1-LNG液化工厂装置基础培训试题及答案

1-LNG液化工厂装置基础培训试题及答案1.单选题（每题2分，共30分）1.1天然气进入液化单元前，必须首先脱除的组分是A.氮气 B.甲烷 C.水 D.乙烷答案：C解析：水在低温下结冰或形成水合物，堵塞冷箱与阀门，因此必须在预处理段用分子筛或TEG脱水至<1ppm。1.2大型LNG液化工厂最常用的制冷循环是A.布雷顿循环 B.单级蒸汽压缩 C.C3-MR（丙烷预冷混合冷剂） D.吸收式制冷答案：C解析：C3-MR综合了丙烷预冷与混合冷剂级联，能耗低、投资适中，占全球基荷产能70%以上。1.3混合冷剂中，最先被分离并回收的组分通常是A.甲烷 B.氮气 C.丙烷 D.异戊烷答案：B解析：氮气沸点最低，在低压分离罐顶富集，可通过冷箱顶部闪蒸罐优先抽出，降低主冷剂氮含量。1.4液化天然气在常压下的储存温度约为A.–30℃ B.–60℃ C.–110℃ D.–162℃答案：D解析：常压LNG泡点温度–161.5℃，工程取整–162℃。1.5高压泵在LNG装车时发生汽蚀的主要原因是A.入口压力高 B.入口温度低 C.入口静压头不足 D.出口阀开度小答案：C解析：LNG饱和蒸气压随温度升高指数上升，若罐内液位低或入口管线压降大，NPSHa<NPSHr即汽蚀。1.6下列哪项不是LNG储罐日蒸发率（BOR）升高的直接原因A.罐体真空丧失 B.大气压骤降 C.罐底加热器投用 D.珍珠岩沉降答案：C解析：罐底加热器用于长期储存后防止罐底低温脆裂，其热量被底部混凝土吸收，对BOR影响极小。1.7冷箱出现“热端温差突增”时，应首先检查A.冷剂压缩机喘振 B.原料气CO2超标 C.冷剂组分漂移 D.海水泵跳车答案：C解析：混合冷剂中轻组分减少→高温区制冷量不足，热端温差扩大，是常见漂移征兆。1.8在DCS上，LNG高压泵的“最小回流阀”自动打开，说明A.泵出口流量低于喘振线 B.泵轴承温度高 C.电机定子温度高 D.罐液位低低答案：A解析：最小回流阀用于保证泵在最小连续稳定流量以上，防止低流量高扬程喘振。1.9天然气液化过程㶲损失最大的环节是A.原料气压缩 B.丙烷冷凝 C.节流阀降压 D.海水冷却答案：C解析：节流过程为等焓不可逆膨胀，㶲损占液化段25%以上。1.10下列密封气系统描述正确的是A.氮气压力低于LNG泵入口压力 B.氮气温度高于0℃ C.密封气先进入一次腔再二次腔 D.密封气排气直接排火炬答案：C解析：串联干气密封设计：一次腔密封气经迷宫节流，二次腔保压，确保LNG不泄漏至大气。1.11当火炬气热值低于设计下限时，应优先A.关闭分子封氮 B.补充燃料气 C.提高火炬高度 D.降低蒸汽消烟答案：B解析：低热值会导致火焰抬升、熄灭，补充燃料气维持≥300kcal/Nm³，确保稳定燃烧。1.12用于在线标定LNG质量流量的首选仪表是A.孔板 B.涡轮 C.科氏力质量流量计 D.超声波答案：C解析：科氏力直接测质量流量，不受LNG密度、黏度变化影响，精度±0.1%。1.13储罐内罐材料通常选用A.304L B.9Ni钢 C.Q345R D.2205双相钢答案：B解析：9Ni钢在–196℃仍保持高韧性，强度高于304L，壁厚减薄，节省投资。1.14再冷凝器投用前需建立液位，其初始LNG来源为A.高压泵出口 B.低压泵出口 C.储罐返注 D.槽车回气答案：B解析：低压泵扬程低、流量大，可快速填充再冷凝器至60%液位，避免高压泵长时间回流。1.15下列哪项不是LNG船舶预冷阶段必须参数A.货舱降温速率<10℃/h B.船岸通讯正常 C.岸方储罐液位>50% D.船方惰性气体含氧量<5%答案：C解析：岸方液位无硬性要求，但船岸压差需>0.3bar即可开始预冷。2.多选题（每题3分，共30分）2.1造成冷箱压差突升的可能原因有A.分子筛粉尘穿透 B.冷剂压缩机带液 C.原料气CO2超标 D.冷箱入口过滤器堵塞答案：A、C、D解析：粉尘或干冰颗粒堵塞翅片通道，导致压差上升；带液主要冲击叶轮，不直接增大流道阻力。2.2高压泵切换过程中应重点监控A.出口压力波动 B.最小回流阀位 C.泵振动值 D.电机电流答案：A、B、C、D解析：切换时流量转移，需确保备用泵在稳定区运行，防止水锤与汽蚀。2.3关于LNG翻滚（ROLLOVER）描述正确的有A.由密度分层引发 B.与储罐液位高低无关 C.可通过罐内泵循环缓解 D.主要发生在装船过程答案：A、C解析：分层后底层LNG吸热密度减小，突然混合产生大量BOG；循环破坏分层，翻滚多发生在长期储存后。2.4下列属于LNG接收站零外输工况必须维持运行的系统A.BOG压缩机 B.高压泵 C.再冷凝器 D.低压泵答案：A、C、D解析：零外输时仍需处理BOG，维持罐内低压；高压泵可全停。2.5冷剂压缩机喘振迹象包括A.出口温度骤降 B.流量指示摆动±20% C.轴位移突增 D.入口压力升高答案：B、C解析：喘振时流量周期性倒流，轴位移大幅摆动；出口温度反而升高。2.6下列属于LNG装车臂紧急脱离装置（ERC）触发条件A.槽车超装5% B.船岸通讯中断>30s C.现场火灾报警 D.装车区地震仪>0.1g答案：C、D解析：ERC侧重安全，火灾或地震立即动作；超装由批量控制器关阀，不触发ERC。2.7关于储罐真空阀开启，说法正确的有A.罐内压力低于–2mbar B.空气可能进入罐内 C.会导致罐内温度升高 D.需立即补压或补BOG答案：A、B、D解析：真空阀开启后空气进入与BOG形成可燃气体，必须立即补压；温度因空气进入反而微升。2.8以下哪些操作会降低混合冷剂循环效率A.提高丙烷冷凝压力 B.降低冷剂中甲烷比例 C.提高氮含量 D.降低压缩机吸入温度答案：A、C解析：丙烷压力高导致预冷温度升高；氮气增加使低温位制冷量下降，功耗上升。2.9关于LNG取样系统，下列做法正确的有A.取样瓶需预冷至–160℃ B.取样回路需连续小流量循环 C.气化器后温度>15℃ D.取样后立即送实验室答案：B、C解析：循环保证代表性；气化后温度需高于烃露点15℃以上，防止重组分冷凝。2.10下列属于LNG液化工厂重大危险源的有A.丙烷储罐>50t B.高压天然气缓冲罐>10MPa C.液氮储罐>200t D.LNG储罐>20000t答案：A、B、D解析：依据GB18218，丙烷、天然气、LNG超临界量即构成重大危险源；液氮不燃不爆，未列入。3.判断题（每题1分，共10分）3.1天然气脱汞是为了防止铝制板翅式换热器腐蚀。答案：√解析：汞与铝生成汞齐，导致晶间腐蚀，需用硫浸活性炭脱至<0.01μg/Nm³。3.2冷箱出口LNG温度越低，说明装置效率越高。答案：×解析：过冷增加功耗，应控制在–160℃附近，过低无收益。3.3高压泵电机采用空气冷却方式。答案：×解析：采用水冷或冷剂蒸发冷却，避免空气进入低温区形成冰堵。3.4再冷凝器液位控制阀为气开阀，失气时阀位关。答案：√解析：失气关阀可防止LNG串入BOG压缩机，保证安全。3.5LNG槽车装车流速需限制在3m/s以下，防止静电积聚。答案：√解析：GB/T34584规定，鹤管内流速≤3m/s，避免静电放电。3.69Ni钢焊接后无需进行焊后热处理。答案：√解析：9Ni钢通过低碳镍合金化抑制淬硬，焊后热处理反而降低韧性。3.7冷剂压缩机干气密封一级排气直接排大气。答案：×解析：一级排气含甲烷，必须引至火炬或回收系统。3.8储罐日蒸发率测试时，应关闭所有补气与排气。答案：√解析：封闭24h，通过液位与压力变化计算BOR。3.9液化装置停车后，冷箱需立即用氮气置换至烃含量<1%。答案：√解析：防止残存甲烷与空气形成爆炸性气体。3.10船舶预冷阶段，岸方需持续监测船方回气温度，确保<–120℃方可切换至全速装载。答案：√解析：船舱温度<–120℃表明钢材已收缩到位，避免热应力裂纹。4.填空题（每空2分，共20分）4.1天然气进入液化装置前，CO2含量需降至________ppm以下，防止低温下形成干冰堵塞冷箱。答案：50解析：工程经验值，对应–160℃时CO2分压<0.5bar。4.2混合冷剂循环中，丙烷预冷段通常将天然气冷却至约________℃。答案：–35解析：丙烷在0.3MPa下蒸发温度–34℃，取整–35℃。4.3高压泵出口LNG压力一般为________MPa，以满足高压气化外输要求。答案：8–10解析：需克服气化器、管道与调节阀压降，维持外输7.5MPa。4.4储罐内外罐环隙填充________作为绝热材料。答案：膨胀珍珠岩解析：珍珠岩导热系数≤0.05W/(m·K)，成本低，易填充。4.5火炬分子封氮气流量通常按火炬最大排放量的________%设计。答案：1–2解析：保证分子封速度>0.003m/s，防止空气回渗。4.6冷箱停车后，需保持________微正压，防止湿空气进入。答案：0.5–1kPa氮气解析：氮气干燥露点<–70℃，维持微正压即可。4.7LNG装车臂的紧急脱离时间应小于________秒。答案：10解析：规范要求≤10s，避免拉断船舶或槽车。4.8再冷凝器顶部设置________喷嘴，使BOG与LNG充分接触冷凝。答案：喷淋解析：喷淋液滴增大接触面积，提高冷凝效率。4.99Ni钢在–196℃时的冲击功要求≥________J。答案：80解析：ASTMA553规定，横向试样≥80J，保证韧性。4.10液化装置能耗指标常用________kWh/tLNG表示。答案：280–320解析：C3-MR先进装置已降至280kWh/t，老装置320kWh/t。5.简答题（每题10分，共40分）5.1描述原料气脱水单元分子筛吸附—再生—冷却三步骤的工艺控制要点，并给出再生温度与气量要求。答案：（1）吸附：原料气自上而下通过4A分子筛床层，控制空速≤0.2m/s，出口水含量在线<1ppm。当出口露点升至–50℃或压差>50kPa时切换至备用床。（2）再生：采用脱水后干气经电加热器升温至250–280℃，自上而下吹扫，空速0.05–0.08m/s，持续6h，确保床层最高点温度>230℃，使水脱附完全。（3）冷却：关闭加热器，用干气继续吹扫，床层降温至<50℃，避免高温吸附导致烃裂解。再生气量约为处理气量的5–8%，经水冷器与分离罐后回原料气入口，实现零排放。5.2画出混合冷剂循环简化PFD，标出丙烷预冷、混合冷剂低压分离、高压节流三节点，并说明各节点典型温度与压力。答案：（文字描述）①丙烷预冷段：天然气由40℃、5MPa冷却至–35℃、4.9MPa；丙烷蒸发压力0.3MPa，–34℃。②混合冷剂低压分离：冷剂经冷箱低压端换热后温度–155℃、压力0.3MPa，进入低压分离罐，顶部富氮气返回压缩机一段。③高压节流：高压冷剂4.5MPa、45℃经J-T阀降至0.5MPa、–95℃，进入冷箱提供低温位冷量。上述三点构成C3-MR循环核心，通过丙烷预冷降低混合冷剂流量，节省功耗约15%。5.3列举高压泵切换标准化操作票（SOP）前八步，并说明每步关键参数。答案：（1）确认备用泵具备启动条件：入口阀全开、出口阀关、最小回流阀自动、密封气差压>0.2MPa、电机绝缘>100MΩ。（2）启动预冷程序：以5m³/h流量引入LNG，控制泵壳降温速率<3℃/min，直至泵壳温度<–150℃，温差<10℃。（3）盘车360°无卡涩，确认轴承无异常声响。（4）启动电机，转速达到额定3000rpm后，检查振动<2.8mm/s、电流<额定105%、出口压力稳定。（5）缓慢开启出口阀，保持泵流量>最小连续稳定流量60m³/h，防止喘振。（6）待运行泵逐步关闭出口阀，观察系统压力波动<0.2MPa，实现负荷无扰动转移。（7）确认原运行泵出口阀全关后停电机，保持入口阀开，泵壳处于冷备。（8）更新DCS状态标签，记录切换时间、电流、振动、密封气差压，归档电子台账。5.4解释LNG储罐发生翻滚的机理，并给出预防与应急措施。答案：机理：不同密度LNG分层，底层因漏热温度升高、密度减小，当密度差>0.5kg/m³时，界面失稳，突然混合，释放大量BOG，导致罐内压力骤升，安全阀起跳。预防：（1）罐内安装纵向温度/密度监测，差值>0.3kg/m³时启动罐内泵循环，破坏分层。（2）新液尽量从底部进料，采用多孔分布器，减少喷射动能。（3）长期储存时每7天自动循环1h，保持均匀。应急：（1）压力升至90%安全阀设定值时，开启两台BOG压缩机最大负荷，同时启动备用火炬。（2）若压力继续上升，开启罐顶喷雾泵，以细小液滴冷凝BOG，降低压力。（3）通知船舶延迟靠泊，停止一切装船/装车作业