天然气液化装置干燥单元的配管

钟娟，申莹(陕西省燃气设计院有限公司，陕西 西安 710043)

0 引言

当天然气在大气压下，冷却至约-162 ℃时，天然气由气态转变成液态，称为LNG。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，LNG的重量仅为同体积水的45%左右。

液化天然气，在制作过程当中，首先对气田生产出来的天然气进行净化处理，然后通过一系列的低温液化处理之后，使用液化天然气船运输。值得注意的是，液化天然气在燃烧之后，对空气的污染很小，且能够放出很高的热量。从目前来看，液化天然为先进的能源之一。对于液化工厂，主要负责天然的净化处理、天然气液化处理、液化天然存贮以及卸装车等单元工作。并且，在处理工作期间，天然气液化装置干燥单元的配管是重要环节，需明确该单元的工作流程及配管设计要点等。本文围绕“天然气液化装置干燥单元的配管”进行分析研究价值意义显著[1]。

1 天然气液化装置及干燥单元工艺流程

1.1 天然气液化装置工艺流程

天然气液化装置把由界区外输送管线的原料气，在净化处理的基础上，冷凝到液化一系列工艺过程，然后把液化天然气存储在界区外的LNG储罐当中，通过泵送、装车处理，或者在气化站气化处理之后，应用到城市调峰当中。此外，在天然气液化装置当中，包括的单元系统有：(1)脱酸处理单元；(2)干燥再生单元；(3)液化单元；(4)冷剂储存单元；(5)BOG压缩回收系统；(6)放散系统。

1.2 干燥单元工艺流程

天然气液化装置干燥单元工艺流程要点包括：

(1)基于脱除酸气之后，原料气置入液化单元前期，需采取脱水处理措施，其目的是使天然气当中的水分析出得到有效预防，避免液化凝结后管道及仪表阀门堵塞问题的发生，进而预防风险事故的发生[2-3]。并且，若存在液态水，受到没有脱除的酸性组分的影响，会导致压力管道及容器的腐蚀程度加剧，进一步使应力腐蚀现象出现，而做好脱水处理，则能够避免此类问题的发生。

(2)对于液化成的天然气，其水的体积含量需＜1×10-6，采取两塔分子筛脱水流程模式。基于常规生产工作开展期间，其中一个塔起到吸附的作用，另外一个塔则起到再生的作用，并选择使用4A分子筛作为脱水介质。

(3)对于分子筛脱水来说，为气固吸附过程，具有可逆的特点。基于低温高压的条件下，分子筛吸附到接近转效点的条件下，在高温、低压的作用下，使被吸附物质基于分子筛表面脱附再生。此外，在装置系统当中，在若干个切换阀有效协作的基础上，使干燥、再生工艺顺利有序进行，并利用专用切换阀使2台干燥床的切换效率、安全性得到有效保证。

(4)一方面，在气体置入脱汞床之后，对当中附带的汞脱除干净，进一步使原料气通过活性碳过滤器，使汞吸附剂脱除。另一方面，干燥之后的气体，利用粉尘过滤器，将分子筛干燥期间附带的粉尘脱出干净，进一步进入到液化工序当中。

2 干燥单元设备的特点及布置要点

2.1 特点

基于干燥单元，主要使用两塔流程，该工艺流程具有简单、工程量小、成本投入低廉等特点优势。与此同时，对分子筛过滤/分离器、脱汞床设置好，并将产品气粉尘过滤器设置好，使原料气当中附带的泡沫状残胺、分子筛粉尘有效去除干净，使原料气当中的有害物质汞的含量有效降低，进一步使系统装置的操作稳定性、可靠性及安全性得到有效保证[4-5]。

2.2 布置要点

对于系统设备布置设计来说，有必要与相关工艺流程相符，同时确保满足安全生产、环境保护的基本设计原则，结合工程的布置情况，使设备维持一定的间距，使用地得到最大化的节约，并降低能耗，体现经济、控制设计成本的特点优势。并且，需保证系统设备布置的整齐、美观。此外，为了后续安装检修工作能够顺利、有序进行，有必要对外形相近的设备，以中心线对齐的方式，落实集中成排布置措施，并对操作平台进行统一设置，以此为后续安装检修工作提供极大的便利。

3 干燥单元配管设计要点

3.1 合理选材

以管道的设计压力、温度、流体类型为依据，同时结合经济性原则，考虑到材料的防腐性、焊接加工性能，对管道材料进行合理选择。由于天然气为装置的工艺介质为气态天然气(GNG)，为了保证操作工况的质量及安全性，并从经济性层面考量，可选择碳钢作为干燥单元的主要工艺管道材料[6]。

3.2 关键设备配管设计

在天然气液化装置当中，主要的设备有：立式容器、粉尘过滤器、导热油炉等，主要的配管设计要点如下：

(1)立式容器。对于立式容器，基于配管设计过程中，需基于容器顶部至底部，采取“自上而下”的方式做好管道的布置。根据容器定管道、大直径管道位置，并结合自流管道的走向情况，进一步对压力管道、一般管道进行合理布置。最后，进行容器底管道、小直径管道的合理布置。

(2)粉尘过滤器。在配管设计期间，针对粉尘过滤器，需和碳粉过滤器呈并联布置方式，这样能够使工艺流程简单的特点有效体现出来。但需注意的是，基于配管期间，需对阀门、相关仪表进行合理放置，并对管道支架进行合理设置，以此体现粉尘过滤器配管设计的合理性及优化性。

(3)导热油炉。导热油锅炉，通过燃烧的方式，基于加热炉炉膛内燃烧，在产生热量的基础上，以辐射、对流的方式，把热量传递至中间热载体，即完成“热介质→导热油”的工作过程，使热介质加热的目标得到有效实现。为了发挥导热油炉的作用，需合理设置再生气加热装置、脱碳装置以及原料气加热装置，明确可装置的供/回油温度、热负荷、运行情况，其中再生气加热装置处于周期性运行状态，且处于高温位；脱碳装置处于全年连续运行情况，处于低温位；原料气加热装置处于间歇运行情况，处于低温位。此外，还需对导热油炉混烧模式加以应用，对LNG装置为期进行回收处理，以此使液化天然气工程运行环境能够维持稳定、安全，并获取节能高效的运行效益。

3.3 调节阀组配管及安全阀排放管道设计要点

一方面，对于调节阀组，选择典型卧式布置安装模式，使操作、维修更加便利；基于调节阀前后位置，需将导向与限位支架分别设置好，使管道的应力要求得到有效满足。另一方面，由于干燥单元的安全阀出口管道，是直接排放到大气的放空管，需合理设置其排放高度；同时，对于泄压阀出入口管道，需具备充分有效的支撑作用，使阀门释放情况下的推力能够得到有效抵抗[7]。此外，与大气连通的管道端口，均需将不锈钢防鸟网设置好。

4 结语

综上所述，在天然气液化装置干燥单元配管工作开展期间，首先需明确天然气液化装置及干燥单元工艺流程；其次，需了解干燥单元设备的特点及布置要点，进一步把控好干燥单元配管设计要点，包括：合理选材，优化立式容器、粉尘过滤器、导热油炉等关键设备的配管设计，并把控调节阀组配管及安全阀排放管道设计要点等，以此使天然气液化装置干燥单元的配管设计效果得到全面提升，进一步为天然气液化处理工艺质量的提升奠定夯实的基础。