡沫產生，不能快速有效的遏制泛塔的發生，所以此工況選擇能夠檢測出泡沫的電容式液位開關顯得更合適些。

分子篩干燥再生單元主要是由兩臺干燥塔交替切換對天然氣的干燥，當一臺干燥塔干燥天然氣時，另一臺進行再生。干燥時設備及閥門出處于高壓和低溫下，再生時設備及閥門處于低壓和高溫下。按照某工藝設計，每八個小時就需要切換一次，這樣一個頻繁的切換使得分子篩的開關閥不僅要經常的開關，還要承受不同壓力溫度的變化。另外，分子篩的粉末也對閥門的要求更加苛刻。所以這些因素導致分子篩中的程控閥選型格外的困難。不僅要求閥門耐高溫、耐磨蝕，還需要在頻繁變化的高低溫、高低壓下保持閥門的良好密封性和泄露等級。從目前應用上看，效果最好的是歐比特閥門，其強制密封的設計能夠長壽命的工作而不產生泄漏。

LNG儲存單元中，LNG在儲罐中隨著蒸發的不斷進行，密度會不斷變化，從而使儲罐上層的液位密度比下層的密度大，而且上層的熱量隨著蒸發被帶走，下層的熱量則聚集在罐底，最終會導致液體的翻滾，液位的翻滾不僅影響液位監測，而且會產生大量閃蒸氣，嚴重的會影響安全生產。所以如何防止LNG液位的翻滾是一個難題。目前能夠有效的監測LNG防翻滾需要多點溫度計、平均溫度計、伺服液位計、雷達液位計還有高精度密度計等多種儀表的檢測與配合。這方面已經有專業的廠家做出了防液位翻滾的控制系統及監控軟件，但其價格也是比較昂貴的。

天然氣液化單元和混合冷劑循環單元中，混合冷劑與天然氣在冷箱中進行熱交換，將天然氣深冷至-163℃的液相。它的原理是焦耳-湯姆遜節流效應。混合冷劑通過壓縮機壓縮，在冷箱中進行節流，節流后的溫度會極度降低。下面則主要針對深冷儀表及閥門的選型、安裝做分別介紹：

溫度儀表：對于深冷的工況，溫度變送器應盡可能采用分體式安裝，以免低溫傳導至變送器對其正常測量與變送產生影響。而冷箱中的超低溫工況，溫度檢測元件應選用T型的熱電偶或精度高的Pt100熱電阻。

壓力及差壓儀表：深冷工況的壓力及差壓儀表需要加裝多圈的冷凝圈，以防止冷介質直接接觸儀表而使其損壞。

流量儀表：液化的天然氣如果不應用于計量方面，選用渦街流量計是比較合適的，同樣需要注意的是，深冷的工況下，變送器和檢測元件需要分體式安裝。

液位儀表：就地的磁翻板液位計和遠傳導播雷達液位計依然是深冷液位計相對較好的選擇。為了保冷和防止人員凍傷，均需要選擇防霜型，磁翻板需要做雙層抽真空。LNG及重烴的介電常數較低，導播雷達的反射波相對較弱，而干擾信號有時顯得很強，為了抑制干擾，選擇同軸式導波雷達或帶有導播管的導波雷達是十分有必要的。在測量原理方面，必要時可應用底部回波的方式測量液位高度。

調節閥與開關閥：對于深冷工況的閥門，首先其材質至少為不銹鋼，且材料原料在閥門廠商生產前進行預冷處理后再進行加工的;開關閥的閥座選用以耐低溫的非金屬材料居多，通常為PCTFE、PEEK等材料;在閥門的結構設計中，需要考慮防火、防靜電等方面;閥門的閥蓋形式，應選用長頸型，防止填料和執行機構接觸冷介質;而帶有滴盤的閥蓋，可以有效的防止空氣中遇冷產生的冷凝水流入保冷層;對于球閥，還需要要求閥門關閉時，留在球腔中的LNG氣化后能夠將球腔中的壓力泄入到閥前或者閥后，確保中腔的安全;對于大尺寸的深冷閥門，則需要在出廠前進行深冷試驗。

合理的儀表、閥門選型決定著裝置長期穩定的運行及安全的生產。深冷行業做為化工行業中較為特殊一部分，也對儀表、閥門的選型提出了特殊的要求。設計人員需要儲備扎實的基礎知識和豐富的工程經驗，選型前充分的了解工藝條件及應用工況，做出最適合的選擇。

參考文獻：

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