浓缩煤层气深冷液化提氦工艺

氦气是国家重要战略气体之一，天然气提氦是其主要工业来源。我国由于缺少天然气资源严重受制于氦垄断国家，寻找新的氦气提取资源迫在眉睫。从与天然气组成类似，且不需复杂前处理的浓缩煤层气中提取氦气可作为破除我国氦气“卡脖子”的重要方向。利用Aspen HYSYS软件对浓缩煤层气提氦联产液化天然气(LNG)工艺进行模拟计算，分析了提氦塔的进料温度、进料压力、回流比、理论板数与进料位置及原料气组成等参数对深冷液化提氦工艺能耗、粗氦和LNG产品质量的影响。结果表明：浓缩煤层气深冷液化提氦工艺主要耗能设备为循环制冷过程中的压缩机和膨胀机，提氦过程中的冷凝器和再沸器。进气低温、高压条件下，深冷液化提氦分离效果好。一、二级提氦塔和脱氮塔的理论板数分别为8、7和4时，深冷液化提氦系统投资费用最低，经济性好。原料气中CH₄体积分数由86%提高至93%,He体积分数由0.8%提高至1.5%,N₂体积分数由13.2%降至5.5%时，经两级低温冷凝提氦后产品粗氦体积分数由66.68%提高至70.49%,He回收率由99.67%提高至99.93%,粗氦产量由7.47 m     

天然气提氦与制LNG结合工艺分析

氦气作为一种不可再生能源,因其应用广泛而成为国家重要的战略性物资之一,目前从天然气中提取氦气仍是氦气的主要工业来源。文中将天然气提氦工艺与制LNG工艺进行结合生产,并探索经济地获取LNG及粗氦2种产品的流程参数。利用HYSYS软件对联合流程进行模拟,找到影响流程能耗的关键参数并分析。对关键参数进行分析后发现,对于该流程,适当提高一级提浓塔进料温度、氮气制冷剂低压压力,适当降低一级提浓塔进料压力、氮气制冷剂高压压力、制冷剂流量,对流程的能耗有降低的作用。但通过对LNG液化率和粗氦体积分数的要求,一级塔进料温度应不低于-117℃,不高于-113℃,一级塔进料压力应高于2.2 MPa。最终可以制得的粗氦体积分数为63.6%,LNG液化率达92.9%。     

膜法天然气提氦

对醋酸纤维素中空纤维膜渗透器分离Ｎ２－ＣＨ４－Ｈｅ三元混合气进行了实验研究，并对膜渗透器级联系统作了讨论。基于膜面积要求和功耗比较，建议采用膜分离法与深冷法相结合的天然气提氦方案。     

氢气提浓回收工艺的技术经济分析

提高氢气利用率,降低生产成本已成为提升生产清洁燃料的加氢工艺装置效益的关键。通过分析低体积分数含氢气体的性质,结合TSA、PSA、深冷分离、膜分离等提浓工艺的特点、使用条件,对不同提浓工艺进行了技术经济分析,提出膜分离+PSA耦合工艺在提高低体积分数氢气有效利用方面的积极作用,为实现节能减排的目标提供参考。     

天然气膜法处理技术

本文介绍了气体膜分离的机理，阐述了气体膜分离技术在天然气处理中的应用，如脱除天然气中的水分和酸性组分、天然气中提氦、天然气中轻重烃组分的脱除与回收等，最后简要分析了天然气膜法处理技术的发展与应用前景。     

利用氢气分离膜降低乙烯深冷系统制冷压缩机的功耗

针对传统乙烯过程中深冷脱氢工艺冷凝温度低、能耗大的问题,基于某800kt/a乙烯的裂解气脱氢装置,提出了两级膜与深冷耦合回收乙烯裂解气中氢气的流程,利用UniSimDesign软件对新流程进行了模拟分析,确定了两级膜面积分别为28000m²和10110m²。由于第一级膜分离装置回收了裂解气中的部分氢气,显著地减少了深冷系统中制冷压缩机的功耗和脱甲烷塔塔顶的乙烯损失,新流程深冷系统的制冷压缩机功耗为39496kW,比原流程减少了8996kW,乙烯损失率由1.29%降低到0.46%。第二级膜分离装置实现了氢气回收的高纯度(99%)和高回收率(98.52%),获得的氢气产品可以直接并入氢网或用于对氢气浓度要求较高的加氢裂化装置中。     

哈萨克斯坦250km~3/d天然气凝液回收装置模拟优化设计

据哈萨克斯坦天然气气质的特点,提出采用膨胀制冷的深冷工艺回收天然气凝液的方案;并基于Aspen PLUS及EDR软件进行流程模拟及设备初选。模拟结果表明,该方案具有工艺简单、投资低、能耗低及收益高的优点。     

废旧橡胶低温粉碎技术研究进展

废旧橡胶回收利用技术是促进我国橡胶行业发展和提高环境治理水平的优先发展方向,深冷粉碎制精细胶粉最具发展前景。本文介绍了液氮制冷、空气膨胀制冷、氨-乙烷复叠式制冷、高压天然气膨胀制冷以及利用液化天然气冷能制冷的几种橡胶低温粉碎法方法;采用这些方法能耗较大、产品性质难以控制,且除液氮法外,其它方法还存在粉尘污染问题。针对上述问题,提出了以液化天然气冷能为冷源的废旧橡胶液相冷媒深冷粉碎技术,该技术具有能耗低、产品性质易于控制等优点,同时又能大幅降低胶粉生产过程中的粉尘污染。     

用于甲烷-氮气体系分离的膜技术研究进展

天然气作为一种高效、清洁的化石能源,在我国能源转型中扮演着重要角色。部分常规和非常规天然气含有较高浓度的氮气,会降低天然气的热值,无法满足管道输送的要求[氮气含量小于4%(体积分数)]。因此,天然气脱氮对实现化石能源的高效利用具有重要意义。相比于传统的气体分离技术,膜分离技术具有操作弹性大、投资少、能耗低等优点,在能源和环境领域均展现出广阔的应用前景。介绍了甲烷-氮气分离膜的传递机理,从甲烷优先渗透膜、氮气优先渗透膜两方面综述了甲烷-氮气膜分离技术的研究进展,同时针对不同的应用场合(常规天然气、页岩气和煤层气)进行了膜过程模拟研究,结合应用实例展望了膜技术在甲烷-氮气分离领域的发展及应用前景。     

膜技术在天然气分离中的应用

膜分离技术是新兴的分离技术,气体膜分离技术在膜分离中占有相当的比重.气体膜分离法正发展成为分离天然气的一项重要技术.介绍了气体膜分离技术的原理,并论述了该技术在天然气处理中的应用,如脱除天然气中的水分和酸性组分、天然气中提氦、天然气中轻重烃组分的脱除与回收等,最后简要分析了天然气膜法处理技术的发展与应用前景.     

集成NGL回收的新型天然气液化系统AP-XTM的概念设计与模拟分析

为提高液化天然气能量集成与设备共用水平,提出了一种基于大型AP-X^TM液化流程，综合气体过冷技术（GSP）的集成NGL（天然气凝液）回收工艺的天然气液化系统的概念设计。基于化工流程模拟软件Aspen HYSYS进行模拟和分析，将集成工艺多流股换热器性能、全流程的单位功耗和乙烷回收率作为衡量系统性能的三项指标。模拟和分析的结果表明，集成NGL回收的AP-X^TM液化工艺单位功耗降低至0.45 kW·h·(kg LNG)^-1，较单产系统能耗降低了6%，同时乙烷回收率达到93%，实现了NGL的高效分离。通过热力学分析、?分析和经济性分析得出本设计流程具有较高的性能和经济价值，可为天然气液化工艺的集成设计和技术改造提供指导借鉴。     

天然气乙烷回收工艺关键参数模拟与分析

对天然气进行乙烷回收可为乙烯工程提供轻烃原料,分层次利用能源,降低油气损耗,提高生产和运输过程中的安全性。为研究天然气乙烷回收工艺的关键参数对乙烷回收率和能耗的影响,应用HYSYS软件模拟计算,结果表明:脱甲烷塔塔压、塔顶温度、侧线抽出量和侧线返回温度均对乙烷回收工艺存在显著影响。     

MRC制冷工艺在天然气深冷回收轻烃工艺中的应用

为实现油气田轻烃回收工艺的升级和发展,近年来,天然气液化以及天然气深冷回收乙烷、液化气、轻烃的应用逐渐增多。其中混合冷剂制冷是一种较为新型的天然气制冷工艺,其制冷方式,具有效率高,能耗低,设备简单,操作方便等特点。随着国内LNG工艺技术的成熟,冷剂压缩机和冷箱等设备的研究应用日益完善,混合冷剂制冷工艺会在天然气回收轻烃领域绽放光彩。     

利用液化天然气冷能的天然气凝液回收工艺

提出了液化天然气(LNG)冷能用于回收天然气中天然气凝液的工艺.该工艺天然气凝液的回收率为96.8%,其中乙烷的回收率为93.2%.建立了该工艺的分析模型,分析了该工艺的能量利用情况,指出了工艺中用能薄弱的环节,为整个工艺流程的优化提供了理论依据.经分析,该工艺的效率为44.3%;与电压缩制冷工艺相比,节电效率为65%.     

膜分离和深冷分离组合技术在高密度聚乙烯装置的应用及优化

通过对淤浆法高密度聚乙烯工艺装置溶剂回收系统的流程分析,及现有聚乙烯装置溶剂回收系统尾气回收技术的比较,分析比较膜分离和深冷分离组合回收技术在高密度聚乙烯工艺装置溶剂回收系统应用的优势,并通过工业案例对该组合技术的投用效果进行验证:膜分离和深冷分离组合技术回收效果显著,可以有效分离高密度聚乙烯装置溶剂回收单元排放尾气中的异丁烷和乙烯组分,异丁烷的回收率大于90%,乙烯回收率大于80%。本文同时结合工程实例对该技术进一步的优化进行探讨。     

集成NGL回收的新型天然气液化系统AP-X~(TM)的概念设计与模拟分析

为提高液化天然气能量集成与设备共用水平,提出了一种基于大型AP-X~(TM)液化流程,综合气体过冷技术(GSP)的集成NGL (天然气凝液)回收工艺的天然气液化系统的概念设计。基于化工流程模拟软件AspenHYSYS进行模拟和分析,将集成工艺多流股换热器性能、全流程的单位功耗和乙烷回收率作为衡量系统性能的三项指标。模拟和分析的结果表明,集成NGL回收的AP-X~(TM)液化工艺单位功耗降低至0.45 kW·h·(kgLNG)-1,较单产系统能耗降低了6%,同时乙烷回收率达到93%,实现了NGL的高效分离。通过热力学分析、?分析和经济性分析得出本设计流程具有较高的性能和经济价值,可为天然气液化工艺的集成设计和技术改造提供指导借鉴。     

ZIF-8纳米流体天然气乙烷回收工艺的产品纯度关键影响因素分析

天然气乙烷回收可为乙烷裂解制乙烯提供优质的原料。多孔纳米流体吸收-吸附耦合分离是一种新兴的气体分离技术,基于ZIF-8/水-乙二醇纳米流体,利用传统的吸收-解吸流程,可高效低耗地回收天然气中的乙烷。利用平衡级法对多孔纳米流体天然气乙烷回收工艺建模,提高乙烷产品纯度是流程模拟的一个重要目标,而模拟结果表明吸收-吸附塔理论板数和闪蒸压力是影响乙烷产品纯度的关键因素。随着吸收-吸附塔理论板数增加,乙烷产品纯度先明显升高,后趋于稳定。通过绘制y-x图可知,乙烷产品纯度难以持续升高的原因是操作线趋近了相平衡线。随着闪蒸压力降低,乙烷产品纯度升高,其原理为闪蒸压力影响了吸收-吸附塔的闪蒸再沸比,而闪蒸再沸比与乙烷产品纯度呈正相关。     

高含氮天然气液化工艺的探讨

在不同气源中,含氮量较高的天然气热值低、集输过程中能耗大,为脱除天然气中过高含量的氮气,设计了深冷脱氮的天然气液化工艺。利用过程系统软件HYSYS模拟了深冷脱氮及液化天然气的过程,并分析了原料天然气特性、制冷剂特性及精馏塔操作条件对液化单元能耗的影响,对工艺条件进行了优化。结果表明,在制冷剂循环压力和温度为0.4MPaG和35℃,原料天然气压力和温度分别为2.6MPaG和20℃,精馏塔压力为0.6MPaG,氮气所占比例为0.5时,该液化单元的功耗最小,为0.527kW/Nm3,该工艺模拟和优化为高含氮气源进行液化利用提供了重要的参考。     

利用LNG冷能的轻烃分离高压流程

利用LNG冷能能以较低的能耗分离回收其中高附加值的C₂⁺轻烃资源,同时实现LNG气化,是LNG冷能利用的有效方式。本文提出一种新型的利用LNG冷能的轻烃分离流程,脱甲烷塔在较高的压力下运行,从而分离出的富甲烷天然气能以较低能耗压缩到管输压力;脱乙烷塔在常压下运行,可以直接得到常压液态乙烷及LPG产品,方便产品的储运。脱甲烷塔中再沸器的热耗由燃气提供,经计算只需消耗1%左右的天然气;脱乙烷塔中冷凝器所需的冷量由LNG提供。该流程轻烃回收率可达90%以上,其中乙烷回收率可达85%左右。以某气源组分为基础,考察了乙烷含量和乙烷价格变化对装置经济性的影响,结果表明,使用该流程进行轻烃回收效益可观。     

天然气单塔深冷脱氮工艺研究

随着资源的深入开发,采用注氮工艺作为增产措施(EOR)而采出的天然气中含氮量最高可达40%,严重影响天然气综合利用价值。针对塔河油田注氮开发采出天然气含氮量高且含氮量波动特别大的气源条件,本文在消化吸收典型的双塔深冷脱氮工艺技术上进行优化改进,提出了一种适用于含氮量波动大的天然气单塔深冷脱氮工艺,该工艺具有流程简化、操作简单等显著特点。采用ASPEN HYSYS软件对单塔深冷脱氮工艺进行模拟计算,分析了精馏塔压力、原料天然气中含氮量变化以及压缩机后排气压力等参数对流程比功耗、损失及流程适应性的影响,结果表明:单塔深冷脱氮工艺具有甲烷提取率高、能耗低、对原料气组份变化适应性好等优点。