5万方轻烃回收方案

5×10m/d CNG回收方案

青岛汇森能源设备有限公司

2013年11月1日

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5×104m3/d CNG回收方案

1.概述

1.1 设计依据

（1）工程设计、施工有关规范标准 （2）甲方委托资料 1.2工程范围

工程范围包括5×104m3/d天然气脱烃脱水回收系统，CNG压缩系统和燃气发电系统。包括所需的工艺主体装置及配套的变配电系统。 1.3设计原则

（1）采用成熟可靠的工艺技术，流程尽可能简化，做到投资少，见效快。 （2）选用可靠耐用的工艺设备，使装置适应性强，操作安全、简便、可靠，确保长期平稳运转。

（3）合理布置装置平面，达到既满足安全生产，又能节省占地的目的。 （4）严格按现行的国家或行业标准、规范进行设计，满足环境保护的要求，满足安全及工业卫生的要求。 1.4工程概况

本工程主要对管输天然气进行脱水和脱除杂质，脱烃后的干气经CNG压缩外运，该工程设计产品是CNG。

装置设计额定处理能力为5×104m3/d、±20%。 （1）工艺技术特点

装置采用分子筛吸附、分子筛再生干燥脱水、脱烃。干气采用CNG压缩机压缩回收，其特点是所有设备橇装化，设备管道布置紧凑，节省占地。

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（2）原料气组分

不详。甲烷约为95%。

（3）界区条件

本工程设计边界条件如下：

温度（℃） 压力（Mpa.G） 1) 2) 3) 4)

原料气进装置 25 1.0-2.0 干气出装置 30 23 含油污水出装置 常温 常压 放空气出装置 常温 常压

（4）公用工程条件如下： 1） 供电（燃气发电）

电压： 380V/220V（波动范围±10%） 相数： 3相/单相 频率： 50±2Hz 2） 供水 无外管路供水。 （5）年开工时间

装置设计年开工时间为8000h（330天）。

2.工艺流程说明

2.1 工艺流程简介

工艺流程简图。

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原料气 过滤 预分离 脱水装置 气液分离器

CNG槽车 燃料气（发电） 充气柱 CNG压缩

2.2 设计执行的主要标准规范

1） 《石油天然气工程设计防火规范》 （GB50183-2004） 2） 《建筑设计防火规范》 （GBJ16?87，2006年版） 3） 《天然气凝液回收设计规范》 （SY/T0077-2003） 4) 《油田油气集输设计规范》 （GB50350-2005） 5） 《油气田液化石油气》 （GB9052.1-1998） 6） 《稳定轻烃》 （GB9053-1998） 7） 《天然气》 （GB17820-1999） 2.3 工艺方案说明

工艺方案主要从脱水工艺、CNG压缩工艺二个方面考虑。 2.3.1 脱水工艺

目前常用的天然气脱水工艺主要有两种：一种是甘醇脱水工艺，另一种是分子筛脱水工艺，两种工艺相比各具特点。

甘醇脱水工艺流程较长、脱水深度较浅，生产过程中排污量较大，生产操作较繁琐；而分子筛脱水则流程短、设备少、脱水深度深，生产过程中排污量小，而两者投资相差不大。综合考虑，本方案采用分子筛脱水工艺。

原料气（1.0-2.0MPa，25℃）经过过滤后进入高效分离装置和双塔分子筛脱水装置。分离掉其中夹带的少量轻烃、水和铁锈等杂质。

原料气进入脱水装置的其中一个原料气干燥塔进行分子筛吸附脱水，经脱水

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后的原料气含水量小于10PPH（V），水露点＜-50℃。脱水装置其中一台干燥塔进行吸附时，则另一台进行再生和冷却，两台干燥塔每8小时切换一次。

为了简化流程，降低工程投资，干燥系统的冷吹气和再生气采用脱水后的原料气。冷吹是利用冷吹气对刚进行完再生的高温分子筛床层进行降温，再生是利用经再生气加热炉（H-101）加热至240～280℃的再生气通过已吸附饱和的分子筛床层，将其中的水带出，随后经废再生气冷却器（E-107）冷却并经废再生气分水罐（V-104）分水后，汇入燃料气管线。

脱烃和脱水后的干气经CNG压缩机压缩，由槽车外运。 2. 4 产品质量指标 2.4.1 天然气

产品符合GB18047（车用压缩天然气），水露点不高于-13℃，在环境温度低于-8℃时，应比环境温度低-5℃. 2.5 用电负荷

工程计算负荷：745 kW，年用电量488x104kWh，详见用电负荷统计表。 用电负荷等级按三级考虑。

表6.4.1 用电负荷统计表

序 设备数量(台) 名 称 设备容量(kW) 号工作 备用 1 1 1 工作 备用 一 1 2 3 4 5 6 7 动力部分 空冷器 分子筛电加热器 CNG压缩机 空压机 K-401 干燥器 G-101 污水装车泵 P-301AB 电伴热带

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2 2 2 1 1 1 100 180 15 2 5.5 25 15 100 90 2 5.5

8 9 二 1 2 仪表用电 空调 小计 照明 装臵区 场区 小计 合计 10 30 382.5 10 5 15 397.5 2.5.1 供电

在天然气处理装置内设燃气发电机组一套，（600kW）。变、配电室一间。 为提高功率因数，在低压母线上设电容集中补偿装置，使补偿后功率因数达0.92以上。

2.5.2 动力、照明、接地

所有机泵均采用放射式配电，其配线采用沿充砂电缆沟或穿钢管埋地敷设等方式。

根据环境特征，操作要求等选用合适的灯具照明，并满足照度要求。 所有正常情况下的不带电的电气设备金属外壳需可靠接地，工艺设备、管线做防静电接地。

电气设备工作接地、保护接地以及工艺防静电接地、防雷接地均采用同一接地网。接地装置接地电阻不大于4Ω。

3．工艺设备

3.1 设备选型原则

1）选用设备必须是经生产实践证明质量好、效率高的产品，对分子筛脱水塔，选用高效填料，设计高效分布器，提高分离效率。

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2）选用生产运行安全可靠的回转设备(压缩机及泵)，同时考虑到投资及生产成本的因素。 3.2 主要工艺设备清单

表3.1 加热炉

数 量 序号 编 号 名 称 (台) 1 H?101 再生气电加热器 2 （kw） 200 （1用1备） 热负荷 备 注

表3.2 冷换设备

数量 序号 1 2 编号 E-107 E-401 名 称 (台) 废再生气冷却器 空冷器 1 2 AES500?2.5?15?3/25?2Ⅱ GFNL-600 规格型号 备 注

表3.3 压缩机，发电机

数量 序号 编 号 名 称 (台) 1 2 3 K-301,2 K-401 CNG压缩机 仪表风压缩机 发电机组 3 1 1 2-VW-1.60/9 600Kw 1备 成套供货 成套 规格型号 备注 7

表3.4 容器

数量 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 编 号 名 称 (台) V?101 V?102 V?104 V?105 V?106 V?107 D?101A.B.C F?101A.B V?401 T-303 原料气缓冲罐 高压分离器 废再生气分水罐 凝液缓冲罐 燃料气缓冲罐 放空分液罐 原料气干燥器 原料气过滤器 仪表风罐 污水罐 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 (mm) ?1200?2000H ?800?1800H ?800?1800H ?1200?2000H ?800?2000H ?1800?2000H ?1000?1800H ?300?600H ?1000?2000H 5 m3 规 格 备 注

表3.5 泵

数量 序号 1 编 号 P-303A.B 名 称 (台) 污水泵 1 规格型号 备注

4．自动控制水平

4.1 自动控制总体水平

根据检测仪表、控制手段、计算机技术、自动控制技术的发展，结合油田实际情况，自动控制采用DCS控制系统。

其特点是：基于现场总线技术，完全开放，采用先进的软、硬件技术，结构灵活、扩展方便、安全可靠、安装便利、维护简单，大幅度节约使用成本，便于管理和减轻劳动强度，工艺参数及过程控制均在中心控制室集中显示、控制、管

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理，实时打印各种所需的参数、报表，且设置了联锁保护系统，事故状态下，能够实现各种保证生产和安全的措施，对装置的可靠运行提供良好的保证。 4.2 设计执行的主要标准规范 1)《石油天然气工程设计防火规范》 2)《石油化工企业设计防火规范》（99年版） 3)《爆炸和火灾危险环境电力装臵设计规范》 4)《石油化工自动化仪表选型设计规范》 5)《石油化工控制室和自动分析器室设计规范》 6)《石油化工安全仪表系统设计规范》 7)《石油化工仪表管道线路设计规范》 8)《石油化工企业仪表供气设计规范》

9)《石油化工企业仪表及管道隔离和吹洗设计规范》

(GB50183-2004) (GB50160-92) (GB50058-92) (SH3005-1999) (SH3006-1999) (SH3018/T-2003) (SH3019/T-2003) (SH3020-2001) (SH3021-2001)

10)《石油化工企业仪表及管道伴热和隔热设计规范》 (SH3126-2001) 11)《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设

计规范》

12)《石油化工仪表接地设计规范》 13)《石油化工仪表供电设计规范》 14)《石油化工静电接地设计规范》 15)《石油化工分散控制系统设计规范》 4.3 选型原则

仪表及控制系统选型应技术先进、成熟可靠、性能优良、价格合理、服务及时、满足工艺装置的需求。

根据全站防爆区域的划分，合理选用符合相应防爆等级要求的仪表，按易燃、有毒，易泄露点设置可燃、有毒气体检测报警仪表，以确保装置及人员的安全。根据区域特点及环境情况，合理选择耐介质腐蚀及耐一定环境腐蚀的仪表及仪表外壳，合理选择适合环境要求的仪表配管及安装材料。

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(SH3063-1999) (SH3081/T-2003) (SH3082/T-2003) (SH3097-2000) (SH/T3092-1999)

4.4 控制系统选型

集散控制系统（DCS）与常规仪表构成的控制系统相比，具有更先进的算数运算及控制功能、逻辑运算及控制功能和数据处理功能。它可对工艺过程参数、电气参数及机泵运行状态进行监视、控制、联锁、报警和报表打印等，并可对全厂生产进行统一调度管理。由于集散控制系统主要设备采用了冗余技术，其供电采用不间断供电装置（UPS），系统运行安全可靠。

集散控制系统具有先进而完善的回路控制、逻辑控制、顺序控制、联锁控制、指示、报警等功能，以及趋势记录、动态流程图画面显示、即时报表、日报表、月报表等功能。操作人员在中央控制室内即可实现对全厂生产过程的监控和管理。

1) 显示功能：总貌显示、分组显示、单点显示、趋势显示、报警显示、动态模拟流程图画面显示和系统故障显示等。

2) 操作功能：可通过专用键盘进行操作，也可以用鼠标器进行操作。操作人员可以方便地调出和处理各种信息。

3) 控制功能：可实现各种先进的控制功能、复杂的算法和顺控功能。 4) 报警功能：可实现过程报警、故障报警，可根据报警优先权和报警时间的先后顺序进行报警。

5) 制表打印功能：具有各种报表和信息打印功能，可定时打印，也可即时打印。

6) 自诊断功能：可进行各种故障诊断，显示出故障原因，并进行报警。 7) 各种信号输入/输出及其处理功能。 4.5 仪表选型

现场检测仪表选用符合工艺防爆等级要求的本安型或防爆型仪表，与腐蚀介质接触的测量元件选用耐腐蚀材质。选用的现场仪表应满足现场环境条件要求，根据需要可采取加保护箱或保温箱等措施。

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17）《石油化工企业采暖通风与空气调节设计规范》(SH3004-1999) 18）《固定式钢直梯、钢斜梯、工业固定式防护栏杆、钢平台》

（GB4053.1～4-93）

19）《石油化工仪表接地设计规范》 (SH3081-1997) 20）《压力容器安全技术监察规范》(质技监局锅发[1999]154号) 5.2.4 主要安全措施 5.2.4.1 平面布置

工厂平面布置严格遵守有关防火、防爆安全规范。针对装置特点，按流程式集中布置，以利安全操作；工艺设备、建筑物间的距离，符合防火及通风、采光有关规定。

工程平面布置严格执行《石油天然气工程设计防火规范》（GB50183-2004）、《建筑设计防火规范》（GBJ16-87，2006年版），满足《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）、《石油化工企业建筑设计规范》（SHJ17-90）、《石油化工企业工艺装置设备布置设计通则》（SH3011-2000）、《石油化工企业卫生防护距离》（SH3093-1999）等标准的相关要求。

1）本工程划分为二个功能区域：工艺装置区、和CNG充装区，功能区域内部的设备平面布置以及功能区域相互之间的平面布置充分考虑了防火间距和安全卫生距离。

2）工厂的工艺装置区、CNG充装区设置了环形消防通道，并与外部连通，保证消防车和急救车能顺利通往可能出现事故的地方。

3）装置内工艺设备、设施主要采用露天布置，少量的采用半露天布置。 4）放空火炬在装置下风方向。 5.2.4.2 工艺技术及设备

1）采用成熟可靠的工艺技术和合理的工艺流程，并考虑必要的裕度及操作弹性，适应操作运行中上下波动的需要。

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2）压力容器的设计和选型严格执行《压力容器安全技术监察规程》(质技监局锅发[1999]154号)、《钢制压力容器》（GB150?1998）等规范，凡不正常条件下可能超压的设备均设有安全阀。

3）公用工程管线与易燃、易爆介质管线相连时，设置三阀组或止回阀或盲板，以防止易燃、易爆介质串入公用工程系统。

4）在进、出工厂的天然气总管上安装了紧急切断阀，并在紧急切断阀之前安装了越站旁路。另外，在紧急切断阀靠装置的一侧设置了“8”字盲板。

5）安全阀入口管线上安装了与安全阀入口直径相同的闸阀，工厂正常生产时，该闸阀全开并打铅封，绝不允许随意开关。

6）工艺设备、管道的绝热材料均选用非燃烧材料或阻燃材料。 7）原料气、天然气管线横穿道路时，采用敷设套管的措施。

8）选用低噪声的运转设备，对噪声较高的声源采取消声降噪声措施。 8）工厂从原料天然气中分出的含油污水，通过管线压力密闭输送至污水罐后外运集中处理。 5.2.4.3 消防与安全设施

1）本工程消防系统设计严格执行《石油天然气工程设计防火规范》（GB50183-2004）及《建筑设计防火规范》（GBJ16-87，2006年版）。根据生产性质和生产需要配备相应手提式干粉灭火器、手提式二氧化碳灭火器、推车式干粉灭火器、灭火毯等小型灭火设施。

2）采取相应的密封措施，加强管道、设备密封，防止介质泄漏，工厂内带压设备设有紧急事故泄压排放系统，安全阀泄放气体密闭排入放空系统，保证事故状态下的人身安全和设备安全。

3）工厂设置了可燃气体报警器系统，随时检测报警装置区、储罐区及装车设施区可燃气体的泄露情况，以便及时排除危险源，满足《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》（SH3063?1999）规范的要求。

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4）根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）的规定，对装置区、储罐及装车区进行爆炸危险区域划分。

5）从工艺和自动控制方面确保安全。装置全部设计为密闭式，使易燃、易爆物料在生产过程中全部置于密闭的管道和设备内，设备管线的连接处采用相应的密封措施。

6）可燃气体的排放进入密闭火炬放空系统。

7）生产中操作参数变化可能导致的不安全，如液面、温度、压力等，设置了高、低限报警；对可能导致生产重大事故的关键环节设置了事故报警、联锁、紧急停车系统（ESD）。如再生气流量低低报警联锁停再生气加热炉等，确保工厂的安全。

8）对工厂内高温管线（表面温度＞60℃）选用适当的保温材料隔热处理，在生产中可能引起操作人员烫伤的高温设备，采取隔热保温措施。

9）安全色及安全标志：工厂内危险部位设置警示牌，提醒操作人员注意。 10）装车设施设置了汽车罐车防静电专用接地线，并与全站接地网相连接。 11）所有的建筑物均设安全梯、安全门，操作平台根据生产和维修的需要设置了走梯、扶手、围栏和护栏。 5.2.4.4 电气、电信与仪表

1）工厂爆炸危险区域内的所有压缩机、泵等回转设备所配带的电机均选用隔爆型，防爆等级为dIIBT4、防护等级为IP54。爆炸危险区域内的照明均采用防爆灯具。

2）工厂采用DCS控制，提高装置自动化控制水平，以提高生产运行的可靠性。

3）接地系统

低压配电系统采用TN-S系统接地型式。

● 电气设备的正常不带电的金属外壳、电缆金属外皮、电缆支架等均做保

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护接地。

● 在生产、运输过程中会产生静电积聚的管道及设备等均做防静电接地。 ● 输送可燃气体、可燃液体的管道在其进出各单元处、爆炸危险场所边界处、分支处及直线段每隔200m～300m处设静电接地设施。

● 工厂设统一的静电接地网，各单元的静电接地设施与接地网相连，接地网接地电阻不大于1?。

4）防雷

根据生产性质、发生雷电可能性和后果，站区内生产和辅助设施中的工业建筑物属于第二类防雷等级，采用装设在被保护物上的避雷网防止雷击。

5）工厂设火灾报警系统一套，火灾报警控制器安装在值班室，设火灾报警电话一台。另外在配电室设感烟探测器、手动报警按钮。

6）所有机泵均采用放射式配电，其配线采用沿充砂电缆沟或穿钢管埋地敷设等方式。

7）仪表自控系统设有UPS不间断电源。

8）配电室设有事故照明，其连续供电可达30min。 5.2.4.5 建、构筑物

1）装置内建、构筑物的耐火等级均按二级设计。

2）中心控制室、变配电室及值班室的室内地坪比室外地坪高出0.6m；门均向外开启；面向装置的一侧不设门、窗。

3）产品装车场地采用混凝土现浇地面。

4）梯子、平台的踏面均采用防滑、防积水设计。

5）抗震设防。根据《中国地震裂度区划图》（1990），东营地区的基本裂度值为6度，在本工程土建结构设计中，对厂区内的建、构筑物，根据工程地质详勘资料对场地地质的揭示，按《建筑抗震设计规范》的要求，进行抗震设防，采

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取相应的抗震措施。同时设备专业将根据地震烈度进行设备计算设计。 5.2.5 主要的安全卫生措施 5.2.5.1 防止有毒物质泄露措施

在管线和设备连接处选用适当垫片，加强密封，防止有毒物质泄露，相应岗位设置事故冲洗设施。 5.2.5.2 个人防护措施

1）该项目生产装置虽属甲A类生产装置，工作介质多为易燃、易爆气体，但生产操作中均在密闭的管道和设备中，加上采用先进控制、监测报警与自然通风相结合的措施，可有效地消除装置内易燃、易爆物质的危险性以及对职工健康伤害的可能性。

2）在可能泄漏有毒、可燃气体的场所，设置了有毒、可燃气体报警器。 3）据国内天然气处理工厂调查资料表明，在同类装置中工作的操作人员及管理人员至今尚未发现患有职业病及其它特殊病症，但为确保操作人员的身体健康，要求对操作人员及管理人员必须进行定期体检，以防患于未然。 5.2.5.3 防噪声措施

对噪声源采取选用低噪声设备（如低噪声压缩机、泵等），来降低其噪声强度，确保设备噪声对环境的影响低于90dB(A)。 5.2.5.4 其它防护措施

1）工厂应在关键部位和操作人员经常通过的地点设置明显的安全标志，提醒操作人员注意人身和生产安全。

2）应制定工厂正常运行、开工、停工、事故处理等不同操作过程的操作规程。操作规程应详细、具体，必须充分考虑保护操作人员人身安全的措施。操作人员在实际操作中必须严格遵守操作规程，绝不允许不熟悉操作规程的人员上岗操作。

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