几种典型的煤层气液化流程计算及分析比较

针对3种典型的煤层气液化流程方案,采用Visual Fortran和物性程序,并结合流程分析软件Aspen Plus对状态点参数进行优化,计算得到流程各状态点状态参数等数据,进而对3种循环的损失、能耗进行了比较和分析。结果显示,丙烷预冷的N2-CH4单级膨胀液化循环方案的损失和能耗2项指标比N2-CH4串联双级膨胀液化循环和N2-CH4并联双级膨胀液化循环方案小。得到了天然气液化流程计算和优化的有效方法和途径,对实际工程有积极的指导意义和预测作用。     

天然气净化液化装置的设计与分析

天然气净化液化装置采用二甘醇胺脱酸、分子筛脱水天然气净化技术和氮气二级膨胀制冷工艺。氮气二级膨胀制冷工艺的制冷剂总是处于气相,换热器在相当宽的温差范围内操作,能承受进料气的组成变化。采用燃气发电机作为工厂电源并利用燃气发电机的尾气作为DGA复活和分子筛再生气的热源。本装置的成功投运为我国在边远油气田利用天然气生产LNG提供了经验。     

一种蒸发天然气再液化氮膨胀制冷工艺流程的优化和海上适应性分析

大型液化天然气(LNG)运输船在运输过程中,会吸收外界热量,而使LNG受热气化为天然气。为避免压力超限LNG运输船发生危险,用蒸发天然气(BOG)再液化系统将天然气再液化成为一种优选处理方式。本文针对一种新型氮膨胀流程进行模拟,并进行流程中关键参数的优化。将优化后的流程与丙烷预冷混合冷剂制冷流程进行对比,结果表明:以产品LNG比功耗为衡量指标,对5个关键参数(换热器中BOG气体出口温度、BOG一级压缩机出口压力、换热器中氮气出口温度、膨胀机膨胀后压力及氮气压缩机的压力分配等)进行优化,降低了系统的比功耗;与丙烷预冷混合制冷流程比较,氮膨胀流程比功耗略高,流程简单,设备较少,更加安全;文中所选氮膨胀制冷流程比丙烷预冷混合冷剂流程更适合于LNG运输船上BOG再液化。     

氢含量对含氢甲烷氮膨胀液化流程的影响

在以焦炉煤气或者煤制甲烷等含氢甲烷为原料生产液化天然气时,氢气含量会对液化流程产生较大影响。以氮气膨胀液化流程为考察对象,模拟了各种含氢量的含氢甲烷的液化流程。以单位功耗为第一优化目标优化流程,发现在回收率一定时,单位功耗随着含氢量的增加而增加;当含氢量一定时,随着回收率的提升,单位功耗显著增加。研究结果表明,仅采用液化而不采用精馏分离,可以从含氢天然气生产出高质量的LNG产品,流程的单位能耗和产品纯度均在可接受的范围。     

混合制冷剂液化天然气过程的有效能分析

采用Aspen Plus化工模拟软件对混合制冷剂液化天然气过程进行全流程的模拟计算,并对各个单元设备进行有效能分析。结果表明：压缩机的有效能损失占整个流程有效能损失的63.8%,换热过程占19%,是流程中的节能重点。在流程模拟的基础上,以高压制冷剂的压力和温度、低压制冷剂的压力和温度及混合制冷剂中甲烷与正戊烷的摩尔含量为可变因素,分析了这些因素对各设备有效能损失的影响,找出相应的影响规律,并提出了相应的降低体系有效能损失的措施与建议,对整个工艺过程的节能降耗具有一定的指导作用。结果表明：提高高压制冷剂的压力、低压制冷剂的压力与温度和混合制冷剂中正戊烷的含量,以及降低高压制冷剂的温度与混合制冷剂中甲烷含量的含量,有助于降低整个流程的有效能损失。     

双循环混合制冷剂天然气液化流程的优化模拟

为了降低天然气液化工厂中液化单元双循环混合制冷剂天然气液化流程(DMR)的功耗,文中采用化工过程模拟软件HYSYS建立了优化计算模型,该模型以系统最小功耗为目标函数,以混合制冷剂压力和配比为决策变量,选取了一种典型的天然气组分对DMR液化流程进行了优化模拟,得到了流程中各点的状态参数、最优操作参数和最优混合制冷剂配比。在优化过程中发现,优化的实质是:在满足各换热器最小温差情况下,通过对混合冷剂配比和流程参数的优化使各换热器内的平均换热温差尽可能减小。此外,在保证99.6%的高天然气液化率的情况下,文中得到流程的单位质量天然气的液化功耗为271 kW/t,液化■效率为45.4%,与国内现行的DMR流程功耗相比,能耗显著降低。     

一种基于浮式LNG的预处理和液化流程模拟

天然气的预处理和液化是海上天然气利用前的两个关键环节。选取变压吸附分离法(PSA)作为浮式LNG预处理流程的工艺方法,选择新型CO₂预冷空气膨胀液化流程作为浮式LNG天然气液化的工艺方法,并对以上预处理和液化流程进行了模拟计算与分析。结果表明,采用双层吸附剂变压吸附(PSA)预处理流程能耗低,全气体运行避免了液体吸收剂随波浪晃动的缺点,可以满足海上天然气预处理的要求;CO₂预冷空气膨胀液化流程在预冷剂及制冷剂循环过程中,没有液体的产生,安全性高;以上预处理和液化流程适应于海上晃动的LNG平台。     

小型天然气膨胀液化工艺模拟及研究

国内油气资源分散、单井产量小,边远地区的油气资源较丰富,可以利用小型液化天然气装置制成LNG后外输,同时小型天然气膨胀液化工艺又是我国LNG研究工作的重点。利用Aspen Hysys软件对N2-CH4膨胀制冷液化流程进行模拟、研究和分析,得出影响该流程的主要参数:制冷剂高压压力、主换热器出口温度、制冷剂氮气含量、天然气进料压力和LNG储存压力对液化率和比功耗的影响。     

液化天然气储配站低温管道保冷计算

在液化天然气储配站设计过程中,设计人员需要保障低温管道保冷层厚度的合理性,从而降低运输过程中的冷量损失,保障储配站的稳定运行。基于此,以低温管道的保冷计算作为研究对象,介绍了三种低温管道保冷层厚度计算方法,并结合具体案例,分析了低温管道保冷层厚度计算的具体流程,以期为液化天然气储配站设计人员提供理论帮助。     

改进的管道天然气液化装置及优化研究

陕京二、三线、西一线、中亚管道、西二线相继投产以及西三线全面开工,国内输气管道操作压力等级越来越高。沿线高压管道与城市配气管网之间存在很大压差,在调峰型 LNG 站中利用压差膨胀制冷液化天然气是一种经济利用压力能方案。对国内现存的一种管道天然气液化装置分析,发现存在不合理性并对其改进,改进后流程能够适应各种压差（>3.0~3.5 MPa）特别是克服了当压力大于临界压力时不能正常有效工作的缺陷。同时对改进的管道天然气液化装置进行研究分析,得出该装置的关键参数（如：分流器分流比、膨胀机膨胀压力、低温天然气温度等）对整个液化率的影响。最后对改进的管道天然气液化装置优化分析得出各物流参数并且液化率达到19.86%。由此可见改进的管道液化天然气装置具有充分利用压能、液化率高和适应范围广等优点。     

有机朗肯循环系统最佳蒸发温度和分析

随着能源问题日益突出,低温烟气余热深度利用成为了研究热点领域。其中,有机朗肯循环是实现低品位余热转换为电能的一有效途径。基于热力学基本定律,以有机朗肯循环系统最大做功能力和效率为目标函数,计算分析了10种不同工质在亚临界状态下以上两种目标函数的特性。结果表明,每种工质均存在一最佳蒸发温度使循环净输出功最大,而且工质临界温度越高,对应的最佳蒸发温度也越高;热源温度相同时,系统效率随窄点温差增大而减小;同一窄点温差时,当热源温度不超过临界温度两倍的窄点温差时,效率有一最大值;反之,则随蒸发温度升高不断增大。这些将为有机朗肯循环工质选择和性能优化提供理论指导。     

原油管输过程(火用)单耗分析研究

根据热力学第二定律,将单耗分析理论应用于原油管道的输送过程,提出了原油管输过程的压(火用)单耗、热(火用)单耗以及附加单耗的值和费用的计算方法,并通过系统单因素敏感性分析方法,以大庆某油田管道为例,从温度、压力和输量3个方面分析原油管道单耗随不同影响因素的变化规律,进而确定原油管输过程最优的温度、压力和输量.研究结果表明:随着出站温度的增加,总(火用)单耗费用先减小后增大,在出站温度为339K时达到最优;随着出站压力的增加,压(火用)单耗费用逐渐增大,热(火用)单耗费用逐渐减小,总(火用)单耗费用逐渐增大,出站压力应取输送工艺要求下的最小值;随着输量的增加,总(火用)单耗费用先减小后增大,在输量为35 m3/h时达到最优.     

升华干燥过程的(火用)损失分析

通过对物料在升华干燥过程中的Yong损失分析，建立了升华干燥过程的Yong损失分析模型。结合升华干燥动力学模型和Yong损失分析模型，以牛肉为冷冻干燥过程的模型物料，计算了物料表面加热温度、干燥室压力和物料厚度等操作条件的变化对升华干燥过程Yong损失的影响。计算结果表明：随着干燥室压力的增大，物料的Yong损失减小;随着物料表面加热温度的降低，Yong损失减小：随着物料厚度的减小，Yong损失逐渐减小；在冷冻干燥过程中，Yong损失主要集中在升华干燥阶段，在解析干燥阶段，物料表面加热温度的升高不会引起Yong损失的大幅度增加。     

催化裂化余热锅炉系统火【用】分析

利用炯分析方法对催化裂化余热锅炉进行了综合炯效率分析,分析了余热锅炉系统在运行中的炯效率表达式;并且用此方法进行了实例计算与分析,得出了余热锅炉在实际运行中有效能利用情况,对余热锅炉炯效率的影响因素进行了定性分析,确定了炯损失的关键环节为排烟炯损失和温差传热炯损失;通过针对性的优化方案对余热锅炉进行改造,若使其排烟温度降至150oC时,余热锅炉系统炯效率将提高10．4％。     

热管式蒸汽发生器的火用分析

以热力学第一、第二定律为基础的热平衡分析法和火用平衡分析法相结合，对热管式蒸汽发生器进行了火用分析，给出了热管式蒸发器中各部分的火用损失情况，指出其合理的布置方式     

三元制冷系统分析

乙烯装置产品分离过程需要在低温下进行,为此需配置压缩制冷系统为深冷分离提供冷量。三元压缩制冷由于能提供温位连续的制冷曲线,与工艺物流降温曲线更好地匹配,相比传统的复叠制冷具有热力学效率高、制冷能耗低的特点。为了分析三元压缩制冷的节能潜力,本文对某乙烯装置的三元制冷系统进行了(火用)分析。从(火用)总复合曲线(EGCC)图的分析可以得出该系统三元冷剂配置是比较合理的,(火用)损失较小。将该制冷系统划分为换热器、压缩机、节流阀、闪蒸罐等子系统,并分别计算了各子系统的(火用)损失。三元制冷系统的(火用)损失总计为24238.1kW,90%(火用)损失集中在换热器和压缩机两个子系统。然后将(火用)损失分为可避免的和不可避免的(火用)损失两类,其中不可避免的(火用)损失为13539.9kW,可避免的(火用)损失为10698.2kW,最后指出节能重点应该放在降低可避免的(火用)损失。     

最小有效能损耗的多组分精馏流程优化设计

提出了以有效能损耗最小为目标、同时又考虑热集成的多组分复杂精馏塔序列优化设计新策略。该复杂精馏塔模型:1股进料、2股出料,每块理论板上均可有中间冷凝器或再沸器。复杂精馏过程的设计步骤是:①根据过程有效能最小确定优化塔序列;②对每个塔优化设计出含中间换热器的复杂塔;③考虑多效且允许热集成的复杂精馏流程,以塔压为决策变量,以精馏过程有效能损耗最小为目标,建立并优化设计出一个热集成的复杂精馏流程。一个3组分精馏过程的例子表明所提策略简单有效,可用来指导多组分精馏过程的优化设计。     

催化裂化汽油降烯烃改质过程的能量优化

针对催化汽油辅助提升管改质降烯烃技术(ARFCC)存在能耗偏高的特点,采用"三环节"模型和经济理论对辅助系统的用能状况进行了研究,提出了以优化的辅助分馏塔热量为热源,粗汽油为主要热阱的换热网络,以最大限度地提高辅助分馏塔能量的利用效率,实现粗汽油气相进料的汽油改质过程的能量优化。研究表明:通过降低辅助提升管油剂接触温差,将辅助分馏系统的较低品质热量转换成等量的反再系统高品质热量,可达到催化裂化装置的能量升级利用;并使油剂混合过程中的损降低85%;回收环节的回收率从44%提高到57%,从而降低了汽油降烯烃改质过程的能耗。     

回热器对双级压缩和复叠式压缩制冷系统影响的分析

为了研究回热器对双级压缩制冷系统和复叠式压缩制冷系统的影响,以R404A双级压缩制冷系统和R404A/R23复叠式压缩制冷系统为例,通过建立两种制冷系统的热力学模型和(火用)分析法,分析了回热器效率对压缩机排气温度、单位质量制冷量、制冷剂质量流量、系统制热能效比(COP)、系统总(火用)损、系统各部件(火用)损和系统(火用)效率的影响。结果表明,在双级压缩制冷系统中,当回热器效率ε 取0.1～0.9时,系统COP增大4.0%,系统的总(火用)损减少9.6%,而系统(火用)效率增大7.1%;在复叠式压缩制冷系统中,系统COP和系统(火用)效率随高温级回热器效率ε 增大而增大,随低温级回热器效率ε增大而减小,而系统总的(火用)损随高温级回热器效率ε 增大而减小,随低温级回热器效率ε 增大而增大。