第一篇：液化天然氣工廠生產裝置及工藝技術研究論文

摘要：為了滿足液化天然氣工廠的可持續發展要求，本文將從概況、工藝技術分析、LNG工廠主要設備這三方面入手，就這類工廠的工藝裝置展開論述。

關鍵詞：液化天然氣工廠;生產裝置;工藝技術;可持續發展

1概況

鹵陽湖LNG工廠屬于基本負荷型液化天然氣工廠。日處理天然氣30×104m3，LNG日平均產量197.8t，裝置正常生產的波動范圍為50～110%，LNG儲罐的容積為5000m3，生產的LNG由專用運輸車通過公路運輸至各LNG接收站。氣源通過中石油煤層氣管道輸送至工藝裝置區，以1.5～1.7MPa，溫度范圍為3～20℃的工藝條件經計量調壓后進入壓縮機增壓，壓力穩定在4.9MPa進入裝置進行處理。原料氣主要組分如下表所示。

2工藝技術分析

鹵陽湖液化天然氣工廠主要包括天然氣壓縮、天然氣預處理、液化、儲存及裝車、BOG回收系統。2.1天然氣預處理系統（1）脫碳系統二氧化碳在液化過程中極易形成干冰，堵塞管道，為滿足低溫工作狀態的要求，天然氣經過脫碳系統凈化后CO2的體積分數應低于50×10-6，H2S體積分數應低于4×10-6，硫化物總質量濃度低于10mg/m3。工廠脫碳單元采用了MDEA+活化劑的方式進行脫碳，為一段吸收一段再生流程，MDEA和水形成的混合溶液配比MDEA為40%，活化劑為5%，脫鹽水為55%。（2）脫水系統天然氣液化的溫度非常低，對含水量要求相應很高，主要是防止天然氣中水分析出，在液化時結冰，使管道和儀表閥門發生凍堵、同時，由于該工作機制中存在著一定量的液態水，導致腐蝕作用下的壓力管道及相關器件工作性能受到了潛在威脅，無形之中加大了應力腐蝕問題發生率。因此，應采取深度脫水的方式予以應對，且要求脫水后的天然氣中含水量為1×10-6。采用兩塔分子篩脫水工藝，選用4A分子篩，分子篩對一些化合物的吸附強度按以下順序遞減：H2O＞NH3＞CH3OH＞CH3SH＞H2S＞COS＞CO2＞CH4＞N2,所以水較各種硫化物更有限強烈吸附，同時，在4A分子篩的支持下，可實現對水與CO2等雜質的吸附處理。在此期間，分子篩凈化作用的充分發揮，一定程度上給予了脫碳裝置的穩定運行相應的支持。正常生產中，一塔吸附，一塔再生、冷吹。雙塔之間的切換通過DCS時序程序控制，循環周期為16小時。分子篩再生采用降低壓力提高溫度的方法達到吸附床再生的目的，再生氣經過換熱器將溫度提高至280℃，自下而上通過分子篩，使水分脫附，且通過對床層的針對性處理，可使干氣有著良好的質量。此時，在冷卻、降溫的配合作用下，可使經過處理后的床層應用中具備了吸附能力，進而在冷吹的作用下，可增強分子篩熱量的散失效果。再生氣/冷吹氣均來自脫汞系統后液化冷箱前的凈化氣，通過換熱器的旁路進行切換。（3）脫苯脫重烴系統為防止低溫凍堵，要求進冷箱的芳香烴和重烴含量低于10ppm，本系統芳香烴和重烴按100ppm進行設計。工廠采用兩塔活性碳吸附流程，活性碳為孔狀納米級材料，從孔吸附角度來說，納米級是指尺寸在0.1mm-100mm的范圍，而苯分子的鍵長為1.4mm，苯分子長度為2.8mm。完全可以進入活性炭的納米空洞之中，從而對苯分子產生吸附。正常操作下，一個塔處于吸附狀態，另一個塔處于再生、冷吹狀態。雙塔之間的切換由DCS系統通過時序控制切斷閥的啟閉時間來完成，循環周期為16小時。具體工藝與脫水系統相同。（4）脫汞系統為了實現對液化天然氣工廠工藝裝置的高效利用，則需要對脫汞系統的功能特性即運行過程有所了解。具體表現為：實踐中因鋁制板翅式換熱器應用中會受到汞作用下的腐蝕影響，使得最終得到的天然氣中的汞含量不達標。針對這種情況，可通過對載硫活性炭的合理使用，實現脫汞處理，且需要將該活性炭視為一種載體，滿足脫汞處理中反應物質均勻分布方面的要求。在此期間，活性炭中的反應物與汞發生反應生成汞齊，且該生成物會存在于反應中的載體，滿足單質汞有效分離要求，實現對汞的脫除處理。2.2天然氣液化及儲存系統（1）液化及混合冷劑循環系統在混合冷劑循環技術的支持下，可滿足天然氣的液化要求，該技術應用中可在混合冷劑的作用下，滿足天然氣液化過程中的工藝優化要求，使得其工藝裝置有著良好的實踐應用效果。通過對天然氣工藝要求的考慮，可在預處理系統的支持下，對水、二氧化碳等進行針對性處理，確保它們能夠達標，進而在液化區中對天然氣進行進一步處理。此時，板翅式換熱器、氣液分離器配合作用下可形成液化區，箱體中填充珠光砂用來隔絕外界空氣，保持冷量不流失。天然氣首先在預冷換熱器中預冷，將溫度冷卻至-50℃，并在重烴分離器中除去可能存在的重烴組分，然后進入液化換熱器中液化，將溫度冷卻至-120℃，最后經過過冷換熱器過冷到-159℃。液化的冷量由多組分混合冷劑的循環量提供，混合冷劑由氮氣、甲烷、乙烯、丙烷和異戊烷組成。入口分離器會對混合冷劑進行處理，進而在壓縮機、水冷卻器的作用下，使得進而到二級進口分離器中的氣體和液體可達到分離的目的，且其產生的氣體需要進一步壓縮。液相由增壓泵送至循環壓縮機二級出口冷卻器，與二級出口氣相混合后，經水冷卻器冷卻后進入二級出口分離器。此時，在預冷器的預冷作用下，能夠對泵流進行處理，滿足天然氣對冷量的實際需求。同時，通過對預冷換熱器實際作用的發揮，可對來源于二級出口分離器的氣相進行冷卻處理，并通過對高壓分離器的配合使用，能夠達到對分離器中流出液體冷卻處理的目的，從而為天然氣液化階段提供冷量，同時，液化段中氣體的冷凝，需要在該工序實施后進一步進行過冷處理，確保天然氣能夠得到所需的冷量。膨脹后的循環氣流，在冷箱板翅式換熱器的預冷段、液化段和過冷段共用返流流道中復熱后出冷箱，再進入壓縮機入口分離器循環壓縮。（2）LNG儲存系統及裝車系統LNG自液化裝置進入LNG低溫儲罐，進液可以通過儲罐上部，也可通過儲罐下部注入，或采用同時進液的方式。進液的方式根據儲罐內的液體密度和溫度條件而定，保證進罐LNG和儲罐內的LNG能夠充分混合，避免儲罐內液相產生分層，防止“翻滾”現象的發生，保持低溫儲罐運行的穩定性和安全性。LNG儲罐外置兩臺離心泵，泵出口設置回流管線，可將罐內的LNG經裝車泵重新注入儲罐內，起到循環、混合儲罐內LNG的作用，減小LNG分層現象的發生。裝車時經LNG泵輸送至專用槽車，氣相返流管線既可與儲罐內氣相空間相連，也可經汽化器后進入BOG壓縮機，以平衡裝車時槽車內的壓力，提高裝車速度和液相充滿率。

3LNG工廠主要設備

3.1冷箱冷箱采用四川空分集團設計制造的板翅式換熱器，三臺換熱器及五臺低溫分離器共用一個箱體，箱體中充滿珠光砂粉末和氮氣，用來隔絕外部熱量。冷外形尺寸4200×3400×22000mm，從功能上分為預冷、液化和過冷3段，各尺寸分別為1856×1250×4800mm，896×1200×4500mm，467×500×2100mm，作為整體設備，直接運行現場安裝。3.2LNG儲罐LNG儲罐采用四川空分集團研制的LNG常壓儲罐，容積為5000m3。儲罐為立式圓形，雙層壁，平底、固定頂拱蓋結構，夾層采用珠光砂粉末堆積和氮氣絕熱，底部采用泡沫玻璃磚保溫，為目前國內大型低溫液體儲罐使用較為成熟的技術。

4結語

目前該LNG液化裝置已經安全投入生產，LNG工廠所采用的工藝技術先進可靠，相關技術和設備國產化程度高，為伴生氣資源的開發利用開創了新的方式，取得了顯著的社會效益。

參考文獻：

[1]中華人民共和國石油天然氣行業標準[P]．天然氣脫水設計規范SY/T0076-2008.[2]顧安忠.液化天然氣技術[M].機械工業出版社，2010．

作者：白江濤 單位：長慶油田采氣一廠伴生氣綜合利用第八項目部

第二篇：液化天然氣論文

《液化天然氣供應技術課程設計》

題

目

液化天然氣運輸安全與發展

學生姓名

學號

專業年級

院

系

指導教師

2014 年 10月 31日

液化天然氣運輸安全與發展

摘要：天然氣是一種清潔優質能源，近年來，世界天然氣產量和消費量呈持續增長趨勢。從今后我國經濟和社會發展看，加快天然氣的開發利用，對改善能源結構，保護生態環境，提高人民生活質量，具有十分重要的戰略意義。具有建設投資小、建設周期短、見效快、受外部影響因素小等優點。作為優質的車用燃料，LNG具有辛烷值高、抗爆性好、燃燒完全、排氣污染少、發動機壽命長、運行成本低等優點;與壓縮天然氣(CNG)相比，LNG則具有儲存效率高，續駛里程長，儲瓶壓力低、重量輕、數量小，建站不受供氣管網的限制等等諸多優點。

關鍵詞：液化天然氣，液化，運輸，安全，發展，應用

1液化天然氣的制取與輸送

LNG是液化天然氣的簡稱，常壓下將天然氣冷凍到-162℃左右，可使其變為液體即液化天然氣(LNG)。它是天然氣經過凈化(脫水、脫烴、脫酸性氣體)后，采用節流，膨脹和外加冷源制冷的工藝使甲烷變成液體而形成的。LNG的體積約為其氣態體積的l／620。天然氣的液化技術包括天然氣的預處理，天然氣的液化及貯存，液化天然氣的氣化及其冷量的回收以及安全技術等內容。LNG利用是一項投資巨大、上下游各環節聯系十分緊密的鏈狀系統工程，由天然氣開采、天然氣液化、LNG運輸、LNG接收與氣化、天然氣外輸管線、天然氣最終用戶等6個環節組成。由于天然氣液化后，體積縮小620倍，因此便于經濟可靠的運輸。用LNG船代替深海和地下長距離管道，可節省大量風險性管道投資，降低運輸成本。從輸氣經濟性推算，陸上管道氣在3000km左右運距最為經濟，超過3500km后，船運液化天然氣就占了優勢，具有比管道氣更好的經濟性。LNG對調劑世界天然氣供應起著巨大的作用，可以解決一個國家能源的短缺，使沒有氣源的國家和氣源衰竭的國家供氣得到保證，對有氣源的國家則可以起到調峰及補充的作用，不僅使天然氣來源多元化，而且有很大的經濟價值。

LNG作為城市氣化調峰之用比用地下儲氣庫有許多優點。例如：它選址不受地理位置、地質結構、距離遠近、容量大小等限制，而且占地少、造價低、工期短、維修方便。在沒有氣田、鹽穴水層的城市，難以建地下儲氣庫，而需要設置LNG調峰。這項技術在國外已比較成熟，如美國、英國和加拿大的部分地區采用LNG調峰。我國也正在引進這項技術。液化天然氣蘊藏著大量的低溫能量，在1個大氣壓下，到常溫氣態大約可放出879KJ／kg的能量，利用其冷能可以進行冷能發電、空氣分離、超低溫冷庫、制造干冰、冷凍食品等。由于LNG工廠在預處理時已脫除了氣體的雜質，因此LNG作為燃料燃燒時所排放的煙氣中 S02及NOx含量很少。因此被稱為清潔能源，廣泛用于發電、城市民用燃氣及工業燃氣，減少了大氣污染，有利于經濟與環境的協調發展。

2液化天然氣的應用

2.1液化天然氣冷能的利用

LNG的用途很廣。可用于民用負荷調峰、發電、工業用戶和商業用戶。LNG的關鍵技術在于深度冷凍液化，其儲罐和專用運輸巨輪就象超級低溫冰箱，這些過程都要消耗巨大的能源，但按能量守恒規律，此冷能在釋砹時側利用，以l畢低成本。利用LNG冷能主要是依據LNG與周圍環境之間存在的溫度和壓力差，通過LNG變化到與外界平衡時，回收儲存在LNG中的能量。

利用LNG冷能的過程可分為兩類：直接利用和間接利用。前者包括：發電、空氣液化分離、冷凍倉庫、制造液化二氧化碳、海水淡化、空調和低溫養殖、栽培等。后者包括：低溫破碎、水和污染物處理及冷凍食品等。目前對液化天然氣冷能的利用工程取得了許多成果。2.2液化天然氣應用于汽車

天然氣作為能源，由于它對大氣污染少而被稱為清潔燃料，更是汽車的優質代用燃料。近年來，它已被世界許多國家重視和推廣。按照天然氣的儲存方式不同，天然氣汽車大致分為CNGV(壓縮天然氣汽車)、LNGV(液化天然氣汽車)、和ANGV(吸附天然氣汽車)。

目前我國對天然氣汽車的發展也非常重視。到1999年。全國已改裝各種CNG汽車l萬多輛，建設加氣站70多座。ANGV正處在研制階段。我國 LNGV的應用仍是一項空白。用LNG作為汽車燃料特別值得推廣。與傳統的石油類燃料相比，LNG具有明顯的優點，汽車續駛里程長，LNG相對于 CNG和LPG具有儲存能量大、壓力低、噪聲低、更清潔等優勢，利用LNG冷量取代汽車空調，不破壞生態，良好的使用性能(抗爆、穩定性強、燃燒熱值高、燃點值寬)和相對便宜。俄羅斯在將 LNG用于汽車運輸、鐵路運輸、水上運輸和空中運輸方面積累了許多經驗。

發動機運行時，LNG儲液罐內的天然氣液態與氣態并存，正常工作壓力不低于0.2MPa。當罐內壓力低于0.2MPa時，壓力控制閥開啟，自增壓器工作。將一部分氣態天然氣充人儲液罐，而使罐內壓力升高到工作壓力。可以通過調節壓力控制閥來改變自增壓器的工作點。發動機處于停機狀態時，隨熱量的不斷吸人。LNG會不斷氣化。當LNG儲液罐中的壓力高于0.6MPa時，安全閥打開，迅速放出部分氣態天然氣，保證LNC儲液罐不被損壞。另外，在LNG儲存系統設有液位計和壓力指示裝置。車用液化天然氣的儲存溫度范圍為-130℃～160℃，其儲存壓力低于0.6MPa。使用時，從罐內流出的液化天然氣經過氣化器吸收發動機冷卻水或廢氣熱量而氣化，并使其溫度升高，然后通過兩級減壓器減壓，由管路送到混合器與空氣混合進入發動機。LNG的氣化需要吸收較多熱量。要求氣化器具有良好的換熱性能，并能供給足夠的熱量。

3液化天然氣的運輸方式及安全

3.1.1LNG運輸船

為了液化天然氣海上運輸安全，LNG運輸船的安全措施必須十分嚴格。以使用很多的MOSS球罐LNG船為例，主要的安全措施如下：

(1)球罐特制。由于罐內儲存超低溫液體會引起內部收縮，在結構上考慮避免收縮時的壓力，設置儲罐的支撐固定裝置；為防止儲罐超壓或負壓，專門裝設安全閥；儲罐開口暴露設置在甲板上。

(2)加強隔熱。隔熱的目的一是防止船體結構過冷；二是防止向儲罐內漏入熱量。LNG儲槽的隔熱結構由內部核心隔熱部分和外層覆壁組成。針對不同的儲槽日蒸發率要求，內層核心隔熱層的厚度和材料也不同，LNG儲槽的隔熱板采用多層結構，由數層泡沫板組合而成。所采用的有機材料泡沫板需要滿足低可燃性、良好的絕熱性和對LNG的不溶性。在MOSS型船的球形儲罐中，沿艙裙結構的漏熱通常要占儲罐總漏熱量的30%，采用一塊不銹鋼板插在鋁和鋼質裙之間形成熱阻，可明顯減少漏熱，日蒸發率從通常的0.2%降到0.1%。

(3)BOG處理。LNG儲槽的隔熱結構并不能完全防止LNG的蒸發，每天仍會有0.15～0.3%的蒸發量。這些蒸發氣體(BOG)可以用作LNG船發動機燃料和其他加熱設備的燃料。為了船舶的安全經濟運行，采用再液化裝置可以控制低溫液體的壓力和溫度。為保證儲存安全，也可以減小儲槽保溫層厚度，降低船舶造價，增加運量。

(4)采用二次阻擋層。在球罐泄漏時，把已泄漏的LNG保留一定時間，使船體構件不要降低到它的允許溫度以下。以避免船體發生損壞或著火爆炸的重大事故。

(5)采用雙層殼體。在船舶的外殼體和儲槽間形成保護空間，從而減小了槽船因碰撞導致儲槽意外破裂的危險性。

(6)為了安全，設置各種計量、測量和報警設施。3.1.2

船舶裝卸安全

LNG船舶運輸安全，除了LNG船舶安全外，船舶裝卸安全也是重要方面。為此，在卸載設施、儲罐和其他相關部位上必須采用相應的安全措施。

(1)卸載設施。在卸料臂上安裝緊急關閉(ESD)閥和卸料臂緊急脫離系統(ERS)；LNG裝船泵安裝緊急關閉裝置。

(2)儲罐。為防止裝滿系統，將裝船泵和儲罐灌注管路上的ESD閥隔開；斷開裝置可人工或自動操作；使用液位報警器；防止超壓或負壓，采用導向操縱安全閥和自壓安全閥。

(3)其他措施。LNG碼頭和靠近卸料臂處、蒸發器、LNG泵等位置設置低溫探測器；在LNG建筑物內、管線法蘭、卸料臂及蒸發器旁設置氣體探測器；在LNG建筑物內、儲罐頂蓋上、碼頭及工藝區設置火警探測器。3.2車運安全 3.2.1LNG汽車槽車 LNG槽車的安全主要是防止超壓和消除燃燒的可能性(禁火、禁油、消除靜電)。

防止超壓：防止槽車超壓的手段主要是設置安全閥和爆破片等超壓泄放裝置。根據低溫領域的運行經驗，在儲罐上必須有兩套安全閥在線安裝的雙路系統，并設一個轉換，當其中一路安全閻需要更換或檢修時，可以轉換到另一路上，維持至少一套安全閥系統在線使用。在低溫系統中，安全閥由于凍結而不能及時開啟所造成的危險應該引起重視。安全閥凍結大多是由于閥門內漏，低溫介質不斷通過閥體而造成的。一般通過目視檢查安全閥是否結冰或結霜來判斷。發現問題必須及時更換。為了運輸安全，槽車上除了設置安全閥和爆破片外，還可以設置公路運輸泄放閥。在槽車的氣相管路上設置一個降壓調節閥，作為第一道安全保護，該閥的泄放壓力遠低于罐體的最高工作壓力和安全閥起跳壓力。它僅在槽車運行時與氣相空間相通；而在罐車裝載時，用截止閥隔離降壓調節閥使其不起作用。

泵送LNG槽車上工作壓力低，設置公路運輸泄放閥的作用是：(1)罐內壓力低，降低了由靜壓引起的內筒壓力，有利于罐體的安全保護；

(2)如果罐內壓力升高，降壓調節閥先緩慢開啟以降低壓力，防止因安全閥起跳壓力低而造成LNG的突然大流量泄放，既提高了安全性，又防止了LNG的外泄；

(3)罐體的液相管、氣相管出口處應設置緊急切斷閥，該閥一般為氣動的球閥或截止閥，通氣開啟，放氣截止，閥上的汽缸設置易熔塞，易熔塞為伍德合金，其熔融溫度為(70±5)℃。當外界起火燃燒溫度達到70℃時，易熔塞熔化，在內部氣壓(0.1MPa)作用下，將熔化了的伍德合金吹出并泄壓。泄壓后的緊急切斷閥在彈簧作用下迅速關閉，達到截斷裝卸車作業的目的。

防止著火：為了防止著火，消除LNG槽車周圍的燃燒條件也是十分重要的。

(1)置換充分

LNG儲槽使用前必須用氮氣對內筒和管路進行吹掃置換，直至含氧量小于2.0%為止，然后再用產品氣進行置換至純度符合要求。

(2)靜電接地 LNG槽車必須配備導靜電接地裝置，以消除裝置靜電；另外，在車的前后左右兩側均配有4只滅火機，以備有火災險情時應急使用。

(3)阻火器

安全閥和放空閥的出口匯集總管上應安裝阻火器。阻火器內裝耐高溫陶瓷環，當放空口處出現著火時，防止火焰回火，起到阻隔火焰作用，保護設備安全。3.2.2汽車裝卸安全

LNG公路運輸安全，除了LNG槽車安全外，汽車裝卸安全也是重要方面。為此，在裝卸設施、儲罐和其他相關部位上必須采用相應的安全措施。

(1)裝卸設施。在裝卸臂上安裝緊急關閉(ESD)閥；LNG裝車泵安裝緊急關閉裝置。

(2)儲罐。為防止裝滿系統，將裝車泵和儲罐灌注管路上的ESD閥隔開；斷開裝置可人工或自動操作；使用液位報警器；防止超壓或負壓，采用導向操縱安全閥和自壓安全閥。

(3)其他。LNG裝卸車場、蒸發器、LNG泵等處設置低溫探測器；在LNG建筑物內、管線法蘭、裝卸臂及蒸發器旁設置氣體探測器；在LNG建筑物內、儲罐頂蓋上、裝卸車場及工藝區設置火警探測器。

4結束語

為了滿足國民經濟的需要和環境保護的要求，開發和安全運輸液化天然氣，最大程度地有效利用天然氣這一資源，天然氣液化與儲運技術及液化天然氣的應用，給我國天然氣工業的發展和天然氣的應用打下堅實的基礎和必要的前提。

參考文獻

[1]顧安忠等.液化天然氣技術.北京：機械工業出版社，2004 [2]徐孝先等.液化天然氣的運輸方式及其特點.油氣儲運，Vok 25第25卷2006.3 [3]顧安忠，液化天然氣技術，機械工業出版社，2011-5-1 [4]《蘭州理工大學學報》，天然氣液化技術研究，2004-06期 [5]李博洋，天然氣儲存及及應用技術論文，2009-01期

第三篇：液化天然氣工廠的安全管理

液化天然氣工廠的安全管理

一、LNG液化工廠的潛在危險性

1、LNG的定義及其特性

LNG的定義：天然氣在常壓下，當冷卻至約-162℃時，則由氣態變成液態，稱為液化天然氣（英文 Liquefied Natural Gas, 簡稱LNG）。液化天然氣的體積約為同量氣態天然氣體積的1/625，大大方便存儲和運輸。

基本特性有：主要成份為甲烷，還有少量的乙烷、丙烷以及氮等其他成份組成。沸點為-162.5℃，熔點為-182℃，著火點為650℃。爆炸范圍：上限為15%，下限為5%。

2、LNG潛在的危險性

LNG雖是在低溫狀態下儲存、氣化，但和管輸天然氣一樣，均為常溫氣態應用，這就決定了LNG潛在的危險性：

(1)低溫的危險性：由于LNG泄漏時的溫度很低，其周圍大氣中的水蒸氣被冷凝成“霧團”，LNG的低溫危險性能使相關設備脆性斷裂和遇冷收縮，從而損壞設備和低溫灼傷操作者。

(2)BOG的危險性：外界傳入的能量能引起LNG的蒸發，這就是BOG（蒸發氣體）。故要求LNG儲罐有一個極低的日蒸發率，要求儲罐本身設有合理的安全系統放空。否則，BOG將大大增加，嚴重者使罐內溫度、壓力上升過快，直至儲罐破裂。

(3)火災的危險性：天然氣在空氣中百分含量在 5%-15%（體積%），遇明火可產生爆燃。因此，必須防止可燃物、點火源、氧化劑（空氣）這三個因素同時存在。

(4)翻滾的危險性：儲罐內的 LNG長期靜止將形成兩上穩定的液相層，下層密度大于上層密度。當外界熱量傳入罐內時，兩個液相層睚發傳質和傳熱并相互混合，液層表面也開始蒸發，下層由于吸收了上層的熱量，而處于“過熱”狀態。當二液相層密度接近時，可在短時間內產生大量氣體，使罐內壓力急劇上升，這主是翻滾現象.3、LNG廠區內可能對人體造成的傷害：

燙傷傷害；噪聲傷害；觸電傷害；機械傷害；碰傷傷害；墜落傷害

三、LNG工廠的安全技術措施

安全技術措施是安全生產的重要保障，在技術上保障設備和系統的可靠運行，配備先進的檢查設備和監測設備，能夠有效的減少安全生產事故和職業危害，具體包括以下幾個方面：

1、生產工藝安全設計和相關標準

LNG生產工藝安全是保證LNG工廠設施安全運行的重要前提，因此，必須遵循相關標準和規范進行安全設計，常用的國外標準主要有美國國家標準《液化天然氣(LNG)生產、儲存和裝卸標準》、日本部頒標準《一般高壓瓦斯保安法則》等，國內標準主要有《石油化工企業設計防火規范》、《城鎮燃氣設計規范》等。

2、分布控制系統(Distribute Control System，DCS)

DOS系統用于顯示和控制LNG裝置的溫度、壓力、液位、流量、轉速等數據參數，監控報警信息，能夠實現遠程數據顯示，數據傳輸，生產控制等功能，確保生產安全順利運行。

3、緊急關閉系統(Emergency Shut Down，ESD)

ESD系統在LNG裝置發生緊急狀況時開啟，用于隔離和關斷LNG或其它設備，并關閉那些如果繼續運行可能維持或增加災情的設備。

4、火災和泄漏探測報警系統

可能發生可燃氣體聚集、LNG或可燃制冷劑溢流的地方和封閉的建筑物應設置火災和泄漏監控設備。在天然氣生產設備和儲罐附近要設置可燃氣體濃度檢測報警裝置，當氣體濃度達到爆炸下限的10－25%時，即發出聲光警報，以便迅速采取緊急措施。

5、消防水系統

消防給水系統由消防泵房、消防水罐、消防管道及消火拴、消防水炮等組成，用于消防，冷

卻儲灌、設備和管道，控制未燃燒的泄漏或溢流危險物。消防水供應和分配系統的設計，應滿足所有固定消防系統的同時使用需要。

6、干粉滅火系統、泡沫滅火系統和移動式滅火器材

天然氣泄漏量較少時著火，可以用干粉、二氧化碳、鹵代烷滅火劑撲滅，但滅火后應立即切斷氣體來源，阻止氣體溢出，否則可能引起復燃，甚至爆炸。采用高倍數泡沫滅火系統覆蓋儲罐區、管道、卸車臺泄漏及事故集液池內的LNG，使其安全氣化，避免產生危險。在LNG設備和汽車槽車的關鍵位置屬于嚴重危險級別場所，應設置便攜式或車輪式滅火器，能夠撲滅發生的火災。控制室、變配電室內配置手提式二氧化碳滅火器，以保證迅速有效的撲滅初期火災。

7、在爆炸和火災危險場所嚴格按照GB 50058—92《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》等規范規定配置相應的電氣設備，并采取相應的防雷措施，以防止電氣火災和雷電火災。

四、LNG液化工廠安全管理措施

1、安全管理機構及其人員的設置

LNG工廠應有專門的機構負責安全管理，建立安全委員會，設置安全總監和安全員，劃清各個崗位的安全責任，建立完整的安全管理制度，認真做好安全管理工作。

2、安全管理制度

LNG工廠的安全管理制度分為二個部分：國家及地方法律法規和工廠安全管理制度。其中工廠安全管理制度又可分為：政策性制度和專項管理制度。

A、涉及的國家及地方法律法規：《中華人民共和國憲法》、《安全生產法》、《刑法》、《消防法》、《勞動法》、《道路交通安全法》、《職業病防治法》、國務院493號令《生產安全事故報告和調查處理條例》等。

B：LNG工廠安全管理制度

1）、政策性制度主要有：《安全管理委員會章程》、《全員安全生產責任制》、《安全教育管理制度》等。

2）、專項管理制度根據LNG工廠的實際需要，主要有：《隱患整改制度》、《檢維修管理制度》、《崗位巡檢制度》、《交接班制度》、《重大危險源管理制度》等。

3、安全檢查及其落實

加強日常的安全檢查與考核，以此規范操作行為，對于重點的生產工藝、消防和報警器等設備，應建立日常或定期安全檢查制度，做到獎懲分明。杜絕違章生產作業，克服麻痹大意思想帶來的安全隱患。

五、LNG液化工廠事故應急管理

針對LNG的事故特點，建立LNG 工廠事故應急處理領導小組，制定事故處理預案。其目的是為了在發生事故時，能以最快的速度發揮最大的效能，有序地實施救援，達到盡快控制事態發展，降低事故造成的危害，減少事故損失（人員傷亡、財產損失、環境污染）。應急預案主要包含：危險目標；應急救援組織機構、人員和職責；報警、通迅聯絡方式；人員緊急疏散、撤離；應急救援保障一一內部保障、外部救援；預案分級響應條件；事故應急救援關閉程序；應急培訓計劃；演練計劃等。

六、結束語

LNG工廠發展在我國尚處于起步階段，特別是國內尚未頒布關于LNG站設計和施工的行業規范，設計和工程建設中都可能因為各種因素，留下未來運行的安全隱患。作為燃氣工作者，完善安全技術管理和安全管理制度，加強職工培訓教育，提高安全意識，才能夠確保了LNG工廠的安全穩定運行，保障生命和財產的安全。

第四篇：液化石油氣、天然氣的安全生產

液化石油氣、天然氣的安全生產

2012-6-19

一、嚴禁在禁煙區域內吸煙，在崗飲酒，酒后上崗，違者予以解除勞動合同。

二、嚴禁高處作業不系安全帶，違者予以解除勞動合同。

三、嚴禁無操作證從事電氣、起重、電氣焊作業，違者予以解除勞動合同。

四、嚴禁違反操作規程進行用火、進入受限空間、臨時用電作業，違者予以責任人離崗培訓；造成嚴重后果的，解除勞動合同。

五、嚴禁隨意排放、傾倒液化石油氣殘液，嚴禁油氣管道、容器未經抽空、置換合格就進行管輸、充裝、儲存作業，違者予以責任人離崗培訓；造成嚴重后果的，解除勞動合同。

六、嚴禁油氣設備超溫、超壓、超裝、超負荷運行，違者予以責任人離崗培訓；造成嚴重后果的，解除勞動合同。

七、嚴禁攜帶火種、不按規定穿戴勞動保護用品、車輛未戴防火帽進入油氣庫區、作業區，違者予以責任人離崗培訓；造成嚴重后果的，解除勞動合同。

八、嚴禁堵塞消防通道，挪用消防設施和搶險器材，違者予以責任人離崗培訓；造成嚴重后果的，解除勞動合同。

九、嚴禁在未采取安全防護措施或安全防護措施未經驗收合格的同一部位同時進行其他交叉作業，違者予以責任人離崗培訓；造成嚴重后果的，解除勞動合同。

十、嚴禁未經許可在生產裝置區、罐區灌裝化學品，違者予以責任人離崗培訓；造成嚴重后果的，解除勞動合同。

十一、嚴禁在易燃易爆區域用汽油等易揮發溶劑擦洗設備、衣物、工具及地面等，違者予以責任人離崗培訓；造成嚴重后果的，解除勞動合同。

十二、嚴禁油品、液態烴脫水(液)(含切水、切堿等)時操作人員離開現場，違者予以責任人離崗培訓；造成嚴重后果的，解除勞動合同。

十三、嚴禁違章指揮及其他違章作業，違者造成嚴重后果的，予以解除勞動合同。

第五篇：天然氣管道運行模擬及仿真技術研究

天然氣管道運行模擬及仿真技術研究

1011202045 蔡永軍 科學計算選講結課論文

為了預測天然氣管道運行狀態，制定合理的管輸計劃，更好的配置設備開機，天然氣管道輸送過程中需要進行工況模擬及仿真。實際工作中需要建立壓縮機、閥門等設備的模型，確定管段的控制方程、氣體的狀態方程，針對給出的初始條件和邊界條件，篩選確定天然氣管網數學模型的離散方法與非線性方程組的求解算法尋找合理的非線性方程的求解算法，得到合理的數值解。

1天然氣管道仿真數學模型 1.1管段的控制方程

對于管道中的任意管段，經過適當的簡化可以用下列公式來描述： 連續性方程：

A運動方程：

???(??A)??0

（1）?t?x?(??)?(??.?A)?P??2A???A?A?gsin(?)?A?

（2）

?t?x?x2D能量方程：

?(?(h?PA??2?2))??(?A?.(h???x22))?t??A?P??A?gsin(?)??Dk1(T?TW)?x（3）

式中：A——管道的橫截面積，m2；

ρ——流體密度，kg/m3； t——時間，s； x——坐標，m； u——速度，m/s； P——壓力，Pa； θ——管道傾角，rad； λ——水力摩阻系數； D——管道內徑，m； T——流體溫度，k；

k1——流體至管壁的換熱系數； h——比焓；

Tw——管壁的溫度，k。1.2 閥門控制方程

閥門控制方程如下：

Mdw?Mup?0Mup?Pdw)Pdw?0

（4）??Cg(Ph1?h2式中： Mup——閥門入口質量流量，kg/s；

Mdw——閥門入口質量流量，kg/s Cg——閥門系數；

Pup——閥的入口壓力，Pa；

Pdw——閥的出口壓力，Pa。1.3壓縮機控制方程

簡化后的壓縮機控制方程如下

?2?a1(n2n)?bn1()Q?c1Q20n0Mdw?Mup?Mfuel

m?1Tdw?Tup?m式中：?——壓縮機壓比；

m——多變壓縮指數；

n——壓縮機的實際轉速，rpm； n0——壓縮機的額定轉速，rpm； a1, b1, c1——系數；

Q——給定狀態下的體積流量，m3/s； 1.4 理想調節閥閥控制方程

理想調節閥控制方程如下：

5）

（Mdw?Mup?0Pdw?c

（6）h1?h22氣體的狀態方程

采用BWRS氣體狀態方程，如下：

P??RT?(B0RT?A0?C0D0E0d2??)??(bRT?a?)?3234TTTT

（7）

3dc???(a?)?6?2(1???2)exp(???2)TT式中：P——系統壓力，KPa；

T——系統溫度，K；

ρ——混合氣體密度，Kmol/m3；

R——氣體常數，8.3143KJ/(Kmol.K)。

A0、B0、C0、D0、E0、a、b、c、d、α、γ為方程的是一個參數，根據（8）確定。

1/21/2A0???xixjA0iA0i(1?kij)i?1nj?1nnB0??xiB0ii?1n1/21/23C0???xixjC0C(1?k)i0iiji?1nj?1n1/21/24D0???xixjD0iD0i(1?kij)ni?1j?1nnEx1/21/250???ixjE0iE0i(1?kij)i?1j?1?n3a????x?ia1/3ii?1??3??nb???x1/3?ibii?1??3c??n??x1/3??icii?1??3d??n??x1/3??idii?1??

3???n????xi?1/3ii?1??3???n??x1/3??i?ii?1??式中：xi、xj——混合氣體中i和j組分的摩爾分數；

kij——為i、j組分間的交互作用系數。3氣體的焓方程

氣體的焓方程如下：

h?h0?(B0RT?2A4C05D0?T2?06E0T3?T4)??12(2bRT?3a?4dT)?2?15a(6a?7dT)?5?

c??2242?T2(3?2???)exp(???)]4 管道周邊的熱力模型

管道的有效土壤厚度采用等效圓筒法，傳熱半徑由下式計算：8）9）

（（2H2H2R2?R1?R1(?(()?1)?1)0.（10）

DD式中：R2-R1——土壤厚度，m；

R1——從管道中心至土壤層的半徑，m； H——至管道中心的實際埋深，m； D——管道直徑，m。

管道和周圍環境的瞬態熱力模型計算式如下：

k(rTr)r/r?Cp?Tt

（11）

式中：k——周圍環境導熱系數；

r——傳熱半徑； Tr——r處的氣體溫度； Cp——氣體定壓比熱； Tt——t時刻的氣體溫度。

單位管長熱流量由下式表示。通過該公式計算管壁在任意節點的溫度。

2?k2(Tw?T0)????k1D(T?Tw)

（12）

ln((R2?R1)/R1)式中：k2——管壁至土壤換熱系數；

K1——流體至管壁換熱系數； Tw——管壁溫度； T0——R2處的溫度； T——氣體溫度。水力摩阻系數計算式

管段控制方程涉及的水力摩阻系數λ采用F.Colebrook－White公式計算，該公式表達如下：

1/??1.7385?2log10(2e/D?18.574/(?*Re))

（13）

式中，e/D——管道粗糙度和內徑的無因次比；

Re——雷諾數。6控制方程的離散化

由管道控制方程與氣體狀態方程組成的非線性偏微分方程組，一般不能得出管流氣體基本變量的解析解，因此有必要應用計算數學的方法求解偏微分方程組的數值解。本專題中選用中心隱式差分法對控制方程進行離散化。確定采用的基本變量為氣體的密度（ρ）、速度（u）和溫度（T）。6.1離散形式

引進變量φ，φ代表三個流動基本中的任意一個。在時間步長為Δx , 空間步長為Δt 的情況下，以空間i和時間網格點t采用中心隱式差分格式，則有以下離散形式：

對于基本流動變量：

1??k??kk???k?1?ii?1??ii?1

4基本流動變量對時間的一階偏導數：

???k?1i???ki???k?1??k?t?11ii2?t

基本流動變量對空間的一階偏導數：

??1k??k?i?1??i?1??k?1i??ki?x2?x

基本流動變量對時間的二階偏導數：

?2?(?k1??k?2k1k?2kk?1k?2i?2?k?ii)?2(?i?1?2?k?i?1??i?1)?(?i?2?2?i?2???t2?i?2)16?2t基本流動變量對空間的二階偏導數：

?2?(?k?1k?1k?1i?2?2?ki?1??ki)?2(?ki?2?2?i?1??i)?(?k?2k?2k?2i?2?2?i?1??i)?x2?16?2x基本流動變量對空間及時間的二階偏導數：

?2?2k?2??ki?2?x?t??ki??k?i?2??i16?x?t

6.2 離散后的控制方程

離散后的控制方程如下： 離散后的連續性方程：

（14）

15）

16）

（17）（18）（19）

（（1kk?1kk?1k?1kkk?1k?1kk?ik?????????u??u??u??1i?1iii?1i?1iiiui?i?1i?1?0

（20）2??t2??x離散后的運動方程：

1k?1kkk?1k?1kkk?1kk?1k?ik??u??u??u??uP?P?P?P1i?1i?1i?1iiiii?1ii?i?12??t2??x1k?12kk2k?1k?12kk2?ik??(u)??(u)??(u)??(ui?1i?1iiii)?1i?（21）2??x1kk?1kk?1kk?1k??????u?u?u?u??ik??i?1iii2?(1)?(i?1i?1i)?02D44離散后的能量方程：

1k?1k?121kk21k?1k?1kkk?ik??h-P??(u)-(?h-P??i?1(ui?1))1i?1i?1i?1i?1i?1i?1i?1222??t1k?1k?121kk2kkk?h-Pi??i(ui)-(?ihi-Pi??i(ui))22?2??t1k?131k3k?1k?1k?1kkk?i?1ui?1hi?1?(ui?1)?(?i?1ui?1hi?1?(ui?1))22?2??x1k?131k3k?1k?1k?1kkk?iuihi?(ui)?(?iuihi?(ui))22?2??xk1k?1kk?1k?(Ti?1?Ti??T?T1ii?4Tw)?0Dk?1k?1iik?1（22）

6.3 初始條件與邊界條件

初始條件指系統開始運行時的初始壓力、流量或溫度的分布狀態。邊界條件指某一管段起始節點和終止節點上的約束條件。主要包括：

(1)管段端點上的輸油泵、壓縮機或閥門等的出入口壓力、流量、溫度、轉速、壓比或開度設定值；

(2)氣源對應節點的壓力、流量或溫度設定值；(3)分輸點對應節點的壓力、流量或溫度設定值；(4)節點處壓力、流量或溫度的一致性；(5)節點處壓力、流量或溫度的范圍控制值；(6)管道物理元件周圍的溫度場狀況。7非線性方程組的求解算法

離散后的控制方程配合邊界條件和初始條件才能封閉，封閉后形成了非線性方程組，對于該非線性方程組選取牛頓迭代法進行求解。

若采用C(x)x?b的矩陣形式（其中C(x)為非線性方程組的系數矩陣），則x?(x1,x2,x3,...,xn)T為需要求解的向量，b?(b1,b2,b3,...,bn)T為等式右邊的向量。

（1）牛頓拉普森迭代法 設迭代函數列F?(F1,F2,F3,...,Fn)T

T

迭代變量x?(x1,x2,x3,...,xn)

迭代增量?x?(?x1,?x2,?x3,...,?xn)

迭代函數FiT?Fi(x1,x2,x3,...,xn)

牛頓拉普森迭代公式如下：

xk?1?xk??xk

（5.7-1）

對于迭代函數F，將求解非線性方程組問題轉化成為尋根問題，也即要求下式成立：

F?(F1,F2,F3,...,Fn)T?0

（5.7-2）

對任意點x0和它的相鄰點/鄰域（x0+△x），通過泰勒展開式我們有：

?FiFi(x0??x)?Fi(x0)???xj??(?x2)i?1,2,...,n

（5.7-3）

j?1?xj若采用矩陣形式，則有：

nF(x0??x)?F(x0)?J?x??(?x2)

（5.7-4）

其中 J 為n×n的雅可比矩陣且Jij?如果略去其中的高次項?(?x2?Fi。?xj)，并要求F(x0??x)?0。我們得出：

?x??J?1F

（5.7-5）

至此，可以按照牛頓拉普森迭代法的求解步驟進行計算。

（2）牛頓＋最速搜索迭代法

引入目標函數 f?0.5F?F，通過簡單的數學運算，可以得到牛頓迭代沿著此目標函數的梯度方向?f，始終可以發現一個數值α能使得目標函數的值下降，即：?f式： ??x?FJ?(?J?1F)??F?F?0。所以本專題研究采用如下迭代公xk?1?xk???xk

（5.7-6）

該方法較牛頓拉普森方法具有收斂速度快，且全局收斂的特點。8仿真運行

8.1仿真運算的基本過程

仿真運行的基本過程如圖1仿真運行所示。運行系統狀態數據和不同視角構成單文檔－多視的關系。

圖中的蘭色帶箭頭線條表示通過不同的視角和核心功能層接口，可以監視或編輯仿真系統的狀態數據，并下達計算命令；粉色線條表示運算中仿真模擬器和數據模塊進行數據交互；綠色線條表示初始化過程加載數據。

簡單人機界面視角視角命令行視角表格視角仿真模擬器調度模塊核心功能層接口計算狀態數據數據模塊監視或編輯狀態數據編譯模塊加載系統及其初始參數運行系統狀態數據編連文件

圖1仿真運行過程

仿真運行基本過程如下：

(1)通過各個接口或視角，下達加載系統命令；(2)調度模塊命令編譯模塊加載編連文件；

(3)如果需要，通過各個接口或視角，對系統參數進行進一步初始化；(4)通過各個接口或視角，下達一輪計算命令；

(5)仿真模擬器開始一輪計算，并輸出結果到數據模塊；調度模塊通知相應接口和視角計算結束；

(6)相應接口或視角獲取關心的數據；

(7)如果需要進行新一輪計算，相應接口和視角可以對部分參數進行重新設定，并下達新一輪計算命令，系統將回到第5步。

8.2仿真運算的實現結構

仿真運算由仿真模擬器作為核心模塊來實現，兩個直接的輔助模塊是數據模塊和編譯模塊。

這3個模塊相互協同進行仿真運算，基本過程如圖2所示。

仿真模擬器數據模塊3輸入參數基本輸出參數其它輸出參數665其它輸出參數數值化計算72 加載方程組2 加載數據模型文件編連文件1 輸出：方程組＋元件信息編譯模塊建統立的此聯系組立輸入參數預處理控制方程組4數值計算4446元件參數關系計算函數庫外部邊界方程組元件庫元件參數關系計算函數庫控制方程組外部邊界方程組 圖2仿真模擬器結構

(1)編譯模塊根據模型文件和元件庫，建立編連文件，編連文件中包含仿真系統各個元件的信息；同時，根據通用、基本的控制方程組、元件參數關系計算函數庫、外部邊界方程組，編譯模塊將建立此系統的全部方程組，一并加入到編連文件中；

(2)在運算前的初始化過程中，編連文件中的參數數據將被加載到數據模塊，方程組將被加載到仿真模擬器相應的方程組列表中，包括：控制方程組列表、外部邊界方程組列表、元件參數關系計算函數庫列表；

(3)每輪運算開始前，仿真模擬器的輸入參數預處理模塊需要對輸入參數進行預處理，例如對部分參數進行離散化或擬合；

(4)開始運算后，仿真模擬器的數值計算模塊根據處理好的輸入參數和相關的方程組進行數值計算；

(5)數值計算模塊計算出的是需要聯立求解的基本輸出參數；

(6)根據輸入參數、基本輸出參數、元件參數關系計算函數庫，仿真模擬器同步對其它輸出參數進行數值化計算；

(7)其它輸出參數被輸出到數據模塊，此后可以通知調度模塊前來獲取相關數據并進行下一輪計算的參數輸入了。9結論

通過建立天然氣管道數學模型及求解算飯，在輸入管道的基本參數后，可以根據輸入的初始運行狀態預測下一時刻的運行狀態，從而為排定管輸計劃、優化運行工況提供決策依據。