天然气液化装置（LNG）联动试车的重点及其危险有害因素辨识

苑桂金

（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司，内蒙古 赤峰 025350）

1 工艺流程简述

1.1 调压计量系统

由界区管网来的天然气进入稳压计量橇块，由过滤器除去可能携带的杂质，经稳压和定量计量后进入脱酸工序。

1.2 脱酸系统

根据天然气体组成，本装置采用湿法脱除天然气中的CO2，选用MDEA（N-甲基二乙醇胺）为脱除剂，采用一段吸收，一段再生流程。

1.3 干燥系统

脱酸后的天然气进入干燥脱水系统由2 台干燥塔、1 台辅助干燥塔、1 台再生气加热器、1 台再生气冷却器、1 台再生气分离器组成。主辅干燥塔干燥及再生交替进行，每台干燥塔的吸附周期为8 个小时，整个干燥过程的实施由程控阀的自动切换实现连续操作[1]。

等压干燥系统的工艺过程如下（以塔A 进行吸附、塔B 进行再生为例）：脱酸后的天然气首先经流量调节分成两路。其中一路经程控阀直接去干燥塔A，塔内的干燥剂将气体中的水分吸附下来，出口干燥气体经程控阀去脱汞塔。在干燥塔A 处于干燥的状态下，另一台干燥塔B 处于再生过程。

干燥塔B 的再生过程包括加热和冷吹两个步骤。在加热再生过程中，另一路原料气体作为再生气首先经程控阀进入辅助干燥塔进行干燥，然后经再生气加热器升温至240 ℃后自上而下进入干燥塔B，使吸附剂升温，其中的水分得以解吸出来，解吸气经干燥再生气冷却器冷却，再经过干燥再生气分离器气液分离，分离后的气相与主路后原料气在管线处混合，然后进入处于吸附状态的干燥塔A 进行干燥，液相经减压后送入闪蒸罐。当再生加热过程中出塔气体温度达到180 ℃以上时停止对干燥塔B 加热，开始对其冷却降温。在冷吹过程中，再生气体经程控阀直接进入的干燥塔B 对B 塔进行降温，将干燥塔温度降至40 ℃左右，然后再经加热器加热后去辅助干燥塔，对辅助干燥塔中的干燥剂进行加温至180 ℃以上，其中的水分得以解吸出来，然后经再生气冷却器和再生气分离器气液分离后再与另一路气体混合，最后进入处于吸附干燥状态的干燥塔A 进行干燥。当干燥塔B 完成再生后，切换到干燥塔A，如此循环。整个干燥过程的实施由12 台程控阀按程序自动切换完成，操作人员可以调整程序时间来控制干燥过程。处理完毕后天然气露点低于-76 ℃。

干燥后的天然气可能含有极微量的汞元素等采用载硫活性炭吸附剂吸附其中含有的微量汞进行天然气纯化。

1.4 冷剂循环系统

本装置制冷系统采用混合冷剂节流制冷工艺，天然气液化所需的冷量由混合冷剂节流提供。混合冷剂制冷系统中的制冷剂，主要由氮气、甲烷、乙烯、丙烷、异戊烷等物质按照一定比例混合而成。此种制冷方式大大降低了制冷能耗，减低了设备维护量[2]。

混合冷剂先经过混合冷剂平衡罐后，进入混合冷剂压缩机压缩，此时压力被升高至1.035 MPa（G），经一级出口冷却器冷却到40 ℃后，进入一级出口分离器进行气液分离，产生液相直接进入冷箱，经过板翅式换热器换热降温后，经过节流阀节流为板翅式换热器提供冷量，再与气相冷剂汇合后逐级复温返回混合冷剂压缩机入口混合冷剂平衡罐。

1.5 液化分离系统

净化后的天然气进入冷箱，经过多级板翅式换热器逐级降低温度至-140 ℃左右。经过调节阀减压至1.0 MPa（G）后送入精馏塔精馏提纯，在精馏塔中通过再沸与冷凝的热质交换，塔釜中甲烷液体不断被提浓至符合国家标准的LNG 产品后，从塔釜采出，再经过主换热器与混合冷剂换热过冷至-160 ℃后，经减压阀减压至0.015 MPa（G）送往LNG 储罐；精馏塔塔顶产生的气相即为富氮气，经多级板翅式换热器逐级复温后经BOG 压缩机增压后送出界区[3]。冷箱LNG 出口管线上配置质量流量计，用于计量LNG 产品产量。本装置制冷系统采用混合冷剂节流制冷工艺，天然气液化所需的冷量由混合冷剂节流提供。混合冷剂制冷系统中的制冷剂，主要由氮气、甲烷、乙烯、丙烷、异戊烷等物质按照一定比例混合而成。此种制冷方式大大降低了制冷能耗，同时减低了设备维护量。

从冷箱来的LNG 冷至-160 ℃后，经过节流将压力降至0.015 MPa（G），进入常压LNG 储罐储存。在LNG 储罐中闪蒸出的BOG 及正常装车时气化的甲烷气体汇合后送至BOG 回收工序。LNG 装车过程中产生的BOG、LNG 减压后产生的BOG 以及储罐因受环境温度影响闪蒸出的BOG 汇合后，经BOG 空温器、BOG 水浴加热器复温后送至BOG 缓冲罐，与精馏塔顶复温出冷箱后的富氮气汇合进入BOG 压缩机入口，经过BOG 压缩机增压后，压力升至3.9 MPa（G），经过BOG 平衡罐（751-B602）缓冲后送出界区。

储罐内的LNG 产品需要用LNG 定量装车鹤管灌装至LNG 槽车外售；根据实际需要，设置3 台LNG装车泵，2 用1 备，每台流量为120 m3/h，可以在现场也可以在控制室启动装车区设置6 个装车位，每个装车位装车最大流量为60 m3/h，采用定量装车控制器控制充装量。

2 联动试车难点要点

2.1 调压计量系统联动试车难点要点

装置通气前需确认上游气体组分含量是否满足装置工艺需求，气源二氧化碳过高会导致脱酸系统脱除不合格，后系统冷箱冻赌，且后系统置换耗时较长。气源硫含量超标可加速系统腐蚀、产品不合格、冷箱冻赌等不利影响。气源汞含量超标可加速冷箱设备腐蚀易引发设备损坏及安全事故。气源中含油脂、铁锈、固体颗粒物等可导致胺液发泡物质可致使胺液发泡并引起相关连锁事故，如分子筛失效粉化、低温设备损坏等不利影响。系统操作需注意调压器运行状态，避免系统压力大幅波动，可导致调压器安全保护切断，影响装置上下游系统运行，可造成胺液系统循环紊乱严重时可造成系统淹塔、空塔、泵体抽空汽蚀等事故，可造成系统失压、憋压、超压及安全阀起跳等事故[4]。

2.2 脱酸系统联动试车难点要点

装置运行过程中需保持不同压力梯度系统压力相对稳定，系统压力波动可导致各段胺液流量发生变化，从而引起胺液循环不平衡，严重时可引发事故及全场停车。

系统运行操作过程中需定期对系统液位计进行清洗检查，防止液位计卡涩失灵等情况导致产生假液位，严重时可导致系统空塔、淹塔、后系统带液等问题。

装置运行过程中需注意观察系统是否有发泡现象，及时进行人为干预，进行消泡或停车处理，装置运行过程中如胺液进入分子筛内，可导致分子筛产生不可恢复性损害，需进行更换处理。

装置运行过程中如脱酸气不合格需立即进行停车处理，切断冷箱原料气进入，后系统进行置换，检测各系统指标合格后，缓慢恢复系统运行生产。

2.3 干燥系统联动试车难点要点

新装置的原始开车置换和更换吸附剂、吸附剂后的置换，根据所使用的吸附剂、干燥剂的物理化学性质不同，有可能初次接触高浓度气体时会有温升现象，应根据厂家说明制定实施置换方案（如通过向系统补入惰气稀释气体浓度、气量控制、避免串联、分段置换等措施）。对系统进行升压时，使系统压力在0～1.0 MPa（G）内按每分钟0.1 MPa（G）升压，在1.0～2.6 MPa（G）内按每分钟0.05 MPa（G）升压至2.6 MPa（G）。升压时因系统容积较大，实际升压速率通常在允许范围内。需要说明的是，相应的吸附塔、吸附塔及其他的压力容器、管道在泄压时也应该控制相应的速率，以确保压力容器、管道的安全使用，防止吸附剂、吸附剂的破裂粉化[5]。

干燥塔的再生周期应结合露点仪读数加以调整摸索，对初定时间进行适当修改，干燥系统时序进行切步前需进行程控阀状态确认，系统各设备压力确认，避免压力大幅波动导致干燥塔翻床、漏料、加速填料粉化等事故的发生，干燥系统运行过程中严禁气体反流至上游系统，可导致胺液污染，系统程控阀故障或程序因下装等原因导致无法开启或关闭时应及时进行手动调整或现场干预，如脱水指标不合格序立即切断冷箱进气。

2.4 冷剂循环系统联动试车难点要点

冷剂压缩机运行过程中需参照厂家说明书，保证机组运行稳定安全，防止机组喘振、干气密封损坏等导致的系统故障。

冷剂压缩机运行过程中需注意隔离气压力及系统油压，防止油脂进入冷剂系统，可造成冷剂污染及冷箱冻赌或冷箱内换热器换热效率下降，严重时可导致系统能耗增高、装置产量下降。

冷剂系统氮气补充管线需保证官网氮气的露点及洁净程度合格，若官网氮气不合格可导致系统冻堵，冷剂压缩机启动用干起密封氮气可随机组运行进入冷剂循环系统，需保证氮气露点合格。

2.5 液化分离系统联动试车难点要点

装置运行过程需保证系统压力流量及原料气组分相对稳定，由于冷箱为一个换热平衡系统，系统运行变量较多、较大可导致系统波动较大，操作难度亦可引起压缩机喘振。保护装置运行过程中需注意冷剂系统氮气含量，如系统氮气含量过低，易引发冷箱积液装置停车前需及时关闭冷箱一二级液相节流阀、开大冷箱二级气相节流阀，防止系统液相倒灌至冷箱底部冷箱节流阀及原料气流量控制阀操作原则应尽量缓慢，由于冷箱为换热平衡系统，装置内温度反应相对滞后，应分梯度进行调节。冷箱运行过程中应注意系统压差变化防止冷箱冻赌，如系统阻力过大应及时进行复温解冻处理。

2.6 冬季联动试车难点要点

冬季在装置的生产过程中，应特别注意可能积液冻结的管道和设备。当气温低于0 ℃，即开通伴热设备用电，经常检查管线和设备的保温处于良好工作状态，防止管线死角凝液和间歇使用管道及设备冻凝。

在管道内水汽冻结时必须进行如下操作：外管检查管道，目的是确定冻结的大致边界，切断管道和整个系统的联系，采取措施加热冻结处。用蒸汽或热水加热冰的堵塞时要从堵塞段的末段开始。禁止在打开管路阀门的情况下加热冻结的漏油管段，或者用明火加热。在关停设备时，必须打开所有设备和管道的排凝合放空阀，仔细地检查排空系统[5]。

3 联动试车过程中的危险、有害因素辨识

众所周知，液化天然气生产系统在联动试车过程中存在着不确定性、高风险性、高事故率等特点，一旦发生泄漏将造成不可想象的后果，因此对该过程进行危险、有害因素辨识是极其必要的，现对调压系统、脱酸系统、干燥系统、冷剂循环系统、液化系统联动试车过程中的危险有害因素进行辨识，主要有火灾、爆炸、车辆伤害、中毒和窒息、冻伤等。

3.1 中毒和窒息

在联动试车过程中，系统将进入原料气进行联动，原料气中甲烷含量为93%，高浓度的甲烷对人体几乎无毒，而是单纯的窒息作用，如若发生泄漏，将导致工作人员发生中毒窒息，如若遇明火、强光、电火花、静电、高温表面、雷击、电磁场、电磁辐射、摩擦化学反应热将导致火灾爆炸[6]。

3.2 灼烫

液化天然气装置中，易造成灼烫主要的原因为再生塔再沸器、天然气再生塔操作或维修人员接触再沸器、加热炉高温部位，同时作业人员不注意劳动防护，有造成灼烫伤害的危险。

3.3 机械伤害、物体打击

目前，液化天然气装置中的主要机械设备为BOG 压缩机、冷剂压缩机、各种机泵等，在联动试车过程中，机械伤害的原因主要是各种运转机械设备的电机转动部位的联轴器等传动部件防护措施不到位或者是防护罩等损坏后未及时修复，操作人员不小心卷入造成的机械伤害。

物体打击主要发生于各种运转机械设备的传动部件防护不到位，当其发生破裂时碎片打击人体会造成伤害；另外，人在高处作业操作时，使用的工具坠落打击人体也会造成伤害。

3.4 高处坠落

从作业位置到最低坠落点的水平面，称为坠落高度基准面。凡距坠落高度基准面2 m 及其以上、有可能坠落的高处进行的作业，称为在高处作业。

本装置吸收塔、再生塔、液化装置框架、LNG 罐区、冷剂储罐、管廊输送管道均有高于地面2 m 的作业部位，在上下扶梯以及靠近护栏操作时，若护栏不符合要求、操作面有孔洞或者腐蚀断裂以及梯蹬湿滑就容易发生高处坠落。

3.5 触电

液化天然气装置中，BOG 压缩机、冷剂压缩机为10 kV 设备，贫液泵、消泡泵、回流泵均为380 V 供电设备，在长期运行期间，设备、线路会因机械损坏、腐蚀、老化等而导致绝缘失效，如若人员接触漏电点将会发生触电伤害。在检修特殊作业过程中，检修设备未装设漏电保护器或者漏电保护器功能失效，人体在作业过程中不可避免接触，均可能导致触电伤害。

4 结语

简要说明调压计量系统、脱酸系统、冷剂循环系统、干燥系统、液化系统工艺流程，并着重介绍试车过程中各系统的重难点、疑难点，分析、辨识试车过程中的危险有害因素，在整个试车过程中，始终坚持“单体试车要早，设备管道吹扫、清洗要严，联动试车要全，化工投料要稳”的试车方针，坚持高标准、严要求，保证不留隐患，确保安全。