天然氣液化裝置（LNG）聯動試車的重點及其危險有害因素辨識

苑桂金

（內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司，內蒙古 赤峰 025350）

1 工藝流程簡述

1.1 調壓計量系統

由界區管網來的天然氣進入穩壓計量橇塊，由過濾器除去可能攜帶的雜質，經穩壓和定量計量后進入脫酸工序。

1.2 脫酸系統

根據天然氣體組成，本裝置采用濕法脫除天然氣中的CO2，選用MDEA（N-甲基二乙醇胺）為脫除劑，采用一段吸收，一段再生流程。

1.3 干燥系統

脫酸后的天然氣進入干燥脫水系統由2 臺干燥塔、1 臺輔助干燥塔、1 臺再生氣加熱器、1 臺再生氣冷卻器、1 臺再生氣分離器組成。主輔干燥塔干燥及再生交替進行，每臺干燥塔的吸附周期為8 個小時，整個干燥過程的實施由程控閥的自動切換實現連續操作[1]。

等壓干燥系統的工藝過程如下（以塔A 進行吸附、塔B 進行再生為例）：脫酸后的天然氣首先經流量調節分成兩路。其中一路經程控閥直接去干燥塔A，塔內的干燥劑將氣體中的水分吸附下來，出口干燥氣體經程控閥去脫汞塔。在干燥塔A 處于干燥的狀態下，另一臺干燥塔B 處于再生過程。

干燥塔B 的再生過程包括加熱和冷吹兩個步驟。在加熱再生過程中，另一路原料氣體作為再生氣首先經程控閥進入輔助干燥塔進行干燥，然后經再生氣加熱器升溫至240 ℃后自上而下進入干燥塔B，使吸附劑升溫，其中的水分得以解吸出來，解吸氣經干燥再生氣冷卻器冷卻，再經過干燥再生氣分離器氣液分離，分離后的氣相與主路后原料氣在管線處混合，然后進入處于吸附狀態的干燥塔A 進行干燥，液相經減壓后送入閃蒸罐。當再生加熱過程中出塔氣體溫度達到180 ℃以上時停止對干燥塔B 加熱，開始對其冷卻降溫。在冷吹過程中，再生氣體經程控閥直接進入的干燥塔B 對B 塔進行降溫，將干燥塔溫度降至40 ℃左右，然后再經加熱器加熱后去輔助干燥塔，對輔助干燥塔中的干燥劑進行加溫至180 ℃以上，其中的水分得以解吸出來，然后經再生氣冷卻器和再生氣分離器氣液分離后再與另一路氣體混合，最后進入處于吸附干燥狀態的干燥塔A 進行干燥。當干燥塔B 完成再生后，切換到干燥塔A，如此循環。整個干燥過程的實施由12 臺程控閥按程序自動切換完成，操作人員可以調整程序時間來控制干燥過程。處理完畢后天然氣露點低于-76 ℃。

干燥后的天然氣可能含有極微量的汞元素等采用載硫活性炭吸附劑吸附其中含有的微量汞進行天然氣純化。

1.4 冷劑循環系統

本裝置制冷系統采用混合冷劑節流制冷工藝，天然氣液化所需的冷量由混合冷劑節流提供。混合冷劑制冷系統中的制冷劑，主要由氮氣、甲烷、乙烯、丙烷、異戊烷等物質按照一定比例混合而成。此種制冷方式大大降低了制冷能耗，減低了設備維護量[2]。

混合冷劑先經過混合冷劑平衡罐后，進入混合冷劑壓縮機壓縮，此時壓力被升高至1.035 MPa（G），經一級出口冷卻器冷卻到40 ℃后，進入一級出口分離器進行氣液分離，產生液相直接進入冷箱，經過板翅式換熱器換熱降溫后，經過節流閥節流為板翅式換熱器提供冷量，再與氣相冷劑匯合后逐級復溫返回混合冷劑壓縮機入口混合冷劑平衡罐。

1.5 液化分離系統

凈化后的天然氣進入冷箱，經過多級板翅式換熱器逐級降低溫度至-140 ℃左右。經過調節閥減壓至1.0 MPa（G）后送入精餾塔精餾提純，在精餾塔中通過再沸與冷凝的熱質交換，塔釜中甲烷液體不斷被提濃至符合國家標準的LNG 產品后，從塔釜采出，再經過主換熱器與混合冷劑換熱過冷至-160 ℃后，經減壓閥減壓至0.015 MPa（G）送往LNG 儲罐；精餾塔塔頂產生的氣相即為富氮氣，經多級板翅式換熱器逐級復溫后經BOG 壓縮機增壓后送出界區[3]。冷箱LNG 出口管線上配置質量流量計，用于計量LNG 產品產量。本裝置制冷系統采用混合冷劑節流制冷工藝，天然氣液化所需的冷量由混合冷劑節流提供。混合冷劑制冷系統中的制冷劑，主要由氮氣、甲烷、乙烯、丙烷、異戊烷等物質按照一定比例混合而成。此種制冷方式大大降低了制冷能耗，同時減低了設備維護量。

從冷箱來的LNG 冷至-160 ℃后，經過節流將壓力降至0.015 MPa（G），進入常壓LNG 儲罐儲存。在LNG 儲罐中閃蒸出的BOG 及正常裝車時氣化的甲烷氣體匯合后送至BOG 回收工序。LNG 裝車過程中產生的BOG、LNG 減壓后產生的BOG 以及儲罐因受環境溫度影響閃蒸出的BOG 匯合后，經BOG 空溫器、BOG 水浴加熱器復溫后送至BOG 緩沖罐，與精餾塔頂復溫出冷箱后的富氮氣匯合進入BOG 壓縮機入口，經過BOG 壓縮機增壓后，壓力升至3.9 MPa（G），經過BOG 平衡罐（751-B602）緩沖后送出界區。

儲罐內的LNG 產品需要用LNG 定量裝車鶴管灌裝至LNG 槽車外售；根據實際需要，設置3 臺LNG裝車泵，2 用1 備，每臺流量為120 m3/h，可以在現場也可以在控制室啟動裝車區設置6 個裝車位，每個裝車位裝車最大流量為60 m3/h，采用定量裝車控制器控制充裝量。

2 聯動試車難點要點

2.1 調壓計量系統聯動試車難點要點

裝置通氣前需確認上游氣體組分含量是否滿足裝置工藝需求，氣源二氧化碳過高會導致脫酸系統脫除不合格，后系統冷箱凍賭，且后系統置換耗時較長。氣源硫含量超標可加速系統腐蝕、產品不合格、冷箱凍賭等不利影響。氣源汞含量超標可加速冷箱設備腐蝕易引發設備損壞及安全事故。氣源中含油脂、鐵銹、固體顆粒物等可導致胺液發泡物質可致使胺液發泡并引起相關連鎖事故，如分子篩失效粉化、低溫設備損壞等不利影響。系統操作需注意調壓器運行狀態，避免系統壓力大幅波動，可導致調壓器安全保護切斷，影響裝置上下游系統運行，可造成胺液系統循環紊亂嚴重時可造成系統淹塔、空塔、泵體抽空汽蝕等事故，可造成系統失壓、憋壓、超壓及安全閥起跳等事故[4]。

2.2 脫酸系統聯動試車難點要點

裝置運行過程中需保持不同壓力梯度系統壓力相對穩定，系統壓力波動可導致各段胺液流量發生變化，從而引起胺液循環不平衡，嚴重時可引發事故及全場停車。

系統運行操作過程中需定期對系統液位計進行清洗檢查，防止液位計卡澀失靈等情況導致產生假液位，嚴重時可導致系統空塔、淹塔、后系統帶液等問題。

裝置運行過程中需注意觀察系統是否有發泡現象，及時進行人為干預，進行消泡或停車處理，裝置運行過程中如胺液進入分子篩內，可導致分子篩產生不可恢復性損害，需進行更換處理。

裝置運行過程中如脫酸氣不合格需立即進行停車處理，切斷冷箱原料氣進入，后系統進行置換，檢測各系統指標合格后，緩慢恢復系統運行生產。

2.3 干燥系統聯動試車難點要點

新裝置的原始開車置換和更換吸附劑、吸附劑后的置換，根據所使用的吸附劑、干燥劑的物理化學性質不同，有可能初次接觸高濃度氣體時會有溫升現象，應根據廠家說明制定實施置換方案（如通過向系統補入惰氣稀釋氣體濃度、氣量控制、避免串聯、分段置換等措施）。對系統進行升壓時，使系統壓力在0～1.0 MPa（G）內按每分鐘0.1 MPa（G）升壓，在1.0～2.6 MPa（G）內按每分鐘0.05 MPa（G）升壓至2.6 MPa（G）。升壓時因系統容積較大，實際升壓速率通常在允許范圍內。需要說明的是，相應的吸附塔、吸附塔及其他的壓力容器、管道在泄壓時也應該控制相應的速率，以確保壓力容器、管道的安全使用，防止吸附劑、吸附劑的破裂粉化[5]。

干燥塔的再生周期應結合露點儀讀數加以調整摸索，對初定時間進行適當修改，干燥系統時序進行切步前需進行程控閥狀態確認，系統各設備壓力確認，避免壓力大幅波動導致干燥塔翻床、漏料、加速填料粉化等事故的發生，干燥系統運行過程中嚴禁氣體反流至上游系統，可導致胺液污染，系統程控閥故障或程序因下裝等原因導致無法開啟或關閉時應及時進行手動調整或現場干預，如脫水指標不合格序立即切斷冷箱進氣。

2.4 冷劑循環系統聯動試車難點要點

冷劑壓縮機運行過程中需參照廠家說明書，保證機組運行穩定安全，防止機組喘振、干氣密封損壞等導致的系統故障。

冷劑壓縮機運行過程中需注意隔離氣壓力及系統油壓，防止油脂進入冷劑系統，可造成冷劑污染及冷箱凍賭或冷箱內換熱器換熱效率下降，嚴重時可導致系統能耗增高、裝置產量下降。

冷劑系統氮氣補充管線需保證官網氮氣的露點及潔凈程度合格，若官網氮氣不合格可導致系統凍堵，冷劑壓縮機啟動用干起密封氮氣可隨機組運行進入冷劑循環系統，需保證氮氣露點合格。

2.5 液化分離系統聯動試車難點要點

裝置運行過程需保證系統壓力流量及原料氣組分相對穩定，由于冷箱為一個換熱平衡系統，系統運行變量較多、較大可導致系統波動較大，操作難度亦可引起壓縮機喘振。保護裝置運行過程中需注意冷劑系統氮氣含量，如系統氮氣含量過低，易引發冷箱積液裝置停車前需及時關閉冷箱一二級液相節流閥、開大冷箱二級氣相節流閥，防止系統液相倒灌至冷箱底部冷箱節流閥及原料氣流量控制閥操作原則應盡量緩慢，由于冷箱為換熱平衡系統，裝置內溫度反應相對滯后，應分梯度進行調節。冷箱運行過程中應注意系統壓差變化防止冷箱凍賭，如系統阻力過大應及時進行復溫解凍處理。

2.6 冬季聯動試車難點要點

冬季在裝置的生產過程中，應特別注意可能積液凍結的管道和設備。當氣溫低于0 ℃，即開通伴熱設備用電，經常檢查管線和設備的保溫處于良好工作狀態，防止管線死角凝液和間歇使用管道及設備凍凝。

在管道內水汽凍結時必須進行如下操作：外管檢查管道，目的是確定凍結的大致邊界，切斷管道和整個系統的聯系，采取措施加熱凍結處。用蒸汽或熱水加熱冰的堵塞時要從堵塞段的末段開始。禁止在打開管路閥門的情況下加熱凍結的漏油管段，或者用明火加熱。在關停設備時，必須打開所有設備和管道的排凝合放空閥，仔細地檢查排空系統[5]。

3 聯動試車過程中的危險、有害因素辨識

眾所周知，液化天然氣生產系統在聯動試車過程中存在著不確定性、高風險性、高事故率等特點，一旦發生泄漏將造成不可想象的后果，因此對該過程進行危險、有害因素辨識是極其必要的，現對調壓系統、脫酸系統、干燥系統、冷劑循環系統、液化系統聯動試車過程中的危險有害因素進行辨識，主要有火災、爆炸、車輛傷害、中毒和窒息、凍傷等。

3.1 中毒和窒息

在聯動試車過程中，系統將進入原料氣進行聯動，原料氣中甲烷含量為93%，高濃度的甲烷對人體幾乎無毒，而是單純的窒息作用，如若發生泄漏，將導致工作人員發生中毒窒息，如若遇明火、強光、電火花、靜電、高溫表面、雷擊、電磁場、電磁輻射、摩擦化學反應熱將導致火災爆炸[6]。

3.2 灼燙

液化天然氣裝置中，易造成灼燙主要的原因為再生塔再沸器、天然氣再生塔操作或維修人員接觸再沸器、加熱爐高溫部位，同時作業人員不注意勞動防護，有造成灼燙傷害的危險。

3.3 機械傷害、物體打擊

目前，液化天然氣裝置中的主要機械設備為BOG 壓縮機、冷劑壓縮機、各種機泵等，在聯動試車過程中，機械傷害的原因主要是各種運轉機械設備的電機轉動部位的聯軸器等傳動部件防護措施不到位或者是防護罩等損壞后未及時修復，操作人員不小心卷入造成的機械傷害。

物體打擊主要發生于各種運轉機械設備的傳動部件防護不到位，當其發生破裂時碎片打擊人體會造成傷害；另外，人在高處作業操作時，使用的工具墜落打擊人體也會造成傷害。

3.4 高處墜落

從作業位置到最低墜落點的水平面，稱為墜落高度基準面。凡距墜落高度基準面2 m 及其以上、有可能墜落的高處進行的作業，稱為在高處作業。

本裝置吸收塔、再生塔、液化裝置框架、LNG 罐區、冷劑儲罐、管廊輸送管道均有高于地面2 m 的作業部位，在上下扶梯以及靠近護欄操作時，若護欄不符合要求、操作面有孔洞或者腐蝕斷裂以及梯蹬濕滑就容易發生高處墜落。

3.5 觸電

液化天然氣裝置中，BOG 壓縮機、冷劑壓縮機為10 kV 設備，貧液泵、消泡泵、回流泵均為380 V 供電設備，在長期運行期間，設備、線路會因機械損壞、腐蝕、老化等而導致絕緣失效，如若人員接觸漏電點將會發生觸電傷害。在檢修特殊作業過程中，檢修設備未裝設漏電保護器或者漏電保護器功能失效，人體在作業過程中不可避免接觸，均可能導致觸電傷害。

4 結語

簡要說明調壓計量系統、脫酸系統、冷劑循環系統、干燥系統、液化系統工藝流程，并著重介紹試車過程中各系統的重難點、疑難點，分析、辨識試車過程中的危險有害因素，在整個試車過程中，始終堅持“單體試車要早，設備管道吹掃、清洗要嚴，聯動試車要全，化工投料要穩”的試車方針，堅持高標準、嚴要求，保證不留隱患，確保安全。