液化天然气工厂生产装置及工艺技术研究论文范文合集

第一篇：液化天然气工厂生产装置及工艺技术研究论文

摘要：为了满足液化天然气工厂的可持续发展要求，本文将从概况、工艺技术分析、LNG工厂主要设备这三方面入手，就这类工厂的工艺装置展开论述。

关键词：液化天然气工厂;生产装置;工艺技术;可持续发展

1概况

卤阳湖LNG工厂属于基本负荷型液化天然气工厂。日处理天然气30×104m3，LNG日平均产量197.8t，装置正常生产的波动范围为50～110%，LNG储罐的容积为5000m3，生产的LNG由专用运输车通过公路运输至各LNG接收站。气源通过中石油煤层气管道输送至工艺装置区，以1.5～1.7MPa，温度范围为3～20℃的工艺条件经计量调压后进入压缩机增压，压力稳定在4.9MPa进入装置进行处理。原料气主要组分如下表所示。

2工艺技术分析

卤阳湖液化天然气工厂主要包括天然气压缩、天然气预处理、液化、储存及装车、BOG回收系统。2.1天然气预处理系统（1）脱碳系统二氧化碳在液化过程中极易形成干冰，堵塞管道，为满足低温工作状态的要求，天然气经过脱碳系统净化后CO2的体积分数应低于50×10-6，H2S体积分数应低于4×10-6，硫化物总质量浓度低于10mg/m3。工厂脱碳单元采用了MDEA+活化剂的方式进行脱碳，为一段吸收一段再生流程，MDEA和水形成的混合溶液配比MDEA为40%，活化剂为5%，脱盐水为55%。（2）脱水系统天然气液化的温度非常低，对含水量要求相应很高，主要是防止天然气中水分析出，在液化时结冰，使管道和仪表阀门发生冻堵、同时，由于该工作机制中存在着一定量的液态水，导致腐蚀作用下的压力管道及相关器件工作性能受到了潜在威胁，无形之中加大了应力腐蚀问题发生率。因此，应采取深度脱水的方式予以应对，且要求脱水后的天然气中含水量为1×10-6。采用两塔分子筛脱水工艺，选用4A分子筛，分子筛对一些化合物的吸附强度按以下顺序递减：H2O＞NH3＞CH3OH＞CH3SH＞H2S＞COS＞CO2＞CH4＞N2,所以水较各种硫化物更有限强烈吸附，同时，在4A分子筛的支持下，可实现对水与CO2等杂质的吸附处理。在此期间，分子筛净化作用的充分发挥，一定程度上给予了脱碳装置的稳定运行相应的支持。正常生产中，一塔吸附，一塔再生、冷吹。双塔之间的切换通过DCS时序程序控制，循环周期为16小时。分子筛再生采用降低压力提高温度的方法达到吸附床再生的目的，再生气经过换热器将温度提高至280℃，自下而上通过分子筛，使水分脱附，且通过对床层的针对性处理，可使干气有着良好的质量。此时，在冷却、降温的配合作用下，可使经过处理后的床层应用中具备了吸附能力，进而在冷吹的作用下，可增强分子筛热量的散失效果。再生气/冷吹气均来自脱汞系统后液化冷箱前的净化气，通过换热器的旁路进行切换。（3）脱苯脱重烃系统为防止低温冻堵，要求进冷箱的芳香烃和重烃含量低于10ppm，本系统芳香烃和重烃按100ppm进行设计。工厂采用两塔活性碳吸附流程，活性碳为孔状纳米级材料，从孔吸附角度来说，纳米级是指尺寸在0.1mm-100mm的范围，而苯分子的键长为1.4mm，苯分子长度为2.8mm。完全可以进入活性炭的纳米空洞之中，从而对苯分子产生吸附。正常操作下，一个塔处于吸附状态，另一个塔处于再生、冷吹状态。双塔之间的切换由DCS系统通过时序控制切断阀的启闭时间来完成，循环周期为16小时。具体工艺与脱水系统相同。（4）脱汞系统为了实现对液化天然气工厂工艺装置的高效利用，则需要对脱汞系统的功能特性即运行过程有所了解。具体表现为：实践中因铝制板翅式换热器应用中会受到汞作用下的腐蚀影响，使得最终得到的天然气中的汞含量不达标。针对这种情况，可通过对载硫活性炭的合理使用，实现脱汞处理，且需要将该活性炭视为一种载体，满足脱汞处理中反应物质均匀分布方面的要求。在此期间，活性炭中的反应物与汞发生反应生成汞齐，且该生成物会存在于反应中的载体，满足单质汞有效分离要求，实现对汞的脱除处理。2.2天然气液化及储存系统（1）液化及混合冷剂循环系统在混合冷剂循环技术的支持下，可满足天然气的液化要求，该技术应用中可在混合冷剂的作用下，满足天然气液化过程中的工艺优化要求，使得其工艺装置有着良好的实践应用效果。通过对天然气工艺要求的考虑，可在预处理系统的支持下，对水、二氧化碳等进行针对性处理，确保它们能够达标，进而在液化区中对天然气进行进一步处理。此时，板翅式换热器、气液分离器配合作用下可形成液化区，箱体中填充珠光砂用来隔绝外界空气，保持冷量不流失。天然气首先在预冷换热器中预冷，将温度冷却至-50℃，并在重烃分离器中除去可能存在的重烃组分，然后进入液化换热器中液化，将温度冷却至-120℃，最后经过过冷换热器过冷到-159℃。液化的冷量由多组分混合冷剂的循环量提供，混合冷剂由氮气、甲烷、乙烯、丙烷和异戊烷组成。入口分离器会对混合冷剂进行处理，进而在压缩机、水冷却器的作用下，使得进而到二级进口分离器中的气体和液体可达到分离的目的，且其产生的气体需要进一步压缩。液相由增压泵送至循环压缩机二级出口冷却器，与二级出口气相混合后，经水冷却器冷却后进入二级出口分离器。此时，在预冷器的预冷作用下，能够对泵流进行处理，满足天然气对冷量的实际需求。同时，通过对预冷换热器实际作用的发挥，可对来源于二级出口分离器的气相进行冷却处理，并通过对高压分离器的配合使用，能够达到对分离器中流出液体冷却处理的目的，从而为天然气液化阶段提供冷量，同时，液化段中气体的冷凝，需要在该工序实施后进一步进行过冷处理，确保天然气能够得到所需的冷量。膨胀后的循环气流，在冷箱板翅式换热器的预冷段、液化段和过冷段共用返流流道中复热后出冷箱，再进入压缩机入口分离器循环压缩。（2）LNG储存系统及装车系统LNG自液化装置进入LNG低温储罐，进液可以通过储罐上部，也可通过储罐下部注入，或采用同时进液的方式。进液的方式根据储罐内的液体密度和温度条件而定，保证进罐LNG和储罐内的LNG能够充分混合，避免储罐内液相产生分层，防止“翻滚”现象的发生，保持低温储罐运行的稳定性和安全性。LNG储罐外置两台离心泵，泵出口设置回流管线，可将罐内的LNG经装车泵重新注入储罐内，起到循环、混合储罐内LNG的作用，减小LNG分层现象的发生。装车时经LNG泵输送至专用槽车，气相返流管线既可与储罐内气相空间相连，也可经汽化器后进入BOG压缩机，以平衡装车时槽车内的压力，提高装车速度和液相充满率。

3LNG工厂主要设备

3.1冷箱冷箱采用四川空分集团设计制造的板翅式换热器，三台换热器及五台低温分离器共用一个箱体，箱体中充满珠光砂粉末和氮气，用来隔绝外部热量。冷外形尺寸4200×3400×22000mm，从功能上分为预冷、液化和过冷3段，各尺寸分别为1856×1250×4800mm，896×1200×4500mm，467×500×2100mm，作为整体设备，直接运行现场安装。3.2LNG储罐LNG储罐采用四川空分集团研制的LNG常压储罐，容积为5000m3。储罐为立式圆形，双层壁，平底、固定顶拱盖结构，夹层采用珠光砂粉末堆积和氮气绝热，底部采用泡沫玻璃砖保温，为目前国内大型低温液体储罐使用较为成熟的技术。

4结语

目前该LNG液化装置已经安全投入生产，LNG工厂所采用的工艺技术先进可靠，相关技术和设备国产化程度高，为伴生气资源的开发利用开创了新的方式，取得了显著的社会效益。

参考文献：

[1]中华人民共和国石油天然气行业标准[P]．天然气脱水设计规范SY/T0076-2008.[2]顾安忠.液化天然气技术[M].机械工业出版社，2010．

作者：白江涛 单位：长庆油田采气一厂伴生气综合利用第八项目部

第二篇：液化天然气论文

《液化天然气供应技术课程设计》

题

目

液化天然气运输安全与发展

学生姓名

学号

专业年级

院

系

指导教师

2014 年 10月 31日

液化天然气运输安全与发展

摘要：天然气是一种清洁优质能源，近年来，世界天然气产量和消费量呈持续增长趋势。从今后我国经济和社会发展看，加快天然气的开发利用，对改善能源结构，保护生态环境，提高人民生活质量，具有十分重要的战略意义。具有建设投资小、建设周期短、见效快、受外部影响因素小等优点。作为优质的车用燃料，LNG具有辛烷值高、抗爆性好、燃烧完全、排气污染少、发动机寿命长、运行成本低等优点;与压缩天然气(CNG)相比，LNG则具有储存效率高，续驶里程长，储瓶压力低、重量轻、数量小，建站不受供气管网的限制等等诸多优点。

关键词：液化天然气，液化，运输，安全，发展，应用

1液化天然气的制取与输送

LNG是液化天然气的简称，常压下将天然气冷冻到-162℃左右，可使其变为液体即液化天然气(LNG)。它是天然气经过净化(脱水、脱烃、脱酸性气体)后，采用节流，膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体而形成的。LNG的体积约为其气态体积的l／620。天然气的液化技术包括天然气的预处理，天然气的液化及贮存，液化天然气的气化及其冷量的回收以及安全技术等内容。LNG利用是一项投资巨大、上下游各环节联系十分紧密的链状系统工程，由天然气开采、天然气液化、LNG运输、LNG接收与气化、天然气外输管线、天然气最终用户等6个环节组成。由于天然气液化后，体积缩小620倍，因此便于经济可靠的运输。用LNG船代替深海和地下长距离管道，可节省大量风险性管道投资，降低运输成本。从输气经济性推算，陆上管道气在3000km左右运距最为经济，超过3500km后，船运液化天然气就占了优势，具有比管道气更好的经济性。LNG对调剂世界天然气供应起着巨大的作用，可以解决一个国家能源的短缺，使没有气源的国家和气源衰竭的国家供气得到保证，对有气源的国家则可以起到调峰及补充的作用，不仅使天然气来源多元化，而且有很大的经济价值。

LNG作为城市气化调峰之用比用地下储气库有许多优点。例如：它选址不受地理位置、地质结构、距离远近、容量大小等限制，而且占地少、造价低、工期短、维修方便。在没有气田、盐穴水层的城市，难以建地下储气库，而需要设置LNG调峰。这项技术在国外已比较成熟，如美国、英国和加拿大的部分地区采用LNG调峰。我国也正在引进这项技术。液化天然气蕴藏着大量的低温能量，在1个大气压下，到常温气态大约可放出879KJ／kg的能量，利用其冷能可以进行冷能发电、空气分离、超低温冷库、制造干冰、冷冻食品等。由于LNG工厂在预处理时已脱除了气体的杂质，因此LNG作为燃料燃烧时所排放的烟气中 S02及NOx含量很少。因此被称为清洁能源，广泛用于发电、城市民用燃气及工业燃气，减少了大气污染，有利于经济与环境的协调发展。

2液化天然气的应用

2.1液化天然气冷能的利用

LNG的用途很广。可用于民用负荷调峰、发电、工业用户和商业用户。LNG的关键技术在于深度冷冻液化，其储罐和专用运输巨轮就象超级低温冰箱，这些过程都要消耗巨大的能源，但按能量守恒规律，此冷能在释砹时侧利用，以l毕低成本。利用LNG冷能主要是依据LNG与周围环境之间存在的温度和压力差，通过LNG变化到与外界平衡时，回收储存在LNG中的能量。

利用LNG冷能的过程可分为两类：直接利用和间接利用。前者包括：发电、空气液化分离、冷冻仓库、制造液化二氧化碳、海水淡化、空调和低温养殖、栽培等。后者包括：低温破碎、水和污染物处理及冷冻食品等。目前对液化天然气冷能的利用工程取得了许多成果。2.2液化天然气应用于汽车

天然气作为能源，由于它对大气污染少而被称为清洁燃料，更是汽车的优质代用燃料。近年来，它已被世界许多国家重视和推广。按照天然气的储存方式不同，天然气汽车大致分为CNGV(压缩天然气汽车)、LNGV(液化天然气汽车)、和ANGV(吸附天然气汽车)。

目前我国对天然气汽车的发展也非常重视。到1999年。全国已改装各种CNG汽车l万多辆，建设加气站70多座。ANGV正处在研制阶段。我国 LNGV的应用仍是一项空白。用LNG作为汽车燃料特别值得推广。与传统的石油类燃料相比，LNG具有明显的优点，汽车续驶里程长，LNG相对于 CNG和LPG具有储存能量大、压力低、噪声低、更清洁等优势，利用LNG冷量取代汽车空调，不破坏生态，良好的使用性能(抗爆、稳定性强、燃烧热值高、燃点值宽)和相对便宜。俄罗斯在将 LNG用于汽车运输、铁路运输、水上运输和空中运输方面积累了许多经验。

发动机运行时，LNG储液罐内的天然气液态与气态并存，正常工作压力不低于0.2MPa。当罐内压力低于0.2MPa时，压力控制阀开启，自增压器工作。将一部分气态天然气充人储液罐，而使罐内压力升高到工作压力。可以通过调节压力控制阀来改变自增压器的工作点。发动机处于停机状态时，随热量的不断吸人。LNG会不断气化。当LNG储液罐中的压力高于0.6MPa时，安全阀打开，迅速放出部分气态天然气，保证LNC储液罐不被损坏。另外，在LNG储存系统设有液位计和压力指示装置。车用液化天然气的储存温度范围为-130℃～160℃，其储存压力低于0.6MPa。使用时，从罐内流出的液化天然气经过气化器吸收发动机冷却水或废气热量而气化，并使其温度升高，然后通过两级减压器减压，由管路送到混合器与空气混合进入发动机。LNG的气化需要吸收较多热量。要求气化器具有良好的换热性能，并能供给足够的热量。

3液化天然气的运输方式及安全

3.1.1LNG运输船

为了液化天然气海上运输安全，LNG运输船的安全措施必须十分严格。以使用很多的MOSS球罐LNG船为例，主要的安全措施如下：

(1)球罐特制。由于罐内储存超低温液体会引起内部收缩，在结构上考虑避免收缩时的压力，设置储罐的支撑固定装置；为防止储罐超压或负压，专门装设安全阀；储罐开口暴露设置在甲板上。

(2)加强隔热。隔热的目的一是防止船体结构过冷；二是防止向储罐内漏入热量。LNG储槽的隔热结构由内部核心隔热部分和外层覆壁组成。针对不同的储槽日蒸发率要求，内层核心隔热层的厚度和材料也不同，LNG储槽的隔热板采用多层结构，由数层泡沫板组合而成。所采用的有机材料泡沫板需要满足低可燃性、良好的绝热性和对LNG的不溶性。在MOSS型船的球形储罐中，沿舱裙结构的漏热通常要占储罐总漏热量的30%，采用一块不锈钢板插在铝和钢质裙之间形成热阻，可明显减少漏热，日蒸发率从通常的0.2%降到0.1%。

(3)BOG处理。LNG储槽的隔热结构并不能完全防止LNG的蒸发，每天仍会有0.15～0.3%的蒸发量。这些蒸发气体(BOG)可以用作LNG船发动机燃料和其他加热设备的燃料。为了船舶的安全经济运行，采用再液化装置可以控制低温液体的压力和温度。为保证储存安全，也可以减小储槽保温层厚度，降低船舶造价，增加运量。

(4)采用二次阻挡层。在球罐泄漏时，把已泄漏的LNG保留一定时间，使船体构件不要降低到它的允许温度以下。以避免船体发生损坏或着火爆炸的重大事故。

(5)采用双层壳体。在船舶的外壳体和储槽间形成保护空间，从而减小了槽船因碰撞导致储槽意外破裂的危险性。

(6)为了安全，设置各种计量、测量和报警设施。3.1.2

船舶装卸安全

LNG船舶运输安全，除了LNG船舶安全外，船舶装卸安全也是重要方面。为此，在卸载设施、储罐和其他相关部位上必须采用相应的安全措施。

(1)卸载设施。在卸料臂上安装紧急关闭(ESD)阀和卸料臂紧急脱离系统(ERS)；LNG装船泵安装紧急关闭装置。

(2)储罐。为防止装满系统，将装船泵和储罐灌注管路上的ESD阀隔开；断开装置可人工或自动操作；使用液位报警器；防止超压或负压，采用导向操纵安全阀和自压安全阀。

(3)其他措施。LNG码头和靠近卸料臂处、蒸发器、LNG泵等位置设置低温探测器；在LNG建筑物内、管线法兰、卸料臂及蒸发器旁设置气体探测器；在LNG建筑物内、储罐顶盖上、码头及工艺区设置火警探测器。3.2车运安全 3.2.1LNG汽车槽车 LNG槽车的安全主要是防止超压和消除燃烧的可能性(禁火、禁油、消除静电)。

防止超压：防止槽车超压的手段主要是设置安全阀和爆破片等超压泄放装置。根据低温领域的运行经验，在储罐上必须有两套安全阀在线安装的双路系统，并设一个转换，当其中一路安全阎需要更换或检修时，可以转换到另一路上，维持至少一套安全阀系统在线使用。在低温系统中，安全阀由于冻结而不能及时开启所造成的危险应该引起重视。安全阀冻结大多是由于阀门内漏，低温介质不断通过阀体而造成的。一般通过目视检查安全阀是否结冰或结霜来判断。发现问题必须及时更换。为了运输安全，槽车上除了设置安全阀和爆破片外，还可以设置公路运输泄放阀。在槽车的气相管路上设置一个降压调节阀，作为第一道安全保护，该阀的泄放压力远低于罐体的最高工作压力和安全阀起跳压力。它仅在槽车运行时与气相空间相通；而在罐车装载时，用截止阀隔离降压调节阀使其不起作用。

泵送LNG槽车上工作压力低，设置公路运输泄放阀的作用是：(1)罐内压力低，降低了由静压引起的内筒压力，有利于罐体的安全保护；

(2)如果罐内压力升高，降压调节阀先缓慢开启以降低压力，防止因安全阀起跳压力低而造成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)罐体的液相管、气相管出口处应设置紧急切断阀，该阀一般为气动的球阀或截止阀，通气开启，放气截止，阀上的汽缸设置易熔塞，易熔塞为伍德合金，其熔融温度为(70±5)℃。当外界起火燃烧温度达到70℃时，易熔塞熔化，在内部气压(0.1MPa)作用下，将熔化了的伍德合金吹出并泄压。泄压后的紧急切断阀在弹簧作用下迅速关闭，达到截断装卸车作业的目的。

防止着火：为了防止着火，消除LNG槽车周围的燃烧条件也是十分重要的。

(1)置换充分

LNG储槽使用前必须用氮气对内筒和管路进行吹扫置换，直至含氧量小于2.0%为止，然后再用产品气进行置换至纯度符合要求。

(2)静电接地 LNG槽车必须配备导静电接地装置，以消除装置静电；另外，在车的前后左右两侧均配有4只灭火机，以备有火灾险情时应急使用。

(3)阻火器

安全阀和放空阀的出口汇集总管上应安装阻火器。阻火器内装耐高温陶瓷环，当放空口处出现着火时，防止火焰回火，起到阻隔火焰作用，保护设备安全。3.2.2汽车装卸安全

LNG公路运输安全，除了LNG槽车安全外，汽车装卸安全也是重要方面。为此，在装卸设施、储罐和其他相关部位上必须采用相应的安全措施。

(1)装卸设施。在装卸臂上安装紧急关闭(ESD)阀；LNG装车泵安装紧急关闭装置。

(2)储罐。为防止装满系统，将装车泵和储罐灌注管路上的ESD阀隔开；断开装置可人工或自动操作；使用液位报警器；防止超压或负压，采用导向操纵安全阀和自压安全阀。

(3)其他。LNG装卸车场、蒸发器、LNG泵等处设置低温探测器；在LNG建筑物内、管线法兰、装卸臂及蒸发器旁设置气体探测器；在LNG建筑物内、储罐顶盖上、装卸车场及工艺区设置火警探测器。

4结束语

为了满足国民经济的需要和环境保护的要求，开发和安全运输液化天然气，最大程度地有效利用天然气这一资源，天然气液化与储运技术及液化天然气的应用，给我国天然气工业的发展和天然气的应用打下坚实的基础和必要的前提。

参考文献

[1]顾安忠等.液化天然气技术.北京：机械工业出版社，2004 [2]徐孝先等.液化天然气的运输方式及其特点.油气储运，Vok 25第25卷2006.3 [3]顾安忠，液化天然气技术，机械工业出版社，2011-5-1 [4]《兰州理工大学学报》，天然气液化技术研究，2004-06期 [5]李博洋，天然气储存及及应用技术论文，2009-01期

第三篇：液化天然气工厂的安全管理

液化天然气工厂的安全管理

一、LNG液化工厂的潜在危险性

1、LNG的定义及其特性

LNG的定义：天然气在常压下，当冷却至约-162℃时，则由气态变成液态，称为液化天然气（英文 Liquefied Natural Gas, 简称LNG）。液化天然气的体积约为同量气态天然气体积的1/625，大大方便存储和运输。

基本特性有：主要成份为甲烷，还有少量的乙烷、丙烷以及氮等其他成份组成。沸点为-162.5℃，熔点为-182℃，着火点为650℃。爆炸范围：上限为15%，下限为5%。

2、LNG潜在的危险性

LNG虽是在低温状态下储存、气化，但和管输天然气一样，均为常温气态应用，这就决定了LNG潜在的危险性：

(1)低温的危险性：由于LNG泄漏时的温度很低，其周围大气中的水蒸气被冷凝成“雾团”，LNG的低温危险性能使相关设备脆性断裂和遇冷收缩，从而损坏设备和低温灼伤操作者。

(2)BOG的危险性：外界传入的能量能引起LNG的蒸发，这就是BOG（蒸发气体）。故要求LNG储罐有一个极低的日蒸发率，要求储罐本身设有合理的安全系统放空。否则，BOG将大大增加，严重者使罐内温度、压力上升过快，直至储罐破裂。

(3)火灾的危险性：天然气在空气中百分含量在 5%-15%（体积%），遇明火可产生爆燃。因此，必须防止可燃物、点火源、氧化剂（空气）这三个因素同时存在。

(4)翻滚的危险性：储罐内的 LNG长期静止将形成两上稳定的液相层，下层密度大于上层密度。当外界热量传入罐内时，两个液相层睚发传质和传热并相互混合，液层表面也开始蒸发，下层由于吸收了上层的热量，而处于“过热”状态。当二液相层密度接近时，可在短时间内产生大量气体，使罐内压力急剧上升，这主是翻滚现象.3、LNG厂区内可能对人体造成的伤害：

烫伤伤害；噪声伤害；触电伤害；机械伤害；碰伤伤害；坠落伤害

三、LNG工厂的安全技术措施

安全技术措施是安全生产的重要保障，在技术上保障设备和系统的可靠运行，配备先进的检查设备和监测设备，能够有效的减少安全生产事故和职业危害，具体包括以下几个方面：

1、生产工艺安全设计和相关标准

LNG生产工艺安全是保证LNG工厂设施安全运行的重要前提，因此，必须遵循相关标准和规范进行安全设计，常用的国外标准主要有美国国家标准《液化天然气(LNG)生产、储存和装卸标准》、日本部颁标准《一般高压瓦斯保安法则》等，国内标准主要有《石油化工企业设计防火规范》、《城镇燃气设计规范》等。

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

DOS系统用于显示和控制LNG装置的温度、压力、液位、流量、转速等数据参数，监控报警信息，能够实现远程数据显示，数据传输，生产控制等功能，确保生产安全顺利运行。

3、紧急关闭系统(Emergency Shut Down，ESD)

ESD系统在LNG装置发生紧急状况时开启，用于隔离和关断LNG或其它设备，并关闭那些如果继续运行可能维持或增加灾情的设备。

4、火灾和泄漏探测报警系统

可能发生可燃气体聚集、LNG或可燃制冷剂溢流的地方和封闭的建筑物应设置火灾和泄漏监控设备。在天然气生产设备和储罐附近要设置可燃气体浓度检测报警装置，当气体浓度达到爆炸下限的10－25%时，即发出声光警报，以便迅速采取紧急措施。

5、消防水系统

消防给水系统由消防泵房、消防水罐、消防管道及消火拴、消防水炮等组成，用于消防，冷

却储灌、设备和管道，控制未燃烧的泄漏或溢流危险物。消防水供应和分配系统的设计，应满足所有固定消防系统的同时使用需要。

6、干粉灭火系统、泡沫灭火系统和移动式灭火器材

天然气泄漏量较少时着火，可以用干粉、二氧化碳、卤代烷灭火剂扑灭，但灭火后应立即切断气体来源，阻止气体溢出，否则可能引起复燃，甚至爆炸。采用高倍数泡沫灭火系统覆盖储罐区、管道、卸车台泄漏及事故集液池内的LNG，使其安全气化，避免产生危险。在LNG设备和汽车槽车的关键位置属于严重危险级别场所，应设置便携式或车轮式灭火器，能够扑灭发生的火灾。控制室、变配电室内配置手提式二氧化碳灭火器，以保证迅速有效的扑灭初期火灾。

7、在爆炸和火灾危险场所严格按照GB 50058—92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》等规范规定配置相应的电气设备，并采取相应的防雷措施，以防止电气火灾和雷电火灾。

四、LNG液化工厂安全管理措施

1、安全管理机构及其人员的设置

LNG工厂应有专门的机构负责安全管理，建立安全委员会，设置安全总监和安全员，划清各个岗位的安全责任，建立完整的安全管理制度，认真做好安全管理工作。

2、安全管理制度

LNG工厂的安全管理制度分为二个部分：国家及地方法律法规和工厂安全管理制度。其中工厂安全管理制度又可分为：政策性制度和专项管理制度。

A、涉及的国家及地方法律法规：《中华人民共和国宪法》、《安全生产法》、《刑法》、《消防法》、《劳动法》、《道路交通安全法》、《职业病防治法》、国务院493号令《生产安全事故报告和调查处理条例》等。

B：LNG工厂安全管理制度

1）、政策性制度主要有：《安全管理委员会章程》、《全员安全生产责任制》、《安全教育管理制度》等。

2）、专项管理制度根据LNG工厂的实际需要，主要有：《隐患整改制度》、《检维修管理制度》、《岗位巡检制度》、《交接班制度》、《重大危险源管理制度》等。

3、安全检查及其落实

加强日常的安全检查与考核，以此规范操作行为，对于重点的生产工艺、消防和报警器等设备，应建立日常或定期安全检查制度，做到奖惩分明。杜绝违章生产作业，克服麻痹大意思想带来的安全隐患。

五、LNG液化工厂事故应急管理

针对LNG的事故特点，建立LNG 工厂事故应急处理领导小组，制定事故处理预案。其目的是为了在发生事故时，能以最快的速度发挥最大的效能，有序地实施救援，达到尽快控制事态发展，降低事故造成的危害，减少事故损失（人员伤亡、财产损失、环境污染）。应急预案主要包含：危险目标；应急救援组织机构、人员和职责；报警、通迅联络方式；人员紧急疏散、撤离；应急救援保障一一内部保障、外部救援；预案分级响应条件；事故应急救援关闭程序；应急培训计划；演练计划等。

六、结束语

LNG工厂发展在我国尚处于起步阶段，特别是国内尚未颁布关于LNG站设计和施工的行业规范，设计和工程建设中都可能因为各种因素，留下未来运行的安全隐患。作为燃气工作者，完善安全技术管理和安全管理制度，加强职工培训教育，提高安全意识，才能够确保了LNG工厂的安全稳定运行，保障生命和财产的安全。

第四篇：液化石油气、天然气的安全生产

液化石油气、天然气的安全生产

2012-6-19

一、严禁在禁烟区域内吸烟，在岗饮酒，酒后上岗，违者予以解除劳动合同。

二、严禁高处作业不系安全带，违者予以解除劳动合同。

三、严禁无操作证从事电气、起重、电气焊作业，违者予以解除劳动合同。

四、严禁违反操作规程进行用火、进入受限空间、临时用电作业，违者予以责任人离岗培训；造成严重后果的，解除劳动合同。

五、严禁随意排放、倾倒液化石油气残液，严禁油气管道、容器未经抽空、置换合格就进行管输、充装、储存作业，违者予以责任人离岗培训；造成严重后果的，解除劳动合同。

六、严禁油气设备超温、超压、超装、超负荷运行，违者予以责任人离岗培训；造成严重后果的，解除劳动合同。

七、严禁携带火种、不按规定穿戴劳动保护用品、车辆未戴防火帽进入油气库区、作业区，违者予以责任人离岗培训；造成严重后果的，解除劳动合同。

八、严禁堵塞消防通道，挪用消防设施和抢险器材，违者予以责任人离岗培训；造成严重后果的，解除劳动合同。

九、严禁在未采取安全防护措施或安全防护措施未经验收合格的同一部位同时进行其他交叉作业，违者予以责任人离岗培训；造成严重后果的，解除劳动合同。

十、严禁未经许可在生产装置区、罐区灌装化学品，违者予以责任人离岗培训；造成严重后果的，解除劳动合同。

十一、严禁在易燃易爆区域用汽油等易挥发溶剂擦洗设备、衣物、工具及地面等，违者予以责任人离岗培训；造成严重后果的，解除劳动合同。

十二、严禁油品、液态烃脱水(液)(含切水、切碱等)时操作人员离开现场，违者予以责任人离岗培训；造成严重后果的，解除劳动合同。

十三、严禁违章指挥及其他违章作业，违者造成严重后果的，予以解除劳动合同。

第五篇：天然气管道运行模拟及仿真技术研究

天然气管道运行模拟及仿真技术研究

1011202045 蔡永军 科学计算选讲结课论文

为了预测天然气管道运行状态，制定合理的管输计划，更好的配置设备开机，天然气管道输送过程中需要进行工况模拟及仿真。实际工作中需要建立压缩机、阀门等设备的模型，确定管段的控制方程、气体的状态方程，针对给出的初始条件和边界条件，筛选确定天然气管网数学模型的离散方法与非线性方程组的求解算法寻找合理的非线性方程的求解算法，得到合理的数值解。

1天然气管道仿真数学模型 1.1管段的控制方程

对于管道中的任意管段，经过适当的简化可以用下列公式来描述： 连续性方程：

A运动方程：

(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——管道的横截面积，m2；

ρ——流体密度，kg/m3； t——时间，s； x——坐标，m； u——速度，m/s； P——压力，Pa； θ——管道倾角，rad； λ——水力摩阻系数； D——管道内径，m； T——流体温度，k；

k1——流体至管壁的换热系数； h——比焓；

Tw——管壁的温度，k。1.2 阀门控制方程

阀门控制方程如下：

MdwMup0MupPdw)Pdw0

（4）Cg(Ph1h2式中： Mup——阀门入口质量流量，kg/s；

Mdw——阀门入口质量流量，kg/s Cg——阀门系数；

Pup——阀的入口压力，Pa；

Pdw——阀的出口压力，Pa。1.3压缩机控制方程

简化后的压缩机控制方程如下

2a1(n2n)bn1()Qc1Q20n0MdwMupMfuel

m1TdwTupm式中：——压缩机压比；

m——多变压缩指数；

n——压缩机的实际转速，rpm； n0——压缩机的额定转速，rpm； a1, b1, c1——系数；

Q——给定状态下的体积流量，m3/s； 1.4 理想调节阀阀控制方程

理想调节阀控制方程如下：

5）

（MdwMup0Pdwc

（6）h1h22气体的状态方程

采用BWRS气体状态方程，如下：

PRT(B0RTA0C0D0E0d2)(bRTa)3234TTTT

（7）

3dc(a)62(12)exp(2)TT式中：P——系统压力，KPa；

T——系统温度，K；

ρ——混合气体密度，Kmol/m3；

R——气体常数，8.3143KJ/(Kmol.K)。

A0、B0、C0、D0、E0、a、b、c、d、α、γ为方程的是一个参数，根据（8）确定。

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——混合气体中i和j组分的摩尔分数；

kij——为i、j组分间的交互作用系数。3气体的焓方程

气体的焓方程如下：

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

c2242T2(32)exp()]4 管道周边的热力模型

管道的有效土壤厚度采用等效圆筒法，传热半径由下式计算：8）9）

（（2H2H2R2R1R1((()1)1)0.（10）

DD式中：R2-R1——土壤厚度，m；

R1——从管道中心至土壤层的半径，m； H——至管道中心的实际埋深，m； D——管道直径，m。

管道和周围环境的瞬态热力模型计算式如下：

k(rTr)r/rCpTt

（11）

式中：k——周围环境导热系数；

r——传热半径； Tr——r处的气体温度； Cp——气体定压比热； Tt——t时刻的气体温度。

单位管长热流量由下式表示。通过该公式计算管壁在任意节点的温度。

2k2(TwT0)k1D(TTw)

（12）

ln((R2R1)/R1)式中：k2——管壁至土壤换热系数；

K1——流体至管壁换热系数； Tw——管壁温度； T0——R2处的温度； T——气体温度。水力摩阻系数计算式

管段控制方程涉及的水力摩阻系数λ采用F.Colebrook－White公式计算，该公式表达如下：

1/1.73852log10(2e/D18.574/(*Re))

（13）

式中，e/D——管道粗糙度和内径的无因次比；

Re——雷诺数。6控制方程的离散化

由管道控制方程与气体状态方程组成的非线性偏微分方程组，一般不能得出管流气体基本变量的解析解，因此有必要应用计算数学的方法求解偏微分方程组的数值解。本专题中选用中心隐式差分法对控制方程进行离散化。确定采用的基本变量为气体的密度（ρ）、速度（u）和温度（T）。6.1离散形式

引进变量φ，φ代表三个流动基本中的任意一个。在时间步长为Δx , 空间步长为Δt 的情况下，以空间i和时间网格点t采用中心隐式差分格式，则有以下离散形式：

对于基本流动变量：

1kkkk1ii1ii1

4基本流动变量对时间的一阶偏导数：

k1ikik1kt11ii2t

基本流动变量对空间的一阶偏导数：

1kki1i1k1ikix2x

基本流动变量对时间的二阶偏导数：

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基本流动变量对空间的二阶偏导数：

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基本流动变量对空间及时间的二阶偏导数：

22k2ki2xtkiki2i16xt

6.2 离散后的控制方程

离散后的控制方程如下： 离散后的连续性方程：

（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离散后的运动方程：

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离散后的能量方程：

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 初始条件与边界条件

初始条件指系统开始运行时的初始压力、流量或温度的分布状态。边界条件指某一管段起始节点和终止节点上的约束条件。主要包括：

(1)管段端点上的输油泵、压缩机或阀门等的出入口压力、流量、温度、转速、压比或开度设定值；

(2)气源对应节点的压力、流量或温度设定值；(3)分输点对应节点的压力、流量或温度设定值；(4)节点处压力、流量或温度的一致性；(5)节点处压力、流量或温度的范围控制值；(6)管道物理元件周围的温度场状况。7非线性方程组的求解算法

离散后的控制方程配合边界条件和初始条件才能封闭，封闭后形成了非线性方程组，对于该非线性方程组选取牛顿迭代法进行求解。

若采用C(x)xb的矩阵形式（其中C(x)为非线性方程组的系数矩阵），则x(x1,x2,x3,...,xn)T为需要求解的向量，b(b1,b2,b3,...,bn)T为等式右边的向量。

（1）牛顿拉普森迭代法 设迭代函数列F(F1,F2,F3,...,Fn)T

T

迭代变量x(x1,x2,x3,...,xn)

迭代增量x(x1,x2,x3,...,xn)

迭代函数FiTFi(x1,x2,x3,...,xn)

牛顿拉普森迭代公式如下：

xk1xkxk

（5.7-1）

对于迭代函数F，将求解非线性方程组问题转化成为寻根问题，也即要求下式成立：

F(F1,F2,F3,...,Fn)T0

（5.7-2）

对任意点x0和它的相邻点/邻域（x0+△x），通过泰勒展开式我们有：

FiFi(x0x)Fi(x0)xj(x2)i1,2,...,n

（5.7-3）

j1xj若采用矩阵形式，则有：

nF(x0x)F(x0)Jx(x2)

（5.7-4）

其中 J 为n×n的雅可比矩阵且Jij如果略去其中的高次项(x2Fi。xj)，并要求F(x0x)0。我们得出：

xJ1F

（5.7-5）

至此，可以按照牛顿拉普森迭代法的求解步骤进行计算。

（2）牛顿＋最速搜索迭代法

引入目标函数 f0.5FF，通过简单的数学运算，可以得到牛顿迭代沿着此目标函数的梯度方向f，始终可以发现一个数值α能使得目标函数的值下降，即：f式： xFJ(J1F)FF0。所以本专题研究采用如下迭代公xk1xkxk

（5.7-6）

该方法较牛顿拉普森方法具有收敛速度快，且全局收敛的特点。8仿真运行

8.1仿真运算的基本过程

仿真运行的基本过程如图1仿真运行所示。运行系统状态数据和不同视角构成单文档－多视的关系。

图中的兰色带箭头线条表示通过不同的视角和核心功能层接口，可以监视或编辑仿真系统的状态数据，并下达计算命令；粉色线条表示运算中仿真模拟器和数据模块进行数据交互；绿色线条表示初始化过程加载数据。

简单人机界面视角视角命令行视角表格视角仿真模拟器调度模块核心功能层接口计算状态数据数据模块监视或编辑状态数据编译模块加载系统及其初始参数运行系统状态数据编连文件

图1仿真运行过程

仿真运行基本过程如下：

(1)通过各个接口或视角，下达加载系统命令；(2)调度模块命令编译模块加载编连文件；

(3)如果需要，通过各个接口或视角，对系统参数进行进一步初始化；(4)通过各个接口或视角，下达一轮计算命令；

(5)仿真模拟器开始一轮计算，并输出结果到数据模块；调度模块通知相应接口和视角计算结束；

(6)相应接口或视角获取关心的数据；

(7)如果需要进行新一轮计算，相应接口和视角可以对部分参数进行重新设定，并下达新一轮计算命令，系统将回到第5步。

8.2仿真运算的实现结构

仿真运算由仿真模拟器作为核心模块来实现，两个直接的辅助模块是数据模块和编译模块。

这3个模块相互协同进行仿真运算，基本过程如图2所示。

仿真模拟器数据模块3输入参数基本输出参数其它输出参数665其它输出参数数值化计算72 加载方程组2 加载数据模型文件编连文件1 输出：方程组＋元件信息编译模块建统立的此联系组立输入参数预处理控制方程组4数值计算4446元件参数关系计算函数库外部边界方程组元件库元件参数关系计算函数库控制方程组外部边界方程组 图2仿真模拟器结构

(1)编译模块根据模型文件和元件库，建立编连文件，编连文件中包含仿真系统各个元件的信息；同时，根据通用、基本的控制方程组、元件参数关系计算函数库、外部边界方程组，编译模块将建立此系统的全部方程组，一并加入到编连文件中；

(2)在运算前的初始化过程中，编连文件中的参数数据将被加载到数据模块，方程组将被加载到仿真模拟器相应的方程组列表中，包括：控制方程组列表、外部边界方程组列表、元件参数关系计算函数库列表；

(3)每轮运算开始前，仿真模拟器的输入参数预处理模块需要对输入参数进行预处理，例如对部分参数进行离散化或拟合；

(4)开始运算后，仿真模拟器的数值计算模块根据处理好的输入参数和相关的方程组进行数值计算；

(5)数值计算模块计算出的是需要联立求解的基本输出参数；

(6)根据输入参数、基本输出参数、元件参数关系计算函数库，仿真模拟器同步对其它输出参数进行数值化计算；

(7)其它输出参数被输出到数据模块，此后可以通知调度模块前来获取相关数据并进行下一轮计算的参数输入了。9结论

通过建立天然气管道数学模型及求解算饭，在输入管道的基本参数后，可以根据输入的初始运行状态预测下一时刻的运行状态，从而为排定管输计划、优化运行工况提供决策依据。