天然氣處理廠投產(chǎn)條件研究

劉 薔 高曉根 雷 英 張春陽 溫冬云 劉 偉

（1．中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣研究院

2．中國(guó)石油西南油氣田公司川中油氣礦磨溪天然氣凈化廠）

（3．中國(guó)石油西南油氣田公司川西北氣礦天然氣凈化廠）

天然氣是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d能源，近年來，隨著對(duì)其需求量的大幅度增加，國(guó)內(nèi)外天然氣處理廠的處理規(guī)模日漸加大，新處理廠投運(yùn)數(shù)量亦日益增多。

天然氣處理過程具有高溫（或低溫）、高壓、易燃、易爆、有毒、腐蝕等特點(diǎn)。在天然氣處理廠投產(chǎn)初期，工藝、設(shè)備、電氣及儀表自控等系統(tǒng)存在較多不確定因素，若對(duì)前期的投產(chǎn)準(zhǔn)備工作重視程度不夠、投產(chǎn)準(zhǔn)備目標(biāo)不明確或采用的方法不科學(xué)，可能導(dǎo)致員工操作失誤，嚴(yán)重時(shí)甚至可能引發(fā)重大或惡性事故。因此，在完成天然氣處理廠新廠建設(shè)或老廠改造并進(jìn)入投產(chǎn)過程時(shí)需開展相關(guān)的投產(chǎn)條件評(píng)價(jià)，以消除裝置投運(yùn)時(shí)存在的安全隱患，保障裝置的順利試運(yùn)投產(chǎn)。

由于天然氣處理廠投產(chǎn)程序多、涉及面廣、過程復(fù)雜，而國(guó)內(nèi)目前尚缺乏適用于天然氣處理廠的系統(tǒng)性投產(chǎn)方法，如何將龐大的投產(chǎn)條件系統(tǒng)進(jìn)行整合優(yōu)化，使其規(guī)范化，具有系統(tǒng)性、實(shí)用性和可操作性，是當(dāng)前天然氣處理廠投運(yùn)前面臨的重要難題。

1 天然氣處理廠簡(jiǎn)介

天然氣處理廠是指對(duì)原料天然氣進(jìn)行脫硫／脫碳、脫水脫烴、凝析油穩(wěn)定、凝液回收、硫磺回收、尾氣處理、CO2回收的全部（或部分）工廠。

天然氣處理廠含主體工藝裝置、輔助生產(chǎn)設(shè)施及公用工程。其中，主體工藝裝置包括脫硫／脫碳裝置、脫水脫烴裝置、凝析油穩(wěn)定裝置、凝液回收及儲(chǔ)存裝置、硫磺回收裝置、尾氣處理裝置等［1］。輔助生產(chǎn)設(shè)施包括硫磺成型及儲(chǔ)存設(shè)施、火炬及放空系統(tǒng)、油品儲(chǔ)存設(shè)施、分析化驗(yàn)室和維修設(shè)施等。公用工程包括供配電、通信、新鮮水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、空氮系統(tǒng)、燃料氣系統(tǒng)、污水處理裝置、供熱、采暖與通風(fēng)等。

2 天然氣處理廠主要投產(chǎn)階段

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和文獻(xiàn)的規(guī)定，同時(shí)，參考國(guó)內(nèi)各天然氣處理廠投產(chǎn)程序的慣用作法［2－6］，天然氣處理廠投產(chǎn)過程按投產(chǎn)時(shí)間可以劃分為以下5個(gè)階段：

2．1 投產(chǎn)準(zhǔn)備階段

投產(chǎn)準(zhǔn)備階段是天然氣處理廠建設(shè)過程中為試運(yùn)和試生產(chǎn)所做的準(zhǔn)備工作階段，是實(shí)現(xiàn)合理工期和順利試運(yùn)，達(dá)到設(shè)計(jì)文件規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的保證。

投產(chǎn)準(zhǔn)備包括組織準(zhǔn)備、人員準(zhǔn)備、技術(shù)準(zhǔn)備、物資準(zhǔn)備、資金準(zhǔn)備、外部條件準(zhǔn)備等6方面。投產(chǎn)準(zhǔn)備是基本建設(shè)的重要組成部分，為投產(chǎn)創(chuàng)造必要的條件，進(jìn)而為生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

2．2 單機(jī)試運(yùn)及工程中間交接階段

單機(jī)試運(yùn)指現(xiàn)場(chǎng)安裝的驅(qū)動(dòng)裝置空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)或單臺(tái)機(jī)器、機(jī)組以水、空氣等為介質(zhì)進(jìn)行的試運(yùn)，是為了檢驗(yàn)其除受介質(zhì)影響外的機(jī)械性能和制造、安裝質(zhì)量的過程。單機(jī)試運(yùn)是對(duì)機(jī)電設(shè)備制造、安裝質(zhì)量的初次檢驗(yàn)，通過檢驗(yàn)設(shè)備單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的實(shí)際運(yùn)行狀況，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收。

工程中間交接是指單項(xiàng)工程或單位工程按設(shè)計(jì)文件所規(guī)定的范圍全部完成，并經(jīng)管道系統(tǒng)和設(shè)備的檢查、電氣和儀表自控系統(tǒng)調(diào)試及單機(jī)試運(yùn)并初步驗(yàn)收合格后，承包單位（和／或施工單位）向建設(shè)單位（和／或生產(chǎn)單位）所進(jìn)行的交接工作。工程中間交接是承包單位（和／或施工單位）向建設(shè)單位（和／或生產(chǎn)單位）辦理工程交接的一個(gè)必要程序，標(biāo)志著工程施工安裝結(jié)束，由單機(jī)試運(yùn)行轉(zhuǎn)入聯(lián)動(dòng)試運(yùn)行。

2．3 聯(lián)動(dòng)試運(yùn)階段

天然氣處理廠在系統(tǒng)試運(yùn)行正常并完成單機(jī)試運(yùn)和工程中間交接之后進(jìn)行聯(lián)動(dòng)試運(yùn)。

聯(lián)動(dòng)試運(yùn)指對(duì)規(guī)定范圍內(nèi)的機(jī)器、設(shè)備、管道、電氣、儀表自控系統(tǒng)等，在各自達(dá)到試運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)后，以水、空氣、N2等為介質(zhì)所進(jìn)行的試運(yùn)行，其中包括氣密、干燥、置換［7］、三劑裝填、水運(yùn)、氣運(yùn)、工業(yè)爐煮爐、烘爐（器）等，以檢驗(yàn)其除受介質(zhì)影響外的全部性能和制造安裝質(zhì)量。

聯(lián)動(dòng)試運(yùn)一般應(yīng)先從單系統(tǒng)開始，然后擴(kuò)大到幾個(gè)系統(tǒng)或全裝置的聯(lián)運(yùn)。公用工程和輔助生產(chǎn)設(shè)施的平穩(wěn)運(yùn)行是主體裝置聯(lián)動(dòng)試運(yùn)的保障，在主體裝置投運(yùn)前應(yīng)先投運(yùn)公用工程和輔助生產(chǎn)設(shè)施。

2．4 投料試運(yùn)階段

聯(lián)動(dòng)試運(yùn)完成并消除缺陷后，由建設(shè)單位負(fù)責(zé)向上級(jí)主管部門申請(qǐng)工程完工交接和裝置投料試運(yùn)，對(duì)天然氣處理廠的全部生產(chǎn)裝置按照設(shè)計(jì)文件規(guī)定的介質(zhì)打通生產(chǎn)流程，進(jìn)行各裝置之間首尾銜接的試運(yùn)行，以檢驗(yàn)其除經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之外的全部性能，并生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

一些天然氣處理廠重大建設(shè)項(xiàng)目在完工交接結(jié)束并通過建設(shè)單位自檢后，由上級(jí)主管部門組織專家對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行工藝技術(shù)、工程質(zhì)量、投產(chǎn)組織、生產(chǎn)準(zhǔn)備情況、投產(chǎn)方案及應(yīng)急預(yù)案的編制和實(shí)施情況6大方面進(jìn)行一次最終檢查和確認(rèn)。

2．5 投料試運(yùn)檢查及試運(yùn)總結(jié)階段

在投料試運(yùn)結(jié)束后，進(jìn)行投料試運(yùn)檢查并完成包括各項(xiàng)投產(chǎn)準(zhǔn)備工作、試運(yùn)實(shí)際步驟與進(jìn)度、試運(yùn)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)與原計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)的對(duì)比圖、開停車事故統(tǒng)計(jì)分析、試運(yùn)過程中遇到的難點(diǎn)與對(duì)策、試運(yùn)成本分析、試運(yùn)的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)等主要內(nèi)容在內(nèi)的試運(yùn)總結(jié)。

天然氣處理廠的投產(chǎn)過程如圖1所示。

3 天然氣處理廠投產(chǎn)條件評(píng)價(jià)方法推薦

在天然氣處理廠投運(yùn)前，需對(duì)投產(chǎn)各個(gè)階段的投運(yùn)條件進(jìn)行逐步確認(rèn)，直至各項(xiàng)條件均滿足投運(yùn)要求，即達(dá)到天然氣處理廠的投產(chǎn)條件。根據(jù)天然氣處理廠的工藝特點(diǎn)和投運(yùn)要求，對(duì)天然氣處理廠投產(chǎn)條件的評(píng)價(jià)較為合適、有效的方法包括制定投產(chǎn)統(tǒng)籌網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃、安全工作法以及檢查表法。

3．1 制定投產(chǎn)統(tǒng)籌網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃

統(tǒng)籌法，又稱網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法，是指用于工程項(xiàng)目的計(jì)劃與控制的1項(xiàng)管理技術(shù)。它是以網(wǎng)絡(luò)圖的形式反映、表達(dá)計(jì)劃安排，據(jù)此選擇最優(yōu)工作方案，組織協(xié)調(diào)和控制生產(chǎn)（項(xiàng)目）的進(jìn)度（時(shí)間）和費(fèi)用（成本），使其達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，獲得更佳經(jīng)濟(jì)效益的一種優(yōu)化決策方法。統(tǒng)籌法適用于大規(guī)模工程項(xiàng)目，工程越大，人們的經(jīng)驗(yàn)越難以勝任，采用以往的某些管理方法（例如反映進(jìn)度與產(chǎn)量的線條圖等方法）進(jìn)行計(jì)劃控制也愈加困難。因此，在項(xiàng)目繁瑣復(fù)雜的情況下，網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃具有較大的優(yōu)勢(shì)。

網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)既是一種科學(xué)的計(jì)劃方法，又是一種有效的生產(chǎn)管理手段。網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃最大的特點(diǎn)在于它能夠提供施工管理所需要的多種信息，有利于加強(qiáng)工程管理，有助于管理人員合理地組織生產(chǎn)。在工程管理中提高應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)的水平，必能進(jìn)一步提高工程管理的水平。

天然氣處理廠投產(chǎn)條件評(píng)價(jià)中制定投產(chǎn)統(tǒng)籌網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，確定各控制時(shí)間節(jié)點(diǎn)，可使試運(yùn)投產(chǎn)順序更清晰，使投產(chǎn)時(shí)間更有保障。投產(chǎn)各階段的統(tǒng)籌網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示。

3．2 安全工作法

隨著安全理念和安全管理水平的進(jìn)步，建議將針對(duì)投產(chǎn)前裝置的過程危險(xiǎn)分析（Pr ocess Harzar d Analysis，簡(jiǎn)稱PHA）和啟動(dòng)前安全檢查（Pre－Startup Safety Review，簡(jiǎn)稱PSSR）作為投產(chǎn)試車的準(zhǔn)備工作之一。

PHA通常針對(duì)熟悉的對(duì)象系統(tǒng)，對(duì)事故過程進(jìn)行模擬分析，也就是在一系列的假設(shè)前提下按理想的情況建立模型，將復(fù)雜的問題或現(xiàn)象采用數(shù)學(xué)模型描述分析危險(xiǎn)、有害因素和觸發(fā)事件，推測(cè)可能導(dǎo)致的事故類型和危險(xiǎn)危害程度，確定危險(xiǎn)、有害因素的危險(xiǎn)等級(jí)，從而制定相應(yīng)的安全措施。PHA主要用于分析泄漏、火災(zāi)、爆炸、中毒等常見的重大事故所造成的熱輻射、爆炸波、中毒等不同的化學(xué)危害。目前，許多天然氣處理廠都制定了基于PHA的工藝生產(chǎn)過程危險(xiǎn)、有害因素統(tǒng)計(jì)表，將PHA應(yīng)用于投產(chǎn)試車準(zhǔn)備工作有利于保證投產(chǎn)試車工作的平穩(wěn)、安全進(jìn)行。

啟動(dòng)前的安全檢查是指裝置、設(shè)備、設(shè)施啟動(dòng)前對(duì)所有過程的安全要素進(jìn)行核查確認(rèn)，并對(duì)所有必改項(xiàng)進(jìn)行整改后批準(zhǔn)啟動(dòng)的過程。主要應(yīng)用于所有新建、改建、擴(kuò)建項(xiàng)目和工藝設(shè)備變更、停車檢修后重新投產(chǎn)的裝置。PSSR小組針對(duì)生產(chǎn)作業(yè)性質(zhì)、工藝設(shè)備特點(diǎn)等編制PSSR清單，清單包括工藝技術(shù)、人員、設(shè)備、事故調(diào)查及應(yīng)急響應(yīng)、環(huán)境保護(hù)等方面的內(nèi)容。將PSSR分析應(yīng)用于投產(chǎn)試車準(zhǔn)備工作，有利于加強(qiáng)工藝、設(shè)備啟動(dòng)前安全管理，影響工藝、設(shè)備安全運(yùn)行的因素在啟動(dòng)前都得到有效控制，確保設(shè)備安裝規(guī)范、操作維護(hù)準(zhǔn)備就緒、人員培訓(xùn)到位、安全信息及時(shí)更新、改進(jìn)措施落到實(shí)處，為天然氣處理廠安全順利投產(chǎn)提供保障。

3．3 檢查表法

檢查表是以簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)，用容易理解的方式，制成圖形或表格，必要時(shí)記上檢查記號(hào)，并加以統(tǒng)計(jì)整理，作為進(jìn)一步分析或核對(duì)檢查之用的表格形式。檢查表是質(zhì)量控制（Quality Contr ol，簡(jiǎn)稱QC）7大手法中最簡(jiǎn)單也是使用得最多的手法，它可以系統(tǒng)地收集資料、積累信息、確認(rèn)事實(shí)。

為了評(píng)價(jià)投產(chǎn)準(zhǔn)備工作的準(zhǔn)備情況及各項(xiàng)工作實(shí)施的效果，可以采用的檢查表有：物資準(zhǔn)備檢查表、三查四定檢查表、管道系統(tǒng)（資料）檢查表、靜設(shè)備（資料）檢查表、動(dòng)設(shè)備（資料）檢查表、爐類設(shè)備（資料）檢查表、儀表電氣設(shè)備（資料）檢查表、單機(jī)試運(yùn)必要條件檢查表、工程中間交接檢查表、工程完工交接檢查表、投料試運(yùn)必要條件檢查表等，涉及天然氣處理廠投產(chǎn)從物資準(zhǔn)備、安全準(zhǔn)備、工藝設(shè)備準(zhǔn)備到試運(yùn)、交接和投運(yùn)的各個(gè)方面和環(huán)節(jié)。

檢查表法是工廠投產(chǎn)前檢查所采用的傳統(tǒng)方法。天然氣處理廠投產(chǎn)條件評(píng)價(jià)可在傳統(tǒng)檢查表法的基礎(chǔ)上進(jìn)行以下方面的擴(kuò)展。首先，針對(duì)不同級(jí)別的檢查人員編制不同層次的檢查表，上級(jí)檢查人員使用檢查總表，而工廠或車間檢查人員則使用不同類型的檢查分表，使檢查工作分層次完成。下層分表完成檢查后在上層分表上打勾，所有分表檢查完成后在總表上打勾，總表檢查完成后則說明該廠已具備投產(chǎn)條件。此外，根據(jù)投產(chǎn)時(shí)間進(jìn)程和投產(chǎn)對(duì)象的不同編制了多張檢查表，覆蓋天然氣處理廠的各個(gè)投產(chǎn)過程，從而實(shí)現(xiàn)了檢查表的系列化，條理清晰，可操作性強(qiáng)。典型的天然氣處理廠投產(chǎn)檢查表示例見表1和表2。

檢查人員首先按照表2檢查分表（工程質(zhì)量驗(yàn)收表）中所列檢查內(nèi)容，依據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范對(duì)天然氣處理廠所包括的單位（子單位）工程（包括脫硫／脫碳裝置、甘醇法／分子篩吸附法脫水裝置、硫磺回收裝置、硫磺成型裝置、尾氣處理裝置、輕烴回收裝置（丙烷制冷系統(tǒng)）、凝析油裝置、酸水汽提裝置、火炬系統(tǒng)、全廠系統(tǒng)及熱力管網(wǎng)、供熱系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、廠區(qū)給排水及消防管網(wǎng)、污水處理系統(tǒng)、空氮站、供水站、污水排放（回注）、消防站、總圖、變電所（站）、廠區(qū)電氣、廠區(qū)通信、廠區(qū)自動(dòng)化儀表、廠區(qū)道路、中控室、化驗(yàn)室、增壓站、維修工房、辦公樓、自備電站、庫房）的全部或部分逐項(xiàng)進(jìn)行檢查，待分表檢查完成后再返回表1檢查總表進(jìn)行下一項(xiàng)檢查。

表1 天然氣處理廠投產(chǎn)典型檢查表－檢查總表Table 1 Typical checking list（total checking list）used in the commissioning process of natural gas processing plant

表2 天然氣處理廠投產(chǎn)典型檢查表－檢查分表（工程質(zhì)量驗(yàn)收表）Table 2 Typical checking list（branch checking list）used in the commissioning process of natural gas processing plant

此類細(xì)化到裝置的多層次、系列化檢查表主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1） 可總結(jié)和分析國(guó)內(nèi)天然氣處理廠投產(chǎn)過程需要檢查的項(xiàng)目和頻率，從而確定檢查對(duì)象和檢查時(shí)間，保證了各檢查項(xiàng)目的可操作性和必要性。

（2） 制定檢查總表和檢查分表，采用總表和分表相結(jié)合的方式逐級(jí)完善檢查項(xiàng)目，檢查項(xiàng)目和檢查結(jié)果清晰直觀，避免單一檢查表的內(nèi)容繁雜混亂。

（3） 各個(gè)檢查表中有明確的責(zé)任人或責(zé)任單位，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題，并進(jìn)行有效的落實(shí)和整改。

（4） 檢查表中記錄了檢查項(xiàng)目的時(shí)間，方便檢查人員對(duì)問題項(xiàng)進(jìn)行復(fù)查，并可了解在規(guī)定的整改時(shí)間內(nèi)對(duì)問題的改善效果。

采用檢查表法進(jìn)行投產(chǎn)條件評(píng)價(jià)可使天然氣處理廠投產(chǎn)準(zhǔn)備工作全面、細(xì)致、準(zhǔn)確，為形成標(biāo)準(zhǔn)化手冊(cè)以及避免由于人為因素導(dǎo)致投產(chǎn)準(zhǔn)備工作缺失構(gòu)建了有利的平臺(tái)。

4 結(jié)語

天然氣處理廠投產(chǎn)條件評(píng)價(jià)是投產(chǎn)前的一項(xiàng)重要工作，是確保合理工期和順利試運(yùn)，達(dá)到設(shè)計(jì)文件規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的保證。選擇適合天然氣處理廠的投產(chǎn)條件評(píng)價(jià)方法有利于規(guī)范天然氣處理廠投產(chǎn)試運(yùn)行工作，使新建、改建或擴(kuò)建的大、中型天然氣處理廠建設(shè)項(xiàng)目投產(chǎn)后實(shí)現(xiàn)“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”運(yùn)行，充分發(fā)揮投資效益。針對(duì)天然氣處理廠的特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析發(fā)現(xiàn)，制定投產(chǎn)統(tǒng)籌網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃、安全工作法以及檢查表法較為適合在天然氣處理廠投產(chǎn)工作開展和投產(chǎn)條件評(píng)價(jià)中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

［1］ 王開岳．天然氣凈化工藝——脫硫脫碳、脫水、硫磺回收及尾氣處理［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2005．

［2］ 王劍，喻澤漢，羅斌，等．阿姆河第一天然氣處理廠投產(chǎn)運(yùn)行評(píng)價(jià)［J］．石油與天然氣化工，2011，40（S1）：18－21．

［3］ 韓文光．化工裝置實(shí)用操作技術(shù)指南［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001．

［4］ 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心．天然氣凈化操作工［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2008．

［5］ 中國(guó)化學(xué)工程總公司．HGJ 232－92化學(xué)工業(yè)大、中型裝置生產(chǎn)準(zhǔn)備工作規(guī)范［S］．北京：化工部工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)編輯中心，1992．

［6］ 化工部基建司．HGJ 231－91化學(xué)工業(yè)大、中型裝置試車工作規(guī)范［S］．北京：化工部工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)編輯中心，1991．

［7］ 趙孟卿，李燦榮，陳川，等．天然氣管道投產(chǎn)氮?dú)庵脫Q混氣規(guī)律研究［J］．石油與天然氣化工，2012，41（5）：533－536．