天然气液化工艺操作应知应会百题解.docx
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天然气液化工艺操作应知应会百题解
目录
第一部分基础理论知识5
1.1泡点(BubblingPoint)和露点(DewPoint)的定义是什么?
5
1.2什么是气体的临界温度(CriticalTemprature)、临界压力(CriticalPressure)和临界状态(CriticalPhase)?
5
1.3什么是物质的饱和蒸汽压(SaturatedVaporPressure)?
5
1.4什么是焦耳-汤姆逊效应(Joule-ThomsonEffect)?
5
1.5什么叫做闪蒸(FlashEvaporation)?
5
1.6什么是离心泵的汽蚀(Cavitation)?
6
1.7LNG有哪些特性?
6
1.8LNG有哪些优点?
6
1.9什么是填料塔?
7
1.10什么是PID调节?
7
第二部分预处理单元9
2.1天然气的预处理的目的是什么?
9
2.2基本负荷LNG工厂预处理指标?
9
2.3LNG原料气为什么要进行脱二氧化碳处理9
2.4LNG原料气为什么要进行脱水处理?
9
2.5原料气进气温度有何要求,可能会产生什么后果?
9
2.6叙述脱碳单元的引气操作。
9
2.7MDEA溶液如何进行配置?
10
2.8叙述建立胺液冷循环的方法?
10
2.9何时注入消泡剂,一次加注量是多少?
10
2.10启动胺液循环泵P-0302的操作程序是什么?
10
2.11分析天然气出脱碳塔后CO2含量超标的原因和解决方法。
11
2.12T-0301、V-0302、E-0302和V-0304的正常操作液位范围分别是多少?
11
2.13如何使脱碳单元稳定高效的运行?
11
2.14FV03002何时由FIC03002控制?
何时由LICA03021控制?
12
2.15进入T-0301的贫液温度要求是多少?
12
2.16分子筛吸附再生的顺控程序是怎样的?
12
2.17叙述天然气脱水单元顺控阀各自的作用?
12
2.18叙述干燥天然气过滤器FT-0401A/B的切换操作。
12
2.19叙述再生气流量控制阀的控制方法?
13
2.20叙述建立热媒油冷循环的方法。
13
第三部分天然气液化单元14
3.1冷箱温度变化速率的限制是如何要求的?
14
3.2说出LNG流量控制阀FV-51204的作用和控制方法。
14
3.3说出天然气进冷箱的温度高高联锁值以及高温带来的危害。
14
3.4正常生产时如果冷箱处于回温状态,可以通过哪些措施解决?
14
3.5如何控制好冷箱的降温速率?
14
3.6在线色谱仪分析的是哪几个点?
15
3.7工艺参数如何影响天然气液化?
15
第四部分冷剂循环和储存单元16
4.1叙述丙烷的卸料程序。
16
4.2V-0501、V-0502、V-0503和V-0504的正常操作液位范围分别是多少?
16
4.3J-T阀HV-51128的作用和控制方法是怎样的?
16
4.4日常生产中添加一定量的乙烯到冷剂循环中应如何操作?
17
4.5混合冷剂、气态冷剂和液态冷剂中各组分的摩尔百分比的设计值分别是多少?
17
4.6冷剂压缩机停机后,哪些阀门会自动关闭?
17
4.7如何调节冷剂压缩机的一段入口压力在正常值?
17
4.8叙述启动P-0501A/B、P-0502A/B打回流的流程?
17
第五部分LNG储存和输送单元18
5.1LNG储存中涡旋产生的主要原因及后果是什么?
18
5.2怎样检测LNG的分层?
18
5.3TN1101A/B的正常/联锁液位和压力分别是多少?
18
5.4启动LNG输送泵的程序是怎样的?
18
第六部分机组单元20
6.1什么是离心压缩机的喘振?
20
6.2离心压缩机发生喘振时有什么现象?
20
6.3BOG压缩机的启动程序是怎样的?
20
6.4BOG压缩机和调试压缩机的吸气压力和排气压力分别是多少?
20
6.5什么是透平(Turbin)?
21
6.6按下“START“按钮后,透平的运行程序是怎样的?
21
6.7透平各个按钮的作用分别是什么?
21
6.8透平开车前应检查哪些项目?
22
6.9透平信息的不同颜色分别代表什么意思?
23
6.10UV-51606和UV-51705的作用是什么?
23
第七部分公用工程单元24
7.1仪表风露点达不到要求的原因有哪些?
24
7.2氮气纯度不合格的原因有哪些?
24
7.3仪表风、氮气、软化水、精制水的指标?
24
7.4叙述启动仪表空气系统(包括空气压缩机)的操作程序?
24
7.5叙述启动氮气系统的操作程序25
7.6叙述启动精制水单元的操作程序25
7.7仪表风储罐出口压力低会有什么影响?
该低联锁值是多少?
会触发几级关断?
25
第八部分中控26
8.1什么是DCS?
26
8.2什么是ESD?
26
8.3MV、PV、SV、NR、HI、HH、LO、LL、IOP-、AUT、MAN分别表示什么意思?
26
8.4如何投用ESD旁路开关?
27
8.5何时投用旁路开关?
27
8.6发生三级关断后如何进行复位?
27
8.7发生四级关断后如何进行复位?
27
第一部分基础理论知识
1.1泡点(BubblingPoint)和露点(DewPoint)的定义是什么?
答:
液体混合物处于某压力下开始沸腾的温度,称为在这压力下的泡点。
若不特别注明压力的大小,则常常表示在0.101325MPa下的泡点。
泡点随液体组成而改变。
对于纯化合物,泡点也就是在某压力下的沸点。
露点是指空气中的水蒸气在某一特定温度及相对湿度条件下析出水蒸气并凝结成水珠的温度。
汽液平衡时,液相的泡点即为汽相的露点。
1.2什么是气体的临界温度(CriticalTemprature)、临界压力(CriticalPressure)和临界状态(CriticalPhase)?
答:
任何气体当温度低于某一数值时都可以等温压缩成液体,但高于该温度,无论压力增加到多大都不能使气体液化。
可使气体压缩成液体的这个极限温度称为该气体的临界温度,使气体压缩成液体所需要的压力称为临界压力,此时的状态称为气体的临界状态。
1.3什么是物质的饱和蒸汽压(SaturatedVaporPressure)?
答:
在一定温度下,物质的气体和液体达到平衡,即液体的蒸发速度和气体的凝结速度相等时,物质的状态不随时间而改变,此时的气液平衡状态称为饱和态,液体即饱和液体,气体即饱和气体,所指定的温度称为饱和温度,而饱和蒸汽的压力就是饱和蒸汽压。
1.4什么是焦耳-汤姆逊效应(Joule-ThomsonEffect)?
答:
当气体在管道中流动时,由于局部阻力,如遇到缩口和调节阀门时,其压力显著下降,这种现象叫做节流。
工程上由于气体经过阀门等流阻元件时,流速大时间短,来不及与外界进行热交换,可近似地作为绝热过程来处理,称为绝热节流。
实验发现,实际气体节流前后的温度一般将发生变化。
气体在节流过程中的温度变化叫做焦耳-汤姆逊效应(简称焦-汤效应)。
造成这种现象的原因是因为实际气体的焓值不仅是温度的函数,而且也是压力的函数。
大多数实际气体在室温下的节流过程中都有冷却效应,即通过节流元件后温度降低,这种温度变化叫做正焦耳-汤姆逊效应。
少数气体在室温下节流后温度升高,这种温度变化叫做负焦耳-汤姆逊效应。
1.5什么叫做闪蒸(FlashEvaporation)?
答:
闪蒸就是高压的饱和液体介质进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和介质变成一部分的容器压力下的饱和蒸气和饱和液体。
由于闪蒸是一个吸热过程,闪蒸时也伴随着体系温度的下降。
1.6什么是离心泵的汽蚀(Cavitation)?
答:
离心泵的吸入动力是靠吸入液面上压力与叶轮甩出液体后在叶轮入口处形成的真空低压之间的压差推动液体吸入泵内,叶轮入口处的压力低,吸入能力越大,但这个压力若低于输送温度下液体的饱和蒸汽压,液体便会大量汽化,同时原先溶于液体中的气体也会逸出,形成大量小气泡,这些小气泡随液流流到叶轮流道高压区时,在四周液体较高压力作用下,便会重新凝结,溃灭。
气泡凝结后就如形成一个空穴,周围液体以极高的速度向空穴冲击而来,液体质点相互撞击形成部分水力冲击,如果这些气泡是在叶轮金属表面附近溃灭,则液体质点就连续冲击在金属表面上,由于这种水力冲击的局部压力很高,冲击速度很快,所以会导致金属表面疲劳而剥蚀。
这种汽化、凝结、冲击和剥蚀的现象就称为汽蚀。
离心泵发生汽蚀时,常发生噪音和震动,并伴有流量、扬程和效率的降低,严重时吸不上液体,称为“抽空”。
1.7LNG有哪些特性?
答:
LNG不同于一般的低温液体,它还具有一下的特性。
①LNG的蒸发LNG储存在绝热储罐中,任何热量渗漏到罐中,都会导致一定量的LNG汽化为气体,这种气体称为蒸发气。
②LNG的溢出与扩散LNG倾倒地面上时,最初会猛烈沸腾蒸发,其蒸发率将迅速衰减至一个固定值。
蒸发气沿地面形成一个层流,从环境中吸收热量逐渐上升和扩散,同时将周围的环境空气冷却至露点以下,形成一个可见的云团,这可作为蒸发气移动方向的指南,也可作为蒸发气-空气混合物可燃性的指示。
③LNG的燃烧与爆炸LNG具有天然气的易燃易爆特性,在-162℃的低温条件下,其燃烧范围为6%-13%(体积百分比);LNG着火温度即燃点随组分的变化而变化,其燃点随重烃含量的增加而降低,纯甲烷着火温度为650℃。
1.8LNG有哪些优点?
答:
LNG的主要优点表现在以下方面。
①安全可靠LNG的燃点比汽油高230℃,比柴油更高;LNG的爆炸极限比汽油高2.5-4.7倍;LNG的相对密度为0.47左右,汽油为0.7左右,它比空气轻,即使稍有泄漏,也将迅速会发扩散,不至于自燃爆炸或形成遇火爆炸的极限浓度。
因此,LNG是一种安全的能源。
②清洁环保LNG环保性能非常优越,是一种洁净的能源。
③经济高效LNG液化后的体积大约缩小为气态天然气的1/625,其储存成本仅为气态天然气的1/70-1/6,其投资省、占地少、储存效率高。
此外,LNG携带的冷量可以部分回收利用。
④灵活方便LNG可通过专门的槽车或轮船将大量的天然气运输到管道难以到达的任何用户,不仅比地下输气管道节省投资。
而且方便可靠、风险性小、适应性强。
此外,用海水可以使LNG很容易地汽化。
1.9什么是填料塔?
答:
塔设备有许多种类型,塔设备是化工、石油化工和炼油生产中最重要的设备之一。
它可使气液或液液两相之间进行紧密接触,达到相际传质及传热的目的。
填料是填料塔中的传质元件,它可以有不同的分类。
填料的类型有两大类:
拉西环矩鞍填料和鲍尔环。
鲍尔环是在拉西环的壁面上开一层或两层长方形小窗。
波纹填料有丝网形和孔板形两大类。
对填料的基本要求有:
传质效率高,要求填料能提供大的气液接触面。
即要求具有大的比表面积,并要求填料表面易于被液体润湿。
只有润湿的表面才是气液接触表面。
生产能力大,气体压力降小。
因此要求填料层的空隙率大。
不移引起偏流和沟流。
经久耐用具有良好的耐腐蚀性,较高的机械强度和必要的耐热性。
取材容易,价格便宜。
填料塔以填料作为气液接触元件,气液两相在填料层中逆向连续接触。
它具有结构简单,压力降小,易于用耐腐蚀非金属材料制造等优点,对于气体吸收,真空蒸馏以及处理耐腐蚀性流体的操作,颇为实用。
当塔径增大时,引起气液分布不均匀,接触不良等,造成效率下降,称为放大效应。
与次同时,填料塔还具有重量大,造价高,清理检修麻烦,填料损耗大等缺点。
1.10什么是PID调节?
答:
PID是英文单词比例(Proportion),积分(Integral),微分(Differentialcoefficient)的缩写。
PID调节实际上是由比例、积分、微分三种调节方式组成,它们各自的作用如下。
比例(P)控制比例控制是一种最简单的控制方式。
其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。
当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-stateerror)。
积分(I)控制在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。
对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(SystemwithSteady-stateError)。
为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。
积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。
这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。
因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分(D)控制在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。
自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。
其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。
解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。
这就是说,在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。
所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
第二部分预处理单元
2.1天然气的预处理的目的是什么?
答:
天然气的预处理是脱除天然气中的硫化氢、二氧化碳、水分、重烃和汞等杂质。
其主要目的有:
①避免低温下水与烃类组分冻结而堵塞设备和管道,降低管线的输气能力;②提高天然气的热值,满足气体质量指标;③保证天然气在深冷条件下液化装置能正常运行;④避免腐蚀性介质腐蚀管道和设备。
2.2基本负荷LNG工厂预处理指标?
杂质
预处理指标
水
<0.1×10-6m3/m3
二氧化碳
(50-100)×10-6m3/m3
硫化氢
4×10-6m3/m3
COS
<0.5×10-6m3/m3
硫化物总量
10-50mg/m3
汞
<0.01ug/m3
芳香族化合物
(1-10)×10-6m3/m3
2.3LNG原料气为什么要进行脱二氧化碳处理
答:
CO2是酸性气体,它对金属管道与设备都有腐蚀作用,而且因其沸点较高,在天然气液化的降温过程中容易结晶析出,从而堵塞管道和设备。
此外,CO2不燃烧、无热值,其运输和液化都将增大LNG的成本,因此必须将其脱除。
2.4LNG原料气为什么要进行脱水处理?
答:
由于LNG原料气中的饱和水分在一定条件下可能形成碳氢水合物,严重时可能堵塞液化系统的管路和设备,最终影响LNG生产。
另外,对于含CO2、H2S的天然气,由于水分的作用,它们将形成具有腐蚀性的酸液,从而造成设备与管线的严重腐蚀。
所以,对LNG原料气必须进行脱水处理。
2.5原料气进气温度有何要求,可能会产生什么后果?
答:
原料气进气温度不能高于60℃。
若温度过高,首先会造成脱CO2不完全,造成CO2超标;其次造成E-0303出口温度过高,导致分子筛脱水不彻底;最后进入冷箱可能堵塞。
所以在原料气入厂设置温度高高联锁,一旦温度达到60℃,立即发生三级关断,全厂除储罐区和公用工程外,所有的紧急切断阀关闭,动设备停止。
2.6叙述脱碳单元的引气操作。
答:
脱碳单元的引气操作程序是:
①建立胺液的循环并分析溶液成分合格;
②引入热媒油到再沸器对胺液进行加热至122℃;
③启动AC-0302、AC-0303;
④缓慢打开V-0307至T-0301管线上的手阀,以每分钟不能超过0.05MPa的速度将脱碳系统的压力提到4.4MPa,通过就地压力表PI03007观察充压情况,当压力稳定后,将该手阀全开;
⑤天然气脱碳不合格由调试压缩机打回T-0301入口,至此,引气结束。
2.7MDEA溶液如何进行配置?
答:
先将MDEA、DEA分别通过桶泵打入临时储罐内,当储罐装满后可启动管道泵将MDEA、DEA打入到MDEA缓冲罐中,并通过P-0306将精制水打入到V-0304中,记录好加入的MDEA、DEA和加水量。
当V-0304达到高液位后,启动P-0302中的一台,将胺液打入系统,继续按照前述的方法配置胺液,直到加入的MDEA、DEA和水达到设计量,各自所占的比例为35%、15%、55%。
通过冷循环将其混合均匀,化验室取样分析含量合格后则配置完成。
2.8叙述建立胺液冷循环的方法?
答:
①T-0301、T-0302液位均达到正常值后,用氮气调整两塔的压差;
②通过T-0301充氮线将T-0301压力充至0.8Mpa,确认PI03010达到0.8Mpa通过安全阀PSV03002旁路阀进行调整;
③通过V-0302充氮线将V-0302压力充氮至0.5Mpa,确认PI03017达到0.5Mpa后,将PV03016前后手阀打开,将PV03016设定0.5Mpa投自控;
④通过LV03004将胺液转入V-0302中,再由SDV03006及LV03008将MDEA溶液转入T-0302中,最后通过LV03009将液体返回到V-0304中;
⑤启动MDEA循环泵,将胺液进行循环(注意:
启泵时电流值不超过额定值,点动启泵排气,出口阀在启动前应关闭);
⑥至此两塔间的循环建立,将LIC03004、LIC03008、LIC03009、LIC03021设定为50%,并切换至自动状态,溶液循环量控制在设计流量的50%;
⑦此时记录好各参数值,控制好压力梯度。
2.9何时注入消泡剂,一次加注量是多少?
答:
当脱碳单元T-0301或T-0302压差高或者CO2含量超标时,经分析如果是由于胺液发泡引起的,可向系统内添加消泡剂。
一次加入量约为230ml.
2.10启动胺液循环泵P-0302的操作程序是什么?
答:
启动P-0302的操作程序是:
a、确认阀门状态,泵进出口阀全关;
b、检查胺液缓冲罐的液位在低液位以上;
c、检查润滑油油位等;
d、打开入口阀,使泵内充满液体,并对泵进行排气;
e、现场点动泵,检查电机转向以及振动情况等;
f、上述都正常之后启动泵;
g、MCC注意观察电流值,不能超出限制;
h、观察出口压力,缓慢打开出口阀,直至压力稳定在5.0MPa左右;
i、启泵后注意观察V-0304中的压力,可手动稍开PCV03002的旁路,以维持罐内的压力在15~25KPa之间。
2.11分析天然气出脱碳塔后CO2含量超标的原因和解决方法。
答:
CO2含量超标的原因是。
①原料气及CO2含量突然增加;
②T-0302再生效果不好,贫液中CO2浓度增加;
③T-0301贫液温度上升;
④脱碳溶液MDEA浓度下降;
⑤MDEA溶液发泡。
解决方法。
1及时增加贫液量及T-0302再生温度;
②增加再生温度;
③通过空冷器电机的变频器,调整进T-0301点的贫液温度;
④补充新鲜MDEA溶液或将T-0302顶温度提高,用多蒸发的方式减少MDEA溶液含水量;⑤将少量消泡剂注入系统,分析发泡原因,如因MDEA浓度变化引起,则调整浓度至正常值。
2.12T-0301、V-0302、E-0302和V-0304的正常操作液位范围分别是多少?
答:
如下表
位号
正常操作液位范围(单位:
mm)
T-0301
400-1200
V-0302
400-1300
E-0302
400-800
V-0304
400-1300
2.13如何使脱碳单元稳定高效的运行?
答:
①控制好T-0301和T-0302的压差;
②控制好P-0302的负荷;
③控制好吸收和再生的温度及两塔液位,波动不要太大,避免胺液发泡或发生液泛;
④随原料气中CO2含量的变化及时调整P-0302的负荷,以保证胺液运行平稳,脱碳效果好;
⑤控制好系统内水平衡。
2.14FV03002何时由FIC03002控制?
何时由LICA03021控制?
答:
当V-0304的液位LICA03021的液位在20%~80%之间时,由FIC03002控制FV03002,当V-0304的液位LICA03021的液位低于20%或高于80%时,由LICA03021控制FV03002。
2.15进入T-0301的贫液温度要求是多少?
答:
进入脱碳塔的贫液的温度要求在:
47℃~49℃之间(贫气工况),46.5℃~48.5℃之间(富气工况)。
2.16分子筛吸附再生的顺控程序是怎样的?
答:
分子筛的吸附再生顺控程序如下:
A/B塔阀吸附(12h)卸压(0.5h)加热(6h)冷却(5.5h)升压(0.5h)
KV04001A/BA开B关B关B开B关
KV04002A/BA开B关B关B开B关
KV04003A/BA关B关B开B关B关
KV04004A/BA关B关B开B关B关
KV04005------关开关关
KV04006------开关开开
KV04007------关关关开
KV04008A/BA关B开B关B关B关
KV04009------开关关开
2.17叙述天然气脱水单元顺控阀各自的作用?
答:
①KV04001A/B控制原料气进入A/B分子筛塔进行脱水;
②KV04002A/B脱水后的原料气通过这两个阀门进入下游装置
③KV04003A/B再生气/冷吹气通过这两个阀门A/B分子筛塔进行再生/冷吹
④KV04004A/B加热/冷吹后的再生气/冷吹气通过这两个阀门进入下游装置
⑤KV04005控制BOG是否进入再生气加热炉加热以作再生气
⑥KV04006控制BOG是否进入空冷器冷却以作冷吹气
⑦KV04007通过此阀对两个塔进行均压
⑧KV04008A/B再生气/冷吹气排放阀
⑨KV04009当两塔不进行再生/冷吹时,再生气/冷吹气从此排放
2.18叙述干燥天然气过滤器FT-0401A/B的切换操作。
答:
当备用设备投用后,检查各连接法兰、盲法兰等无泄漏时,将原运行设备切换出系统,操作如下:
①关闭出口线手阀、进口线手阀;
②用导淋阀将设备管线内压力卸至“零”;
③将切出的设备氮气置换到含氧量≤1%V;
④将进口和出口管线上的盲板由“通”变“盲”;
⑤打开设备上部法兰更换过滤元件(活性碳)后将法兰恢复,使设备处于备用状态;
⑥将换下的过滤元件清理干净后备用。
2.19叙述再生气流量控制阀的控制方法?
答:
再生气的流量控制阀FV-04002由FIC-04002控制,通过设定FIC04002的设定值来改变FV-04002的开度,从而改变再生气从FT04003A/B补充过来的流量,以达到FIC-04002的设定值。
在手动状态给定FV-04002的开度,通过检测FIC-04002的流量值来手动调节再生气的流量。
2.20叙述建立热媒油冷循环的方法。
答:
①关闭PDV10011调节阀两侧的阀门和差压计入口阀门,P-1001A/B进口主管线上DN200阀门,关闭热媒油循环泵出口阀。
②确认循环泵入口过滤器滤芯为60目;
③启动循环泵P1001A或P1001B,逐步打开泵后的出口阀,开始小流量运行,逐步加大流量,在流量稳定的情况下
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