天然气处理厂投产条件研究.pdf

1 2 2 石 油 与 天 然 气化 工 CHEMI CAL ENGI NEERI NG OF OI L GAS 2 O 1 4 天然气 处理厂投产条件研究 刘 蔷 高晓根 雷 英。 张春 阳 温冬云 刘 伟。 1 ． 中国石油西南油气田公司天然气研究院 2 ． 中国石油西南油气田公司川 中油气矿磨溪天然气净化厂 3 ． 中国石油西南油气田公 司川西北气矿天然气净化厂 摘要 天然气处理厂投产过程具有高风险性、 高事故率和高技术含量等特点。对天然气处 理厂投产主要阶段进行 了归纳和总结， 分析 了各阶段的主要投 产条件。结合各阶段投产条件的特 点， 对制定投 产统筹网络计划、 安全工作法及检查表法的适用性和特点进行 了阐述 。同时， 对天然 气处理厂投产条件的评价工作提 出了建议， 为天然气处理厂顺利投产提供 了有力的技术支撑。 关键词 天然气处理厂 投产条件 检查表法 安全工作法 中 图分 类号 T E 6 8 7 文献 标志码 B D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 7 3 4 2 6 ． 2 0 1 4 ． 0 2 ． 0 0 3 Re s e a r c h o n c o mmi s s i o ni n g c o n di t i o n o f n a t u r a l g a s pr o c e s s i n g pl a n t Li u Qi a n g ，Ga o Xi a o g e n ，Le i Yi n g ，Z h a n g Ch u n y a n g ，We n Do n g y u n ，L i u We i 1 ． Re s e a r c h I n s t i t u t e 0 f Na t u r a l G a s T e c h n o l o g y，P e t r o C h i n a S o u t h we s t 0i l G a s f i e l d C o mp a n y， C h e n g d “6 1 O 2 1 3 ， S i c h u a n ， C h i n a ；2 ．Mo x i Pu r i f i c a t i o n Pl a n t o f C e n t r a Z S i c h u a n Oi l a n d G a s Di s t r i c t ，Pe t r o Ch i n a S o u t h we s t Oi l Ga s e l d C o mp a n y，S u i n i n g 6 2 9 0 0 0，S i c h u a n，Ch i n a 3．N o r t h we s t Si c h ua n Gas Di s t r i c t Nat ur al Ga s Pur c at i o n Pl a nt ，Pe t r o Chi na So ut hwe s t Oi l Ga s f i e l d C o rnp a n y，J i a n g y o u 6 2 1 7 0 9，S i c h u a n，C h i n a Abs t r a c t The c o m mi s s i o ni ng pr oc e s s of na t u r a l ga s pr o c e s s i n g p l a nt ha s t he c ha r a c t e r i s t i c s o f hi gh r i s k，hi g h a c c i d e nt r a t e，a n d hi gh t e c hn i c a l c o nt e nt ．M a i n s t a ge s o f t he n a t u r a l g a s p r o c e s s i n g pl a n t c omm i s s i on i n g pr o c e s s we r e c o nc l ud e d a nd s umm a r i z e d，a nd t he m a i n c o m mi s s i o ni ng c on d i t i o ns o f e v e r y s t a g e we r e a na l y z e d ．Combi n i ng wi t h t he c ha r a c t e r i s t i c s of c o m mi s s i o n c on di t i o n du r i ng e a c h s t a g e，t h e a p pl i c a b i l i t y a nd c h a r a c t e r i s t i c s of t he e s t a bl i s hme nt o f c o m mi s s i o ni n g ne t wo r k p l a n，s a f e t y wo r k m e t ho d a nd c h e c ki n g l i s t m e t ho d we r e d e s c r i be d ． At l a s t ，s ug ge s t i on s we r e g i v e n on e v a l u a t i n g c o m mi s s i o ni n g c o nd i t i o n of na t ur a l g a s pr o c e s s i ng pl a nt ，whi c h pr o vi de d po we r f ul t e c hn i c a l s up po r t o n s uc c e s s f ul c o m mi s s i o n i ng o f na t ur a l ga s pr oc e s s i ng p l a nt ． Ke y wo r d s na t u r a l ga s p r o c e s s i ng p l a nt ， c omm i s s i on i ng c o nd i t i on， c he c ki n g l i s t m e t ho d， s a f e t y wo r k me t h od 天然气 是一 种极 具 发 展 潜 力 的新 兴 能 源 ， 近 年 来， 随着对其需求量的大幅度增加 ， 国内外天然气处 理厂的处理规模 日渐加大 ， 新处理厂投运数量亦 日 益增 多 。 天然气处理过程具有高温 或低温 、 高压 、 易 燃 、 易 爆 、 有 毒 、 腐蚀 等 特 点 。在 天然 气 处 理厂 投 产 初期， 工艺、 设备、 电气及仪表 白控等系统存在较多 不确定因素 ， 若对前期的投产准备工作重视程度不 基金项 目 中国石油天然气股份有限公司勘探与生产分公司课题“ 天然气 处理 厂投 产条件研 究” A 2 0 1 1 1 1 。 作者简介 刘蔷 1 9 8 3 一 ， 女 ， 四川三台人 ， 工程师 ， 2 0 0 8年毕 业于西 南石油 大学化 学工程专 业 ， 研 究生学 历 工学硕 士 ， 现任职于 中国石油西南油气 田公司天然气研 究院 ， 从事天然气处理与加工设计 、 研 究工作。地址 6 1 0 2 1 3 四川省成都市华 阳 天研路 2 1 8号天然气研究 院。电话 0 2 8 8 5 6 0 4 5 6 3 8 0 3 。E ma i l l i u q i a n g 0 1 p e t r o c h i n a ． C O R D - ． c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 3 卷 第 2期 刘蔷 等 天然气处理厂投产条件研究 够、 投产准备 目标不明确或采用的方法不科学 ， 可能 导致员工操作失误 ， 严重时甚至可能引发重大或恶 性事故 。因此 ， 在完成天然气处理厂新 厂建设 或老 厂改造并进入投产过程时需开展相关的投产条件评 价 ， 以消除装置投运时存在的安全隐患 ， 保障装置的 顺利试运投产 。 由于天然气处理厂投产程序多 、 涉及面广、 过程 复杂 ， 而国内目前 尚缺乏适用 于天然气处理厂的系 统性投产方法 ， 如何将 庞大 的投产条件系统进行整 合优化 ， 使其规范化 ， 具有系统性、 实用性和可操作 性 ， 是 当前天然气处理厂投运前面临的重要难题。 1 天然气 处理厂简介 天然气处理厂是指对原料天然气进行脱硫／ 脱 碳、 脱水脱烃 、 凝析油稳定 、 凝液回收 、 硫磺 回收、 尾 气处理 、 C O 回收的全部 或部分 工厂 。 天然气处理厂含主体工艺装置、 辅助生产设施 及公用工程。其 中， 主体工艺装置包括脱硫／ 脱碳装 置 、 脱水脱烃装置 、 凝析油稳定装置、 凝液 回收及储 存装置、 硫磺回收装置 、 尾气处理装置等⋯ 。辅助生 产设施包括硫磺成型及储存设施 、 火炬及放空系统 、 油品储存设施 、 分析化验室和维修设施等 。公用工 程包括供配电、 通信 、 新鲜水系统 、 消防系统、 循环水 系统、 空氮系统 、 燃料气系统、 污水处理装置 、 供热 、 采暖与通风等。 2 天然气 处理厂主要投产 阶段 根据相关标准 、 规范和文献的规定 ， 同时 ， 参考 国内各天然气处理厂投产程序的惯用作法 ] ， 天然 气处理厂投产过程按投产时间可以划分为以下 5个 阶段 2 ． 1 投产 准 备 阶段 投产准备阶段是天然气处理厂建设过程 中为试 运和试生产所做的准备工作 阶段 ， 是实现合理工期 和顺利试运 ， 达到设计 文件规定 的各项技术经济指 标的保证。 投产准备包括组织准备 、 人员准备 、 技术准备 、 物资准备、 资金准备 、 外部条件准备等 6 方面。投产 准备是基本建设 的重要组成部分 ， 为投产创造必要 的条件 ， 进而为生产奠定基础 。 2 ． 2 单 机试 运及 工程 中 间交接 阶段 单机试运指现场安装 的驱动装置空负荷运转或 单台机器、 机组以水、 空气等为介质进行的试运 ， 是 为了检验其除受介质影响外 的机械性能和制造 、 安 装质量的过程 。单机试运是对机 电设备制造 、 安装 质量的初次检验 ， 通过检验设 备单机运转时的实际 运行状况 ， 按照相关标准和规范进行验收 。 工程 中间交接是指单项工程或单位工程按设计 文件所规定 的范围全部完成 ， 并经管道系统和设备 的检查 、 电气和仪表 自控 系统调试及单机试运并初 步验收合格后 ， 承包单位 和／ 或施工单位 向建设单 位 和／ 或生产单位 所进行 的交接工作。工程 中间 交接是承包单位 和／ 或施工单位 向建设单位 和／ 或生产单位 办理工程交接的一个必要程序 ， 标志着 工程施工安装结束， 由单机试运行转入联动试运行。 2 ． 3联 动试 运 阶段 天然气处理厂在系统试运行正常并完成单机试 运和工程 中间交接之后进行联动试运 。 联动试 运 指 对规 定 范 围 内 的机 器 、 设 备 、 管 道 、 电气、 仪表 自控系统等 ， 在各 自达到试运标准后， 以 水 、 空气、 N 等为介质所进行 的试运行 ， 其 中包括气 密 、 干燥 、 置换 ] 、 三剂装填 、 水运 、 气运 、 工业炉 煮 炉 、 烘炉 器 等 ， 以检验其除受介质影响外的全部性 能 和制 造安 装质 量 。 联动试运一般应先从单 系统开始 ， 然后扩大到 几个 系统或全装置的联运 。公用工程和辅助生产设 施的平稳运行是主体装置联动试运 的保障， 在主体 装置投运前应先投运公用工程和辅助生产设施 。 2 ． 4 投 料试 运 阶段 联动试运完成并消除缺 陷后 ， 由建设单位负责 向上级主管部 门申请工程完工交接 和装 置投料试 运 ， 对天然气处理厂的全部生产装置按照设计文件 规定的介质打通生产 流程 ， 进行各装置之间首尾衔 接 的试运行 ， 以检验其除经济指标之外的全部性能， 并生产出合格产品。 一 些天然气处理厂重大建设项 目在完工交接结 束并通过建设单位 自检后 ， 由上级主管部门组织专 家对建设项 目进行工艺技术 、 工程质量 、 投产组织 、 生产准备情况 、 投产方案及应急预案的编制和实施 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 2 4 石 油 与 天 然气 化 工 CHEMI CAL ENGI NEERI NG OF OI L GAS 情 况 6大方 面进行 一次 最终检 查 和确认 。 2 ． 5 投料试 运检 查及试 运 总结 阶段 在投料试运结束后 ， 进行投料试运检查并完成 包括各项投产准备工作 、 试运实际步骤与进度 、 试运 实际网络与原计划网络 的对 比图、 开停车事故统计 分析 、 试运过程 中遇到 的难点 与对 策、 试运成本 分 析、 试运的经验与教训等主要 内容在内的试运总结 。 天然气 处理 厂 的投产过 程如 图 1 所 示 。 图1 天然气处理厂投产过程 F i gu r e 1 Commis sion i n g p r oc e s s of n at ur al ga s pr o c es s i n g p l a n t 3 天然气处理厂投产条件评价方法推荐 在天然气处理厂投运前 ， 需对投产各个阶段 的 投运条件进行逐步确认 ， 直至各项条件均满足投运 要求 ， 即达到天然气处理 厂的投产条件 。根据天然 气处理厂的工艺特点和投运要求 ， 对天然气处理厂 投产条件的评价较为合适 、 有效 的方法包括制定投 产统筹网络计划、 安全工作法以及检查表法 。 3 ． 1 制定投产统筹网络计划 统筹法， 又称网络计划法 ， 是指用于工程项 目的 计划与控制的 1项管理技术。它是以网络图的形式 反映、 表达计划安排 ， 据此选择最优 工作方案 ， 组织 协调和控制生产 项 目 的进度 时间 和费 用 成 本 ， 使其达到预定 目标 ， 获得更佳经济效益 的一种 优化决策方法。统筹法适用于大规模工程项 目， 工 程越 大 ， 人 们 的经验越 难 以胜任 ， 采用 以往 的某 些管 理方法 例如反映进度与产量的线条图等方法 进行 计划控制也愈加困难 。因此 ， 在项 目繁琐复杂的情 况下 ， 网络计划具有较大的优势。 网络计划技术既是一种科学的计划方法， 又是 一 种 有效 的生 产管 理手段 。网络计 划最 大 的特 点 在 于它能够提供施工管理所需要 的多种信息， 有利于 加 强工程 管 理 ， 有 助 于 管 理 人 员 合 理 地 组 织 生 产 。 在工程管理中提高应用 网络计划技术 的水平 ， 必能 进一步提高工程管理的水平。 天然气处理厂投产条件评价中制定投产统筹 网 络计划 ， 确定各控制时间节点 ， 可使试运投产顺序更 清晰， 使投产时间更有保障。投产各阶段 的统筹 网 络 图如 图 2 所 示 。 图2 天然气处理厂投产过程统筹网络图 Fi g ur e 2 Commi s s i on i n g ne t wor k di a gr am o f n a t ur al ga s pr oc es s i n g p l a n t 3 ． 2安全 工作法 随着安全理念和安全管理水平的进步 ， 建议将 针对投产前装置的过程危险分析 P r o c e s s Ha r z a r d An a l y s i s ， 简称 P HA 和启动前安全检查 P r e S t a r t u p S a f e t y Re v i e w， 简称 P S S R 作为投产试车 的准 备工作之一 。 P HA通常针对熟悉的对象系统， 对事故过程进 行 模拟 分析 ， 也就 是 在 一 系列 的假 设 前 提下 按 理 想 的情况建立模型 ， 将复杂的问题或现象采用数学模 型描述分析危险、 有害因素和触发事件 ， 推测可能导 致的事故类型和危险危害程度， 确定危险、 有害因素 的危险等级 ， 从而制定相应的安全措施 。P HA主要 用于分析泄漏 、 火灾、 爆炸 、 中毒等常见的重大事故 所造成的热辐射、 爆炸波、 中毒等不同的化学危害。 目前， 许多天然气处理厂都制定 了基于 P HA 的工 艺生产过程危险、 有害因素统计表， 将 P HA应用于 投产试车准备工作有利 于保证 投产试车工作 的平 稳 、 安全进 行 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 3卷 第 2期 刘 蔷 等 天然气处理厂投产 条件 研究 启动前的安全检查是指装置、 设备 、 设施启动前 对所有过程的安全要素进行核查确认 ， 并对所有必 改项进行整改后批准启动的过程 。主要应用于所有 新建 、 改建 、 扩建项 目和工艺设备变更 、 停车检修后 重新投产 的装 置。P S S R小组针对生产 作业性质 、 工艺设备特点等编制 P S S R清单 ， 清单包括工 艺技 术 、 人 员 、 设 备 、 事故 调查 及应 急 响应 、 环境 保护 等方 面 的 内容 。将 P S S R 分 析 应 用 于 投 产 试 车 准 备 工 作 ， 有 利于加 强 工 艺 、 设备 启 动前 安 全 管 理 ， 影 响工 艺 、 设备安全运行 的因素在启动前都得到有效控制 ， 确保设备安装规范、 操作维护准备就绪 、 人员培训到 位、 安全信息及时更新 、 改进措施落到实处 ， 为天然 气处理厂安全顺利投产提供保障。 3 ． 3 检 查表 法 检查表是 以简单的数据 ， 用容易理解的方式 ， 制 成 图形或表格 ， 必要时记上检查记号 ， 并加 以统计整 理 ， 作 为进 一 步 分 析 或 核 对 检 查 之 用 的 表 格 形 式 。 检 查 表是 质量 控 制 Qu a l i t y C o n t r o l ， 简 称 QC 7大 手法中最简单也是使用得最多的手法 ， 它可以系统 地收集资料 、 积累信息、 确认事实 。 为 了评价投产准备工作的准备情况及各项工作 实施的效果 ， 可 以采用 的检查表有 物资 准备检查 表、 三查 四定检查表 、 管道系统 资料 检查表、 静设 备 资料 检查表 、 动设 备 资料 检查表 、 炉类设备 资料 检查表 、 仪表电气设备 资料 检查表 、 单机试 运必要条件检查表 、 工程 中间交接检查表、 工程完工 交 接检 查 表 、 投 料试 运必 要条 件检 查表 等 ， 涉 及天 然 气处理厂投产从物资准备 、 安全准备、 工艺设备准备 到试运 、 交接和投运的各个方面和环节 。 检 查 表 法 是 工 厂 投 产 前 检 查 所 采 用 的传 统 方 法 。天然气处理厂投产条件评价可在传统检查表法 的基 础 上进行 以下 方 面 的扩 展 。首 先 ， 针 对 不 同级 别的检查人员编制不同层次 的检查表， 上级检查人 员使用检查总表 ， 而工厂或车间检查人员则使用不 同类型的检查分表 ， 使检查工作分层次完成。下层 分表完成检查后在上层分表上打勾 ， 所 有分表检查 完 成后 在 总表 上 打勾 ， 总表 检 查 完 成后 则 说 明该 厂 已具备投产条件。此外 ， 根据投产时间进程和投产 对 象 的不 同编 制 了多 张 检 查 表 ， 覆 盖天 然 气 处 理 厂 的各个投产过程 ， 从而实现了检查表的系列化 ， 条理 清晰， 可操作性强。典型 的天然气处理厂投产检查 表示例见表 1和表 2 。 检查 人 员首 先 按 照表 2检查 分 表 工 程 质量 验 收表 中所列检查 内容 ， 依据现行标准、 规范对天然 气处理厂所包括的单位 子单位 工程 包括脱硫／ 脱 碳装置 、 甘醇法／ 分子筛 吸附法脱水装置 、 硫磺回收 表 1 天然气处理厂投产 典型检查表． 检查总表 T a b l e 1 T y p ic a l c h e c k i n g l i s t t o t a l c h e c k i n g l i s t u s e d i n t h e c o mmi s s i o n i n g p r o c e s s o f n a t u r a l g a s p r o c e s s i n g p l a n t 生产 管理 制 度 、 二 岗 位 责 任 制 落 实情况 各级试运 指挥系 统 已落实 ， 干部 已 值班上 岗， 并建立例会制度 岗位分工 明确 ， 生产 运行制 度 已建 立 技 术 文 件 准 备 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 一 情 况 项 目经理签字 检查时 间 检查组组长签字 检查时间 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油与天然气化工 CHEMI CAL ENGI NEE RI NG OF OI L GAS 表 2 天然气处理厂投产典型检查表- 检查 分表 工程质量验收表 T a b l e 2 T y p i c a l c h e c k i n g l i s t b r a n c h c h e c k i n g l i s t u s e d in t h e c o mmi s s i o n i n g p r o c e s s o f n a t u r a l g a s p r o c e s s i n g p l a n t 检查结果 序号 检查 主要 内容 已完成预计完成时 间 高 蔷 筹 斋 备 注 负 责 人 部 门 人 员 时 间 一 脱硫／ 脱碳装 置 脱水装置 甘醇法 ／ 分子筛吸附法 硫磺 回收装置 硫磺成型装置 尾气处理装置 轻烃 回收装置 丙烷制冷系统系统 凝析油装 置 酸水 汽提装置 火炬 系统 装置、 硫磺成型装置 、 尾气处理装置、 轻烃 回收装置 丙烷制冷系统 、 凝析油装置、 酸水汽提装置 、 火炬 系统、 全厂系统及热力管网、 供热系统 、 循环水系统、 厂区给排水及消防管 网、 污水处理系统 、 空氮站 、 供 水站、 污水排放 回注 、 消防站、 总图、 变 电所 站 、 厂区电气 、 厂区通信 、 厂区自动化仪表 、 厂区道路 、 中 控室、 化验室 、 增压站、 维修工房 、 办公楼、 自备电站、 库房 的全部或部分逐项进行检查 ， 待分表检查完成 后 再返 回表 1检查 总表进 行下 一项检 查 。 此类 细 化到装 置 的多 层次 、 系列 化 检 查 表 主要 具有以下优点 1 可总结和分析国内天然气处理厂投产过程 需要检查 的项 目和频率 ， 从而确定检查对象和检查 时间， 保证了各检查项 目的可操作性和必要性 。 2 制定检查 总表和检查 分表， 采用总表和分 表相结合的方式逐级完善检查项 目， 检查项 目和检 查结果清晰直观 ， 避免单一检查表的内容繁杂混乱 。 3 各个检查表 中有明确 的责任人 或责任 单 位 ， 以便及时发现存在的问题 ， 并进行有效的落实和 整 改 。 4 检查表 中记 录了检查项 目的时间， 方便检 查人员对问题项进行复查 ， 并可了解在规定的整改 时 间内对 问题 的改善效 果 。 采用检查表法进行投产条件评价可使天然气处 理厂投产准备工作全 面、 细致、 准确 ， 为形成标准化 手册以及避免 由于人为因素导致投产准备工作缺失 构建了有利的平台。 4 结 语 天然气处理厂投产条件评价是投产前的一项重 要工作 ， 是确保合理工期和顺利试运 ， 达到设计文件 规定的各项技术经济指标的保证 。选择适合天然气 处理厂的投产条件评价方法有利于规范天然气处理 厂投产试运行工作 ， 使新建、 改建或扩建 的大、 中型 天然气处理厂建设项 目投产后实现“ 安 、 稳、 长 、 满 、 优” 运行， 充分发挥投资效益。针对天然气处理厂的 特点进行综合分析发现 ， 制定投产统筹网络计划 、 安 全工作法以及检查表法较为适合在天然气处理厂投 产工作开展和投产条件评价中进行推广应用。 参 考 文 献 [ 1 ]王开岳．天然气净化工艺脱硫脱碳 、 脱 水、 硫磺 回收及 尾气 处理[ M] ． 北京 石油工业出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 2 ]王剑 ， 喻泽汉 ， 罗斌 ， 等．阿姆 河第一 天然气 处理 厂投产运 行评 价[ J ] ． 石油与天然气化工 ， 2 0 1 1 ， 4 0 s 1 1 8 2 1 ． [ 3 ]韩文光．化工装置 实用操作技术 指南[ M] ． 北 京 化学 工业 出版 社 ， 2 0 0 1 ． [ 4 ]中国石油天然气 集团公 司职业技 能鉴定指导 中心．天然气净化 操作工[ M] ．北京 石 油工业 出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 5 ]中国化学工程总公司．HGJ 2 3 2 9 2化学 工业大 、 中型装 置 生 产准备工 作规 范 [ s ] ．北 京 化 工 部工 程建 设 标 准编 辑 中心 ， 1 9 9 2 ． [ 6 ]化工部基建司．HGJ 2 3 1 9 1化学 工业大 、 中型 装置试 车工作 规范[ S ] ．北京 化工部工程建设标 准编辑 中心 ， 1 9 9 1 ． [ 7 ]赵孟卿 ， 李灿荣 ， 陈川 ， 等． 天然气 管道投产氮气置换 混气规律研 究[ J ] ． 石油与天然气化工 ， 2 0 1 2 ， 4 1 5 5 3 3 5 3 6 ． 收稿 日 期 2 0 1 3 0 3 0 6 ； 修回日 期 2 0 1 3 1 0 2 8 ； 编辑 温冬云 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m