lng工厂氮气压缩机进口压力波动解析

2019年11
月
LNG 工厂氮气压缩机进口压力波动解析
郭子庆（新地能源工程技术有限公司，河北廊坊065000）
摘要：LNG 工厂生产过程中，氮气压缩机可能会出现进口压力周期性波动故障，文章分析液化生产工艺和氮气物理特性，确定
LNG 工厂氮气压缩机进口压力波动故障原因，提出工艺控制方法，保障液化生产工作的安全性。

关键词：LNG 工厂；氮气压缩机；进出口压力；波动故障
液化天然气属于一种清洁性能源，是当今全球能源市场的热点能源。

利用天然气资源，有利于促进经济发展，同时也可以保护环境。

我国LNG 工厂发展速度不断提高，也因此快速发展了液化生产工艺和技术，本文论述某LNG 工厂生产过程中，压缩机设备进口压力出现波动故障，并且提出解决措施。

1概述LNG 液化工厂液化工艺
某LNG 工厂利用氮气膨胀制冷工艺，利用氮气作为制冷剂，这种工艺具有较高的安全性。

该LNG 工厂的工艺设备造价比较低，可以方便的实施开停车检修工作，在小型场站非常适合利用这种工艺。

氮膨胀制冷工艺利用整体齿轮式压缩机，进口压力设置为0.4MPa ，出口压力在2.5MPa 以内。

液化系统在实际运行过程中，氮气压缩机进口出现超压情况，自动开启进口安全放空阀的放空状态，压缩机进口压力波动幅度处于0.38～0.43MPa ，出口压力也开始波动，氮循环回路转速压力也开始出现剧烈的波动，这样一来工艺运行平稳性就会受到极大的影响，危害到设备的安全运行。

1.1利用氮气膨胀制冷
原料天然气压力达到4.0MPa ，需要通过净化处理将CO 2和
硫化物等物质脱出，原料进入到液化冷箱液化器当中，利用板翅式化热器和返流制冷剂，对于氮气实施换热处理，出冷箱之
后，氮气进入到蒸发器之后，立即对冷量进行补充，达到-35°之后，再进入到液化器中部。

利用第一级LNG 分离器，压力降低到0.5Mpa ，利用闪蒸分离措施，液相温度减低到-132°，进入到过冷器当中，达到-132°之后，进入到过冷器当中，氮气化热过冷达到-152°，进入到LNG 分离器当中，通过节流降压措施，压力达到50Kpa ，通过闪蒸分离措施，温度达到-160°，最终形成LNG 产品，利用贮罐储存产品。

氮气循环提供液化器和过冷器的冷源，氮气主要是利用密闭循环方式，需要用氮气压缩机和增压透平膨胀机。

利用循环冷却水，温度达到常温标准，利用增压透平膨胀机加大压力，通过水冷再次达到常温，进入到低温冷箱液化器和氟利昂蒸发器，温度达到-30°，回到液化器开始降温，达到-55°之后形成两路。

一路进入膨胀机，压力达到0.4MPa 以下，温度达到-132°再进行返流，这是低温冷箱液化气的主要冷源。

另一路经过液化器降温处理，温度达到-124°，利用节流阀的节流降压措施，压
力达到0.4MPa ，温度达到-178°，这是过冷器的主要冷源，离开过冷器，温度达到-134°，汇合膨胀机的返流氮气，补充液化器的冷源，在液化器当中实施换热复温处理措施，达到常温效果，再返回到压缩机进口，完成循环工作。

1.2氮气压缩机设备的工作原理
LNG 液化工艺利用氮膨胀制冷原理，在这个过程中需要利
用氮气压缩机，需要经过四级等温压缩处理。

气体进入到第一级叶轮，叶轮通过高速旋转，通过压缩处理使压力不断提高，利用高流速进入到扩压器当中，从而降低气体的流速，蜗壳汇集压力升高的气体，利用排气管排出气体，气体进入到下一级的叶轮进行压缩。

利用四级压缩，氮气压力达到2.2MPa ，再被送出，进入到氮气压缩机进口，维护氮压机压力的稳定性。

2分析故障现象
利用氮气密闭循环方式，可以稳定循环量在20000m 3/h ，可
以维持压力流量的平衡性和稳定性。

氮压机进口压力发生周期性的波动，周期为每8小时1次，这样无法维护进口压力的稳定性，压力突然升高，利用放空阀实施超压放空，降低排放后的气体压力，膨胀机转速也随之发生波动，搅乱了整个氮气循环系统工艺，工艺设备管道出现震动情况，威胁设备的安全运行。

分析氮气循环工艺，氮压机具有两路进口氮气来源，一路是经过冷箱返流进入到氮压机进口，稳定瞬时流量。

另一路是补充正常氮气损失，利用空分系统补充氮气。

如果氮气压缩机进口压力出现波动，可以维持工艺控制点的稳定性，维持压力在0.55MPa ，控制氮气供给量在300～320m 3/h 范围内，这样不会产生进口压力波动，避免空分系统补充氮气的影响。

分析DCS 记录数据曲线，利用吸附塔进行脱水，三个吸附塔切换工作，卸压吸附塔的过程中会出现上述波动情况。

分析吸附塔卸压过程中工艺参数，确定在卸压过程中，控制点参数发生明显的变化，这样就可以推测出LNG 工厂氮气压缩机进口压力波动的实际原因。

分析氮气物理性质，确定在过冷器节流阀之前，氮气开始出现液化情况，转变氮气气态为液态，在过冷器节流阀之前，开始大量液化聚集氮气，不断增加氮气量，同时开始不断降低膨胀机和氮压机的出口压力，氮气循环量也开始增加，而且增加速度非常快。

氮气经过节流阀的节流降压措施之后，液态氮气
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的压力达到0.4MPa ，在此压力影响下，氮气沸点变成-181.76°，达到沸点之后，液态氮气开始气化，再返流到氮气压缩机进口，此时急速增加氮气压缩机进口压力，自动开启进口放空阀超压保护，打破了氮气管路的平衡性，进口压力和氮气循环量会因此出现波动，氮压机和膨胀机等会同时出现剧烈的震动。

3故障消除措施
分析LNG 工厂氮气压缩机进口压力波动故障，明确因为分离器液位调节阀开度较小，液化冷箱过冷器因此剩余过多的冷量，在过冷器节流阀之前，氮气开始液化，导致LNG 工厂氮气压缩机进口压力波动。

LNG 工厂在生产过程中不断发生波动，LNG 工厂可以开大分离器液位调节阀的开度，这样氮气在进入到过冷器节流阀之前，温度就可以恢复到常温，消除氮气压缩机的进口压力波动，保证氮气压缩机的稳定性。

减小分离器液位调节阀的开度，导致LNG 工厂氮气压缩机进口压力发生波动，主要是因为吸附塔卸压的原因，分离器压力控制过程出现异常，导致液位的控制工作受到严重的影响，因此LNG 工厂需要合理分析吸附塔的卸压时间和控制要求，结合工艺要求，适当的延长吸附塔卸压时间，利用均衡的速度开启卸压调节阀，以卸压时间和吸附塔压力为基础，完善LNG 工厂氮气压缩机的自动控制程序，加大吸附塔卸压调节阀的开度，降低吸附塔卸压的影响力，保障后端压力的均匀性和平稳性，在卸压过程中，控制尾气压力为0.5MPa ，控制尾气压力，压力始终控制在0.45MPa 以内。

在切换吸附塔的过程中，可以利用手动的方式分析器液位调节阀，保证冷气热源的稳定性，保持LNG 的顺利流通，这样在后期运行阶段，LNG 工厂氮气压缩机进口压力不会再出现波动，可以维护LNG 工厂生产的安全性和稳定性。

4结语
LNG 工厂生产过程中需要利用氮压机，再结合膨胀机稳定
的提供冷量。

本文通过分析LNG 工厂氮气压缩机进口压力波动原因，有效解决氮压机压力波动问题，在今后发展过程中，LNG 工厂需要培训班组员工，这样有利于维持LNG 生产的安全性和稳定性。

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却的应用[J].当代化工研究,2017(02):34-35.
浅析现代煤化工设备管
理及维护保养技术
杜晓军（国家能源集团宁夏煤业煤制油化工工程建设
指挥部，宁夏银川750000）
摘要：化工企业中的设备多数都属于大型设备且在高温高压等恶劣环境中进行使用的，所以设备的高效长期安全平稳使用，是现代煤化工企业整体良好正规运行的核心。

因此对这些设备进行管理和维护保养是非常有必要的。

基于此，文章通过详细分析当前煤化工设备的使用现状，发现其中存在的运行问题，然后有针对性的给予相关的管理、维护手段，旨在让各种大型化工设备都能够发挥出其最大的价值，促进化工企业实现利益的最大化，同时为我国煤化工行业未来更好的发展提供参考。

关键词：现代煤化工设备；管理和维保养；技术
1现代煤化工机械设备运行维护及检修管理现状
1.1现代煤化工设备运行维护现状
在化工厂中，要想制备出不同种类的产品，必然需要不同种类的煤化工设备，因此各设备可能出现的问题故障也就纷繁复杂，导致维修人员的管理和维修工作难度增加。

一般情况下可能出现问题的设备有：反应类装置、各类型换热器、塔罐、离
心装备、压缩机、分离机、过滤装备等，如下图就是当前我国常规的煤化工企业中的各种设备装置。

图1空分设备
图2塔、罐、机泵设备
在煤化工企业中，设备的运行环境都较为恶劣，很多设备常常处于超负荷运行状态，表现为运行的周期比较长、设备的使用频率过高等。

造成很多设备出现严重的损耗、腐蚀或是被工艺流体过度冲刷等。

还有一些原因是，有些设备投入的资金过大，使得后续的维修资金跟不上设备的消耗，无法给予高质量的维修和保养，造成设备中相关法兰、本体、以及相应的部件出现老化现象，从而逐渐影响这些设备在煤化工企业的正常、安全、高效运行，缩短了其可以使用的年限。

以上这些设备面临的问题亦是当前现代煤化工企业亟需解决的问题。

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