LNG液化裝置橇裝模塊化建造技術研究

張凱++王榮翔

摘 要：橇裝式LNG液化裝置，廣泛應用于陸地、海上的油氣處理領域。該文旨在對其從設計到實施的實現(xiàn)過程進行介紹。從模塊化建造技術的由來、橇裝式LNG液化裝置的實例和適用場合、關鍵技術和應用前景等方面對橇裝式LNG液化裝置的實現(xiàn)過程進行了討論。在技術論證的基礎上，該研究者結合實際項目，清晰具體的展示了裝置的實現(xiàn)過程。

關鍵詞：LNG 橇裝 模塊化 天然氣 液化工藝 三維設計

中圖分類號：TE646 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（c）-0079-01

近年來，由于環(huán)境污染問題的日益嚴重，各國都在重視污染物排放問題，天然氣作為一種清潔、高效的能源，開始受到越來越多的關注。由于LNG（液化天然氣）可以解決氣態(tài)天然氣不利于遠途運輸?shù)膯栴}，實現(xiàn)將天然氣運輸?shù)礁髌h地區(qū)，LNG液化工廠開始興起。傳統(tǒng)的LNG液化工廠都是在項目所在地完成整個工廠各裝置的施工，由于項目場地大多地處偏遠，配套設施困乏，環(huán)境惡劣，所以這種方式建造周期長，人力、物力消耗大，需要大量的臨時施工設施，受周邊環(huán)境影響大。所以最大限度的將建造工作放在車間預制，最大程度的減小現(xiàn)場施工量就成為了必然。在模塊化建造技術快速發(fā)展的背景下，越來越多的LNG液化工廠開始傾向于使用橇裝模塊化方式，橇裝式LNG液化裝置正是在此背景下應運而生。

1 模塊化建造技術的由來

模塊化工廠建造技術最早應用于海洋工程領域，通過將整個裝置優(yōu)化設計成不同的區(qū)域模塊，使這些模塊可以在陸地上多個工廠同時加工、預制，模塊建造完成后通過大型駁船運到海上施工地點進行安裝，從而將大部分建造工作放在陸地工廠，海上只進行安裝，大大減小了海上工作量，節(jié)約大量人力、物力并降低了安全風險。由于模塊化建造技術的經(jīng)濟性和高效性，該技術開始廣泛應用于大型油氣處理廠和礦業(yè)加工廠等陸地工程項目的建造中。

2 橇裝式LNG液化裝置的優(yōu)勢分析

2.1 產(chǎn)品質量優(yōu)勢

由于橇裝式建造技術可將橇塊全部的生產(chǎn)、組裝工作放在車間進行，在施工機具、施工環(huán)境上都有比較好的保證，整個生產(chǎn)過程快速、清潔、可靠，使設備生產(chǎn)質量可以得到有效保證。

2.2 制造周期短

橇裝式建造可以實現(xiàn)多個橇塊的并行建造，多個橇塊鋼結構、管線的預制可以批量、同時進行，在提高質量、降低成本的同時，可以大大縮短建造工期。

2.3 可移動性強，可整體遷移

橇裝式LNG液化工廠結構緊湊，占地少，可根據(jù)不同廠況進行靈活布局，場地適應性強，方便未來的場站升級、擴容需要。由于全部單元都是采用分體橇裝設計，橇塊通過地腳螺栓與基礎相連，不同橇塊之間通過法蘭連接，拆卸、吊裝方便，使移動和運輸更加便捷。尤其對于貧氣井區(qū)域，一處生產(chǎn)完畢后可以很方便的進行移動，相當于將整個LNG工廠進行了總體搬遷。另外各個單元通過標準化的設計和建造，都具有標準的尺寸和構造，可替換性強。

2.4 模塊化的設計

各橇塊是功能及機電控制高度一體化的單元，便于控制、管理和維護。

3 橇裝式LNG液化裝置介紹及應用實例

與傳統(tǒng)LNG液化工廠一樣，橇裝式LNG液化裝置也需包含過濾計量、凈化、液化、儲存、裝車、電氣儀表控制及公用工程等單元。對于橇裝式LNG液化裝置的主要單元及各單元功能，其橇組主要包含：計量調壓橇、原料氣壓縮橇、脫酸橇、脫水脫汞橇、制冷劑壓縮橇、冷箱單元、儀表控制橇和配電橇等，包含了各工藝單元及公用工程單元。根據(jù)處理量的大小，各單元尺寸會有所差異，并且根據(jù)原料氣氣源組分的不同，單元的功能也會有所調整。

4 橇裝式LNG液化裝置適用范圍分析

橇裝式LNG液化裝置，為滿足成橇需求，其工藝管路、設備等尺寸不能過大，所以不適用于處理量大的LNG液化裝置，主要針對處理量為5 000～300 000Nm3/d的小型LNG液化工廠，主要應用于煤層氣、管道天然氣、油田伴生氣、偏遠天然氣氣田、沼氣等小型氣源地的天然氣液化，是解決邊遠小氣田、油井殘氣及沼氣等回收、利用的好方法。正是橇裝式LNG液化裝置，使零散氣田天然氣的開發(fā)利用成為可能。

5 LNG液化裝置橇裝化實施的關鍵技術

5.1 工藝原理

工藝流程是整套LNG液化裝置最核心的部分，采用何種工藝路線直接決定了各單元的功能和橇裝化的實現(xiàn)，所以工藝路線的選擇尤為重要。以橇裝式LNG液化裝置為例，其采用自主開發(fā)的MRC液化為主的一系列工藝技術，主要工藝特點為：

（1）采用活化胺法（aMDEA）脫酸CO2，較其他類型的胺法具有發(fā)泡小、腐蝕性小、胺液損失小等特點。（2）胺法脫碳裝置產(chǎn)品氣凈化度高，產(chǎn)品氣中CO2含量最低可降到1ppm。（3）采用進口MDEA溶液，具有不易發(fā)泡、不易降解、胺液損失小、腐蝕小、對CO2攜帶量大、天然氣損失小等特點。（4）采用分子篩吸附，可以深度脫水，即使在低水汽分壓下仍具有很高吸附特性。（5）高效氣流分布器的吸附塔，能保證氣流更加均勻分布，可以保證吸附塔內氣體呈活塞流狀態(tài)，吸附劑有效利用率達到98%以上。（6）采用浸硫活性炭來脫除汞，保證脫汞后的天然氣中汞含量不大于0.01μg/m3；（7）液化和制冷系統(tǒng)所選擇的工藝方法為MRC（混合冷劑）循環(huán)制冷，其能耗低，本方法是目前常用的制冷方法中能耗最低的，使產(chǎn)品價格具有市場競爭力。并且采用板翅式換熱器，使冷箱結構緊湊，方便工廠內組裝和整體運輸?shù)浆F(xiàn)場。

5.2 自控方案的選擇

為了確保能有效地監(jiān)控成套LNG裝置生產(chǎn)過程，確保運行可靠，操作維護方便，自控方案采用就地控制和中控室DCS控制相結合的原則。重要工藝參數(shù)的顯示、控制、報警以及各機組的一般邏輯聯(lián)鎖保護控制均由DCS系統(tǒng)完成。采用冗余網(wǎng)絡設置確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定，具有獨立的安全系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和運行系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程可視化監(jiān)控，運行數(shù)據(jù)實時接收。

5.3 設計軟件

橇裝模塊化建造最核心的技術是根據(jù)各系統(tǒng)工藝流程，將整個裝置分解成具有不同功能的單元模塊，在設計階段能否將裝置進行模塊化分解是該技術實施的關鍵。以橇裝式LNG液化裝置為例，其設計采用英國AVEVA公司的PDMS（PlantDesignManagementsystem）即工廠三維圖紙設計軟件，全比例三維實體建模，并且可通過網(wǎng)絡實現(xiàn)多專業(yè)實時協(xié)同設計，自動抽圖和物料統(tǒng)計，極大提高了設計質量和效率，使得模塊化分解成為可能。

6 結語

LNG作為一種清潔、高效的能源，被很多國家列為首選燃料，天然氣在能源供應中的比例也在迅速增加。我國的小型LNG液化工廠，以其獨有的優(yōu)勢，在天然氣供應格局中，發(fā)揮著越來越重要的作用，已經(jīng)成為管道天然氣和進口LNG的有益補充。相信隨著橇裝化技術的不斷發(fā)展，橇裝式LNG液化裝置將憑借其出色的功能、效益優(yōu)勢，在LNG市場中占據(jù)越來越重要的地位。

參考文獻

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