摘　要：分析天然气液化工厂绝热设计原则与对象。根据天然气液化工艺的操作温度，对保温材料、保冷材料进行选取。探讨了防潮层、保护层应具备的性能及制作方法。

关键词：天然气液化工厂  绝热设计　保冷  防潮层　保护层

Design of Thermal Insulation for Natural Gas Liquefaction Plant

Abstract：The design principle and object of thermal insulation for natural gas liquefaction plant are analyzed．The thermal insulation material and cold insulation material are selected based on the operation temperature for natural gas liquefaction process．The performance and making methods of moisture．．proof layer and protective layer are discussed．

Key words：natural gas liquefaction plant；design of thermal insulation；cold insulation；moisture．proof layer；protective layer

天然气液化生产工艺主要包括：脱酸性气体，脱水和重烃类、压缩、膨胀、液化、储运等^[1]。脱酸性气体过程中的胺液再生、制冷剂循环、LNG储运都对绝热有较高的要求。由于天然气液化工艺在运行过程中的温度交变范围非常大，超低温、常温、高温交变易造成设备绝热结构的破坏，因此天然气液化工厂的绝热设计非常重要^[2]。本文对天然气液化工厂的绝热设计相关问题进行探讨。

1　绝热设计原则与对象

天然气液化工厂绝热设计应符合减少散热损失、节约能源、满足工艺要求、保证生产能力、提高经济效益、改善劳动条件的原则。主要目的为^[3]：减少设备、管子及管道附件在工作过程中的热量或冷量损失。减少生产过程中介质的温降或温升，以提高设备的生产能力。避免、限制或延迟管道及设备内介质的凝固、冻结，以保证正常运行。降低或维持工作环境温度，改善劳动条件，防止因热表面高温导致的火灾和操作人员烫伤。防止设备、管子及管道附件表面结露。

绝热设计应包括保温设计、防烫设计、保冷设计。对于深冷绝热层，应设计成多层结构形式，这是由于单层绝热层结构的局部缺陷易造成冷量损失而影响整体保冷效果。在每一层结构中采用拼接形式，以防止在低温条件下因局部结构破坏而造成整体结构的破坏。

①保温设计

保温对象：外表面正常操作温度≥50℃，需要减少热损失的管道及设备；外表面正常操作温度<50℃，因工艺原因需要保温的管道及设备；操作温度≥200℃的泵体。

除特别要求外，下列元件不保温：管道及设备的裙座、支座、吊耳、仪表管座、支架、吊架以及按工艺和维修要求需经常拆卸的法兰、法兰盖等。

②防烫设计

当外表面操作温度≥60℃而又不要求保温时，对下列范围内的管道及设备应进行防烫处理：距地面或操作平台的高度<2.1m；与通道和操作平台的距离<0.75m。防烫层采用50mm的岩棉毡。

③保冷设计

对低温运行管道进行保冷设计的主要目的为：减少管子及管道附件在输送过程中的冷量损失；减少输送过程中低温流体升温，以利于系统的良好运行；改善劳动条件，防止操作人员冻伤；防止管子及管道附件表面结露。

保冷对象：操作温度低于环境温度，需要减少冷损失、防止表面结露的管道及设备。管道及设备的裙座、支座、吊耳、仪表管座、支架、吊架等。

2　绝热材料的选取

在天然气液化工厂绝热设计中，一般考虑对再生气、胺液、导热油等管道进行保温，对LNG管道、BOG管道、制冷剂管道进行保冷。天然气液化工厂绝热设计对象的操作温度、设计温度见表l。

在充分比较各种绝热材料性能后，结合表l给出的操作温度范围，保温材料选用岩棉，保冷材料选用聚异氰脲酸酯(Polyisocyanurate Foam，PIR)泡沫塑料，两种绝热材料的应用范围及性能见表2，表中tcp为界面间平均温度，单位为℃。

PIR泡沫塑料是一种深冷型保冷材料，具有优良的耐热性、耐寒性及阻燃性。与其他3种常用保冷材料的性能比较见表3。由于Pu(聚氨酯)泡沫塑料、EPS(可发性聚苯乙烯)泡沫塑料的适用温度范围不满足天然气液化工厂保冷工况下的操作温度，因此未给出具体的热导率。由表l、3可知，只有PIR泡沫塑料、泡沫玻璃适用于天然气液化工厂保冷工况，但由于泡沫玻璃的线膨胀系数较大(对温度变化敏感)，因此宜采用PIR泡沫塑料。

3　防潮层及保护层设计

①防潮层

防潮层应设置在以下部位：保冷层管壳及板材外表面、埋地或管沟内敷管道的保温层外表面，其他保冷、保温、防烫层外表面可不设防潮层。

防潮层应具备的主要技术性能为：抗蒸汽渗透性好，防潮、防水能力强，吸水率不大于l％；应具有阻燃性、自熄性；粘结及密封性能好，20℃时粘结强度不低于0.15MPa；安全使用温度范围大，有一定的耐温性，软化温度不低于65℃，夏季不软化、不起泡、不流淌、有一定的抗冻性，冬季不脆化、不开裂、不脱落；化学稳定性好，挥发物不大于30％；干燥时间短，在常温下能使用，施工方便。

防潮层由两层PU阻燃防水卷材缠绕而成，具体制作方法为：采用0.3mm厚、450mm宽的PU阻燃防水卷材缠绕，搭接宽度为40mm，在搭接处应采用粘接用涂料密封缝隙。然后进行第二层缠绕，材料规格、方法同第一层，但应注意第一层与第二层的搭接处应错开。

②保护层

保护层应具有的主要技术性能为：防止外力损坏绝热层，防止雨、雪侵袭，对保冷结构兼有防潮隔汽作用，美化绝热结构的外观；良好的化学稳定性和不燃性，强度高，不易开裂，不易老化。保护层通常选用镀锌钢带制作，对于公称直径小于1000mm的管道，厚度一般选用0.4mm；对于公称直径大于等于1000mm的管道，厚度一般选用0.5mm。

4　结语

对于天然气液化工厂的绝热设计，除要求选用的绝热材料质量轻、性能满足要求外，还要考虑施工方便、易于采购。上述绝热设计已在国内多项天然气液化项目中成功应用，均已达到预期效果。

参考文献：

[1]顾安忠，曹文胜．中国液化天然气的发展[J]．气体分离，2005(2)：4-12．

[2]陆卫强，陈岗．LNG深冷绝热技术应用研究[J]．上海造船，2006(4)：23-25．

[3]张德姜，王怀义，刘绍叶．石油化工装置工艺管道安装设计手册第一篇：设计与计算[M]．北京：中国石化出版社，2000：861．

本文作者：董光辉

作者单位：陕西省燃气设计院