天然气净化厂放空系统设计与应用.pdf

石 工 程 建 设 天 然气 净 化 厂 放 空 系统 设 计 与应 用 工程设计■■ 张文超，乔光辉 ，张磊，刘子兵，常志波 西安长庆科技工程有限责任公司，陕西西安 7 1 0 0 1 8 d o i 1 0 3 9 6 9 4 ． i s s n 1 0 0 1 - 2 2 0 6 ． 2 0 1 4 ． 0 4 ． 0 0 7 摘要 为做好天然气净化厂放空系统的设计工作，首先根据规范确定净化厂天然气放空量，依据放空量计算出火炬筒出口直 径和 火炬筒高度 ；同时 ，利用 U n i s i m F l a r e软件对全厂放空系统管网进行水力计算 ，确定放空系统管径 ，利用 C A E S A R l I 软件对放空管道进行了应力分析，通过应力补偿和管道支吊架的设置减少放空管道的振动和摩擦 ，确定放 空系统管道安装方式。该放空系统设计成果在靖边气田 3 O亿 m3 ／ a 规模的天然气净化厂的设计中采用 ，经现场运行 ， 放空系统运行稳定，满足生产需要。 关键词 I n t h e d es i gn of ve n t i ng s y s t e m o f n a t u r al g a s pu r i f i c a t i on p l a n t ， t he n a t u r a l g a s v en t i n g r a t e n e ed d e t e r m i n i n g a c c o r d i n g t o r e l e v a n t s t a n d a r d a t f i r s t ，a n d t h e f la r e c y l i n d e r d i a me t e r a n d h e i g h t a r e c a l c u la t e d b a s e d o n t h e r a t e o f v en t i n g g as ．M e an w h i l e． t he s o f ewa r e Uni s i m Flar e i S u t i l i z ed f or h y dr a u l ic c a l c ula t i o n of w h ol e plan t ve n t s y s t e m pi p el i ne ne t w o r k t o d e t er m i n e t he di a m e t e r of t h e ve n t i n g s y s t em ， a nd t h e s of t war e CAESAR I I i S us e d f o r v e n t i n g pi p e s t r es s a n alys i s t o r e du c e vibr a t i o n a n d f r i c t i o n o f t h e v en t i n g pi p el i n e b y s t r es s c om p en s a t i on an d s e t t i n g p i p e h a n g e r s a n d s u p p o r t s ， s o a s t o d e t e r mi n e v e n t i n g s y s t e m p i p e l i n e i n s t a l l a t i o n wa y ． T h e r e s u lt o f v e n t i n g s y s t e m d e s ig n i S u s e d i n t h e d e s ig n o f 3 0 X 1 0 0 m3 ／ a N a t u r a l G a s P u r i f ic a t i o n P la n t P r o i e c t o f J i n g b ia n G a s F i e l d ． T h e f i e ld op er a t ion s h ows t h a t t h e v en t i n g s ys t em r un s s t a b l y a n d m e e t s p r od uc t i on n e ed s． K e y wo r d s n a t u r a l g a s p u r if i c a t i o n p l a n t ；v e n t i n g r a t e；f l a r e；h y d r a u l ic c a l c u la t i o n；p i p e li n e l a y o u t 为保证天然气净化厂安全生产 ，减少事故状态下排 放的天然气对环境的污染，净化厂应设置火炬及放空系 统⋯ 。根据放空气排气压力差异 ，天然气净化厂火炬及 放空系统设置有高压放空 系统和低压放空系统。高压 放空系统用于净化厂及来气干线紧急事故状态下天然气 的放空，低压放空系统用于工厂事故状态下低压气的放 空倥 。本文只讨论高压放空系统的设计。 以靖边气田 3 0亿 m3 ／ a 净化规模天然气净化厂为例 ， 该厂主体工艺包括脱硫脱水装置 2套 ，硫磺 回收装置、 尾气焚烧、火炬及放空系统各 1 套。 放空系统的设计应首先确定天然气放空量 ，然后分 别进行火炬筒体参数的计算 、放空管网的水力计算及应 力分析。 当全厂站出现大面积火灾时，将启动安全仪表系统 的第一级关断，截断所有进出站管道 ，只对站内管道和 设备的气体进行放空泄压 ，此时的放空规模最大 ，决定 了厂站火炬的最大泄放量和规模。 1 ． 1 放空时间及放空压力 火灾泄压放空通常根据是否含有轻烃设置降压率 ， 第 4 0 卷第 4期 2 9■_ l工程设计 石曲工 程建设 图 3 全厂高压放空系统工艺 流程示意 图 4 管道泄放阀和 型补偿结构模拟示意 系统和可燃性气体排放系统设计规范规定 ，火炬筒体 直径确定为 D N 6 5 0 mm，筒体高度确定为 7 O m。 3 利用 U n i s i m F la r e 模拟软件 ，对全厂放空系统 管网进行水力计算 ，结果表明系统管网完全满足放空的 需要。 4 通过设置水平 T r 型弯、管卡和固定支架 ，减 小了放空管道的振动和摩擦 ，靖边气田净化厂的应用实 践表明，效果良好。 ⋯ G B 5 0 1 8 3 2 0 0 4 ， 石油天然气工程设计防火规范【 S 】 ． 【 2 】 刘子兵， 陈小峰， 薛岗， 等． 长庆气田天然气集输及净化处理工艺技术 【 J ] ． 石油工程建设， 2 0 1 3 ， 3 9 5 5 4 6 0 ． 【 3 l 潘越， 刘俊莲． 天然气净化系统吹扫和压力试验工艺[ J I l 石油工程建 设 ， 2 0 0 5 ， 3 1 4 3 3 3 7 l 3 2 2 0 1 4 年 8 月 I 4 J S Y 厂 T 1 0 0 4 3 2 0 0 2 ， 卸压和减压系统指南f S J ． 【 5 】 石油和化工工程设计工作手册编委会 石油和化工工程设计工作手 册 第五册 输气管道工程设计【 M】 山东东营 中国石油大学出版社 ， 2O1 0 ． 【 6 】 薛茂梅， 系文杰， 曹枫 ， 等． A S P E N在火炬排放系统设计的应用【J ] ． 广 州化 工 ， 2 0 1 0， 3 8 6 2 0 3 2 0 4 ． 【 7 】 署恒木， 魏升龙， 杨远 ， 等． 天然气处理厂放空火炬系统的稳定性分析 [ J 】 ． 中国石油大学学报 自然科学版 ， 2 0 1 3 ， 3 7 1 1 1 4 1 1 8 ． 作者简介 张文超 1 9 8 3 一 ，男，河北邢台人，工程师，2 0 0 5 年毕业于西安石 ； E9 大学化学工程与工艺专业，主要从事天然气处理和净化的设计及科 研工作。 收稿日期 2 0 1 3 1 2 2 1 ；修回日期 2 0 1 4 0 6 1 0 图片报道 靖边气田第二天然气净化厂放空火炬