液化天然氣冷箱工藝流程演講人：日期:目錄01原料氣預處理系統02冷箱核心換熱工藝03混合制冷劑循環(huán)系統04LNG產品處理單元05冷箱系統集成控制06安全與能效管理01原料氣預處理系統多級過濾系統采用前置粗過濾與精密過濾相結合的方式，去除原料氣中的固體顆粒物（如粉塵、鐵銹等），過濾精度需達到5μm以下，以保護后續(xù)工藝設備免受磨損和堵塞。吸附劑選擇與配置使用活性炭或分子篩吸附床層，針對不同雜質（如汞、硫化物等）設計分層吸附結構，確保雜質脫除效率≥99.5%，同時優(yōu)化吸附劑再生周期以降低運行成本。溫度與壓力控制通過換熱器和壓力調節(jié)閥穩(wěn)定原料氣工況，確保雜質脫除單元在最佳溫度（20-40℃）和壓力（4-6MPa）范圍內運行，避免因參數波動影響脫除效果。雜質脫除單元設計水分深度干燥工藝雙塔分子篩脫水系統采用交替運行的吸附塔，填充高性能3A分子篩，可將原料氣露點降至-70℃以下，同時配備熱氮氣再生裝置，實現吸附劑的循環(huán)利用。低溫分離技術在脫水后增設低溫分離器，利用原料氣預冷階段（-30至-40℃）的冷量進一步冷凝殘余水分，并通過氣液分離器排出液態(tài)水，確保氣相含水量≤1ppm。在線監(jiān)測與自動化控制集成露點分析儀和流量傳感器，實時監(jiān)控干燥效果，通過PLC系統自動切換吸附塔并調節(jié)再生溫度（180-220℃），保障工藝連續(xù)性和穩(wěn)定性。酸性氣體脫除流程胺液吸收工藝采用MDEA（甲基二乙醇胺）溶液作為吸收劑，在吸收塔內逆流接觸原料氣，脫除CO?和H?S等酸性氣體，凈化后氣體中H?S含量≤4ppm，CO?≤50ppm。防腐與材料選型針對酸性環(huán)境選用雙相不銹鋼或內襯防腐涂層的設備，同時在關鍵部位設置在線腐蝕監(jiān)測點，定期評估設備完整性以延長使用壽命。尾氣處理與硫回收富胺液通過閃蒸、換熱后進入再生塔，解析出的酸性氣體輸送至克勞斯硫回收裝置，生成單質硫副產品，實現資源化利用并滿足環(huán)保排放標準。02冷箱核心換熱工藝多級板翅式換熱器配置采用多級串聯板翅式換熱器，每級針對不同溫區(qū)優(yōu)化翅片間距與流道布局，確保-160℃至常溫區(qū)間的高效換熱，降低壓降損失。分級優(yōu)化設計材料耐低溫性能模塊化集成結構選用鋁合金或特殊不銹鋼材質，通過深冷處理工藝提升材料在極低溫下的抗脆裂性，保障長期運行穩(wěn)定性。將蒸發(fā)段、冷凝段與過冷段集成于同一冷箱殼體，減少外部管道連接點，降低冷量泄漏風險并簡化維護流程。低溫液化溫度梯度控制動態(tài)溫控算法基于實時氣相色譜分析數據，調節(jié)混合制冷劑比例（如氮氣、甲烷、乙烷），精確控制各換熱區(qū)段溫度梯度在±1℃范圍內。冷媒逆流布設在換熱器關鍵節(jié)點部署多點鉑電阻溫度傳感器，結合DCS系統實現超限報警及自動調節(jié)功能。采用逆流式換熱設計，使天然氣與制冷劑流向相反，最大化對數平均溫差（LMTD），提升換熱效率15%以上。冗余測溫網絡多孔均流板設計安裝高精度差壓變送器監(jiān)測各支路壓降，聯動電動調節(jié)閥動態(tài)平衡流量，偏差控制在±3%以內。壓差反饋調節(jié)防渦流導流結構在液相出口增設螺旋導流片，抑制低溫流體（-162℃LNG）因閃蒸產生的渦流現象，避免兩相流沖擊分離器內件。在換熱器入口處設置鈦合金多孔均流板，通過CFD模擬優(yōu)化孔徑分布，確保流體在2000個以上微通道內均勻分配。冷流體分配均衡技術03混合制冷劑循環(huán)系統制冷劑配比優(yōu)化方案基于AI的智能配比模型采用機器學習算法分析歷史運行數據，預測最優(yōu)配比方案，減少人工干預誤差，使制冷劑消耗量降低8%-12%。惰性氣體摻雜控制在混合制冷劑中精確摻入氮氣或氬氣等惰性組分，降低臨界溫度并拓寬制冷溫區(qū)，解決高壓工況下制冷劑冷凝不完全的問題。輕烴與重烴組分動態(tài)調整根據環(huán)境溫度及原料氣組成變化，實時優(yōu)化甲烷、乙烷、丙烷等組分的比例，確保制冷曲線與天然氣液化溫區(qū)匹配，提升系統能效比（EER）至3.5以上。三級壓縮中間冷卻設計通過低壓段（0.5-1.2MPa）、中壓段（1.5-3.0MPa）、高壓段（4.0-6.0MPa）分級壓縮，結合級間水冷/空冷換熱器，將壓縮機排氣溫度控制在90℃以下，避免潤滑油碳化。冷劑分液回流技術在各級壓縮后設置氣液分離罐，分離未完全冷凝的液相制冷劑并回流至前段壓縮機入口，減少壓縮機功耗，系統整體能耗下降15%-20%。膨脹機與壓縮機聯動利用高壓制冷劑節(jié)流前的余壓驅動膨脹機發(fā)電，回收能量用于輔助驅動壓縮機，實現能量梯級利用，綜合效率提升10%。多級壓縮冷卻流程123冷劑節(jié)流膨脹控制J-T閥與膨脹機協同調節(jié)在高壓液相制冷劑（-50℃至-100℃）節(jié)流階段，采用焦耳-湯姆遜閥與透平膨脹機并聯運行，根據負荷需求自動切換，維持蒸發(fā)壓力穩(wěn)定在0.2-0.4MPa±5%。兩相流均布技術在節(jié)流裝置下游設置靜態(tài)混合器，確保氣液兩相制冷劑均勻分布，避免局部干度過高導致換熱器結霜，換熱效率提升18%。低溫差反饋控制通過PT100傳感器實時監(jiān)測節(jié)流前后溫差，動態(tài)調節(jié)膨脹閥開度，將過冷度控制在3-5℃范圍內，防止閃蒸氣體過量生成。04LNG產品處理單元液化天然氣閃蒸分離閃蒸分離原理通過壓力驟降使LNG中輕組分（如甲烷、乙烷）快速氣化，實現氣液兩相分離，降低液相溫度并提升純度。閃蒸罐需設計多級擋板結構以增強分離效率，避免液滴夾帶。030201關鍵設備參數閃蒸壓力通?？刂圃?.3-0.7MPa，溫度需維持在-160℃至-150℃范圍，分離后的氣相返回BOG壓縮機，液相進入過冷單元。動態(tài)平衡控制采用壓力-流量聯鎖調節(jié)閥（如附圖標記303），實時監(jiān)測閃蒸罐液位和壓力波動，防止氣相回流或液相過載，確保系統穩(wěn)定性。過冷液化處理工藝多級過冷技術利用板翅式換熱器將LNG逐級冷卻至-165℃以下，通過丙烷預冷+混合制冷劑循環(huán)（MRC）工藝降低能耗，換熱效率需達90%以上。靜態(tài)混合器優(yōu)化（如附圖標記109）在過冷段前增設靜態(tài)混合器，強制LNG與制冷劑充分接觸，消除溫度分層，提升換熱均勻性，壓降需控制在0.05MPa內。過冷度調控基于流量變送器（如附圖標記301）和邏輯運算器（如附圖標記302）閉環(huán)反饋，動態(tài)調整制冷劑流量，確保過冷度偏差≤1℃。分層壓力管理儲罐蒸發(fā)氣（BOG）經壓縮機（如附圖標記105）增壓后，與過冷LNG在再冷凝器（如附圖標記103）混合，利用液烴回流技術（如附圖標記202）實現氣相液化，壓力波動控制在±0.03MPa。BOG再冷凝集成安全泄放機制設置多級泄放閥聯鎖火炬系統（如附圖標記108），當壓力超限時優(yōu)先啟動再冷凝流程，次選壓縮回收，最終觸發(fā)火炬燃燒，確保儲罐安全。LNG儲罐（如附圖標記101）采用雙層殼體設計（如附圖標記201），內罐承壓0.8-1.2MPa，外罐維持微正壓，通過氮氣密封系統隔絕熱泄漏。LNG存儲壓力控制05冷箱系統集成控制低溫材料選型標準耐低溫性能要求材料需在-196℃至50℃范圍內保持機械穩(wěn)定性，優(yōu)先選用奧氏體不銹鋼（如304L、316L）、鋁合金或鎳基合金，避免低溫脆性斷裂。02040301抗腐蝕與清潔度材料表面需經酸洗鈍化處理，確保無油脂和氧化物殘留，防止液化天然氣（LNG）中的微量雜質引發(fā)腐蝕或堵塞。熱膨脹系數匹配性需與相鄰部件材料的熱膨脹系數相近，減少溫度驟變導致的應力集中，例如法蘭連接處采用同質材料密封墊片。經濟性與可焊性在滿足性能前提下優(yōu)選成本較低的材料，并評估其焊接工藝適應性，如316L不銹鋼需采用氬弧焊保護。保冷層施工規(guī)范多層絕熱結構設計采用真空粉末絕熱（VIP）或高反射率多層復合膜（MLI），層間需填充低導熱系數材料（如納米氣凝膠），整體厚度需通過熱力學計算確定。防潮與密封處理保冷層外需包覆鋁箔防潮層，接縫處采用專用膠帶密封，并定期檢測露點溫度以防凝露。施工工藝控制保冷材料裁剪需預留膨脹余量，安裝時禁止機械損傷，管道彎頭處需采用預制異形件減少熱橋效應。驗收與測試標準施工后需進行氦氣檢漏和紅外熱成像測試，確保保冷層導熱系數≤0.03W/(m·K)且無局部冷點。關鍵參數（如液位、流量）采用三取二表決機制，避免單點失效導致誤動作，傳感器需定期校準。冗余傳感器配置聯鎖觸發(fā)后，安全閥與火炬系統同步啟動，泄放速率需匹配BOG最大生成量（通常為儲罐容積的0.05%/天）。緊急泄放聯動01020304當蒸發(fā)氣（BOG）壓力超過設定閾值（如1.2MPa）或冷箱出口溫度低于-150℃時，自動啟動再冷凝器并切斷進料閥。壓力-溫度雙參數聯鎖控制系統內置FMEA（故障模式與影響分析）模塊，實時記錄異常數據并生成維修建議，支持遠程診斷。故障自診斷功能系統聯鎖保護邏輯06安全與能效管理BOG回收處理工藝03氣液分離器高效分離在再冷凝裝置后端設置氣液分離器，確保未完全冷凝的殘余氣體返回儲罐蒸發(fā)氣總管，而冷凝后的液態(tài)天然氣則進入低壓外輸管道，提升回收效率。02分級壓力控制策略根據儲罐壓力變化動態(tài)調節(jié)BOG處理系統的運行模式（如低壓直接冷凝、中壓壓縮后冷凝），優(yōu)化能耗并確保系統穩(wěn)定性。01蒸發(fā)氣（BOG）壓縮再冷凝技術通過壓縮機將液化天然氣儲罐中產生的蒸發(fā)氣加壓后，與低溫液化天然氣在靜態(tài)混合器中直接接觸換熱，實現BOG的再冷凝，顯著降低儲罐壓力波動風險并減少能源浪費。冷能綜合利用技術冷能梯級利用設計余冷回收與存儲集成式冷媒循環(huán)系統將液化天然氣冷能按溫度等級分級利用，高溫段冷能用于空氣分離或冷庫制冷，中低溫段冷能用于發(fā)電或冷凍干燥工藝，最大化冷能利用率。采用丙烷、乙烯等混合冷媒循環(huán)系統，與液化天然氣換熱后產生多級制冷效應，支持化工、食品等行業(yè)的低溫需求。通過相變材料（如冰蓄冷）或低溫介質儲存富余冷能，在用電高峰期釋放以平衡電網負荷，降低整體運營成本。在冷箱、管