1、第 卷第期 年月化肥设计C h e m i c a lF e r t i l i z e rD e s i g nA u g 作者简介:牛亚恒(年),男,河南三门峡人,年毕业于重庆大学,学士学位,助理工程师,现主要从事生产运行管理工作.L N G接收站B O G压力不均的优化研究牛亚恒(广汇能源综合物流发展有限责任公司,江苏 南通 )摘要:根据L NG接收站发展趋势及部分接收站实例,针对在接收站规模“由小变大”期间存在的因B O G管网系统压力不均而产生的不利影响进行分析和优化.结合江苏某接收站的实例分析,并制定B O G管网合理分割措施,消除接收站因B O G管网压力不均而产生的安全隐患,减
2、少经济损失.关键词:L N G接收站;B O G管网;压力不均;安全隐患d o i:/j i s s n 中图分类号:T E 文献标识码:B文章编号:()S t u d yo nO p t i m i z a t i o no fU n e v e nB O GP r e s s u r e i nL N GR e c e i v i n gT e r m i n a l sN I UY a h e n g(G u a n g h u iE n e r g yI n t e g r a t e dL o g i s t i c sD e v e l o p m e n tC o,L t d,N
3、 a n t o n gJ i a n g s u ,C h i n a)A b s t r a c t:I n l i g h t o f t h e d e v e l o p m e n t t r e n do fL NGr e c e i v i n g t e r m i n a l s a n d t h r o u g hs o m ep r a c t i c a l e x a m p l e s o f s u c h t e r m i n a l s,t h e a d v e r s e e f f e c t sc a u s e db yu n e v e np
4、 r e s s u r eo fB O Gp i p en e t w o r ks y s t e md u r i n gt h e“s i z e e n l a r g i n g”p e r i o do f r e c e i v i n gt e r m i n a l sh a v eb e e na n a l y z e da n do p t i m i z e d B yp r a c t i c a l a n a l y s i s o f a r e c e i v i n g t e r m i n a l i nJ i a n g s uP r o v i
5、n c e,r e a s o n a b l em e a s u r e s o fB O Gp i p en e t w o r kd i v i s i o nh a v eb e e nd e v e l o p e d t oe l i m i n a t e t h es a f e t yh a z a r d sc a u s e db yu n e v e np r e s s u r eo fB O Gp i p en e t w o r k i nt h er e c e i v i n gt e r m i n a l a n dt h u s r e d u c e
6、e c o n o m i c l o s s e s K e y w o r d s:L NGr e c e i v i n gt e r m i n a l;B O Gp i p en e t w o r k;u n e v e np r e s s u r e;s a f e t yh a z a r dd o i:/j i s s n 天然气是由甲烷组成的可燃性气体,是从气田中自然开采出来.随着经济的发展,环境受到了很大的污染,亟需清洁无污染的能源.而液化天然气(L NG)是在常压的环境下把开采出的天然气冷却到约 ,气体就变成无色、无味、无毒且无腐蚀性的液体,并且通过这个冷却过程,体积
7、为原来的/,从而也有利于天然气的远距离运输.我国是一个能源消费大国,然而天然气的消费量相对较少,在能源消费结构中所占比例还很低.众所周知,我国的天然气资源非常有限,其开采量远远小于需求量.为了缓解我国经济的快速发展对环保和能源的需求,我国在沿海地区已经先后建成 座L NG接收站,其中,中石油、中石化、中海油三大公司接收站 座,其余接收站为地方国企和民营企业建 设,L NG接 收 站 在 我 国 正 值 蓬 勃 的 发 展阶段.1 1L LN NG G 接收站概述 L N G接收站总体工艺常见的L NG接收站主要包括L NG卸料及储存、气化外输、B O G(闪蒸天然气)处理、装/卸车、装/卸船、
8、火炬、计量系统等,以江苏某接收站为例,其主要工艺为L NG船舶经卸料臂接卸至L NG储罐,再由L NG储罐输送至气化外输装置,与B O G、丙烷等介质换热后完成B O G再冷凝及气化外输;L NG液态输出可依托槽车和槽船实现液态外输的目的.接收站B O G的处理工艺由于L NG为低温液体,在储罐储存及管线输送过程中会产生一定量的B O G.以江苏某接收站为例,该厂区B O G处理工艺主要分为两部分:在卸船工况下,通过压缩机将储罐内的B O G输送至L NG船,以填充L NG船在卸液后船舱的气相空间;在非卸船工况下,通过B O G压缩机将B O G输送至L NG气化装置,通过B O G、L NG
9、、丙烷等换热,完成B O G再冷凝和气化外输工作,同时,B O G也可通过B O G压缩机加压后,通过空温式气化器复温直接外输至城市中压管网,完成B O G的外输处理(见图).图接收站B O G处理工艺示意2 2接收站 B BO OG G 管网压力不均的分析 B O G管网压力不均的原因由于L NG储罐储存规模不同,所建设的储罐也并非为统一规格的储罐,进而产生各储罐操作压力不同,造成B O G管网压力不均的情况,在日常工艺操作中,压力低的L NG储罐极易存在安全隐患,但如果将操作压力高的储罐压力降至压力低的储罐压力下操作,又会产生大量的B O G闪蒸气,产生一定的经济损失.B O G系统的工艺
10、流程以江苏某接收站为例,该接收站储罐配置为座 m双金属单包容储罐(、储罐),储罐设计压力为/k P a,操作压力 k P a;座 m混凝土全包容储罐(、储罐),设计压力为/k P a,操作压力为 k P a,远期规划继续建设座 m混凝土全包容储罐(、储罐).该接收站配备台处理能力 Nm/h低温B O G压缩机(、B O G压缩机),设计排气压力为 MP a;台处理能力为 Nm/h常温B O G压缩机(B O G压缩机),设计 排 气 压 力/MP a;台 处 理 能 力 为 Nm/h低温B O G压缩机(、B O G压缩机),设计排气压力 MP a.目前,台B O G压缩机入口压力均为 k P
11、 a(见图).图江苏某接收站B O G流程示意图 B O G压力不均存在的影响()假设在该操作工况下,如储罐B O G管线阀门故障全开(查阅该阀门数据表,该阀门直径为DN ,设计B O G通过量为 t/h),在较短的时间内储罐的B O G会通过该阀门进入接收站B O G系统,造成接收站B O G管网整体压力升高,极易对、储罐造成安全隐患.()根据了解该接收站在卸船工况下、储罐的B O G无法满足返船气量的要求,所以在卸船工况下需要将或储罐的一部分B O G送至B O G系统以供应返船气,在此工况下就造成、的储罐的低压力(k P a)B O G系统和、储罐的高压力(k P a)B O G系统不能
12、实现完全的分割.()目前,该接收站座储罐均处于运行状态,各储罐压力均控制在操作压力之内,假如将、储罐的操作压力由 k P a降为 k P a操作,以达到接收站B O G系统压力的均衡,则、储罐会产生大量的B O G闪蒸气体,以单台储罐最小库存 t计算,由操作压力 k P a降为 k P a将产生B O G质量为 t(见表),如接收站无法处理储罐压力下降后产生的B O G闪蒸气体,将会造成相应的经济损失;另、储罐操作压力降低各保护装置及储罐设施将无法发挥保护效果,如更换或调整将会产生一定的安全风险和经济投入.表储罐压力下降后产生的B O G核算项目参数压力/k P a 甲烷蒸汽比焓/(k Jt)
13、最小L N G储存量/t 降压后产生热值/k J 可释放B O G质量/t 3 3B BO OG G 压力不均的优化措施()根据江苏某接收B O G运行情况,现对B O G管网 进 行 优 化 分 割,将 该 接 收 站 分 割 为 k P aB O G管网和 k P aB O G管网,其中 k P aB O G管网供应厂区中压外输和返船气,k P aB O G管网供应L NG气化装置高压外输,同时在 k P aB O G管网和 k P aB O G管网交汇处设置紧急切断阀和压力联锁,以保证在、储罐或远期储罐的B O G控制阀门故障打开时,能够及时切断并保护 k P aB O G管网相连的设备
14、设施.()因该接收站受卸船返气工况影响,所以将、储罐同时分割为 k P aB O G管网系统中,储罐及远期规划储罐分割为 k P aB O G管网系统中,并在储罐B O G管网末端增加自调阀组,正常卸船工况下由、和储罐同时供应返船气和中压外输,在极端情况下 k P aB O G管网气量不足时,开启储罐末端自调阀组自 化肥设计 年第 卷k P aB O G管网补气至 k P aB O G管网,以保证卸船工况的正常运行(见图).图接收站B O G管网分割示意4 4结语由于国内大多数L NG接收站都采用分步实施的发展理念,特别是L NG行业的迅猛发展使得部分企业在前期接收站的规模上进行扩建,在扩建后
15、就会存在储罐规模大小不一、设计压力不同,导致B O G管网压力不均,如果不及时优化,极易存在安全隐患,同时也会造成相应的经济损失.以上内容重点介绍了江苏某L NG接收系统的工艺流程及压力不均存在的影响,通过分析确定了优化措施,避免了接收站因B O G压力不均而产生的经济损失和安全隐患.参考文献:王华北我国L N G工业发展及应用研究D大庆:大庆石油学院,李兆慈,王敏,亢永博 L N G接收站B O G的再冷凝工艺J化工进展,(S):王红,白改玲,李艳辉,等 L N G接收站流程模拟计算J天然气工业,():薛倩,刘名瑞 L NG接收站B O G处理工艺的优化J当代化工,():修改稿日期:(上接第
16、 页)低,温度更平稳.()工业级提纯塔应用情况.工业级提纯塔塔顶氨冷器液位与轻组分放空阀位实施串级控制后,根据放空量,调节塔顶氨冷器负荷,防止液氨加入量过多或过少,工业级提纯塔塔顶氨冷器液位控制更加稳定,使液氨在换热器内始终处于泡状沸腾,减少传热热阻,液化能力更强.()食品级提纯塔应用情况.食品级提纯塔塔顶氨冷器液位与轻组分放空阀位实施串级控制后,食品级提纯塔塔顶压力更稳定,二氧化碳精馏提纯过程中,压力控制的好坏直接影响食品级产品的品质.工艺数据对比改造前后工艺运行数据对比见表.表改造前后工艺参数对比项目改造前改造后二氧化碳产量/(t/h)吨二氧化碳电耗/(k Wh)吨二氧化碳气耗/(Nm)工
17、艺报警/(次/h)操作干预/(次/h)经实际运行证明,二氧化碳装置复杂控制策略投用后,提纯塔放空量得到固化,吨C O气耗由 Nm降至 Nm,吨产品节约气耗 Nm.放空气减少后,同比液体C O班产量增加 t,日产量达到 t.吨产品电耗由原来的约 kWh/t下降至 kWht,吨产品电耗下降.4 4结语复杂控制策略应用于二氧化碳装置后,解决了常规单反馈控制P I D调节动作相对滞后、回路之间互相影响、控制性能相对较差等问题.复杂控制策略具备预估控制功能,提前进行调节动作,充分考虑耦合变量之间的相互影响,能够很好地抑制扰动带来的波动,增强了装置的抗干扰能力,提高了装置运行的平稳性.同时规范了操作方法,
18、大大减少人工调节的不一致和不及时,降低了操作人员劳动强度.减少了提纯塔放空气,合成氨装置的排放尾气二氧化碳的综合利用率得到有效提高,实现减碳减排.符合低投入、高产出、低消耗、少排放、能循环、可持续发展的资源节约型生产装置.目前,国内二氧化碳生产装置劳动强度大、操作频次高,本文为二氧化碳生产装置实现智能化控制提供了一个较好的借鉴案例.参考文献:赵绍武,姬丽,曾祥文 万t/a食品级液体C O生产装置运行总结J化肥设,():赵纯良,丁健,张海超,等典型复杂控制回路在V CM中的应用J化工管理,():郭鑫,杨云漪复杂控制系统在多晶硅项目中的应用J石油化工自动化,():李雪梅,王国荣,任礼道 HS/S O比值控制系统在硫磺回收装置的应用J化工自动化及仪表,():田青,孔庆民,张宁宁,等 t/a食品级液体二氧化碳生产装置J氮肥技术,():修改稿日期:第期牛亚恒L N G接收站B O G压力不均的优化研究