中国寰球工程公司泰安LNG装备国产化项目工艺技术及安全设计-提交版 [兼容模式]

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室外消火栓（箱）
有
灭火器
有
室内消火栓箱（带软管卷盘）
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移动泡沫车
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气体报警
有
火灾报警（含低温泄漏检测）
有
有
有
有
有
有
有
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有（压缩机棚）
有（综合楼、分 析化验）
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有（导热油炉）
有
有
有
有
有
有
四、安全设计
9、量化风险分析模拟结果应用
本项目最严重事故为LNG罐区泄漏、引发围堰池火。根据量化风险分 析模拟结果可知： (1) 在4kW/m2热辐射量界线内，没有50人以上的室外活动场所；在
泰安60万吨/年LNG装备国产化项目 工艺技术及安全设计
中国寰球工程公司 白改玲
2014-05
提纲
一、工程概述 二、工艺技术及其特点 三、国产化装备应用 四、安全设计 五、典型项目业绩及技术推广应用
一、工程概述
泰安60万吨/年LNG装备国产化项目是泰安LNG项目是中国石油和国家能 源局共同确定的天然气液化技术和关键设备的国产化示范工程；是昆仑能 源公司大力开拓“以气代油”市场的战略工程；是山东省发展清洁能源的 重点工程；也是促进中石油“走出去”战略顺利实施、引领国内LNG业务 向高端化发展的重要工程。
泰安LNG项目 – 效果图
泰安LNG项目 – 建成后照片
提纲
一、工程概述 二、工艺技术方案及特点 三、国产化装备应用 四、安全设计 五、典型项目业绩及技术推广应用
二、工艺技术方案及特点
1、主要工艺技术方案
脱酸气采用MDEA溶液吸收法 脱水采用分子筛固体吸附法 脱除汞等重金属采用载硫氧化铝固体吸附法 天然气液化采用双循环混合冷剂制冷法（DMR） LNG产品储存采用双金属壁单包容储罐（全低压、全液化） LNG产品采用低温液体槽车装车外运 BOG低温压缩后外输 水冷+电驱+变频负荷调节
四、安全设计
1、危险性分析
¾ 工艺装置在生产过程中涉及的化学品主要包括：天然气NG、液化天然气LNG、 乙烯、丙烷、重烃，以及脱汞剂（载硫化物大孔氧化铝）、干燥剂（分子筛） 等。除辅助材料（脱汞剂和干燥剂）没有火灾爆炸危险性外，其他物质均为易 燃易爆火灾危险性物料；所处理主要物料（甲烷、乙烯、丙烷）在高浓度时， 可能形成窒息环境或对粘膜有轻度刺激和麻醉作用，可能导致意识丧失或窒息 死亡。
• 2台设计、6t/h、1.7MPaG排气压力、设计温度：-196/65℃； • 采用低温往复式压缩机，方便实现BOG变工况运行和设备启停；通
过逐级调节（0-25-50-75-100%）实现流量控制，压缩机负荷 由LNG储罐压力控制。
二、工艺技术方案及特点
8、LNG装车技术方案及特点
LNG装车泵及装车系统
三、国产化装备应用
2、大功率混合冷剂压缩机及配套电机
寰球公司、沈阳鼓风机厂、上海电机厂、山东公司
突破
MR1压缩机方案
•首台套 •大型筒型，规模国内最大
单缸两段，共6 级叶轮 轴功率: ~11532kW 转速：7850rpm 型号：3BCL526
MR2压缩机方案
基础
百万吨乙烯装置裂解气压缩机
低温阀门 国产低温阀门~1000台 1200余台 进口低温阀门~200台
全厂阀门 4000余台
寰球公司、苏州纽威、 大连大高、山东公司
三、国产化装备应用
5、DCS控制系统
浙江中控的DCS系统已先期在安塞LNG项目上得到成功应用。本项目进一步 优化系统配置，为国内DCS系统在LNG液化领域的应用夯实基础。
山东泰安LNG项目全厂鸟瞰图
一、工程概述
1、项目综述
2012年4月17日，股份公司 批复可行性研究报告； 2012年4月23日，泰安市发 改委批准立项； 4月25日举行了奠基仪式， 项目正式启动。
2013年9月30日，经过短短 17个月艰苦奋战，项目建设 工作全部完成，投料试车准 备工作全部就绪。
二、工艺技术方案及特点
2、脱酸气净化技术方案及特点
MDEA配方溶液吸收法脱酸气
净化指标： 二氧化碳≤50ppm、H2S≤3ppm、总硫≤20ppm 胺吸收塔：25块浮阀塔盘、CS+SS材质 胺再生塔：22块浮阀塔盘、CS+SS材质
脱酸气 吸收塔
闪蒸汽 贫液
含酸气体
富液
冷凝器
酸性气
解析塔
换热器
泵
过滤器
9kW/m2热辐射量界线内，没有活动场所、学校、监狱、拘留所 和居民区等在用建筑物；在30kW/m2热辐射量界线内，没有与本 单元生产无关的在用构筑物。满足规范GB50183-2004的要求。 (2) 在设定场景下， 1/2LFL甲烷气体浓度不会影响到站内外重要设施。 满足规范GB50183-2004的要求。
相比国外同类产品节约投资20% 缩短制造周期3个月以上
三、国产化装备应用
3、板翅式换热器冷箱
1）两相流换热技术 2）多股流均配技术
注液封条结构图
三、国产化装备应用
4、低温阀门
国内低温阀门的供应长期依赖进口，为打破垄断，能源局决定以本项目 为试点工程对3”以下低温球阀及6”以下低温截止阀进行国产化研制。
基础
大型(常温)、乙烯(-103 ℃)、小型 天然气液化(-162℃) BOG压缩机
相比国外同类产品节约投资40% 缩短制造周期3个月以上
三、国产化装备应用
3、立式迷宫往复式低温BOG压缩机
低温材料实验
低温应力分析及温度场分布 低温隔热结构及紧固件
35%的镍钢在低温条件下 膨胀系数最小
气缸在低温下的 应力集中部位
¾ 天然气的主要成分为甲烷，其闪点很低（-188℃），在空气中只要很小的点 火能量就会闪光燃烧，属于甲类火灾危险性物质； LNG的沸点为-162°C，在 常温下极易蒸发，易产生燃烧爆炸所需的蒸气量。
¾ 工艺装置具有高温、低温、高压等特点，在天然气净化及液化、LNG储运及装 载、冷剂卸载及补充等生产过程中可能发生易燃物料泄漏、火灾爆炸、人身伤 亡等潜在事故。
• 采用罐内安装的立式潜液离心泵，运行稳定、可靠性高、效率高、 无需密封系统、故障率低； 操作液位要求低，增加了储罐的有效容积和装置的整体操作弹性； 启停方便，运行范围大，特别适合LNG槽车装车操作； 正常流量：320m3/h，扬程：160mLC；
• 装车臂装车、14个装车撬、80m3/h.撬； • 槽车采用流量控制器控制装车，可操作性强。
非 冗余MODBUS通讯
冗余MODBUS通讯
MR1
MR2
装车
SIS
系统
寰球公司、浙江中控、山东公司
BOG
3500 I/O CPU 32位 RISC芯片 程序空间16M、数据 空间20M，掉电保持 数据大于3个月
火炬
DCS
ECS-700
PSA
计量 撬
罐表
提纲
一、工程概述 二、工艺技术及其特点 三、国产化装备应用 四、安全设计 五、典型项目业绩及技术推广应用
两缸两段，共11级叶轮 轴功率: ~16465kW 转速：7112r pm 型号：MCL705+BCL526
相比国外同类产品节约投资20% 缩短制造周期4个月以上
三、国产化装备应用
2、大功率冷剂压缩机及配套电机
•符合压缩机入 口流量大、高 马赫数要求的
特点
大 容量
宽 范围
•便于装置的负 荷调节，起到
30
四、安全设计
2、典型灾害事故 未点燃
泄漏 立即点燃
未立即点燃 蒸气云扩散 延迟点燃 典型灾害事故
蒸气云爆炸
31
四、安全设计
3、泄漏扩散试验
四、安全设计
3、泄漏扩散试验
四、安全设计
4、安全措施
1.总平面布置
2.危险物料的安全控制 3.危险物料的泄漏检查和报警 4.设备和材料 5.电气安全 6.建构筑物安全设计 7.消防设计
2、项目卫星图
一、工程概述
5
一、工程概述
3、项目组成：
项目名称： 中国石油山东泰安60万吨/年LNG装备国产化项目 项目规模： 60万吨/年（260万方/天） 工作范围： EPCC交钥匙工程 (设计、采购、施工、开车) 工厂范围： 天然气液化厂、公用工程系统、火炬、装车、厂外供水管线、
厂外输电线路等 建设时间： 2012.4.25-2013.9.30
免在储罐下部及侧壁开口，从而本质上避免了由此引起的泄漏隐患，进 一步提高了LNG储罐的安全性； • 设置储罐压力、液位、温度、密度监测及报警仪表设施，设置防翻滚设 施； • 设置两级超压和欠压保护设施； • 基础采用高承台设计
二、工艺技术方案及特点
7、BOG回收技术及特点
BOG压缩系统
• 天然气液化、LNG储罐及管道漏热产生的BOG全部回收利用，避免 BOG放空造成浪费；
5、天然气液化技术方案及特点
真空钎焊铝制板翅式换热器）
• 结构紧凑、单位体积传热面积大、传热效 率高、传热系数大、重量轻；
• 冷损失小、设备制造一次成型、制造周期 短、制造工艺成熟、制造质量高；
• 现场安装快捷、占地面积小、运行免维修、 运行特别稳定可靠；
• 特别适合多股冷热流体同时换热的天然气 液化装置，传热温差小、节能高效、造价 低、国产化程度高。 （3+3）
低温条件下紧固件的选择
三、国产化装备应用
3、板翅式换热器冷箱
寰球公司、四川空分、山东公司
铝制板翅式换热器
• 优化改进结构设计
总热负荷：32.8 MW 分为A/B两列，在工厂制造组装、整体运输 单列外形尺寸：3.9×4.9×29.5m
突破 • 高压、大尺寸多股流板翅式
安塞冷 箱
基础
小型天然气液化冷箱 安塞（200万方）已成功应用
名称：LNG,NG 危险性：甲类 灭火：干粉、CO2、高倍泡沫
四、安全设计
5、消防设施配置情况
LNG罐区
装车区
工艺区
公用工程区
固定干粉灭火系统
有（罐顶）
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固定式消防冷却水系统
有（储罐）
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水喷雾灭火系统 消防水炮（含移动炮） 高倍数泡沫系统
有 有（收集池）
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有（变压器）
有
有
有
有（收集池） 与装车区合用
二、工艺技术方案及特点
4、脱汞技术方案及特点
大孔径载硫氧化铝脱汞
净化指标： 汞≤0.01µg/m3 单塔流程、定期更换吸附剂 技术特点： 技术成熟、流程及设备简单可靠、操作运行稳定； 吸附剂稳定性好且来源广泛 ； 吸附剂装填和卸载可在空气环境中进行、无需氮气保护，操作便捷； 吸附剂平均微孔直径较大，可有效防止烃毛细冷凝现象发生。
二、工艺技术方案及特点
5、天然气液化技术方案及特点
DMR技术特点： 对环境温度及原料条件的适应性强 有效能利用率高，液化能耗较低 可通过调整预冷制冷剂的组成灵活实现两 台冷剂压缩机的负荷分配 运行稳定，易于操作，设备数量居中 适用于大中型规模 适合FLNG，是大型FLNG的主流技术
二、工艺技术方案及特点
节能的目的
•机组效率达到 85%以上
高 效率
可加 工性
•采用线性叶轮， 便于整体铣制，
减少加工周期
压缩机效率达到85%以上
三、国产化装备应用
3、立式迷宫往复式低温BOG压缩机
寰球公司、沈阳远大、山东公司
• 首台套 • 低温球铁材料(YDQ-196)
突破 • 密封结构
四列迷宫密封压缩机
流量: ~6t/h 吸入压力: 0.11MPaA 排出压力:1.8MPaA 吸入温度: -110~-161℃ 轴功率: ~760kW
总热负荷：32.8 MW 分为A/B两列，整体
运输安装 单列外形尺寸：
3.9×4.9×29.5m
二、工艺技术方案及特点
6、LNG储罐技术及特点
LNG储罐
• 单包容双金属壁储罐，有效容积30000m3；ID43.5X27m • 设计压力：-0.49~20kPaG、设计温度：-170℃/65℃(内)-30℃/65℃(外) • 内罐为不锈钢、外罐为低温碳钢、绝热方式采用膨胀珍珠岩； • LNG装车泵、所有源自文库艺管线及仪表设施的接口全部位于储罐的顶部，避
提纲
一、工程概述 二、工艺技术及其特点 三、国产化装备应用 四、安全设计 五、典型项目业绩及技术推广应用
三、国产化装备应用
1、国产化设备应用
泰安LNG项目全面实现了重大装备的国产化应用，包含：
9 冷剂压缩机、 9 驱动电机 9 天然气液化冷箱 9 低温BOG压缩机 9 DCS控制系统 9 低温阀门等
泵
技术特点： 设置原料气体进出口换热器，稳定原料气体入塔温度，同时有效降低净化
气体含水量，降低干燥器的操作负荷，稳定其操作。 设置再生尾气吸附罐，吸附排放CO2尾气中的H2S，保证环保达标。
二、工艺技术方案及特点
3、脱水技术方案及特点
4A分子筛吸附法脱水
净化指标： 水含量≤1ppm 双塔流程、变压变温吸附、切换周期24小时、再生温度280℃ 技术特点： 变压变温吸附和再生较等压再生更加可靠、再生气量较小； 双塔流程较三塔流程更加简单、设备少、投资省； 设置了再生气干燥系统，有效保障再生气中的含水量达标后再利用。