CN107401758B - 一种气态烃混空燃气的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气态烃混空燃气的生产方法，包含：步骤1，原料接卸和储存：将液相轻烃原料运输到气态烃混空燃气生产区的原料储存处储存；步骤2，加热：将储存的液相轻烃加热为气态烃，并使加热气化后的气态烃温度保持稳定，再输送到下游；步骤3，混空：将步骤2加热来的升温气态烃经过减压进入气化稳压罐，完全气化后从气化稳压罐顶部离开，再进入下游的混空器；将外界空气由过滤器过滤后通过风机升压，再经干燥器干燥后进入混空器，与气化稳压罐过来的气态烃混空成为产品燃气，最后输送到各用气点。该方法还包含设置自动控制系统和设定控制方案。本发明提供的方法能够解决现有工矿企业存在的煤制气污染排放不达标和天然气供应不足等问题。

Description

一种气态烃混空燃气的生产方法

技术领域

本发明涉及一种用于工业燃气领域的轻烃混空燃气的生产工艺，具体地，涉及一种气态烃混空燃气的生产方法。

背景技术

轻烃燃气，即气态烃混空燃气，是以石油、天然气开采及加工过程中的轻烃为制气原料，通过轻烃燃气发生装置，采用物理气化方式，将液态轻烃转化为气态的混空燃气，并通过管道输送到终端用户。轻烃燃气与天然气一样，都是清洁燃料。除了热值高、燃烧排放清洁外，与天然气和液化石油气相比，其运输、贮存、分销更为方便安全，轻烃燃气已被建设部确定为我国“第四代”城市新型燃气。

混空轻烃燃气技术发展，正是将轻烃资源有效利用，使之气化成为燃气，将作为我国燃气的重要补充。

另一方面，由于环境保护压力日益增大，随着雾霾红色警报天数增加，企业产能受到严重制约，用混空轻烃燃气装置取代现有的自备煤气发生炉已成为提升社会效益和企业经济效益的当务之急。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于混空轻烃燃气的生产方法，通过混空轻烃燃气加热混空装置及其配套原料储运、消防、仪表、电气及土建等工程，取代现有的煤气生产方法，特别是替代工厂生产需要自备煤气发生炉生产煤气，从而解决环保和效益的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种气态烃混空燃气的生产方法，其中，该方法包含：步骤1，原料接卸和储存：将液相轻烃原料运输到气态烃混空燃气生产区的原料储存处储存；所述的液相轻烃原料为C5~C8的轻烃馏分；步骤2，加热：将储存的液相轻烃通过供料泵和管道输送到加热器加热为气态烃，并使加热气化后的气态烃温度保持稳定，然后再输送到下游；加热气化后的气态烃温度范围为70~90℃；步骤3，混空：将步骤2加热输送来的气态烃与空气按设定的比例混合后成为燃气；气态烃与空气混合的比例范围为18%~40%。

上述的气态烃混空燃气的生产方法，其中，所述的方法还包含设置放空火炬装置，该装置由放空火炬线路、水封罐和火炬组成；由放空火炬线路而来的气体经过水封罐后的凝液通过管线回到原料储存处，剩余气体放空至火炬。水封罐的参数优选为直径2m，长度5m，设计压力0.1/-0.09MPa(g)。

上述的气态烃混空燃气的生产方法，其中，所述的方法，其步骤1包含：将槽车运输的液相轻烃接卸车鹤管经卸车泵输送至轻烃原料罐常温储存，所述的轻烃原料罐为卧式埋地罐；所述的步骤1还包含倒罐，使液相轻烃经供料泵（兼倒罐）从一台储罐进入另一台储罐，完成倒罐工作；轻烃原料罐的呼吸气体排入放空火炬线路。单个鹤管的卸车泵流量优选为15 m³/h，轻烃原料罐的体积优选为100m³。

上述的气态烃混空燃气的生产方法，其中，所述的方法，其步骤2的加热流程分为两路，第一路设有电加热器，由电加热器将液相轻烃加热升温后汇入主管道去往下游，该路在整个气态烃混空燃气的生产系统开工时使用，正常生产过程中关闭并将电加热器停用；第二路设有蒸汽加热器，由蒸汽将液相轻烃加热升温后汇入主管道去往下游，该路在系统正常生产时使用。优选地，电加热器的热负荷为0.2MW，蒸汽加热器的热负荷为0.25~0.32MW，采用0.15MPa蒸汽加热，可利用生产区域其他设备的余热来产生蒸汽。供料泵倒罐和供料到加热器的流量均优选为3.7m³/h，压力优选为0.4MPa(g)。液相轻烃通过供料泵和管道输送到加热器的流量优选为1875kg/h，压力优选为0.4MPa(g)。

上述的气态烃混空燃气的生产方法，其中，所述的方法，其步骤3包含：将步骤2加热来的升温气态烃经过减压进入气化稳压罐，完全气化后从气化稳压罐顶部离开，再进入下游的混空器；所述的气化稳压罐下部设有蒸汽加热盘管，正常操作时起到伴热作用，或必要时起到二次加热气化罐底凝液的作用；气化稳压罐的放空气体排入放空火炬线路。气化稳压罐的参数优选为直径1.4m，高度2.5m，工作温度95℃，工作压力0.035MPa(g)，设计压力0.4/-0.09MPa(g)。

上述的气态烃混空燃气的生产方法，其中，所述的步骤3还包含：将外界空气由空气过滤器过滤后通过风机升压，再经空气干燥器干燥后进入所述的混空器，与气化稳压罐过来的气态烃混空成为产品燃气，最后输送到各用气点；该产品燃气在用气点引燃使用前需要经过点火试验，验证该混空燃气能够安全燃烧后，才能将混空燃气引入燃气炉进行燃烧使用。气化稳压罐、风机及其附属的管线与控制仪表，作为一个整体撬装模块进行设备制造和安装。混空器及其下游的燃气输送管路尽可能靠近用气点的燃气炉布置。风机优选为罗茨风机，参数优选为增压68KPa(g)，出风量33Nm³/min，工作温度50~95℃。空气干燥器出气量优选为33Nm³/min，通向混空器的空气流量优选为1668Nm³/h。混空器的参数优选为气流量2700Nm³/h，工作温度80℃，工作压力0.02MPa(g)，设计压力0.7/-0.09MPa(g)。产品燃气优选为气流量2250Nm³/h，温度70~92℃，压力0.02MPa(g)。

上述的气态烃混空燃气的生产方法，其中，所述的方法还包含对气态烃混空燃气生产的控制方案，通过自动控制系统实现气态烃混空燃气的安全生产。所述的自动控制系统优选为PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）控制系统。

上述的气态烃混空燃气的生产方法，其中，所述的控制方案包含：第一部分，对加热的温度进行控制：在开工时根据下游温度与电加热器功率调节对步骤2的加热过程进行控制；在正常生产时，步骤2中的蒸汽加热器设有蒸汽流量调节阀，通过下游主管道的温度对所述的蒸汽流量调节阀开度进行控制，从而使加热后的气态烃温度保持稳定；第二部分，对气化稳压罐的压力进行控制：在气化稳压罐上设置气态烃返回上游管线，该管线上设有压力控制阀，根据气化稳压罐压力自动调节气态烃的返回上游和下游输送量，使下游压力保持稳定；优选地，返回上游的气态烃冷凝后回到轻烃原料罐中；第三部分，对气化稳压罐和混空器的气态烃的流量进行控制；第四部分，对气态烃与空气的混空比例进行控制：在步骤3中通往混空器的气态烃管线和空气管线上均设置流量计和调节阀，设定气态烃与空气的流量比例后，将自动按该比例来控制空气管线上的调节阀流量，使气态烃与空气的混空比例保持恒定。

上述的气态烃混空燃气的生产方法，其中，所述的控制方案，其第四部分中将通往混空器的气态烃与空气的流量参数值比例作为控制基准点，与空气的流量调节阀组成串级调节控制系统，即，在通过流量计测得的气态烃和空气的流量比例过高或过低时，空气管线上的调节阀自动开大或关小，以保证恒定比率的空气进入混空器；所述的流量计在气态烃管线和空气管线上均设置三个，并分别取三个中的任意两个的读数，再经过温度和压力的补偿计算得到用来比较的流量数值；该第四部分还包含在混空器的出口设置氧含量分析仪，监测混空燃气中的氧含量并换算成空气含量，与气态烃与空气的设定混空比例进行对照。

上述的气态烃混空燃气的生产方法，其中，所述的控制方案还包含设置自动联锁系统进行安全联锁；所述的安全联锁包含：手动停车；通往混空器的气态烃与空气的流量比例过低，或混空器出口温度过低时，液相轻烃原料和空气进料停，下游各用气点供气停，空气放空打开；风机出口超压时，空气放空打开；供料泵停联锁风机停；以及下游各用气点的燃气控制联锁。

本发明提供的气态烃混空燃气的生产方法具有以下优点：

（1）本发明属于清洁能源综合利用和开发技术，属于环境友好的新技术产业范畴，符合国家产业发展方向，属国家鼓励和推动发展的技术。

（2）本发明采用成熟可靠的工艺技术，清洁生产，能耗低，环境污染较小；并注重环保、安全、消防等设施的配套建设。优先选择不排放污染物或少排放污染物的工艺，使工艺过程产生的“三废”经处理后达到国家以及地方排放标准；环境保护、劳动安全和工业卫生等方面符合国家以及地方有关标准和规定。

（3）本发明能够解决现有的工矿企业煤制气污染排放不达标和天然气供应不足等问题，还具有建设周期短、见效快、原料供应充足稳定等特点。

总之，本发明提供的气态烃混空燃气的生产方法，符合国家和地方产业发展规划，设计完整合理，目标任务明确，技术工艺成熟先进，有较好的经济效益和社会效益，有利于企业的可持续发展。

附图说明

图1为本发明的气态烃混空燃气的生产方法的设备流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

本发明提供的气态烃混空燃气的生产方法，包含：

步骤1，原料接卸和储存：将液相轻烃原料运输到气态烃混空燃气生产区的原料储存处储存；液相轻烃原料为C5~C8的轻烃馏分。

具体来说，步骤1包含将槽车运输的液相轻烃接卸车鹤管经卸车泵输送至轻烃原料罐常温储存，轻烃原料罐为卧式埋地罐；步骤1还包含倒罐，使液相轻烃经供料泵（兼倒罐）从一台储罐进入另一台储罐，完成倒罐工作。单个鹤管的卸车泵流量优选为15 m³/h。轻烃原料罐的体积优选为100m³。

步骤2，加热：将储存的液相轻烃通过供料泵和管道输送到加热器加热为气态烃，并使加热气化后的气态烃温度保持稳定，然后再输送到下游；加热气化后的气态烃温度范围为70~90℃。液相轻烃加热流程分为两路，第一路设有电加热器1，由电加热器1将液相轻烃加热升温后汇入主管道去往下游，该路在整个气态烃混空燃气的生产系统开工时使用，正常生产过程中关闭并将电加热器1停用；第二路设有蒸汽加热器2，由蒸汽将液相轻烃加热升温后汇入主管道去往下游，该路在系统正常生产时使用。优选地，电加热器1的热负荷为0.2MW，蒸汽加热器2的热负荷为0.25~0.32MW，采用0.15MPa蒸汽加热，可利用生产区域其他设备的余热来产生蒸汽。供料泵倒罐和供料到加热器的流量均优选为3.7m³/h，压力优选为0.4MPa(g)。液相轻烃通过供料泵和管道输送到加热器的流量优选为1875kg/h，压力优选为0.4MPa(g)。供料泵倒罐和供料到加热器的流量均优选为3.7m³/h，压力优选为0.4MPa(g)。

步骤3，混空：将步骤2加热输送来的气态烃与空气按设定的比例混合后成为燃气；气态烃与空气混合的比例范围为18%~40%。

步骤3包含：将步骤2加热来的升温气态烃经过减压进入气化稳压罐3，完全气化后从气化稳压罐3顶部离开，再进入下游的混空器6；气化稳压罐3下部设有蒸汽加热盘管，正常操作时起到伴热作用，或必要时起到二次加热气化罐底凝液的作用。气化稳压罐3的参数优选为直径1.4m，高度2.5m，工作温度95℃，工作压力0.035MPa(g)，设计压力0.4/-0.09MPa(g)。

步骤3还包含：将外界空气由空气过滤器过滤后通过风机4升压，再经空气干燥器5干燥后进入混空器6，与气化稳压罐3过来的气态烃混空成为产品燃气，最后输送到各用气点；该产品燃气在用气点引燃使用前需要经过点火试验，验证该混空燃气能够安全燃烧后，才能将混空燃气引入燃气炉进行燃烧使用。风机4优选为罗茨风机，参数优选为增压68KPa(g)，出风量33Nm³/min，工作温度50~95℃。空气干燥器5出气量优选为33Nm³/min，通向混空器6的空气流量优选为1668Nm³/h。混空器6的参数优选为气流量2700Nm³/h，工作温度80℃，工作压力0.02MPa(g)，设计压力0.7/-0.09MPa(g)。产品燃气优选为气流量2250Nm³/h，温度70~92℃，压力0.02MPa(g)。

气化稳压罐3、风机4及其附属的管线与控制仪表，作为一个整体撬装模块进行设备制造和安装。混空器6及其下游的燃气输送管路尽可能靠近用气点的燃气炉布置。

该方法还包含设置放空火炬装置，该装置由放空火炬线路、水封罐和火炬组成；由放空火炬线路而来的气体经过水封罐后的凝液通过管线回到原料储存处，剩余气体放空至火炬。轻烃原料罐的呼吸气体和气化稳压罐3的放空气体均排入放空火炬线路。水封罐的参数优选为直径2m，长度5m，设计压力0.1/-0.09MPa(g)。

该方法的生产设备流程参见图1所示。

该方法还包含对气态烃混空燃气生产的控制方案，通过自动控制系统实现气态烃混空燃气的安全生产。自动控制系统优选为PLC控制系统。

该控制方案包含：

第一部分，对加热的温度进行控制：在开工时根据下游温度与电加热器1功率调节对步骤2的加热过程进行控制；在正常生产时，步骤2中的蒸汽加热器2设有蒸汽流量调节阀，通过下游主管道的温度对蒸汽流量调节阀开度进行控制，从而使加热后的气态烃温度保持稳定。

第二部分，对气化稳压罐3的压力进行控制：在气化稳压罐3上设置气态烃返回上游管线7，该管线上设有压力控制阀，根据气化稳压罐3压力自动调节气态烃的返回上游和下游输送量，使下游压力保持稳定。优选地，返回上游的气态烃冷凝后回到轻烃原料罐中。

第三部分，对气化稳压罐3和混空器6的气态烃的流量进行控制。

第四部分，对气态烃与空气的混空比例进行控制：在步骤3中通往混空器6的气态烃管线和空气管线上均设置流量计和调节阀，设定气态烃与空气的流量比例后，将自动按该比例来控制空气管线上的调节阀流量，使气态烃与空气的混空比例保持恒定。在该第四部分中，将通往混空器6的气态烃与空气的流量参数值比例作为控制基准点，与空气的流量调节阀组成串级调节控制系统，即，在通过流量计测得的气态烃和空气的流量比例过高或过低时，空气管线上的调节阀自动开大或关小，以保证恒定比率的空气进入混空器6；流量计在气态烃管线和空气管线上均设置三个，并分别取三个中的任意两个的读数，再经过温度和压力的补偿计算得到用来比较的流量数值；该第四部分还包含在混空器6的出口设置氧含量分析仪，监测混空燃气中的氧含量并换算成空气含量，与气态烃与空气的设定混空比例进行对照，以提高控制方案的准确性。

该控制方案还包含设置自动联锁系统进行安全联锁；安全联锁包含：手动停车；通往混空器6的气态烃与空气的流量比例过低，或混空器6出口温度过低时，液相轻烃原料和空气进料停，下游各用气点供气停，空气放空打开；风机4出口超压时，空气放空打开；供料泵停联锁风机4停；以及下游各用气点的燃气控制联锁。

本发明提供的气态烃混空燃气的生产方法采用了强制气化技术，比传统的鼓泡气化工艺有较大优势。强制气化工艺是将轻烃燃料强制气化后，与空气按要求比例等压混配。轻烃燃料经强制气化后，燃料分子获得了动能能级的跳跃，实现了液相到气相的相变。按此工艺混配后的混空轻烃燃气，热值高和气质稳定，燃气混配比远离爆炸极限，可以实现20km的远距离输送。而传统的鼓泡汽化工艺，是将空气注入燃料底部，当气泡上升脱离液面后破裂，包裹气泡的燃料膜破碎成为雾滴随空气在管道内流动。鼓泡气化后的是雾化燃气，燃料分子未能获得足够的动能，不能成为稳定的气相，运行距离稍远即还原成液相。因此，鼓泡气化后的燃气不能实现远距离输送，直线输送距离不超过 2km。这种燃气（汽）从严格意义来说，是汽雾状态，已完全不适用于露点概念。

本发明提供的气态烃混空燃气的生产方法与现有的类似技术相比也具有非常显著的优点，例如中油海科燃气有限公司申请的发明专利，其方法就具有多种缺陷：（1）原料要求苛刻，只能是400C以下的C5；（2）C5与空气的混合比例没有有效的控制手段；（3）存在重大的安全隐患等等，本发明与之相比则具有扩大了原料范围，轻烃全馏分都可以作为原料；有效地控制了轻烃与空气的混合比例，保证了轻烃混空燃气的安全等优越的技术效果。

下面结合实施例对本发明提供的气态烃混空燃气的生产方法做更进一步描述。

实施例1：

一种气态烃混空燃气的生产方法，包含：

步骤1，原料接卸和储存：将液相轻烃原料运输到气态烃混空燃气生产区的原料储存处储存；具体来说，步骤1包含将槽车运输的液相轻烃接卸车鹤管经卸车泵输送至轻烃原料罐常温储存，轻烃原料罐为卧式埋地罐；步骤1还包含倒罐，使液相轻烃经供料泵（兼倒罐）从一台储罐进入另一台储罐，完成倒罐工作。单个鹤管的卸车泵流量优选为15 m³/h，轻烃原料罐的体积优选为100m³。

步骤2，加热：将储存的液相轻烃通过供料泵和管道输送到加热器加热为气态烃，并使加热气化后的气态烃温度保持稳定，然后再输送到下游；加热气化后的气态烃温度范围为70~90℃。供料泵倒罐和供料到加热器的流量均优选为3.7m³/h，压力优选为0.4MPa(g)。液相轻烃通过供料泵和管道输送到加热器的流量优选为1875kg/h，压力优选为0.4MPa(g)。

步骤3，混空：将步骤2加热输送来的气态烃与空气按设定的比例混合后成为燃气。其包含：将步骤2加热来的升温气态烃经过减压进入气化稳压罐3，完全气化后从气化稳压罐3顶部离开，再进入下游的混空器6；气化稳压罐3的参数优选为直径1.4m，高度2.5m，工作温度95℃，工作压力0.035MPa(g)，设计压力0.4/-0.09MPa(g)。同时，将外界空气由空气过滤器过滤后通过风机4升压，再经空气干燥器5干燥后进入混空器6，与气化稳压罐3过来的气态烃混空成为产品燃气，最后输送到各用气点。气化稳压罐3、风机4及其附属的管线与控制仪表，作为一个整体撬装模块进行设备制造和安装。混空器6及其下游的燃气输送管线尽可能靠近用气点的燃气炉布置。风机4优选为罗茨风机，参数优选为增压68KPa(g)，出风量33Nm³/min，工作温度50~95℃。空气干燥器5出气量优选为33Nm³/min，通向混空器6的空气流量优选为1668Nm³/h。混空器6的参数优选为气流量2700Nm³/h，工作温度80℃，工作压力0.02MPa(g)，设计压力0.7/-0.09MPa(g)。产品燃气优选为气流量2250Nm³/h，温度70~92℃，压力0.02MPa(g)。

该方法还包含设置放空火炬装置，该装置由放空火炬线路、水封罐和火炬组成；由放空火炬线路而来的气体经过水封罐后的凝液通过管线回到原料储存处，剩余气体放空至火炬。轻烃原料罐的呼吸气体和气化稳压罐3的放空气体均排入放空火炬线路。水封罐的参数优选为直径2m，长度5m，设计压力0.1/-0.09MPa(g)。

该方法还包含对气态烃混空燃气生产的控制方案，通过自动控制系统实现气态烃混空燃气的安全生产。自动控制系统优选为PLC控制系统。

本实施例中的原料采用轻烃馏分，用量约为1.5×104t/a，主要由延长石油集团提供，其性质见表1。

表1：轻烃性质。

所得产品为轻烃混空燃气，年产量约为1800×10⁴Nm³/a，操作弹性60%～120%，通过管线输送至燃气炉作为燃料，其主要指标如下：

(1)低热值：9000Kcal/Nm³；

(2)轻烃含量：25.9%(V)，以确保远离气体爆炸极限；

(3)露点：<-2.5℃（20KPa）；

(4)高热值华白数为8274.78kcal/Nm³（34.645MJ/Nm³）。

进出料情况见表2。

表2：物料平衡表。

备注：*压缩空气净化和干燥点低于-2.5度（80kpa(g)）.

该方法的具体工艺流程如下：

1. 轻烃接卸及储存部分。

（1）接卸及储存。

自槽车运输的轻烃接卸车鹤管经卸车泵输送至原料罐储存。原料罐为卧式埋地罐。

（2）倒罐。

轻烃经供料泵（兼倒罐）从一台储罐进入另一台储罐。完成倒罐工作。

操作条件为：

卸车流量：30m³/h （单个鹤管卸车流15 m³/h）。

卸车泵出口压力：0.20MPa(g) 。

卸车鹤管：直径DN 50/25 。

供料泵流量：3.7m³/h。

供料泵压力：0.4MPa(g)。

轻烃储罐型式：卧罐埋地。

轻烃储罐温度：常温。

2.加热部分。

加热部分的目的是将轻烃加热到足够的温度，为下游的气化混空提供足够的热量。

由罐区泵送来的液相轻烃在加热流程中分为两路。

第一路经过开工电加热器1，在开工时投用此路关闭另外一路，由电加热器1将加热升温后汇入主管去往下游。装置正常操作时此路关闭，电加热器1停用。

第二路经过蒸汽加热器2，装置正常操作时投用此路，由蒸汽将轻烃加热升温后汇入主管去往下游。

在装置正常操作时，由下游主管的轻烃温度来控制蒸汽加热器2的蒸汽流量调节阀开度，从而使加热气化后的轻烃温度保持稳定。蒸汽加热器2的热源由厂区热轧炉副产的0.15MPa蒸汽提供。

3.混空部分。

混空部分的目的是把轻烃与空气按设定的比例混空，作为燃气送往下游燃气炉使用。

从燃气加热部分来的升温轻烃经过减压进入气化稳压罐3，完全气化后从气化稳压罐3顶部离开，进入下游的混空器6。上游轻烃返回管线上的压控阀根据稳压罐3压力自动调节轻烃的返回和输送量，使下游压力保持稳定。

外界空气在过滤后通过罗茨风机4升压，经干燥后进入混空器6，与气化稳压罐3过来的气相轻烃混空成为产品燃气，再送往下游燃气炉。

气相轻烃管线和空气管线上均设有三取二的流量计，设置好轻烃与空气的流量比例后，将自动按此比例来控制空气管路上的调节阀流量，使轻烃与空气的混空比例保持恒定。气相轻烃流量与燃气炉出口温度组成串级控制。

气化稳压罐3、罗茨风机4及其附属的管线与控制仪表，作为一个整体撬装模块进行设备制造和安装。混空器6及其下游的燃气输送管路尽可能靠近燃气炉布置。气化稳压罐3下部设蒸汽加热盘管，正常操作时起伴热作用，必要时可二次加热气化罐底凝液。

操作条件为：

罗茨风机4增压：68KPa(g)

空气流量：1668Nm³/h

混空燃气流量：2250Nm³/h

混空燃气温度：70～92℃

轻烃含量（V%）：25.9% 。

4.放空火炬设施。

轻烃储罐呼吸气体和气化稳压罐3放空气体均排入装置放空火炬线。

放空火炬设施由放空火炬线、水封罐和火炬组成。

在引燃轻烃混空燃气前，先将混空燃气引入工厂火炬系统点火，点火验证轻烃混空燃气安全燃烧后，方可将混空燃气引入燃气炉处进行燃烧使用。混空器6及混空器6下游的管线和管件充分考虑接地等防静电措施。装置区域内设置可燃气体报警器和消防设施。

该方法中还包括设置PLC控制系统和设定控制方案。工艺流程中共设置控制回路约7个，检测和控制的点数约40点。该控制方案包括：

1.加热终温控制。

加热系统终温的控制，开工时由下游温度与电加热器1功率调节组成温度控制系统，正常操作时由下游温度与蒸汽加热器2的蒸汽线流量组成温度调节的流量控制系统。终温控制方案目的是在保证加热不超温并维持下游温度的稳定。

2.稳压罐3压力控制。

上游轻烃返回管线上的压控阀根据稳压罐3压力自动调节轻烃的返回和输送量，使下游压力保持稳定。

3.轻烃流量控制。

气相轻烃流量与下游燃气炉温度组成串级控制。

4.燃气混空比率控制。

轻烃和空气混空比率是关系装置平稳操作、人员及设备安全的重要控制参数。本装置以气相和空气的流量参数值比例为控制基准点，与空气的流量调节阀组成串级调节控制系统，即当气相和空气的流量比例过高或过低时，空气流量调节阀自动开大或关小，以保证恒定比率的空气进入混空器6。气相和空气的流量均为三取二，并且都经过温度和压力的补偿计算，确保测量结果精确可靠。空气流量调节阀并联一操一备，保证装置的平稳运行。

混空器6出口设氧含量分析仪，监测燃气中的氧含量并换算成空气含量，与混空比率相对照，以提高控制方案的准确性。

轻烃混空燃气为保证远离气体爆炸极限，对露点和轻烃最低含量均有严格要求。维持燃气的温度、压力和混空比例稳定在工艺要求范围内，是装置安全生产的必要条件；烟气加热器、稳压罐3与混空器6的正常运行是保证装置安全运行的关键。因此设计一个完善可靠的自动控制及自动联锁系统并加以严格管理非常重要，联锁具体内容包括：

（1）手动停车。

（2）轻烃蒸发气与空气流量比例过低，或混空器6出口温度过低，停轻烃和空气进料，停下游供气，打开空气放空。

（3）风机4出口超压，打开空气放空。

（4）轻烃供料泵停联锁风机4停。

（5）下游燃气炉火嘴的燃气控制联锁。

装置安全和长周期连续运行是工矿企业生产经济效益的基础，因此，整个工艺流程中的现场仪表及室内仪表，如变送器、安全栅、信号转换器、执行器、分析器等各个环节，都将充分考虑目前国内同类装置仪表的运行情况，在国产仪表和国外仪表中筛选出性能价格比最好的仪表，使设计出的每个控制或监测回路都能在安全、可靠、长周期、自动状态下运行，提高整个装置的仪表投用率和自动化管理水平。具体包含：控制系统采用PLC控制系统； 现场温度测量采用双金属温度计，需控制室显示的采用热电偶或热电阻； 压力、压差的检测元件应尽可能采用变送器形式，如若采用开关形式，一般采用国内引进技术的可靠产品； 节流装置采用国内产品； 进出装置的原料、产品、以及主要的公用工程消耗等物流的计量，一般采用满足工艺过程计量要求的国产质量流量计；安全栅采用隔离式； 现场液位指示一般采用国内合资的磁翻板液位计，需要采用浮筒式液位计或液位开关的场合，一般采用国内引进技术的可靠产品，重要的场合则采用国外产品； 可燃气检测报警器采用国内合资或引进技术产品；执行器调节阀采用电动执行机构；定位器一般采用电气阀门定位器等。

该方法中选用设备的情况如下：

其中采用的主要静设备有蒸汽加热器2、气化稳压罐3、混空器6等。考虑到对含酸原料、含酸环境的适应性，及在刚停工或特殊情况下的露点腐蚀问题，制定选材原则为：壳体C.S（Carbon Steel，碳钢材质）；内件SS316L不锈钢。

主要设备结构特点为：

气化稳压罐3，内径1400mm，切线高2500mm。设置滚筒型+填料混空内件。

混空器6，每小时气量为2700Nm³/h，需在设备三个不同位置设置防静电接地装置。

蒸汽加热器2，利用0.15MPa蒸汽加热气化轻烃，操作负荷320KW。

装置机械部分主要为罗茨风机4。进风量为33Nm³/min，入口配备空气过滤器。

主要设备情况参见表3。

表3：主要设备表。

本方法中管道选材执行的主要标准规范为：压力管道安全技术监察规程·工业管道TSGD0001-2009；石油化工管道设计器材选用规范SH/T3059-2012；工业金属管道设计规范（2008年版）GB50316-2000(2008版) ；Process Piping（工艺管道）ASME B31.3-2006。

本方法中管道器材应按GB50316、SH3059的要求进行设计和选用，国外材料管道器材应按ASME B31.3的要求进行设计和选用，混空轻烃装置（撬装）除气化稳压罐3采用碳钢材质，其余管道设备均为不锈钢材质。 轻烃罐区及卸车设施，管道设备均采用碳钢材质。

本实施例提供的气态烃混空燃气的生产方法，其生产场地由轻烃卸车区、轻烃储罐区、混空轻烃撬组成，轻烃卸车区和轻烃储罐区靠近布置，便于物料的输送，混空轻烃撬布置在用气点，尽量靠近布置，缩短管线，减少动力损耗。执行的主要标准规范为：石油化工企业设计防火规范GB50160-2008，以及建筑设计防火规范GB50016-2014。

该方法的生产装置布置应符合下列要求：(1)工艺流程；(2)安全生产；(3)环境保护；(4)项目总体布置；(5)操作、维护、检修、施工和消防；(6)合理用地和减少能耗。

根据生产装置在工厂总平面的位置，以及相关的装置、罐区、系统管廊、道路等的相对位置关系，合理布置装置内的管廊和通道，尽量与相邻设施的布置协调。

生产装置布置应符合下列原则：

(1)根据全年频率风向条件确定设备、设施与建筑物的相对位置。

(2)受工艺特点或自然条件限制的设备可布置在建筑物内。

(3)根据装置竖向布置，确定装置地面相对标高与绝对标高的关系。

(4)根据地质条件，合理布置荷载大和有振动的设备。

(5)设备、建筑物、构筑物宣布置在同一地平面上。当受地形限制时，应将控制室、机柜间、变配电所、化验室、办公室等布置在较高的地平面上；工艺设备、装置储罐等宣布置在较低的地平面上。

设备应按工艺流程顺序和同类设备适当集中相结合的原则进行布置。在管廊两侧按流程顺序布置设备，合理用地、节省投资。处理腐蚀性、有毒、粘稠物料的设备宜按物性分别紧凑布置。 设备、建筑物平面布置的防火间距，应符合现行国家标准GB 50160-2008和GB50016-2014的有关规定。利用电力驱动的设备、发电设备和电气设备的布置，应符合现行国家标准GB50058-2014的有关规定。产生噪声的设备宜远离人员集中的场所布置，噪声控制应符合国家有关规定。产生有害气体、粉尘、恶臭物料和放射性物质的设备，宜远离人员集中的场所布置，并应符合环境保护的要求。设备宜露天或半露天布置，并宜缩小爆炸危险区域的范围。爆炸危险区域的范围应按现行国家标准GB50058-2014的规定执行。 设备、建筑物、构筑物应按生产特点和火灾危险性类别分区布置。为防止结焦、堵塞，控制温降、压降，避免发生剐反应等有工艺要求的相关设备，可靠近布置。

设备的间距应满足下列要求：(1)防火；(2)防爆；(3)操作、检修、装卸和吊装所需的场地和通道；(4)设备和构架的梯子、平台的布置；(5)设备基础、地下埋设的管道、管沟、电缆沟和排水井的布置；(6)管道和仪表的安装。

装置如需预留发展余地，应根据工厂总体布置的要求、生产过程的性质和设备特点确定预留区的位置。 装置区应按规范要求设置贯通式消防和检修通道，由消防和检修通道将装置区分隔成为符合防火占地面积要求的设备、建构筑物区。在确定设备、建筑物、构筑物的位置时，应使其地下部分的基础不超出装置边界线。输送介质对距离、角度、高差等有特殊要求的管道以及高温、大直径管道的布置，应在设备布置时统筹规划。

本发明提供的气态烃混空燃气的生产方法，所得的混空燃气使用后废气排放符合国家排放指标，在对轻烃质量进行合理控制的前提下，可确保排放达标。该方法能够解决现有工矿企业存在的煤制气污染排放不达标和天然气供应不足的问题，可作为工矿企业清洁能源利用和环境保护的示范和模板使用。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种气态烃混空燃气的生产方法，其特征在于，该方法包含：

步骤1，原料接卸和储存：将液相轻烃原料运输到气态烃混空燃气生产区的原料储存处储存；所述的液相轻烃原料为C5～C8的轻烃馏分；

步骤2，加热：将储存的液相轻烃通过供料泵和管道输送到加热器加热为气态烃，并使加热气化后的气态烃温度保持稳定，然后再输送到下游；加热气化后的气态烃温度范围为70～90℃；

步骤2的加热流程分为两路，第一路设有电加热器，由电加热器将液相轻烃加热升温后汇入主管道去往下游，该路在整个气态烃混空燃气的生产系统开工时使用，正常生产过程中关闭并将电加热器停用；第二路设有蒸汽加热器，由蒸汽将液相轻烃加热升温后汇入主管道去往下游，该路在系统正常生产时使用；

步骤3，混空：将步骤2加热输送来的气态烃与空气按设定的比例混合后成为燃气；气态烃与空气混合的比例范围为18％～40％；

步骤3包含：将步骤2加热来的升温气态烃经过减压进入气化稳压罐，完全气化后从气化稳压罐顶部离开，再进入下游的混空器；所述的气化稳压罐下部设有蒸汽加热盘管，起到伴热或二次加热气化罐底凝液的作用；气化稳压罐的放空气体排入放空火炬线路；

步骤3还包含：将外界空气由过滤器过滤后通过风机升压，再经干燥器干燥后进入所述的混空器，与气化稳压罐过来的气态烃混空成为产品燃气，最后输送到各用气点；所述的气化稳压罐、风机及其附属的管线与控制仪表，作为一个整体撬装模块进行设备制造和安装；

所述的方法还包含对气态烃混空燃气生产的控制方案，通过自动控制系统实现气态烃混空燃气的安全生产；所述的控制方案包含：

第一部分，对加热的温度进行控制：在开工时根据下游温度与电加热器功率调节对步骤2的加热过程进行控制；在正常生产时，步骤2中的蒸汽加热器设有蒸汽流量调节阀，通过下游主管道的温度对所述的蒸汽流量调节阀开度进行控制，从而使加热后的气态烃温度保持稳定；

第二部分，对气化稳压罐的压力进行控制：在气化稳压罐上设置气态烃返回上游管线，该管线上设有压力控制阀，根据气化稳压罐压力自动调节气态烃的返回上游和下游输送量，使下游压力保持稳定；

第三部分，对气化稳压罐和混空器的气态烃的流量进行控制；

第四部分，对气态烃与空气的混空比例进行控制：在步骤3中通往混空器的气态烃管线和空气管线上均设置流量计和调节阀，设定气态烃与空气的流量比例后，将自动按该比例来控制空气管线上的调节阀流量，使气态烃与空气的混空比例保持恒定。

2.如权利要求1所述的气态烃混空燃气的生产方法，其特征在于，所述的方法还包含设置放空火炬装置，该装置由放空火炬线路、水封罐和火炬组成；由放空火炬线路而来的气体经过水封罐后的凝液通过管线回到原料储存处，剩余气体放空至火炬。

3.如权利要求2所述的气态烃混空燃气的生产方法，其特征在于，所述的方法，其步骤1包含：将槽车运输的液相轻烃接卸车鹤管经卸车泵输送至轻烃原料罐常温储存，所述的轻烃原料罐为卧式埋地罐；所述的步骤1还包含倒罐，使液相轻烃经供料泵从一台储罐进入另一台储罐，完成倒罐工作；轻烃原料罐的呼吸气体排入放空火炬线路。

4.如权利要求1所述的气态烃混空燃气的生产方法，其特征在于，所述的控制方案，其第四部分中在通过流量计测得的气态烃和空气的流量比例过高或过低时，空气管线上的调节阀自动开大或关小，以保证恒定比率的空气进入混空器；所述的流量计在气态烃管线和空气管线上均设置三个，并分别取三个中的任意两个的读数，再经过温度和压力的补偿计算得到用来比较的流量数值；该第四部分还包含在混空器的出口设置氧含量分析仪，监测混空燃气中的氧含量并换算成空气含量，与气态烃与空气的设定混空比例进行对照。

5.如权利要求4所述的气态烃混空燃气的生产方法，其特征在于，所述的控制方案还包含设置自动联锁系统进行安全联锁；所述的安全联锁包含：手动停车；通往混空器的气态烃与空气的流量比例过低，或混空器出口温度过低时，液相轻烃原料和空气进料停，下游各用气点供气停，空气放空打开；风机出口超压时，空气放空打开；供料泵停联锁风机停；以及下游各用气点的燃气控制联锁。