天然氣液化裝置干燥單元的配管

鐘娟，申瑩(陜西省燃氣設計院有限公司，陜西 西安 710043)

0 引言

當天然氣在大氣壓下，冷卻至約-162 ℃時，天然氣由氣態轉變成液態，稱為LNG。LNG無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態天然氣體積的1/600，LNG的重量僅為同體積水的45%左右。

液化天然氣，在制作過程當中，首先對氣田生產出來的天然氣進行凈化處理，然后通過一系列的低溫液化處理之后，使用液化天然氣船運輸。值得注意的是，液化天然氣在燃燒之后，對空氣的污染很小，且能夠放出很高的熱量。從目前來看，液化天然為先進的能源之一。對于液化工廠，主要負責天然的凈化處理、天然氣液化處理、液化天然存貯以及卸裝車等單元工作。并且，在處理工作期間，天然氣液化裝置干燥單元的配管是重要環節，需明確該單元的工作流程及配管設計要點等。本文圍繞“天然氣液化裝置干燥單元的配管”進行分析研究價值意義顯著[1]。

1 天然氣液化裝置及干燥單元工藝流程

1.1 天然氣液化裝置工藝流程

天然氣液化裝置把由界區外輸送管線的原料氣，在凈化處理的基礎上，冷凝到液化一系列工藝過程，然后把液化天然氣存儲在界區外的LNG儲罐當中，通過泵送、裝車處理，或者在氣化站氣化處理之后，應用到城市調峰當中。此外，在天然氣液化裝置當中，包括的單元系統有：(1)脫酸處理單元；(2)干燥再生單元；(3)液化單元；(4)冷劑儲存單元；(5)BOG壓縮回收系統；(6)放散系統。

1.2 干燥單元工藝流程

天然氣液化裝置干燥單元工藝流程要點包括：

(1)基于脫除酸氣之后，原料氣置入液化單元前期，需采取脫水處理措施，其目的是使天然氣當中的水分析出得到有效預防，避免液化凝結后管道及儀表閥門堵塞問題的發生，進而預防風險事故的發生[2-3]。并且，若存在液態水，受到沒有脫除的酸性組分的影響，會導致壓力管道及容器的腐蝕程度加劇，進一步使應力腐蝕現象出現，而做好脫水處理，則能夠避免此類問題的發生。

(2)對于液化成的天然氣，其水的體積含量需＜1×10-6，采取兩塔分子篩脫水流程模式?；诔Ｒ幧a工作開展期間，其中一個塔起到吸附的作用，另外一個塔則起到再生的作用，并選擇使用4A分子篩作為脫水介質。

(3)對于分子篩脫水來說，為氣固吸附過程，具有可逆的特點?；诘蜏馗邏旱臈l件下，分子篩吸附到接近轉效點的條件下，在高溫、低壓的作用下，使被吸附物質基于分子篩表面脫附再生。此外，在裝置系統當中，在若干個切換閥有效協作的基礎上，使干燥、再生工藝順利有序進行，并利用專用切換閥使2臺干燥床的切換效率、安全性得到有效保證。

(4)一方面，在氣體置入脫汞床之后，對當中附帶的汞脫除干凈，進一步使原料氣通過活性碳過濾器，使汞吸附劑脫除。另一方面，干燥之后的氣體，利用粉塵過濾器，將分子篩干燥期間附帶的粉塵脫出干凈，進一步進入到液化工序當中。

2 干燥單元設備的特點及布置要點

2.1 特點

基于干燥單元，主要使用兩塔流程，該工藝流程具有簡單、工程量小、成本投入低廉等特點優勢。與此同時，對分子篩過濾/分離器、脫汞床設置好，并將產品氣粉塵過濾器設置好，使原料氣當中附帶的泡沫狀殘胺、分子篩粉塵有效去除干凈，使原料氣當中的有害物質汞的含量有效降低，進一步使系統裝置的操作穩定性、可靠性及安全性得到有效保證[4-5]。

2.2 布置要點

對于系統設備布置設計來說，有必要與相關工藝流程相符，同時確保滿足安全生產、環境保護的基本設計原則，結合工程的布置情況，使設備維持一定的間距，使用地得到最大化的節約，并降低能耗，體現經濟、控制設計成本的特點優勢。并且，需保證系統設備布置的整齊、美觀。此外，為了后續安裝檢修工作能夠順利、有序進行，有必要對外形相近的設備，以中心線對齊的方式，落實集中成排布置措施，并對操作平臺進行統一設置，以此為后續安裝檢修工作提供極大的便利。

3 干燥單元配管設計要點

3.1 合理選材

以管道的設計壓力、溫度、流體類型為依據，同時結合經濟性原則，考慮到材料的防腐性、焊接加工性能，對管道材料進行合理選擇。由于天然氣為裝置的工藝介質為氣態天然氣(GNG)，為了保證操作工況的質量及安全性，并從經濟性層面考量，可選擇碳鋼作為干燥單元的主要工藝管道材料[6]。

3.2 關鍵設備配管設計

在天然氣液化裝置當中，主要的設備有：立式容器、粉塵過濾器、導熱油爐等，主要的配管設計要點如下：

(1)立式容器。對于立式容器，基于配管設計過程中，需基于容器頂部至底部，采取“自上而下”的方式做好管道的布置。根據容器定管道、大直徑管道位置，并結合自流管道的走向情況，進一步對壓力管道、一般管道進行合理布置。最后，進行容器底管道、小直徑管道的合理布置。

(2)粉塵過濾器。在配管設計期間，針對粉塵過濾器，需和碳粉過濾器呈并聯布置方式，這樣能夠使工藝流程簡單的特點有效體現出來。但需注意的是，基于配管期間，需對閥門、相關儀表進行合理放置，并對管道支架進行合理設置，以此體現粉塵過濾器配管設計的合理性及優化性。

(3)導熱油爐。導熱油鍋爐，通過燃燒的方式，基于加熱爐爐膛內燃燒，在產生熱量的基礎上，以輻射、對流的方式，把熱量傳遞至中間熱載體，即完成“熱介質→導熱油”的工作過程，使熱介質加熱的目標得到有效實現。為了發揮導熱油爐的作用，需合理設置再生氣加熱裝置、脫碳裝置以及原料氣加熱裝置，明確可裝置的供/回油溫度、熱負荷、運行情況，其中再生氣加熱裝置處于周期性運行狀態，且處于高溫位；脫碳裝置處于全年連續運行情況，處于低溫位；原料氣加熱裝置處于間歇運行情況，處于低溫位。此外，還需對導熱油爐混燒模式加以應用，對LNG裝置為期進行回收處理，以此使液化天然氣工程運行環境能夠維持穩定、安全，并獲取節能高效的運行效益。

3.3 調節閥組配管及安全閥排放管道設計要點

一方面，對于調節閥組，選擇典型臥式布置安裝模式，使操作、維修更加便利；基于調節閥前后位置，需將導向與限位支架分別設置好，使管道的應力要求得到有效滿足。另一方面，由于干燥單元的安全閥出口管道，是直接排放到大氣的放空管，需合理設置其排放高度；同時，對于泄壓閥出入口管道，需具備充分有效的支撐作用，使閥門釋放情況下的推力能夠得到有效抵抗[7]。此外，與大氣連通的管道端口，均需將不銹鋼防鳥網設置好。

4 結語

綜上所述，在天然氣液化裝置干燥單元配管工作開展期間，首先需明確天然氣液化裝置及干燥單元工藝流程；其次，需了解干燥單元設備的特點及布置要點，進一步把控好干燥單元配管設計要點，包括：合理選材，優化立式容器、粉塵過濾器、導熱油爐等關鍵設備的配管設計，并把控調節閥組配管及安全閥排放管道設計要點等，以此使天然氣液化裝置干燥單元的配管設計效果得到全面提升，進一步為天然氣液化處理工藝質量的提升奠定夯實的基礎。