2025年天然气液化装置基础培训试题（附答案）

2025年天然气液化装置基础培训试题（附答案）一、单项选择题（每题2分，共30分）1.天然气液化（LNG）过程中，原料气预处理的核心目标是（）。A.提高甲烷浓度B.脱除水、酸性气体（H₂S、CO₂）、汞等杂质C.降低原料气压力D.增加乙烷含量2.以下不属于天然气液化工艺中常用制冷循环的是（）。A.阶式制冷循环（C3/MRC）B.膨胀机制冷循环C.氨压缩制冷循环D.混合冷剂制冷循环（MRC）3.LNG的主要成分是（）。A.乙烷（C₂H₆）B.甲烷（CH₄）C.丙烷（C₃H₈）D.丁烷（C₄H₁₀）4.原料气脱酸气（H₂S、CO₂）常用的化学吸收剂是（）。A.甲醇B.二乙醇胺（DEA）C.乙二醇D.活性炭5.主低温换热器（MCHE）在LNG装置中的主要作用是（）。A.压缩天然气B.将天然气冷却至液化温度（约-162℃）C.分离液态烃D.储存LNG6.膨胀机在液化工艺中的核心功能是（）。A.提高气体压力B.通过绝热膨胀降低气体温度C.分离气液两相D.回收BOG（蒸发气）7.LNG装置中，BOG（蒸发气）的主要成分是（）。A.氮气（N₂）B.甲烷（CH₄）C.二氧化碳（CO₂）D.硫化氢（H₂S）8.原料气脱水的常用设备是（）。A.分子筛吸附塔B.离心压缩机C.绕管式换热器D.闪蒸罐9.以下关于LNG特性的描述，错误的是（）。A.无色、无味、无毒B.密度约为420-470kg/m³（标准状况下）C.燃点（着火温度）约为650℃，比汽油高D.沸点为-162℃（1atm）10.液化装置中，压缩机的轴封系统通常采用（）防止介质泄漏。A.填料密封B.机械密封C.干气密封D.迷宫密封11.原料气脱汞的主要目的是（）。A.避免汞腐蚀铝制换热器B.提高天然气热值C.降低运输成本D.减少碳排放12.混合冷剂（MRC）的典型组分不包括（）。A.氮气（N₂）B.甲烷（CH₄）C.乙烷（C₂H₆）D.氧气（O₂）13.LNG储罐的设计压力通常为（）。A.0.1-0.3MPa（表压）B.1-3MPa（表压）C.5-10MPa（表压）D.15-20MPa（表压）14.液化装置开车阶段，预冷的主要目的是（）。A.测试设备强度B.将系统温度降至接近液化温度，减少开车时间C.验证仪表准确性D.检查管道泄漏15.以下不属于液化装置安全连锁（ESD）触发条件的是（）。A.原料气压力低于最低允许值B.主压缩机振动值超标C.环境温度超过35℃D.LNG储罐液位超过高高限二、判断题（每题1分，共10分。正确填“√”，错误填“×”）1.天然气中含有的水分在低温下会结冰，堵塞设备和管道，因此必须脱除至露点低于-60℃。（）2.阶式制冷循环（C3/MRC）中，丙烷预冷的主要作用是将天然气冷却至-40℃左右，减少后续深冷负荷。（）3.膨胀机出口温度越低，液化效率越高，因此应尽可能降低膨胀机出口压力。（）4.LNG的体积约为同质量天然气（标准状况）的1/600，因此液化可大幅降低运输成本。（）5.原料气中CO₂含量过高会导致其在低温下析出固体，堵塞换热器，因此需脱除至含量低于50ppm。（）6.混合冷剂制冷循环（MRC）的冷剂组分需根据原料气组成和液化温度优化配比，通常包含氮气、甲烷、乙烷、丙烷等。（）7.主低温换热器（MCHE）多采用板翅式结构，因其耐高压、传热效率高，适合深冷环境。（）8.BOG（蒸发气）的处理方式包括通过再冷凝器与低温LNG混合冷凝，或压缩后作为燃料气外输。（）9.液化装置停车时，需先停止冷剂循环，再逐步降低原料气流量，避免设备超温。（）10.LNG储罐的“翻滚”现象是指罐内不同密度的LNG层因热量渗透发生剧烈混合，导致BOG量骤增，需通过分层监测和均匀进料预防。（）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述天然气液化的主要工艺流程（按顺序列出关键步骤）。2.原料气预处理包括哪些环节？各环节的作用是什么？3.主低温换热器（MCHE）在LNG装置中的关键技术要求有哪些？（至少列出4项）4.膨胀机制冷与压缩机制冷的核心区别是什么？分别适用于哪些场景？5.列举LNG装置中3类主要安全风险，并说明对应的防控措施。四、综合分析题（每题10分，共20分）1.某LNG装置运行中，主低温换热器冷端温差（热流体出口温度与冷流体出口温度之差）逐渐增大，可能的原因有哪些？应如何排查和处理？2.装置开车过程中，原料气流量已达到设计值，但LNG产量低于预期，可能的影响因素有哪些？请从工艺参数、设备状态、原料气性质三个方面分析。答案一、单项选择题1.B2.C3.B4.B5.B6.B7.B8.A9.B10.C11.A12.D13.A14.B15.C二、判断题1.√2.√3.×（膨胀机出口压力受下游系统限制，过低可能导致设备喘振或冷量过剩）4.√5.√6.√7.×（主低温换热器多采用绕管式结构，板翅式因耐腐蚀性和低温韧性限制较少用于深冷）8.√9.×（停车时需先降低原料气流量，再逐步停止冷剂循环，避免冷剂过剩导致设备低温脆裂）10.√三、简答题1.主要工艺流程：（1）原料气预处理：脱酸气（H₂S、CO₂）、脱水、脱汞、脱重烃；（2）制冷循环（如混合冷剂循环或阶式循环）：通过压缩、冷却、膨胀等步骤提供冷量；（3）低温液化：原料气在主低温换热器中被冷却至-162℃左右，液化成LNG；（4）LNG储存：液化后的LNG进入常压或低压储罐；（5）BOG处理：储罐蒸发产生的BOG通过再冷凝或压缩外输。2.预处理环节及作用：（1）脱酸气：通过胺液吸收或膜分离脱除H₂S、CO₂，防止低温下结晶堵塞设备，避免H₂S腐蚀；（2）脱水：利用分子筛吸附水分，防止水在低温下结冰堵塞管道；（3）脱汞：通过活性炭或硫化物吸附剂脱除汞，避免汞腐蚀铝制换热器；（4）脱重烃：通过精馏或低温分离脱除C5+以上重烃，防止其在低温下析出堵塞换热器。3.主低温换热器（MCHE）的关键技术要求：（1）耐深冷：材料需选用9%镍钢或铝合金，满足-196℃下的低温韧性；（2）高传热效率：采用绕管式或板翅式结构，增大换热面积；（3）抗堵塞：设计流道需避免杂质（如水、CO₂）沉积，需定期在线清洗；（4）压力匹配：壳程（原料气）与管程（冷剂）压力需匹配，避免设备变形；（5）泄漏检测：需配置泄漏监测系统（如差压变送器），防止冷剂与原料气互串。4.膨胀机制冷与压缩机制冷的区别及适用场景：（1）核心区别：膨胀机制冷通过高压气体绝热膨胀（对外做功）降低温度，属于等熵膨胀；压缩机制冷通过压缩冷剂→冷却→膨胀（节流）实现制冷，属于等焓节流。（2）适用场景：膨胀机制冷效率高（可回收功），适用于高压原料气或需要大冷量的深冷环节；压缩机制冷结构简单、成本低，适用于预冷阶段或中小规模装置。5.主要安全风险及防控措施：（1）低温冻伤：LNG温度极低（-162℃），泄漏接触人体会导致严重冻伤；防控措施包括设置泄漏监测报警、穿戴低温防护装备、设备管道保冷。（2）BOG爆炸：BOG（甲烷）与空气混合浓度达到5%-15%（体积比）时遇火源爆炸；防控措施包括储罐设置BOG回收系统、强制通风、消除静电/火花。（3）设备低温脆裂：低温下金属材料韧性下降，可能发生脆性断裂；防控措施包括选用9%镍钢等耐低温材料、开车/停车时控制降温/升温速率（≤5℃/h）、定期进行无损检测（如超声检测）。四、综合分析题1.主低温换热器冷端温差增大的可能原因及处理：（1）原因分析：①换热器内部堵塞：原料气预处理不彻底，水、CO₂或重烃在冷端析出，形成固体堵塞流道；②冷剂流量不足：制冷循环压缩机故障或冷剂配比失衡，导致冷剂提供的冷量减少；③换热器内漏：冷剂与原料气互串，影响换热效率；④仪表误差：温度传感器故障，导致显示温差异常。（2）排查与处理：①检查原料气预处理系统（如分子筛出口露点、脱酸气后CO₂含量），若超标需切换吸附剂或调整胺液循环量；②监测冷剂压缩机运行参数（如出口压力、流量），若异常需排查压缩机喘振或阀门开度；③通过差压变送器检测换热器壳程与管程压差，若压差异常升高，可能为内漏，需停车检修；④校准温度传感器，对比多组测点数据，排除仪表故障。2.LNG产量低于预期的影响因素分析：（1）工艺参数：①制冷循环温度过高：冷剂压缩机出口压力不足或膨胀机效率下降，导致提供的冷量不足；②原料气压力偏低：原料气进入换热器前压力低于设计值，液化所需冷量增加；③主换热器温差控制不当：冷端温差过大，部分天然气未完全液化。（2）设备状态：①压缩机效率下降：叶轮磨损或密封泄漏，导致压缩比降低，冷剂循环量减少；②膨胀机故障