脱碳系统是LNG工程项目的一部份,主要是脱除原料气中的CO2等酸性气体和水分,避免设备管道受到腐蚀和堵塞管道设备。根据焦炉气成份和净化气产品质量要求,采用湿法脱除焦炉气中的CO2,选用MDEA(N-甲基二乙醇胺)为化学脱除剂,一段吸收,一段再生,MDEA溶液循环使用,使净化气中CO2含量在50ppm以下。
该工艺流程包括MDEA吸收和再生两个工序。
反应原理如下:
MDEA(N-Methyldiethanolamine) 即N-甲基二乙醇胺,分子式CH3-N(CH2CH2OH)2,分子量119.2,沸点246-248℃,闪点260℃,凝固点-21℃,汽化潜热519.16KJ/Kg,能与水和醇混溶,微溶于醚。在一定条件下,对二氧化碳等酸性气体有很强的吸收能力,而且反应热小,解吸温度低,化学性质稳定,无毒不降解。
纯MDEA溶液与CO2不发生反应,但其水溶液与CO2可按下式反应:
CO2+H2O==H++HCO3- (1)
H++R2NCH3==R2NCH3H+ (2)
式(1)受液膜控制,反应速率极慢,式(2)则为瞬间可逆反应,因此式(1)为MDEA吸收CO2的控制步骤,为加快吸收速率,在MDEA溶液中加入1-5%的活化剂DEA(R2NH)后,反应按下式进行:
R2NH+CO2==R2NCOOH (3)
R2NCOOH+R2NCH3+H2O==R2NH+R2CH3NH+HCO3- (4)
(3)+(4):
R2NCH3+CO2+H2O==R2CH3NH+HCO3- (5)
由式(3)-(5)可知,活化剂吸收了CO2 ,向液相传递CO2 ,大大加快了反应速度,而MDEA又被再生。MDEA分子含有一个叔胺基团,吸收CO2后生成碳酸氢盐,加热再生时远比伯仲胺生成的氨基甲酸盐所需的热量低得多。
MDEA 溶液在与CO2发生化学反应的同时,也有部分CO2溶解于溶液中,该部分CO2在再生时也随之释放出来。
2.1 胺溶液吸收工序
由界区外导入的焦炉气压力:2.3MPa(G),CO2含量≤9.0%,经过原料气过滤器(Y61301)后,从吸收塔(T61301)的下部进入,自下而上通过吸收塔;再生好后的50%左右的活化MDEA溶液(贫液)经贫液泵(P61301A/B/C)升压到3.1MPa(G),从吸收塔(T61301)上部淋入,自上而下通过吸收塔,逆向流动的MDEA溶液和焦炉气在吸收塔内充分接触,焦炉气中的CO2被吸收而进入液相,未被吸收的组份从吸收塔顶部引出,然后进入吸收塔顶气液分离器(V61301)除去游离水份送去界区。
2.2 溶液再生工序
吸收塔(T61301)内的MDEA溶液吸收CO2后,被称为富液,温度61~66℃,由调节阀调节吸收塔液位,减压至0.7MPa后进入闪蒸塔(T61303),在61~66℃温度下闪蒸出大部分溶解在溶液中的烃类,氢气,一氧化碳和少量的二氧化碳的气体,闪蒸气经闪蒸气冷却器(E61305)冷却至40℃,由闪蒸气分离器(V61302)分离出冷凝液送往二氧化碳分离器(V61303),气体调压至0.2MPa后送出界区。调节阀控制闪蒸塔的压力在0.7MPa,用调节阀控制闪蒸塔的液位。分离出的液体经贫富液换热器(E61301)换热到105℃后,再进入再生塔(T61302)上部,在再生塔内进行汽提再生,直至贫液的贫液度达到指标。再沸器(E61303)的热源来自0.4MPa(G)158℃的低压饱和蒸汽,蒸汽冷凝液进入冷凝液罐(V61306),再经冷凝水泵(P61306A/B)送至界外锅炉系统。再生塔下部操作温度为115℃~125℃,以保证MDEA溶剂再生彻底。
出再生塔的MDEA溶液称为贫液,经过贫富液换热器(E61301)、贫液空冷器(AC61302A/B),被冷却到40℃左右,再经贫液泵(P61301A/B/C)加压到3.1MPa(G)进入吸收塔。MDEA溶液在长期循环过程中,会降解或携带其他杂质,所以在贫液泵出口会分出5-10m3/h溶液通过旁滤系统(包含机诫过滤器(Y61302A/B)和活性炭过滤器(Y61303)过滤后,除掉杂质,以降低发泡几率;除掉杂质后的MDEA溶液又回到贫液泵(P61301A/B/C)入口,如此反复循环。
再生塔顶部出口气体约100℃~105℃,压力为~0.06MPa的富含二氧化碳气体,先经二氧化碳空冷器(E61304)降温到40℃以下,再进入二氧化碳气液分离器(V61303)分离液体,经调节阀稳压后去混合气压缩机。二氧化碳气液分离器(V61303)收集的冷凝液经回收泵P-61302A/B送入再生塔(T61302),以维持整个系统的水含量平衡。为保证再生塔升降温过程中,气体冷凝后形成负压,专门设置了一条氮封管线,从二氧化碳气液分离器(V61303)出口引入,并设置自力式调节阀PCV-61302控制压力。
3.1 胺溶液吸收工序
序号 | 项目 | 操作参数 |
一 | 吸收塔T61301 | |
1 | 气体入塔温度 | 40-50.0℃ |
2 | 气体入塔压力 | 2.3MPa(G) |
3 | 气体入塔流量 | 104512Nm3/h(110%) |
4 | 出塔气体流量 | 90000Nm3/h |
5 | 出塔气体CO2含量 | 50PPm |
6 | 进塔气体CO2含量 | 90000PPm |
7 | 贫胺溶液入塔温度 | 50℃ |
8 | 贫胺溶液入塔胺浓度 | 45-50%(wt) |
9 | 富胺溶液出塔温度 | 61-66℃ |
10 | 吸收塔底液位 | 50-70% |
二 | 吸收塔前过滤器Y61301 | |
1 | 操作压力 | 2.3MPa(G) |
2 | 操作温度 | 40-50℃ |
3 | 正常流量 | 104512Nm3/h(110%) |
4 | 过滤精度 | 直径≥10µm的所有粒子的脱除率≥99.5% |
三 | 闪蒸塔T61303 | |
1 | 操作温度 | 61-66℃ |
2 | 操作压力 | 0.7MPa(G) |
3 | 液位 | 50-70% |
四 | 吸收塔气液分离器V61301 | |
1 | 操作温度 | 40℃ |
2 | 操作压力 | 2.3MPa(G) |
3 | 液位 | 50-70% |
五 | 贫液泵P61301A/B/C | |
1 | 排压 | 3.1MPa(G) |
六 | 溶液过滤器Y61303 | |
1 | 操作压力 | 3.1MPa(G) |
2 | 操作温度 | 40℃ |
3 | 正常流量 | 5-10 m3/h |
七 | 贫液空冷器E61302A/B | |
1 | 操作温度 | 40℃ |
八 | 消泡剂泵P61306 | |
1 | 排压 | 0.7MPa(G) |
九 | 消泡剂罐V61307 | |
1 | 操作温度 | 40℃ |
2 | 操作压力 | 常压 |
3.2胺溶液再生工序
十 | 贫富液换热器E61301 | ||
1 | 操作压力 | 热侧 | 0.075~0.06 MPa(G) |
冷侧 | 0.5~0.7MPa(G) | ||
2 | 操作温度 | 热侧 | 120~90℃ |
冷侧 | 68~98℃ | ||
十一 | 再生塔及再沸器T61302/E61303 | ||
1 | 再生塔顶出口温度 | 103~105℃ | |
2 | 再生塔顶操作压力 | 0.03~0.05MPa(G) | |
3 | 再生塔底/重沸器温度 | 115~120℃ | |
4 | 再生塔底液位 | 50-70% | |
5 | 贫胺中CO2含量 | ≤0.001mol/mol | |
十二 | 二氧化碳空冷器E61304 | ||
1 | 操作压力 | 0.06~0.04MPa(G) | |
2 | 操作温度 | 100—40℃ | |
十三 | 二氧化碳气液分离器V61303 | ||
1 | 操作温度 | 40℃ | |
2 | 操作压力 | 0.04~0.06MPa(G) | |
3 | 液位 | 50-70% | |
十四 | 回收泵P61302A/B | ||
1 | 排压 | 0.7MPa(G) | |
2 | 总流量 | 5-10Kg/h | |
十五 | 废胺储罐V61305 | ||
1 | 操作温度 | 40℃ | |
2 | 操作压力 | 常压 | |
3 | 液位 | 50-70% | |
十六 | 溶液储槽V61304 | ||
1 | 操作温度 | 40℃ | |
2 | 操作压力 | 常压 | |
3 | 正常液位 | 50-70% |
4.1 装置试车
4.1.1 装置试车步骤
(1)试车前的装置检查;
(2)仪器仪表校正调试、自动控制调试;
(3)动力设备单体试车;
(4)系统吹扫、气密性试验;
(5)系统清洗(清水冲洗、氮气置换、碱洗、脱盐水洗、胺溶液冲洗及发泡、MDEA溶液循环);
(6)联动试车;
(7)引入原料气试车。
4.1.2装置试车前的检查
试车前需细致检查以下几项,准备工作确保到位:
(1)所有设备、工艺管线、伴热管、仪表管道、公用工程的安装全部完成,管道支架牢固,完成防雷及静电接地工作,装置界区内外对接口正确;
(2)原辅材料、劳保用品、消防器材、操作工具确保到位,填料已装填到位;
(3)操作人员培训和编写试车方案已完成,操作人员已熟练掌握;
(4)现场平整,无障碍物,给排水和排污齐全;
(5)公用工程:仪表气、脱盐水、消防水、蒸汽、电等具备引入界区条件,需用条件如下:
A、仪表空气
流量:50Nm3/h 压力:0.5~0.7MPa.G
温度:常温,无油,无尘,露点:≤-20℃
B、氮气
流量:6000Nm3/h 纯度≥99.9%
压力:0.7MPa(G) 温度:常温
C、脱盐水:
正常运行(原料气中水含量饱和)时补充量:22T/h, 0.4MPa,25℃
D、电 220V,380V,10kV,50HZ
仪表用电 6 kW(预计,以施工设计为准)
照明用电 20kW(预计,以施工设计为准)
贫液泵(3台) 240kW/台(估),防爆电机,二开一备
其他机泵 30kW 间歇使用
E、蒸汽系统
压力:0.5MPa(G)
总热负荷:25t/h
温度:158℃(饱和)
4.1.3自控仪表调试
(1)调节阀的行程检查,送出仪表气、电。
本装置的调节阀开车前应按0-25%-50%-75%-100%-75%-50%-25%-0的阀位操作数次,以检查各控制器信号与现场阀的阀位是否一致及其重现性。
(2)检查现场程控阀位号、阀检与DCS控制是否一致,程序必须无负荷正常运行48小时无故障方为合格。
(3)检查、校正现场指示工艺参数的仪表:如温度计、压力表、流量计、液位计等的指示可靠性。
(4)控制室操作站上集中的各种工艺参数如流量、液位、温度、压力等试车前做好启用准备,并在试车过程中进行调校,确保准确可靠。
4.1.4动力设备单体试车
所有动力设备的试车、开车必须按设备制造厂的操作说明书或操作规程执行,并且在制造厂技术人员的指导下进行。
运转设备应按产品说明书,清洗、加油,手动盘车,空负荷运行电机,必要时拆除电机与所驱动设备的联轴器(俗称靠背轮)。
(1)通知电气人员检查电机接线、接地及电机绝缘情况,合格后送电。电机盘车应无卡、擦、异响现象。
(2)点试确认其运转方向是否正确,不正确应通知电气人员断电、重新接线后送电。
(3)启动电机并检查电机空转时电流、温升情况。
(4)电机单试合格后停电机,连接联轴器。
4.1.5系统吹扫、气密性试验
4.1.5.1 吹扫方法
(1)吹除前拆除所有调节阀、压力表、液位计、过滤器、流量计、安全阀,人工清洗,气体吹除后安装。
(2)吹扫气源为压缩空气或者氮气,压力为0.4~0.5MPa;从界区入口进入,吹扫所有压力气体管道、设备。
(3)吹除的管道尽量要短,利用设备储存气体,利用前一阀门控制,吹除后一阀门的管线,多接口的管道沿途逐一排放,吹除管线最好从上到下,最底口排放,必要时可进行反流程,所有排污阀在吹除时应打开,吹净后可关闭。
(4)在吹扫过程中,可手动打开程控阀,每一条管线必须吹净,吹除的脏气体不要进干净设备。
(5)空气吹除后,在出口放置白布或白漆木板检验,无污物合格。
4.1.5.2 气密试验
在气密性试验前,应先完成管道的探伤、强度试验并合格,所有压力管道必须进行预试验,试验压力为0.2MPa,检查无泄漏后进行升压试验。升压应缓慢进行,当升压至试验压力的50%时,如未发现异状或泄漏,继续按试验压力的10%逐渐升压,每级稳压3分钟,直至试验压力。稳压10分钟,以肥皂水等检查无泄漏为合格。
胺溶液再生工序(低压系统)可充入<0.2MPa的压力进行气密试验,保压24小时,压降小于试验压力0.5%。
(1)按相应规范做好试验前准备工作。
(2)按照GB50235-2010规范要求,试压压力为管道设计压力的1.15倍,如果管道与设备连在一起试压,试压压力不得超过设备的设计压力。
(3)试压气源用压缩空气,手动打开压力管道上调节阀、程控阀及手动阀,使每一根压力管道都充满压缩空气。
(4)空气试漏时注意和现生产系统一定要隔离。
(5)试漏时用肥皂水逐一涂抹焊口和连接处,做好标记,出现泄漏统一处理,处理后需再次试漏。
(6)试漏合格后,系统全部泄压,泄压时应从放空管或排污口缓缓泄压。
4.1.6系统清洗(主要对CO2吸收工序和胺液再生工序)
4.1.6.1 清水冲洗
4.1.6.2 净化系统氮气置换
(1)从原料气入口管引入氮气,对胺溶液吸收工序、溶液再生工序进行置换,在出口取样分析气体中的氧含量小于0.5%为合格。
(2)系统置换合格后,充入氮气保护,维持系统氮气微正压,进行下一步工作。
4.1.6.3 Na3PO4溶液冲洗
(1)关闭地下槽(V61305)和胺液储罐(V61304)的氮气进口阀,向地下槽(V61305)补充脱盐水至50%的液位、胺液储罐(V61304)至50%的液位。
(2)系统低排点全部关闭,打开胺液储罐(V61304)、地下槽(V61305)的加热管线阀门使溶液温度维持在50℃~70℃。
(3)打开液下泵进口阀,出口阀和胺液储罐的排放阀,开启液下泵(P61304), 使溶液能在地下槽(V61305)和胺液储罐(V61304)间建立循环。
(4)打开地下槽(V61305)的人孔或加药口,向地下槽(V61305)中加入Na3PO4 配成3% wt浓度的碱液。
(5)与上述脱盐水循环相同,通过贫液泵打系统循环。
吸收塔(T61301)塔内充入0.5MPa的氮气;闪蒸塔(T61303)内充入0.4MPa的氮气;再生塔(T61302)充入0.03MPa的氮气。
开启贫液泵(P61301A/B/C)给T61301注入70%液位;
打开相关阀门,依次给闪蒸塔(T61303)、再生塔(T61302)注入液体建立低液位;
通过贫液泵入吸收塔流量调节阀调节流量计的流量,溶液过滤器Y61302A ,Y61303,Y61302B出口液体回到泵进口;
T61301液位控制在50%~70%之间;
T61303液位控制在50%~70%之间;
T61302液位控制在50%~70%之间。
(6)投运再沸器E61303,控制整个脱酸系统循环温度在50℃~60℃。
(7)循环约8小时后,停再沸器E61303。
(8)打开吸收塔(T61301)底部排污阀进行排液,维持系统溶液循环;打开脱盐水进口阀给溶液储罐补充脱盐水稀释,直至溶液温度降至40℃。
(9)取样分析Na3PO4溶液被脱盐水完全替代(分析溶液电导率)。
(10)达到要求后,停泵P61301A/B/C最后从低点排入地沟,废胺储罐和溶液储槽内积液排净。
(11)溶液排尽后,吸收塔(T61301)维持氮气0.1MPa的压力,再生塔(T61302)维持0.03MPa。
注:1、调节阀的旁通、各处排污口、压力变送器引压管、应得到清洗。
2、检查自控仪表的可靠性。
3、操作工配制磷酸三钠和MDEA溶液时,应配戴劳保用品,防溅防腐蚀。
4.1.6.4 脱盐水冲洗
此步骤有利用装置的顺利开车和操作。
(1)与上述相同,系统用脱盐水循环冲洗,不需加热。
(2)清洗完毕,检查所有过滤器,清洗后再安装。
(3)系统排液和清洁完毕后,吸收塔(T61301)维持氮气0.5MPa的压力,再生塔(T61302)维持0.03MPa。(如果排放的液体还不清洁,有必要重新进行Na3PO4溶液清洗)。
4.1.6.5 胺溶液冲洗及发泡
不是活化的MDEA溶液,在加入前,应单独进行发泡试验,便于对比。
(1)吸收塔(T61301)充入氮气0.4MPa;按上述方法,向胺液储罐(V61304)和地下槽(V61305)中分别加入a-MDEA,配制3%的a-MDEA溶液;
(2)将3%的a-MDEA溶液温度升至操作温度,即再生塔底温度为115~125℃,再循环6~8小时,然后进行溶液发泡试验,发泡试验的上限高度为300~400ml,消失时间为小于30秒。
(3)再按以上程序进行a-MDEA溶液的稀释和冷却。
(4)当脱盐水完全替代a-MDEA后,停止脱碳溶液系统循环,系统排尽液体,再次清洗泵的过滤器。
(5)系统排液和清洁完毕后,吸收塔(T61301)维持氮气0.1MPa的压力,闪蒸塔(T61303)维持氮气0.08MPa的压力,再生塔(T61302)维持0.03MPa。
4.1.6.6 a-MDEA溶液循环
(1)地下槽(V61305)充入49%的液位,对胺液储罐(V61304)充入脱盐水到51%的液位,开启槽内的加热蒸汽,使水温在50℃~60℃之间。启动泵P61304维持溶液循环;
(2)在地下槽(V61305)和胺液储罐(V61304)中分别加入活化MDEA(纯MDEA+助剂),配成45%的MDEA溶液,分析后确认MDEA浓度合格(注:在冬天寒冷季节,纯MDEA很稠,且活化剂可能有固体结晶析出,配液时应将溶液加热后将固体结晶融化后再倒入地下贮槽,使用前应确保溶液内没有固态晶体,否则应先适度加热),并在地下贮槽和溶液贮槽间循环。配好后,地下槽(V61305)液位为80%,胺液储罐(V61304)液位为90%。
(3)配制好后关闭所有对空口并严格氮封,向地下槽(V61305)、胺液储罐(V61304)充入0.03MPa的氮气压力;再生塔(T61302)也充入0.03MPa的氮气,吸收塔(T61301)充入0.5MPa的氮气,闪蒸塔(T61302)充入0.4MPa的氮气。
(4)启动贫液泵P61301A/B/C给吸收塔(T61301)送液至70%液位,开贫液泵到吸收塔调节阀调节流量计的流量;经过溶液过滤器Y61303,Y6130A/B的溶液回到泵进口;打开开关切断阀,逐渐打开调节阀送液入闪蒸塔(T61303),液位至50%;再逐渐打开闪蒸塔后调节阀送液入再生塔(T61302),塔底液位至50%,逐渐打开调节阀系统建立循环,系统液位、流量打入自控。
(5)在取样分析MDEA的浓度,确认为45%左右,如果必要,需稀释或另加入MDEA。
(6)开启各换热器的循环水或风机,运行再沸器E61303,将系统操作温度控制在115℃~120℃之间。
(7)溶液建立循环后,等待系统置换引入原料气。(准备工作见后开车程序)。
4.2 装置的开车和停车
4.2.1正常情况下各工序间的开车顺序
(1)首先各工序作好开车前准备工作;送入需要的水、电、仪表气、蒸汽系统等公用工程。
(2)系统各点必须排污,过滤器已清洗,伴热管投入使用。
(3)开启所有调节阀的前后切断阀;安全阀的根部阀;压力表的根部阀;所有程控阀、调节阀的气源阀;仪表空气总阀;所有压力变送器的气源阀。
(4)系统氮气置换(手动操作各程控阀)。
(5)微机系统设置,主要是开启程序,对调节阀参数进行设定。调节阀开度初设置(见指标参数)。
注意:开车初期,并不是所有调节阀都是自动运行,部份调节阀应在装置正常后才能投入自动,为方便操作,还有的用手动好一些(手动、自动都在微机上设定)。
(6) 建立溶液循环,准备进气。
吸收塔(T61301)塔内充入0.5MPa的氮气;闪蒸塔(T61303)内充入0.4MPa的氮气;再生塔(T61302)充入0.03MPa的氮气。
打开回收泵排气、启动回收泵P61302A/B,打开相关阀门,通过CO2气液分离器(也可通过胺液补充泵P61303与胺液储罐或者两套方案共用的方法)向再生塔T61302充液至正常液位后,打开贫液泵排气、启动贫液泵P61301A/B/C,打开相关阀门,向吸收塔T61301充液至正常液位后,打开切断阀 、调节阀 ,向闪蒸塔T61303充液至正常液位,打开调节阀 ,贫富液换热器排气,贫液冷却器E61302、贫液泵P61301A/B/C、吸收塔T61301、闪蒸塔T61303、贫富液换热器E61301、再生塔T61302、之间的循环。系统建立循环,溶液循环正常,循环量达到额定流量,再生塔底部温度升至115℃~125℃之间,再生塔底沸腾并且塔顶有蒸汽流出时,启动二氧化碳冷凝器并已循环约半小时,当CO2气液分离器V61303中出现液位时,并控制CO2气液分离器液位。当对系统a-MDEA溶液再生合格后,便可等待引入原料气。
(7)原料气引入系统,升压至操作压力2.3MPa(G)。
(8)各工序启动后进入正常操作阶段。
注:在装置准备运行之前,设定本装置中所有阀门全部处于关闭状态。
4.2.2装置的开车
装置启动前必须完成试车前的准备工作,发现的问题已得到处理,各处正常,方可投料试车。
4.2.2.1 装置的置换升压
本装置气体为易燃易爆介质,进气前必须用氮气置换,并经分析合格至氧含量小于0.5%,安全人员签字,方可引入原料气。
在装置出口再次取样分析氧含量,不合格时需再次对系统置换。
4.2.2.2 装置升压
置换合格后关闭各处放空阀,人工对系统进行升压,使系统压力在0~2.0MPa内以每分钟0.1MPa升压,在2.0~2.3MPa(G)内以每分钟0.05MPa升压至操作压力。
4.2.2.3装置的开车
(1)初次开车采用手动加量。在加量过程中需观察整个装置运行情况,正常运行后缓慢加量至额定流量;
(2)在微机上检查设定所有调节阀参数(见调节阀开度设定表);
(3)运行胺溶液系统,按上前操作使之正常循环工作;
(4)初次开车采用手动进入装置原料气流量及压力,关闭净化气出口阀 ,使用净化气体放空阀控制,缓慢升压至操作压力2.3MPa,开车初期原料气流量为设计流量的50%,整个净化系统投入自动运行,考察自控系统稳定性。当系统各工序都稳定运行,分析各参数并加以调整优化。
(5)刚开车时,应多次取样分析原料气、净化气组分,不合格时应调整各工序的工作参数,使净化气中各参数合格,不合格的净化气去界外火炬。
(6)系统加量
根据整个LNG装置的开车情况,系统进行加减量。
本系统的加量步骤:
①加原料气前,首先确保溶液循环量达正常流量,调整参数,使胺溶液吸收、再生工序各参数正常、稳定。
② 逐渐增加净化装置焦炉气流量,每次加量10%,每次加量须观察整个净化系统的运行情况,待所有工序参数稳定后,再次加量直至满负荷。
注意事项:
a、须先设置所有调节阀参数后方可投入自动运行(见:调节阀开度及给定值表)。
b、无论开停车,仪表空气、伴热管(冬季)处于开启状态。
c、开车后应分析MDEA的浓度,当浓度降低到40%以下时应补充MDEA。
4.2.3装置的停车及停车后的再启动
4.2.3.1装置临时(或紧急、短期)停车
在生产过程中,如遇到突然停电、停循环水、蒸汽、仪表空气、设备故障等意外情况,应作紧急停车处理,按以下步骤操作:
整个LNG自控系统紧急停车,按下紧急停车按钮。
(1)切断气源,关闭净化气出口阀 ,关闭原料气进口阀,系统保压;
(2)停蒸汽,停止再沸器E61303。停止溶液循环、贫液泵、关闭相应的循环管路上的阀门,同时需要开启氮封阀对再生塔和分离器保压。
(3)全面检查各设备、阀门开关情况,作好故障排除后的开车准备;
(4)随时监控设备的压力变化,严禁设备超压。
装置完成上述操作后,各设备的压力维持停车前的状态,若短时间内要恢复开车,可按下述步骤和顺序实施。
4.2.3.2临时停车后的再启动
(1)通知前后工段,作好开车准备;
(2)把自动控制投入自动运行;
(3)贫液泵P61301A/B/C;
(4)开启蒸汽,运行再沸器E61303;
(5)正常运行胺溶液循环系统;
(6)打开原料气进口阀、产品气出口阀,引原料气进入系统;装置恢复运行。
(7)分析产品质量,优化调整各参数,使装置达到较优的操作水平;
4.2.3.3长时间停车及再启动
当前工段长时间不能供原料气,或后工段长时间不需要产品,或装置检修,需要装置长时间停车时,可按下述步骤和顺序实施:
(1)通知前后工段,切断原料气入口阀 ,产品气出口阀 。
(2)停再生塔塔底再沸器蒸汽,关闭蒸汽阀门 。
(3)DCS程序打入手动控制。
(4)打开净化气体出口阀 ,净化气排入后工段;当后工段不需要时,打开放空阀,净化气去界区外火炬燃烧,直至吸收塔压力降低至0.5MPa,以确保液体排尽时的安全,又能较快排尽。胺溶液循环温度降到常温时,停止贫液泵运行。停冷却器运行。
(5)排净所有机器、塔、换热器、分离器等的余气、余液,溶液尽量排回贫胺缓冲罐和废胺储罐,配管时未考虑排液或不能直接排回的使用桶装后倒回地下废胺储罐,余气通过放空总管排放。
(6)盛装溶液的废胺储罐、贫胺缓冲罐、溶液储槽伴热继续运行,系统用氮气置换,并维持氮气正压。
(7)关闭系统与外界的阀门。
(8)切断所有现场仪表的供气和电。
4.2.3.4长时间停车后若干注意事项
装置停车时间时,冬季气温低时要注意防冻
(1) 检查所有设备、管线、仪器仪表管,排净积液。
(2) 减少通风对流,保持主厂房内温度,尽可能使主厂房内温度在0℃以上
(3) 水管、阀门保温层有损坏部位在寒潮来之前应恢复好。
(4) 程控阀与调节阀等清扫干净,阀杆处抹黄油保护;
(5) 仪器仪表作好保养,
(6) 现场所有动力设备、程控阀、手动阀均需除尘及按规定进行维护保养。
4.2.3.5经长时间停车后,装置恢复开车时,按原始开车步骤进行
5.1装置不正常原因分析及处理
前提:原料气流量、压力稳定,杂质组份含量波动不大。
5.1.1净化气出口气CO2含量超标
序号 | 原因分析 | 处理措施 |
1 | MDEA浓度过低或过高 | 调整MDEA溶液浓度 |
2 | 贫液循环量不够 | 增加溶液循环量, |
3 | 再生塔温度过低,再生不完全 | 增大加热量,保证塔底温度 |
4 | 贫液温度过高 | 加大贫液冷却器风量 |
5 | 发生液乏或发泡等不正常现象 | 逐一分析原因,使之正常 |
6 | 吸收塔内气液偏流 | 停车检查内件 |
5.2程控阀、调节阀故障与处理方法
5.2.1程控阀动作失灵
故 障 原 因 | 处 理 方 法 |
1、程控系统信号无输出 | 1、检查程控系统程序及接线 |
2、电磁阀线圈损坏 | 2、更换线圈 |
3、电磁阀不换向 | 3、修理或更换电磁阀 |
4、程控阀气缸内有异物 | 4、清除异物 |
5、仪表空气气源阀未开启 | 5、开启仪表空气气源阀 |
6、仪表空气压力太低 | 6、提高仪表空气压力至0.4~0.6MPa |
7、程控阀气缸串气 | 7、更换气缸密封圈 |
5.2.2程控阀门故障
故 障 | 产生原因 | 排除方法 |
阀门内漏 | 1、密封附有杂质 2、密封环压坏或损坏 | 1、清除污物 2、密封环修整或更换 |
阀杆处 外泄漏 | 1、支架密封组件损坏 2、支架导向套磨损 3、阀杆磨损 | 1、更换支架密封组件(注意油槽处加满黄油) 2、更换 3、修磨阀杆或更换 |
气缸故障 | 1、气缸外漏气 2、气缸动作缓慢 | 1、更换导向套密封组件或更换导向套活塞杆 2、更换活塞密封组件或更换活塞气缸筒 |
5.2.3调节阀动作失灵
故障 愿 因 | 处 理 方 法 |
1、程控系统信号无输出 | 1、检查程控系统程序及接线 |
2、程控系统设置不正确 | 2、设置正确的给定值 |
3、仪表空气气源阀未开启 | 3、开启仪表空气源阀 |
4、阀门定位器设置不正确 | 4、调整阀门定位器设备 |
5、阀芯位置过高过低 | 5、调整阀芯位置 |
6、调节阀薄膜损坏 | 6、更换薄膜 |
5.3离心泵操作维护
1)启动前泵体内排气、灌满水,关闭出口阀门,启动泵正常后打开出口管阀门。
2)运转中检查电流、油位情况,轴承温度<75℃,填料正常,振动正常。
3)停车后,如环境温度低于0℃,应将泵内水放尽,以防冻裂。
4)故障现象及处理
故障现象 | 原因 | 处理方法 |
水泵不吸水,振动大 | 泵体内水不够,水管或仪表漏气 | 给泵注水,处理漏气处 |
流量不足 | 水泵淤塞、密封磨损 | 清洗水管、更换密封圈 |
水泵负荷过大 | 填料函压得太紧 | 调整填料函 |
叶轮磨损 | 更换叶轮 | |
供水量增加 | 降低流量 | |
水泵内部声音大,无压力 | 吸水管内阻力过大 | 检查泵吸入口管内阻力 |
吸水处有漏气现象 | 处理漏气 | |
所送液体温度过高 | 降低液体温度 | |
吸入高度太高 | 检查底阀,减小吸水高度 |
LNG车间脱碳岗位巡检路线表 | |||||||
吸收塔前 过滤器 | → | 吸收塔 | → | 吸收塔顶 冷却器 | → | 贫富液 换热器 | |
↓ | |||||||
贫液缓冲罐 | ← | 富胺过滤器 | ← | 吸收塔顶 气液分离器 | ← | 再生塔 | |
↓ | |||||||
升压泵 | → | 贫液泵 | → | 贫液冷却器 | |||
序号 | 设备名称 | 数量 | 主要参数 | 主体材质 |
1 | 原料气 过滤器 | 1 | φ=700 H=3000 | Q345R |
设计/操作温度:90℃/20-68℃ | ||||
设计/操作压力:2.7MPa/2.3MPa | ||||
滤芯:14根 | ||||
过滤精度:5μm | ||||
2 | 吸收塔 | 1 | φ=2800 H=32300 | Q345R |
设计/操作温度:90℃/20-68℃ | ||||
设计/操作压力:2.7Mpa/2.3MPa | ||||
填料:型号SPM-R2两层8m,比表面积196㎡/m³/规整填料4m,250㎡/m³材质304, 内件:气体分布器、液体分布器、填料支撑、填料压盖 | ||||
3 | 产品气 分离器 | 1 | φ=1800 H=4000 | Q345R |
设计/操作温度:80℃/63℃ | ||||
设计/操作压力:2.7Mpa/2.3MPa | ||||
内件:丝网 | ||||
4 | 再生 闪蒸塔 | 1 | φ=2800 H=41400 | 闪蒸塔材质Q345R, 再生塔材质316 |
再生塔: | ||||
设计/操作温度:130℃/90-115℃ | ||||
设计/操作压力:0.2Mpa/0.15Mpa | ||||
闪蒸塔: | ||||
设计/操作温度:90℃/65℃ | ||||
设计/操作压力:1MPa/0.7MPa | ||||
填料:型号SPM-R7,比表面积98㎡/m³,材质304 | ||||
内件:气体分布器、液体分布器、填料支撑、填料压盖 | ||||
5 | 再沸器 | 1 | 热负荷:16000kW | 壳程Q345R 管程316 |
设计/操作温度:180℃/115-158℃ | ||||
设计/操作压力:0.2MPa/0.15MPa | ||||
6 | 冷凝水 回收罐 | 1 | φ1500x3000 | 304 |
设计/操作温度:160℃/140℃ | ||||
设计/操作压力:0.5MPa/0.3MPa | ||||
7 | 二氧化碳 冷凝器 | 1 | 复合型空冷器 | 304 |
热负荷:6000kW | ||||
设计/操作温度:100℃/33-73℃ | ||||
设计/操作压力:1MPa/0.1-0.4MPa | ||||
8 | 二氧化碳分离器 | 1 | φ1800x6000 | 316 |
设计/操作温度:80℃/40-55℃ | ||||
设计/操作压力:0.2MPa/0.05-0.1MPa | ||||
9 | 活性炭 过滤器 | 1 | φ1400x6000 | Q345R |
设计/操作温度:80℃/60℃ | ||||
设计/操作压力:1MPa/0.7MPa | ||||
填料:型号SPM206 | ||||
装填量:6m³ | ||||
10 | 机械过滤器A/B | 2 | φ500x25000 | Q345R |
设计/操作温度:80℃/60℃ | ||||
设计/操作压力:1MPa/0.7MPa | ||||
滤芯:φ80x49 | ||||
数量:15根 | ||||
11 | 贫液冷却器 | 2 | 复合型空冷器 | 304 |
热负荷:12000kW | ||||
设计/操作温度:100℃/32-60℃ | ||||
设计/操作压力:0.6MPa/0.1MPa | ||||
12 | 贫富液 换热器 | 1 | 板式换热器 | 304 |
热负荷:11000kW | ||||
设计/操作温度:120℃/70-100℃ | ||||
设计/操作压力:0.6MPa/0.1MPa | ||||
13 | 闪蒸气 冷却器 | 1 | 热负荷:5kW | 304 |
设计/操作温度:90℃/33-73℃ | ||||
设计/操作压力:1MPa/0.8MPa | ||||
14 | 闪蒸气分离器 | 1 | φ600x2000 | 304 |
设计/操作温度:80℃/40℃ | ||||
设计/操作压力:1.2MPa/0.6-0.8MPa | ||||
15 | 地下槽 | 1 | φ2000 L=2000 | Q345R |
设计/操作温度:60℃/40℃ | ||||
设计/操作压力:常压/常压 | ||||
16 | 胺液 储罐 | 1 | φ6350 H=6550 | Q345R |
设计/操作温度:60℃/40℃ | ||||
设计/操作压力:常压/常压 | ||||
17 | 回流泵 | 2 | 额定流量:Q=12m³/h | 304 |
扬程:H=70m | ||||
电机功率P=5.5kW | ||||
18 | 液下泵 | 1 | 额定流量:Q=15m³/h | 304 |
扬程:H=70m | ||||
电机功率P=7.5kW | ||||
19 | 胺液 补充泵 | 1 | 额定流量:Q=20m³/h | 304 |
扬程:H=70m | ||||
电机功率P=11kW | ||||
20 | 蒸汽冷 凝水泵 | 2 | 额定流量:Q=30m³/h | 304 |
扬程:H=50m | ||||
电机功率P=11kW | ||||
21 | 消泡 剂泵 | 1 | 额定流量:Q=0.1L/h | 304 |
扬程:H=300m | ||||
电机功率P=0.55kW | ||||
22 | 贫液泵 | 3 | 额定流量:Q=150m³/h | 304 |
扬程:H=300m | ||||
电机功率P=200kW |
一、岗位任务及职责范围
脱碳系统是LNG工程项目的一部份,主要是脱除原料气中的CO2等酸性气体和水分,避免设备管道受到腐蚀和堵塞管道设备。根据焦炉气成份和净化气产品质量要求,采用湿法脱除焦炉气中的CO2,选用MDEA(N-甲基二乙醇胺)为化学脱除剂,一段吸收,一段再生,MDEA溶液循环使用,使净化气中CO2含量在50ppm以下。
二、岗位生产流程
该工艺流程包括MDEA吸收和再生两个工序。
反应原理如下:
MDEA(N-Methyldiethanolamine)即N-甲基二乙醇胺,分子式CH3-N(CH2CH2OH)2,分子量119.2,沸点246
-248℃
,闪点
260℃
,凝固点
-21℃
,汽化潜热519.16KJ/Kg,能与水和醇混溶,微溶于醚。在一定条件下,对二氧化碳等酸性气体有很强的吸收能力,而且反应热小,解吸温度低,化学性质稳定,无毒不降解。 纯MDEA溶液与CO2不发生反应,但其水溶液与CO2可按下式反应: CO2+H2O==H++HCO3-
(1)
H++R2NCH3==R2NCH3H+
(2) 式(1)受液膜控制,反应速率极慢,式(2)则为瞬间可逆反应,因此式(1)为MDEA吸收CO2的控制步骤,为加快吸收速率,在MDEA溶液中加入1-5%的活化剂DEA(R2NH)后,反应按下式进行: R2NH+CO2==R2NCOOH (3) R2NCOOH+R2NCH3+H2O==R2NH+R2CH3NH+HCO3- (4) (3)+(4): R2NCH3+CO2+H2O==R2CH3NH+HCO3- (5) 由式(3)-(5)可知,活化剂吸收了CO2 ,向液相传递CO2 ,大大加快了反应速度,而MDEA又被再生。MDEA分子含有一个叔胺基团,吸收CO2后生成碳酸氢盐,加热再生时远比伯仲胺生成的氨基甲酸盐所需的热量低得多。
MDEA 溶液在与CO2发生化学反应的同时,也有部分CO2溶解于溶液中,该部分CO2在再生时也随之释放出来。
2.1 胺溶液吸收工序
由界区外导入的焦炉气压力:2.3MPa(G),CO2含量≤9.0%,经过原料气过滤器(Y61301)后,从吸收塔(T61301)的下部进入,自下而上通过吸收塔;再生好后的50%左右的活化MDEA溶液(贫液)经贫液泵(P
61301A
/B/C)升压到3.1MPa(G),从吸收塔(T61301)上部淋入,自上而下通过吸收塔,逆向流动的MDEA溶液和焦炉气在吸收塔内充分接触,焦炉气中的CO2被吸收而进入液相,未被吸收的组份从吸收塔顶部引出,然后进入吸收塔顶气液分离器(V61301)除去游离水份送去界区。
2.2 溶液再生工序
吸收塔(T61301)内的MDEA溶液吸收CO2后,被称为富液,温度61~66℃,由调节阀调节吸收塔液位,减压至0.7MPa后进入闪蒸塔(T61303),在61~66℃温度下闪蒸出大部分溶解在溶液中的烃类,氢气,一氧化碳和少量的二氧化碳的气体,闪蒸气经闪蒸气冷却器(E61305)冷却至
40℃
,由闪蒸气分离器(V61302)分离出冷凝液送往二氧化碳分离器(V61303),气体调压至0.2MPa后送出界区。调节阀控制闪蒸塔的压力在0.7MPa,用调节阀控制闪蒸塔的液位。分离出的液体经贫富液换热器(E61301)换热到
105℃
后,再进入再生塔(T61302)上部,在再生塔内进行汽提再生,直至贫液的贫液度达到指标。再沸器(E61303)的热源来自0.4MPa(G)
158℃
的低压饱和蒸汽,蒸汽冷凝液进入冷凝液罐(V61306),再经冷凝水泵(P
61306A
/B)送至界外锅炉系统。再生塔下部操作温度为115℃~
125℃
,以保证MDEA溶剂再生彻底。
出再生塔的MDEA溶液称为贫液,经过贫富液换热器(E61301)、贫液空冷器(AC
61302A
/B),被冷却到
40℃
左右,再经贫液泵(P
61301A
/B/C)加压到3.1MPa(G)进入吸收塔。MDEA溶液在长期循环过程中,会降解或携带其他杂质,所以在贫液泵出口会分出5
-10m3
/h溶液通过旁滤系统(包含机诫过滤器(Y
61302A
/B)和活性炭过滤器(Y61303)过滤后,除掉杂质,以降低发泡几率;除掉杂质后的MDEA溶液又回到贫液泵(P
61301A
/B/C)入口,如此反复循环。
再生塔顶部出口气体约100℃~
105℃
,压力为~0.06MPa的富含二氧化碳气体,先经二氧化碳空冷器(E61304)降温到
40℃
以下,再进入二氧化碳气液分离器(V61303)分离液体,经调节阀稳压后去混合气压缩机。二氧化碳气液分离器(V61303)收集的冷凝液经回收泵P
-61302A
/B送入再生塔(T61302),以维持整个系统的水含量平衡。为保证再生塔升降温过程中,气体冷凝后形成负压,专门设置了一条氮封管线,从二氧化碳气液分离器(V61303)出口引入,并设置自力式调节阀PCV-61302控制压力。
三、主要工艺指标
3.1 胺溶液吸收工序
序号 | 项目 | 操作参数 |
一 | 吸收塔T61301 | |
1 | 气体入塔温度 | 40 -50.0℃ |
2 | 气体入塔压力 | 2.3MPa(G) |
3 | 气体入塔流量 | 104512Nm3/h(110%) |
4 | 出塔气体流量 | 90000Nm3/h |
5 | 出塔气体CO2含量 | 50PPm |
6 | 进塔气体CO2含量 | 90000PPm |
7 | 贫胺溶液入塔温度 | 50℃ |
8 | 贫胺溶液入塔胺浓度 | 45-50%(wt) |
9 | 富胺溶液出塔温度 | 61 -66℃ |
10 | 吸收塔底液位 | 50-70% |
二 | 吸收塔前过滤器Y61301 | |
1 | 操作压力 | 2.3MPa(G) |
2 | 操作温度 | 40 -50℃ |
3 | 正常流量 | 104512Nm3/h(110%) |
4 | 过滤精度 | 直径≥10µm的所有粒子的脱除率≥99.5% |
三 | 闪蒸塔T61303 | |
1 | 操作温度 | 61 -66℃ |
2 | 操作压力 | 0.7MPa(G) |
3 | 液位 | 50-70% |
四 | 吸收塔气液分离器V61301 | |
1 | 操作温度 | 40℃ |
2 | 操作压力 | 2.3MPa(G) |
3 | 液位 | 50-70% |
五 | 贫液泵P 61301A /B/C | |
1 | 排压 | 3.1MPa(G) |
六 | 溶液过滤器Y61303 | |
1 | 操作压力 | 3.1MPa(G) |
2 | 操作温度 | 40℃ |
3 | 正常流量 | 5 -10 m3 /h |
七 | 贫液空冷器E 61302A /B | |
1 | 操作温度 | 40℃ |
八 | 消泡剂泵P61306 | |
1 | 排压 | 0.7MPa(G) |
九 | 消泡剂罐V61307 | |
1 | 操作温度 | 40℃ |
2 | 操作压力 | 常压 |
3.2胺溶液再生工序
十 | 贫富液换热器E61301 | ||
1 | 操作压力 | 热侧 | 0.075~0.06 MPa(G) |
冷侧 | 0.5~0.7MPa(G) | ||
2 | 操作温度 | 热侧 | 120~ 90℃ |
冷侧 | 68~ 98℃ | ||
十一 | 再生塔及再沸器T61302/E61303 | ||
1 | 再生塔顶出口温度 | 103~ 105℃ | |
2 | 再生塔顶操作压力 | 0.03~0.05MPa(G) | |
3 | 再生塔底/重沸器温度 | 115~ 120℃ | |
4 | 再生塔底液位 | 50-70% | |
5 | 贫胺中CO2含量 | ≤0.001mol/mol | |
十二 | 二氧化碳空冷器E61304 | ||
1 | 操作压力 | 0.06~0.04MPa(G) | |
2 | 操作温度 | 100— 40℃ | |
十三 | 二氧化碳气液分离器V61303 | ||
1 | 操作温度 | 40℃ | |
2 | 操作压力 | 0.04~0.06MPa(G) | |
3 | 液位 | 50-70% | |
十四 | 回收泵P 61302A /B | ||
1 | 排压 | 0.7MPa(G) | |
2 | 总流量 | 5 -10Kg /h | |
十五 | 废胺储罐V61305 | ||
1 | 操作温度 | 40℃ | |
2 | 操作压力 | 常压 | |
3 | 液位 | 50-70% | |
十六 | 溶液储槽V61304 | ||
1 | 操作温度 | 40℃ | |
2 | 操作压力 | 常压 | |
3 | 正常液位 | 50-70% |
四、系统开停车及正常操作
4.1 装置试车
4.1.1
装置试车步骤
(1)试车前的装置检查;
(2)仪器仪表校正调试、自动控制调试;
(3)动力设备单体试车;
(4)系统吹扫、气密性试验;
(5)系统清洗(清水冲洗、氮气置换、碱洗、脱盐水洗、胺溶液冲洗及发泡、MDEA溶液循环);
(6)联动试车;
(7)引入原料气试车。
4.1.2
装置试车前的检查
试车前需细致检查以下几项,准备工作确保到位:
(1)所有设备、工艺管线、伴热管、仪表管道、公用工程的安装全部完成,管道支架牢固,完成防雷及静电接地工作,装置界区内外对接口正确;
(2)原辅材料、劳保用品、消防器材、操作工具确保到位,填料已装填到位;
(3)操作人员培训和编写试车方案已完成,操作人员已熟练掌握;
(4)现场平整,无障碍物,给排水和排污齐全;
(5)公用工程:仪表气、脱盐水、消防水、蒸汽、电等具备引入界区条件,需用条件如下:
A、仪表空气
流量:50Nm3/h 压力:0.5~0.7MPa.G
温度:常温,无油,无尘,露点:≤-
20℃
B、氮气
流量:6000Nm3/h 纯度≥99.9%
压力:0.7MPa(G) 温度:常温
C、脱盐水:
正常运行(原料气中水含量饱和)时补充量:22T/h, 0.4MPa,
25℃
D、电 220V,380V,10kV,50HZ
仪表用电 6 kW(预计,以施工设计为准)
照明用电 20kW(预计,以施工设计为准)
贫液泵(3台) 240kW/台(估),防爆电机,二开一备
其他机泵 30kW 间歇使用
E、蒸汽系统
压力:0.5MPa(G)
总热负荷:25t/h
温度:
158℃
(饱和)
4.1.3
自控仪表调试
(1)调节阀的行程检查,送出仪表气、电。
本装置的调节阀开车前应按0-25%-50%-75%-100%-75%-50%-25%-0的阀位操作数次,以检查各控制器信号与现场阀的阀位是否一致及其重现性。
(2)检查现场程控阀位号、阀检与DCS控制是否一致,程序必须无负荷正常运行48小时无故障方为合格。
(3)检查、校正现场指示工艺参数的仪表:如温度计、压力表、流量计、液位计等的指示可靠性。
(4)控制室操作站上集中的各种工艺参数如流量、液位、温度、压力等试车前做好启用准备,并在试车过程中进行调校,确保准确可靠。
4.1.4
动力设备单体试车
所有动力设备的试车、开车必须按设备制造厂的操作说明书或操作规程执行,并且在制造厂技术人员的指导下进行。
运转设备应按产品说明书,清洗、加油,手动盘车,空负荷运行电机,必要时拆除电机与所驱动设备的联轴器(俗称靠背轮)。
(1)通知电气人员检查电机接线、接地及电机绝缘情况,合格后送电。电机盘车应无卡、擦、异响现象。
(2)点试确认其运转方向是否正确,不正确应通知电气人员断电、重新接线后送电。
(3)启动电机并检查电机空转时电流、温升情况。
(4)电机单试合格后停电机,连接联轴器。
4.1.5
系统吹扫、气密性试验
4.1.5
.1 吹扫方法
(1)吹除前拆除所有调节阀、压力表、液位计、过滤器、流量计、安全阀,人工清洗,气体吹除后安装。
(2)吹扫气源为压缩空气或者氮气,压力为0.4~0.5MPa;从界区入口进入,吹扫所有压力气体管道、设备。
(3)吹除的管道尽量要短,利用设备储存气体,利用前一阀门控制,吹除后一阀门的管线,多接口的管道沿途逐一排放,吹除管线最好从上到下,最底口排放,必要时可进行反流程,所有排污阀在吹除时应打开,吹净后可关闭。
(4)在吹扫过程中,可手动打开程控阀,每一条管线必须吹净,吹除的脏气体不要进干净设备。
(5)空气吹除后,在出口放置白布或白漆木板检验,无污物合格。
4.1.5
.2 气密试验
在气密性试验前,应先完成管道的探伤、强度试验并合格,所有压力管道必须进行预试验,试验压力为0.2MPa,检查无泄漏后进行升压试验。升压应缓慢进行,当升压至试验压力的50%时,如未发现异状或泄漏,继续按试验压力的10%逐渐升压,每级稳压3分钟,直至试验压力。稳压10分钟,以肥皂水等检查无泄漏为合格。
胺溶液再生工序(低压系统)可充入<0.2MPa的压力进行气密试验,保压24小时,压降小于试验压力0.5%。
(1)按相应规范做好试验前准备工作。
(2)按照GB50235-2010规范要求,试压压力为管道设计压力的1.15倍,如果管道与设备连在一起试压,试压压力不得超过设备的设计压力。
(3)试压气源用压缩空气,手动打开压力管道上调节阀、程控阀及手动阀,使每一根压力管道都充满压缩空气。
(4)空气试漏时注意和现生产系统一定要隔离。
(5)试漏时用肥皂水逐一涂抹焊口和连接处,做好标记,出现泄漏统一处理,处理后需再次试漏。
(6)试漏合格后,系统全部泄压,泄压时应从放空管或排污口缓缓泄压。
4.1.6
系统清洗(主要对CO2吸收工序和胺液再生工序)
4.1.6
.1 清水冲洗
4.1.6
.2 净化系统氮气置换
(1)从原料气入口管引入氮气,对胺溶液吸收工序、溶液再生工序进行置换,在出口取样分析气体中的氧含量小于0.5%为合格。
(2)系统置换合格后,充入氮气保护,维持系统氮气微正压,进行下一步工作。
4.1.6
.3 Na3PO4溶液冲洗
(1)关闭地下槽(V61305)和胺液储罐(V61304)的氮气进口阀,向地下槽(V61305)补充脱盐水至50%的液位、胺液储罐(V61304)至50%的液位。
(2)系统低排点全部关闭,打开胺液储罐(V61304)、地下槽(V61305)的加热管线阀门使溶液温度维持在50℃~
70℃
。
(3)打开液下泵进口阀,出口阀和胺液储罐的排放阀,开启液下泵(P61304), 使溶液能在地下槽(V61305)和胺液储罐(V61304)间建立循环。
(4)打开地下槽(V61305)的人孔或加药口,向地下槽(V61305)中加入Na3PO4 配成3% wt浓度的碱液。
(5)与上述脱盐水循环相同,通过贫液泵打系统循环。
吸收塔(T61301)塔内充入0.5MPa的氮气;闪蒸塔(T61303)内充入0.4MPa的氮气;再生塔(T61302)充入0.03MPa的氮气。
开启贫液泵(P
61301A
/B/C)给T61301注入70%液位;
打开相关阀门,依次给闪蒸塔(T61303)、再生塔(T61302)注入液体建立低液位;
通过贫液泵入吸收塔流量调节阀调节流量计的流量,溶液过滤器Y
61302A
,Y61303,Y61302B出口液体回到泵进口;
T61301液位控制在50%~70%之间;
T61303液位控制在50%~70%之间;
T61302液位控制在50%~70%之间。
(6)投运再沸器E61303,控制整个脱酸系统循环温度在50℃~
60℃
。
(7)循环约8小时后,停再沸器E61303。
(8)打开吸收塔(T61301)底部排污阀进行排液,维持系统溶液循环;打开脱盐水进口阀给溶液储罐补充脱盐水稀释,直至溶液温度降至
40℃
。
(9)取样分析Na3PO4溶液被脱盐水完全替代(分析溶液电导率)。
(10)达到要求后,停泵P
61301A
/B/C最后从低点排入地沟,废胺储罐和溶液储槽内积液排净。
(11)溶液排尽后,吸收塔(T61301)维持氮气0.1MPa的压力,再生塔(T61302)维持0.03MPa。
注:1、调节阀的旁通、各处排污口、压力变送器引压管、应得到清洗。
2、检查自控仪表的可靠性。
3、操作工配制磷酸三钠和MDEA溶液时,应配戴劳保用品,防溅防腐蚀。
4.1.6
.4 脱盐水冲洗
此步骤有利用装置的顺利开车和操作。
(1)与上述相同,系统用脱盐水循环冲洗,不需加热。
(2)清洗完毕,检查所有过滤器,清洗后再安装。
(3)系统排液和清洁完毕后,吸收塔(T61301)维持氮气0.5MPa的压力,再生塔(T61302)维持0.03MPa。(如果排放的液体还不清洁,有必要重新进行Na3PO4溶液清洗)。
4.1.6
.5 胺溶液冲洗及发泡
不是活化的MDEA溶液,在加入前,应单独进行发泡试验,便于对比。
(1)吸收塔(T61301)充入氮气0.4MPa;按上述方法,向胺液储罐(V61304)和地下槽(V61305)中分别加入a-MDEA,配制3%的a-MDEA溶液;
(2)将3%的a-MDEA溶液温度升至操作温度,即再生塔底温度为115~125℃,再循环6~8小时,然后进行溶液发泡试验,发泡试验的上限高度为300~400ml,消失时间为小于30秒。
(3)再按以上程序进行a-MDEA溶液的稀释和冷却。
(4)当脱盐水完全替代a-MDEA后,停止脱碳溶液系统循环,系统排尽液体,再次清洗泵的过滤器。
(5)系统排液和清洁完毕后,吸收塔(T61301)维持氮气0.1MPa的压力,闪蒸塔(T61303)维持氮气0.08MPa的压力,再生塔(T61302)维持0.03MPa。
4.1.6
.6 a-MDEA溶液循环
(1)地下槽(V61305)充入49%的液位,对胺液储罐(V61304)充入脱盐水到51%的液位,开启槽内的加热蒸汽,使水温在50℃~
60℃
之间。启动泵P61304维持溶液循环;
(2)在地下槽(V61305)和胺液储罐(V61304)中分别加入活化MDEA(纯MDEA+助剂),配成45%的MDEA溶液,分析后确认MDEA浓度合格(注:在冬天寒冷季节,纯MDEA很稠,且活化剂可能有固体结晶析出,配液时应将溶液加热后将固体结晶融化后再倒入地下贮槽,使用前应确保溶液内没有固态晶体,否则应先适度加热),并在地下贮槽和溶液贮槽间循环。配好后,地下槽(V61305)液位为80%,胺液储罐(V61304)液位为90%。
(3)配制好后关闭所有对空口并严格氮封,向地下槽(V61305)、胺液储罐(V61304)充入0.03MPa的氮气压力;再生塔(T61302)也充入0.03MPa的氮气,吸收塔(T61301)充入0.5MPa的氮气,闪蒸塔(T61302)充入0.4MPa的氮气。
(4)启动贫液泵P
61301A
/B/C给吸收塔(T61301)送液至70%液位,开贫液泵到吸收塔调节阀调节流量计的流量;经过溶液过滤器Y61303,Y
6130A
/B的溶液回到泵进口;打开开关切断阀,逐渐打开调节阀送液入闪蒸塔(T61303),液位至50%;再逐渐打开闪蒸塔后调节阀送液入再生塔(T61302),塔底液位至50%,逐渐打开调节阀系统建立循环,系统液位、流量打入自控。
(5)在取样分析MDEA的浓度,确认为45%左右,如果必要,需稀释或另加入MDEA。
(6)开启各换热器的循环水或风机,运行再沸器E61303,将系统操作温度控制在115℃~
120℃
之间。
(7)溶液建立循环后,等待系统置换引入原料气。(准备工作见后开车程序)。
4.2 装置的开车和停车
4.2.1
正常情况下各工序间的开车顺序
(1)首先各工序作好开车前准备工作;送入需要的水、电、仪表气、蒸汽系统等公用工程。
(2)系统各点必须排污,过滤器已清洗,伴热管投入使用。
(3)开启所有调节阀的前后切断阀;安全阀的根部阀;压力表的根部阀;所有程控阀、调节阀的气源阀;仪表空气总阀;所有压力变送器的气源阀。
(4)系统氮气置换(手动操作各程控阀)。
(5)微机系统设置,主要是开启程序,对调节阀参数进行设定。调节阀开度初设置(见指标参数)。
注意:开车初期,并不是所有调节阀都是自动运行,部份调节阀应在装置正常后才能投入自动,为方便操作,还有的用手动好一些(手动、自动都在微机上设定)。
(6) 建立溶液循环,准备进气。
吸收塔(T61301)塔内充入0.5MPa的氮气;闪蒸塔(T61303)内充入0.4MPa的氮气;再生塔(T61302)充入0.03MPa的氮气。
打开回收泵排气、启动回收泵P
61302A
/B,打开相关阀门,通过CO2气液分离器(也可通过胺液补充泵P61303与胺液储罐或者两套方案共用的方法)向再生塔T61302充液至正常液位后,打开贫液泵排气、启动贫液泵P
61301A
/B/C,打开相关阀门,向吸收塔T61301充液至正常液位后,打开切断阀 、调节阀 ,向闪蒸塔T61303充液至正常液位,打开调节阀 ,贫富液换热器排气,贫液冷却器E61302、贫液泵P
61301A
/B/C、吸收塔T61301、闪蒸塔T61303、贫富液换热器E61301、再生塔T61302、之间的循环。系统建立循环,溶液循环正常,循环量达到额定流量,再生塔底部温度升至115℃~
125℃
之间,再生塔底沸腾并且塔顶有蒸汽流出时,启动二氧化碳冷凝器并已循环约半小时,当CO2气液分离器V61303中出现液位时,并控制CO2气液分离器液位。当对系统a-MDEA溶液再生合格后,便可等待引入原料气。
(7)原料气引入系统,升压至操作压力2.3MPa(G)。
(8)各工序启动后进入正常操作阶段。
注:在装置准备运行之前,设定本装置中所有阀门全部处于关闭状态。
4.2.2
装置的开车
装置启动前必须完成试车前的准备工作,发现的问题已得到处理,各处正常,方可投料试车。
4.2.2
.1 装置的置换升压
本装置气体为易燃易爆介质,进气前必须用氮气置换,并经分析合格至氧含量小于0.5%,安全人员签字,方可引入原料气。
在装置出口再次取样分析氧含量,不合格时需再次对系统置换。
4.2.2
.2 装置升压
置换合格后关闭各处放空阀,人工对系统进行升压,使系统压力在0~2.0MPa内以每分钟0.1MPa升压,在2.0~2.3MPa(G)内以每分钟0.05MPa升压至操作压力。
4.2.2
.3装置的开车
(1)初次开车采用手动加量。在加量过程中需观察整个装置运行情况,正常运行后缓慢加量至额定流量;
(2)在微机上检查设定所有调节阀参数(见调节阀开度设定表);
(3)运行胺溶液系统,按上前操作使之正常循环工作;
(4)初次开车采用手动进入装置原料气流量及压力,关闭净化气出口阀 ,使用净化气体放空阀控制,缓慢升压至操作压力2.3MPa,开车初期原料气流量为设计流量的50%,整个净化系统投入自动运行,考察自控系统稳定性。当系统各工序都稳定运行,分析各参数并加以调整优化。
(5)刚开车时,应多次取样分析原料气、净化气组分,不合格时应调整各工序的工作参数,使净化气中各参数合格,不合格的净化气去界外火炬。
(6)系统加量
根据整个LNG装置的开车情况,系统进行加减量。
本系统的加量步骤:
①加原料气前,首先确保溶液循环量达正常流量,调整参数,使胺溶液吸收、再生工序各参数正常、稳定。
② 逐渐增加净化装置焦炉气流量,每次加量10%,每次加量须观察整个净化系统的运行情况,待所有工序参数稳定后,再次加量直至满负荷。
注意事项:
a、须先设置所有调节阀参数后方可投入自动运行(见:调节阀开度及给定值表)。
b、无论开停车,仪表空气、伴热管(冬季)处于开启状态。
c、开车后应分析MDEA的浓度,当浓度降低到40%以下时应补充MDEA。
4.2.3
装置的停车及停车后的再启动
4.2.3
.1装置临时(或紧急、短期)停车
在生产过程中,如遇到突然停电、停循环水、蒸汽、仪表空气、设备故障等意外情况,应作紧急停车处理,按以下步骤操作:
整个LNG自控系统紧急停车,按下紧急停车按钮。
(1)切断气源,关闭净化气出口阀 ,关闭原料气进口阀,系统保压;
(2)停蒸汽,停止再沸器E61303。停止溶液循环、贫液泵、关闭相应的循环管路上的阀门,同时需要开启氮封阀对再生塔和分离器保压。
(3)全面检查各设备、阀门开关情况,作好故障排除后的开车准备;
(4)随时监控设备的压力变化,严禁设备超压。
装置完成上述操作后,各设备的压力维持停车前的状态,若短时间内要恢复开车,可按下述步骤和顺序实施。
4.2.3
.2临时停车后的再启动
(1)通知前后工段,作好开车准备;
(2)把自动控制投入自动运行;
(3)贫液泵P
61301A
/B/C;
(4)开启蒸汽,运行再沸器E61303;
(5)正常运行胺溶液循环系统;
(6)打开原料气进口阀、产品气出口阀,引原料气进入系统;装置恢复运行。
(7)分析产品质量,优化调整各参数,使装置达到较优的操作水平;
4.2.3
.3长时间停车及再启动
当前工段长时间不能供原料气,或后工段长时间不需要产品,或装置检修,需要装置长时间停车时,可按下述步骤和顺序实施:
(1)通知前后工段,切断原料气入口阀 ,产品气出口阀 。
(2)停再生塔塔底再沸器蒸汽,关闭蒸汽阀门 。
(3)DCS程序打入手动控制。
(4)打开净化气体出口阀
,净化气排入后工段;当后工段不需要时,打开放空阀,净化气去界区外火炬燃烧,直至吸收塔压力降低至0.5MPa,以确保液体排尽时的安全,又能较快排尽。胺溶液循环温度降到常温时,停止贫液泵运行。停冷却器运行。
(5)排净所有机器、塔、换热器、分离器等的余气、余液,溶液尽量排回贫胺缓冲罐和废胺储罐,配管时未考虑排液或不能直接排回的使用桶装后倒回地下废胺储罐,余气通过放空总管排放。
(6)盛装溶液的废胺储罐、贫胺缓冲罐、溶液储槽伴热继续运行,系统用氮气置换,并维持氮气正压。
(7)关闭系统与外界的阀门。
(8)切断所有现场仪表的供气和电。
4.2.3
.4长时间停车后若干注意事项
装置停车时间时,冬季气温低时要注意防冻
(1) 检查所有设备、管线、仪器仪表管,排净积液。
(2) 减少通风对流,保持主厂房内温度,尽可能使主厂房内温度在
0℃
以上
(3) 水管、阀门保温层有损坏部位在寒潮来之前应恢复好。
(4) 程控阀与调节阀等清扫干净,阀杆处抹黄油保护;
(5) 仪器仪表作好保养,
(6) 现场所有动力设备、程控阀、手动阀均需除尘及按规定进行维护保养。
4.2.3
.5经长时间停车后,装置恢复开车时,按原始开车步骤进行
五、常见故障、事故处理
5.1装置不正常原因分析及处理
前提:原料气流量、压力稳定,杂质组份含量波动不大。
5.1.1
净化气出口气CO2含量超标
序号 | 原因分析 | 处理措施 |
1 | MDEA浓度过低或过高 | 调整MDEA溶液浓度 |
2 | 贫液循环量不够 | 增加溶液循环量, |
3 | 再生塔温度过低,再生不完全 | 增大加热量,保证塔底温度 |
4 | 贫液温度过高 | 加大贫液冷却器风量 |
5 | 发生液乏或发泡等不正常现象 | 逐一分析原因,使之正常 |
6 | 吸收塔内气液偏流 | 停车检查内件 |
5.2程控阀、调节阀故障与处理方法
5.2.1
程控阀动作失灵
故 障 原 因 | 处 理 方 法 |
1、程控系统信号无输出 | 1、检查程控系统程序及接线 |
2、电磁阀线圈损坏 | 2、更换线圈 |
3、电磁阀不换向 | 3、修理或更换电磁阀 |
4、程控阀气缸内有异物 | 4、清除异物 |
5、仪表空气气源阀未开启 | 5、开启仪表空气气源阀 |
6、仪表空气压力太低 | 6、提高仪表空气压力至0.4~0.6MPa |
7、程控阀气缸串气 | 7、更换气缸密封圈 |
5.2.2
程控阀门故障
故 障 | 产生原因 | 排除方法 |
阀门内漏 | 1、密封附有杂质 2、密封环压坏或损坏 | 1、清除污物 2、密封环修整或更换 |
阀杆处 外泄漏 | 1、支架密封组件损坏 2、支架导向套磨损 3、阀杆磨损 | 1、更换支架密封组件(注意油槽处加满黄油) 2、更换 3、修磨阀杆或更换 |
气缸故障 | 1、气缸外漏气 2、气缸动作缓慢 | 1、更换导向套密封组件或更换导向套活塞杆 2、更换活塞密封组件或更换活塞气缸筒 |
5.2.3
调节阀动作失灵
故 障 愿 因 | 处 理 方 法 |
1、程控系统信号无输出 | 1、检查程控系统程序及接线 |
2、程控系统设置不正确 | 2、设置正确的给定值 |
3、仪表空气气源阀未开启 | 3、开启仪表空气源阀 |
4、阀门定位器设置不正确 | 4、调整阀门定位器设备 |
5、阀芯位置过高过低 | 5、调整阀芯位置 |
6、调节阀薄膜损坏 | 6、更换薄膜 |
5.3离心泵操作维护
1)启动前泵体内排气、灌满水,关闭出口阀门,启动泵正常后打开出口管阀门。
2)运转中检查电流、油位情况,轴承温度<
75℃
,填料正常,振动正常。
3)停车后,如环境温度低于
0℃
,应将泵内水放尽,以防冻裂。
4)故障现象及处理
故障现象 | 原因 | 处理方法 |
水泵不吸水,振动大 | 泵体内水不够,水管或仪表漏气 | 给泵注水,处理漏气处 |
流量不足 | 水泵淤塞、密封磨损 | 清洗水管、更换密封圈 |
水泵负荷过大 | 填料函压得太紧 | 调整填料函 |
叶轮磨损 | 更换叶轮 | |
供水量增加 | 降低流量 | |
水泵内部声音大,无压力 | 吸水管内阻力过大 | 检查泵吸入口管内阻力 |
吸水处有漏气现象 | 处理漏气 | |
所送液体温度过高 | 降低液体温度 | |
吸入高度太高 | 检查底阀,减小吸水高度 |
六、巡回检查路线
LNG车间脱碳岗位巡检路线表 | <!--[if !supportMisalignedRows]-->|||||||
吸收塔前 过滤器 | → | 吸收塔 | → | 吸收塔顶 冷却器 | → | 贫富液 换热器 | <!--[if !supportMisalignedRows]-->|
↓ | <!--[if !supportMisalignedRows]-->|||||||
贫液缓冲罐 | ← | 富胺过滤器 | ← | 吸收塔顶 气液分离器 | ← | 再生塔 | <!--[if !supportMisalignedRows]-->|
↓ | <!--[if !supportMisalignedRows]--> | ||||||
升压泵 | → | 贫液泵 | → | 贫液冷却器 | <!--[if !supportMisalignedRows]--> | ||
七、岗位主要设备规格、型号及技术参数
序号 | 设备名称 | 数量 | 主要参数 | 主体材质 |
1 | 原料气 过滤器 | 1 | φ=700 H=3000 | Q345R |
设计/操作温度: 90℃ /20 -68℃ | ||||
设计/操作压力:2.7MPa/2.3MPa | ||||
滤芯:14根 | ||||
过滤精度:5μm | ||||
2 | 吸收塔 | 1 | φ=2800 H=32300 | Q345R |
设计/操作温度: 90℃ /20 -68℃ | ||||
设计/操作压力:2.7Mpa/2.3MPa | ||||
填料:型号SPM-R2两层 8m ,比表面积196㎡/m³/规整填料 4m ,250㎡/m³材质304, 内件:气体分布器、液体分布器、填料支撑、填料压盖 | ||||
3 | 产品气 分离器 | 1 | φ=1800 H=4000 | Q345R |
设计/操作温度: 80℃ / 63℃ | ||||
设计/操作压力:2.7Mpa/2.3MPa | ||||
内件:丝网 | ||||
4 | 再生 闪蒸塔 | 1 | φ=2800 H=41400 | 闪蒸塔材质Q345R, 再生塔材质316 |
再生塔: | ||||
设计/操作温度: 130℃ /90 -115℃ | ||||
设计/操作压力:0.2Mpa/0.15Mpa | ||||
闪蒸塔: | ||||
设计/操作温度: 90℃ / 65℃ | ||||
设计/操作压力:1MPa/0.7MPa | ||||
填料:型号SPM-R7,比表面积98㎡/m³,材质304 | ||||
内件:气体分布器、液体分布器、填料支撑、填料压盖 | ||||
5 | 再沸器 | 1 | 热负荷:16000kW | 壳程Q345R 管程316 |
设计/操作温度: 180℃ /115 -158℃ | ||||
设计/操作压力:0.2MPa/0.15MPa | ||||
6 | 冷凝水 回收罐 | 1 | φ1500x3000 | 304 |
设计/操作温度: 160℃ / 140℃ | ||||
设计/操作压力:0.5MPa/0.3MPa | ||||
7 | 二氧化碳 冷凝器 | 1 | 复合型空冷器 | 304 |
热负荷:6000kW | ||||
设计/操作温度: 100℃ /33 -73℃ | ||||
设计/操作压力:1MPa/0.1-0.4MPa | ||||
8 | 二氧化碳分离器 | 1 | φ1800x6000 | 316 |
设计/操作温度: 80℃ /40 -55℃ | ||||
设计/操作压力:0.2MPa/0.05-0.1MPa | ||||
9 | 活性炭 过滤器 | 1 | φ1400x6000 | Q345R |
设计/操作温度: 80℃ / 60℃ | ||||
设计/操作压力:1MPa/0.7MPa | ||||
填料:型号SPM206 | ||||
装填量: 6m³ | ||||
10 | 机械过滤器A/B | 2 | φ500x25000 | Q345R |
设计/操作温度: 80℃ / 60℃ | ||||
设计/操作压力:1MPa/0.7MPa | ||||
滤芯:φ80x49 | ||||
数量:15根 | ||||
11 | 贫液冷却器 | 2 | 复合型空冷器 | 304 |
热负荷:12000kW | ||||
设计/操作温度: 100℃ /32 -60℃ | ||||
设计/操作压力:0.6MPa/0.1MPa | ||||
12 | 贫富液 换热器 | 1 | 板式换热器 | 304 |
热负荷:11000kW | ||||
设计/操作温度: 120℃ /70 -100℃ | ||||
设计/操作压力:0.6MPa/0.1MPa | ||||
13 | 闪蒸气 冷却器 | 1 | 热负荷:5kW | 304 |
设计/操作温度: 90℃ /33 -73℃ | ||||
设计/操作压力:1MPa/0.8MPa | ||||
14 | 闪蒸气分离器 | 1 | φ600x2000 | 304 |
设计/操作温度: 80℃ / 40℃ | ||||
设计/操作压力:1.2MPa/0.6-0.8MPa | ||||
15 | 地下槽 | 1 | φ 2000 L =2000 | Q345R |
设计/操作温度: 60℃ / 40℃ | ||||
设计/操作压力:常压/常压 | ||||
16 | 胺液 储罐 | 1 | φ6350 H=6550 | Q345R |
设计/操作温度: 60℃ / 40℃ | ||||
设计/操作压力:常压/常压 | ||||
17 | 回流泵 | 2 | 额定流量:Q= 12m³ /h | 304 |
扬程:H= 70m | ||||
电机功率P=5.5kW | ||||
18 | 液下泵 | 1 | 额定流量:Q= 15m³ /h | 304 |
扬程:H= 70m | ||||
电机功率P=7.5kW | ||||
19 | 胺液 补充泵 | 1 | 额定流量:Q= 20m³ /h | 304 |
扬程:H= 70m | ||||
电机功率P=11kW | ||||
20 | 蒸汽冷 凝水泵 | 2 | 额定流量:Q= 30m³ /h | 304 |
扬程:H= 50m | ||||
电机功率P=11kW | ||||
21 | 消泡 剂泵 | 1 | 额定流量:Q= 0.1L /h | 304 |
扬程:H= 300m | ||||
电机功率P=0.55kW | ||||
22 | 贫液泵 | 3 | 额定流量:Q= 150m³ /h | 304 |
扬程:H= 300m | ||||
电机功率P=200kW |