摘　要 ：根據我司設計的一個(gè) LNG 調峰應急站的詳細設計，從工藝流程，設備布置及配管設計等方面，詳細介紹了 LNG渦街流量計的干燥單元的工藝流程，設備布置及配管設計要點(diǎn)。

天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的常壓沸點(diǎn)是 -161℃，臨界溫度為 -84℃，臨界壓力為4.1MPa。LNG 是液化天然氣的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是天然氣經(jīng)過(guò)凈化（脫水、脫烴、脫酸性氣體）后，采用節流、膨脹和外加冷源制冷的工藝使甲烷變成液體而形成的[1] 。

液化天然氣（LNG）工廠(chǎng)主要包括原料天然氣凈化處理、天然氣液化、液化天然氣存貯、液化天然氣的裝卸車(chē)等幾個(gè)單元，其中原料天然氣的凈化處理是一個(gè)非常重要的過(guò)程。

1 工藝介紹

1.1 LNG渦街流量計工藝流程說(shuō)明

該天然氣渦街流量計，將把來(lái)自（界區外）輸送管線(xiàn)的原料氣，經(jīng)過(guò)凈化，冷凝至液化一系列工藝過(guò)程，將液化天然氣（LNG）送入 LNG 儲罐（界區外），經(jīng)泵送，裝車(chē)，或至氣化站氣化后用于城市調峰。LNG渦街流量計包括：胺處理單元、干燥再生單元、液化單元、冷劑儲存單元、BOG 壓縮回收系統、放散系統。

1.2 干燥單元工藝流程說(shuō)明

原料氣在脫除酸氣后進(jìn)入液化單元之前，必須進(jìn)行脫水處理，一是預防天然氣中的水分析出，在液化時(shí)凝結，造成管道和儀表閥門(mén)的堵塞，產(chǎn)生事故。二是液態(tài)水的存在，未脫除的酸性組分會(huì )加劇壓力管道和容器的腐蝕，從而產(chǎn)生應力腐蝕。

該項目要求進(jìn)入液化廠(chǎng)的天然氣中水含量小于1ppmv 以下，選用兩塔分子篩脫水流程，正常生產(chǎn)中，一塔吸附，一塔再生，脫水介質(zhì)為4A 分子篩。

分子篩脫水屬于氣固吸附過(guò)程，是一個(gè)可逆過(guò)程。分子篩在低溫高壓下吸附至臨近轉效點(diǎn)時(shí)，通過(guò)升高溫度、降低壓力讓被吸附物質(zhì)從分子篩表面脫附再生[2] 。該系統通過(guò)多個(gè)切換閥的協(xié)調配合運轉完成干燥 / 再生的各個(gè)工藝步驟，兩臺干燥床的切換由專(zhuān)用切換閥來(lái)完成。

根據多年的工程經(jīng)驗，為了防止分子篩的結垢，減少胺的損失，我們在兩床分子篩脫水塔之前設置了分子篩過(guò)濾器。氣體經(jīng)胺處理后進(jìn)入分子篩過(guò)濾器，濾除了上游氣體中夾帶的殘胺及泡沫，避免分子篩遭到污染，脫除的液體通過(guò)液位控制自動(dòng)排放至胺系統，經(jīng)過(guò)濾后的氣體開(kāi)始進(jìn)入脫水器進(jìn)行干燥。

再生工序中，部分凈化后的干燥原料氣與壓縮后的蒸發(fā)氣匯合后進(jìn)入再生氣加熱器加熱至290℃左右，熱的再生氣上流經(jīng)飽和床讓其脫水。設置再生冷卻器冷卻從該床出來(lái)的濕氣，再通過(guò)再生氣分離器，分離出冷凝出來(lái)的水分。脫除的

水經(jīng)活性炭過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入胺液收集罐。來(lái)自再生分離器的再生氣匯合來(lái)自低壓重烴交換器的重烴以及重烴閃蒸罐的塔頂蒸汽，經(jīng)再生氣壓縮機入口分離器至再生氣壓縮機壓縮。干燥后的氣體shou先經(jīng)過(guò)粉塵過(guò)濾器脫除分子篩干燥過(guò)程中帶出來(lái)的粉塵，接著(zhù)氣體進(jìn)入脫汞床，將其中可能攜帶的汞脫除，#后原料氣流經(jīng)炭過(guò)濾器，脫除汞吸附劑后進(jìn)入液化工段。

2 干燥單元的設備布置

2.1 主要設備特點(diǎn)

（1）采用兩塔流程，工藝流程簡(jiǎn)單，設備數量少，工程量小，投資低 ；

（2）設置分子篩過(guò)濾 / 分離器、脫汞床、產(chǎn)品氣粉塵過(guò)濾器，可有效地去除原料氣中夾帶的殘胺（泡沫）和產(chǎn)品氣中的分子篩粉塵，降低原料氣中有害物質(zhì)汞的含量，保證裝置平穩操作 ；

（3）采用直燃式加熱爐為再生氣加熱設備，設備結構簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，再生氣切換迅速，熱效率高，投資省，能耗低 ；

2.2 設備布置要點(diǎn)

設備布置設計需滿(mǎn)足工藝流程，安全生產(chǎn)和環(huán)境保護等要求，同時(shí)考慮工廠(chǎng)整體布置，操作、維護、檢修、施工和消防等方面的需要，保持適當的設備間距，盡可能做到節約用地，減少能耗，力求經(jīng)濟合理，同時(shí)注意整齊美觀(guān)�？紤]到后期的安裝檢修，節約成本，故將外形相似設備按中心線(xiàn)對齊，集中成排布置，統一設置操作平臺。

3 干燥單元的配管設計

3.1 主要工藝管道材質(zhì)的選擇

管道材料的選用必須根據管道的設計壓力、設計溫度、流體類(lèi)別、經(jīng)濟性、耐蝕性、材料的焊接及加工等性能[3] 。

本裝置工藝介質(zhì)為天然氣，主要伴隨介質(zhì)還有烴類(lèi)及胺類(lèi)，在原料氣經(jīng)過(guò)壓縮，脫碳單元進(jìn)入干燥系統時(shí)的系統設計溫度為66℃，設計壓力4.40MPa，在干燥過(guò)程中管線(xiàn)經(jīng)歷的#高設計溫度330℃， 設計壓力4.40MPa，主要輸送介質(zhì)是氣態(tài)天然氣（GNG），從操作工況和經(jīng)濟性考慮，干燥單元主要工藝管道材質(zhì)為碳鋼。

3.2 主要設備的配管設計

LNG 渦街流量計中干燥單元的設備主要包括四類(lèi)，立式容器，粉塵過(guò)濾器，管殼式換熱器和直燃式加熱爐。在配管過(guò)程中要熟練掌握這幾類(lèi)化工典型設備的配管設計方法，滿(mǎn)足相關(guān)設計規范。

3.2.1 立式容器的配管設計

管道布置應從容器頂部到容器底部自上而下進(jìn)行規劃，并且應shou先考慮容器頂管道和大直徑的管道的位置和自流管道的走向，再布置壓力管道和一般管道，#后考慮容器底管道和小直徑管道[4]；為方便管架布置，管道應分組布置并且布置在近管廊一側。管道支架應生根焊接在容器壁的增強焊件上，該焊件由制造商完成，#大負載滿(mǎn)足要求。沿容器垂直直管應每隔一定距離設置必要的導向架。

兩臺分子篩是干燥單元的主要設備，屬于循環(huán)工況，通過(guò)多個(gè)切換閥的協(xié)調配合運轉完成干燥、再生的各個(gè)工藝步驟，管道的分支和調節閥比較多。干燥、再生過(guò)程中，工藝管道和設備筒體溫度會(huì )在66℃ -330℃之間進(jìn)行變化切換，為了減小管道熱應力帶來(lái)的位移，減小設備管口受力，在管道靠近設備的受力點(diǎn)設置彈簧支架。同時(shí)，因為管道上的切換閥門(mén)比較多，在配管過(guò)程中還要充分考慮閥門(mén)的安裝檢修空間。

3.2.2 粉塵過(guò)濾器的配管設計

粉塵過(guò)濾器和碳粉過(guò)濾器并聯(lián)布置，工藝流程簡(jiǎn)單，配管過(guò)程中注意合理放置閥門(mén)和相關(guān)儀表，合理設置管道支架。

3.2.3 加熱爐（直燃式）的配管設計

加熱爐配管設計應符合 GB-50316、SH-3012和 SEPD-0001中的有關(guān)明火設備配管設計的規定。設置拆裝法蘭，便于鍋爐內件的維護檢修，管路燃燒器的布置，應滿(mǎn)足燃燒器得到等量充足的油 / 氣量。來(lái)自于各種加熱器出口的管道，以對稱(chēng)布置為佳。

3.3 調節閥組的配管設計要點(diǎn)

調節閥組采用典型臥式布置的安裝方式，便于操作及維修。調節閥進(jìn)出口管道宜選用偏心異徑管，并且低平安裝，且在調節閥入口前管道低點(diǎn)處設置低點(diǎn)排放，且留有足夠的操作空間。在調節閥前后分別設置導向和限位支架，滿(mǎn)足管道的應力要求。

3.4 安全閥排放管道設計要點(diǎn)

干燥單元的安全閥出口管道均為直接排放至大氣的放空管，其排放高度必須滿(mǎn)足《石油化工企業(yè)設計防火規范》GB-50160的規定。泄壓閥的出入口管道應有足夠的支撐，以抵御閥門(mén)釋放時(shí)的推力。直接排往大氣的放空、安全閥和爆破片管線(xiàn)，低點(diǎn)均應設置淚孔（孔徑不小于6mm）。所有連通大氣的管道端口均應設不銹鋼防鳥(niǎo)網(wǎng)。

3.5 其他設計要點(diǎn)

管道保溫設計滿(mǎn)足國標 GB-50264要求。管道與設備連接時(shí)不應該產(chǎn)生過(guò)多的疲勞拉伸或者扭曲變形，合理設置管道支架，在需要的位置采用彈簧吊架。

4 結束語(yǔ)

在熟悉 LNG 渦街流量計工藝流程的基礎上，結合實(shí)際的項目設計經(jīng)驗，探討了干燥單元的設備布置和配管設計的技術(shù)要點(diǎn)，有利于提高 LNG 渦街流量計干燥單元配管的設計質(zhì)量，優(yōu)化管道布置，方便裝置安全操作和維修。