基于混合冷剂外冷的分输站压差液化天然气研究

为了提高利用分输站压差制冷液化天然气工艺的液化率,该工艺增加了混合冷剂外冷,其液化流程可分为膨胀前预冷液化天然气流程和膨胀后外冷液化天然气流程。对两种工艺流程建立最大年均利润总额目标函数,并对其自由度敏感性进行分析。通过实例分析计算得出,分输站利用压差液化天然气工艺采用膨胀前预冷比膨胀后外冷经济效益更高。     

膨胀前预冷压差液化流程结构优化

为了更好地利用分输站的压差制冷液化天然气,采用膨胀前预冷液化天然气流程,其预冷工艺对其整个工艺装置的能耗有很重要的影响。针对这一问题,对工艺过程中的预冷工艺进行结构优化,基于联立模块法,对不同的压缩段数建立数学模型,从而对其进行模拟计算,得到最优的压缩段数,最大可能降低装置的能耗,提高经济效益。     

利用分输站的压差液化天然气研究

基于天然气长输管线分输站蕴含着巨大的可利用的压力能,提出利用分输站压差液化天然气的工艺。液化工艺中,管输天然气净化采用MDEA(35%)+DEA(5%)的混合胺液脱碳脱硫,4A分子筛脱水;液化采用透平膨胀机制冷。同时,研究了分输站压差、分输量对天然气液化率的影响。该工艺适用于长输管线压降大、分输规模较大的分输站。     

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带丙烷预冷的混合制冷剂循环（MRC）液化天然气流程具有高效及流程相对简单的优点,丙烷预冷循环首先预冷天然气和混合制冷剂,然后由混合制冷剂循环进一步冷却天然气使其液化。本文对这种带丙烷预冷的混合制冷剂循环液化天然气流程分别以丙烷预冷循环中压缩机耗功最小,总耗功最小为目标函数进行优化,得到了最优流程参数及相应的流程性能参数。     

一种混合制冷剂循环(MRC)液化天然气流程的理论分析

将天然气液化有利于天然气的运输、有利于边远天然气的回收并能降低天然气的储存成本。在天然气液化流程中 ,用得最多的液化循环是混合制冷剂循环液化天然气流程。它具有机组设备少、流程简单、投资省及管理方便等优点。为此 ,对这类流程进行了理论分析。系统介绍了一带回热的典型混合制冷剂循环液化天然气流程的计算方法 ;并进行了全流程的模拟 ,得到了流程各节点压力、温度、焓、熵、气液两相流量、总流量、气液两相摩尔分率 ;同时还计算了流程中压缩机耗功、丙烷预冷量、制冷剂流量、各换热器的换热量等表示流程性能的参数     

压差式调峰型天然气液化流程

近年来,高压天然气长输管道迅速发展,长输天然气通过门站调压后进入城市燃气管网,根据城市管网不同的压力等级,天然气降压幅度最大可达10MPa左右,这部分压力能被浪费在调压阀上。"压差式调峰型天然气液化流程"利用等熵膨胀制冷技术,将这部分损失的压力能转化为冷能来生产LNG,实现管道部分天然气的液化,大大降低LNG的生产成本,同时也起到了调峰的作用。利用HYSYS软件对流程进行模拟优化,分析不同参数对液化率、可行性等方面的影响,经过模拟,此流程液化率最大可达11.2%。     

带丙烷预冷的混合制冷剂液化天然气工艺优化

采用HYSYS软件,建立丙烷一级、二级和三级预冷的液化天然气工艺模拟流程。对相同操作条件的原料天然气,在冷量功耗相同条件下,丙烷预冷级数越多,节能效果越好,但效果逐渐减缓,而流程的复杂程度、设备数量增加较快。利用带三级丙烷预冷的混合制冷剂液化天然气流程,对原料天然气进行液化。通过对混合制冷剂组分配比等参数进行优化,得到流程的最小比功耗是6.717 kW·h/kmol。液化2 000 kmol/h的原料气,仅需3 827 kmol/h混合制冷剂,达到了工况优化和节能的目的。     

气体膨胀式天然气带压液化流程的设计与优化

天然气带压液化（PLNG）技术可在较高的压力和温度下储存液化天然气,为海上天然气的液化提供了可能,但对于PLNG流程的相关运行参数、性能优化方面的研究几乎还未见报道。为此,借鉴气体膨胀式天然气液化系统的优点,针对CO₂含量较低的海上天然气设计了一种气体膨胀天然气带压液化流程,并利用HYSYS软件进行了模拟和优化。结果表明：①分别采用N₂、50% N₂+50% CH₄、CH₄作为制冷剂,以产品LNG的单位能耗为衡量指标,对流程的4个关键参数（进口天然气压力、LNG储存压力、气体制冷剂膨胀前压力及气体制冷剂膨胀前预冷温度）进行了优化分析,并得到了它们的最优值;②比较了N₂、50% N₂+50% CH₄、CH₄分别作为制冷剂时,流程的能耗情况,发现CH₄是能耗最低的制冷剂;③将优化后的氮膨胀天然气带压液化流程与常规氮膨胀天然气液化流程进行比较,结果表明前者不仅占地面积小、流程简单、设备初始投资低,而且运行工况更优良、能耗更低（仅为0.218 9 kWh/m³,比常规流程的能耗降低了46%）。     

不带预冷流程的撬装天然气液化工艺研究

撬装天然气液化装置占地少、现场安装简单、容易移动,非常适合如边远、小、散气井气等小型气源的就地液化回收。本研究利用Aspen HYSYS流程模拟软件,以3万Nm~3/d的撬装装置为例,对带预冷和不带预冷的液化流程从能耗、循环水量等方面进行模拟分析。结果表明:尽管不带预冷的液化流程能耗稍高(比带预冷的液化流程高0.05～0.1kWh/Nm~3),但流程更简化,减小了设备体积,降低了设备投资,减少了装置安装和运输的时间和费用,突显了装置移动性强、适应性强的优点。     

天然气输配过程流体压力能回收技术现状与展望

在天然气输配及其净化过程中,存在许多需将高压流体经节流降压后输送、循环、排放等工序,造成流体机械能的大量浪费和经济效益的巨大损失,有悖于坚持节约高效、清洁环保的新型能源发展道路.以压力能回收为出发点,对压力能回收机理及其设备装置进行了介绍和比较;针对天然气输配现状,遴选并分析了现行工艺流程改造、创新的技术经济性能;展望了压力能回收的发展趋势和应用前景.结合天然气在液化石油气(LPG)中的储存特性,提出了基于天然气管网压力能回收的天然气-LPC储存调峰方案:高压管道来气,部分经冷冻LPG预冷,在LPG罐中溶解储存;其余气体经膨胀降温,为天然气预冷和冷冻LPG循环提供冷量后进入低压管网;当高峰用气时,罐内压力降低,天然气自动掺混一部分液化石油气供入配气管网,从而使天然气管道长期均衡供气,提高管道的利用系数.     

国外某油田放空天然气轻烃回收工艺研究

由于国外某油田伴生气全部用于放空,为了提高资源利用率,保护生态环境,对该放空天然气进行C3+组成回收,生产液化石油气(LPG)和凝析油。为此,开展了丙烷制冷+膨胀机制冷+DHX工艺回收轻烃方案设计研究,采用天然气两级预冷的丙烷制冷+膨胀机制冷+DHX工艺,并进行工艺参数优化。研究结果表明:设计的三种轻烃回收方案均能满足产品天然气中组成指标要求,DHX塔操作压力增加导致脱乙烷塔顶气抽出量明显增加,在满足产品天然气指标条件下,脱乙烷塔顶气抽出量范围逐渐变窄; DHX塔操作压力一定时,随着脱乙烷塔顶气抽出量增加,产品天然气中丙烷含量先减小后增加。较优的工艺参数是原料天然气一级预冷温度5℃,二级预冷温度-35℃,DHX塔操作压力1.60 MPa,脱乙烷塔操作压力3.05 MPa,脱乙烷塔顶气抽出量585 kmol/h。放空天然气能够回收LPG和凝析油47.97 t/d,生产天然气280×10~4m~3/d,经济效益显著。该研究成果对国内外油气田开展放空天然气回收利用具有参考意义。     

小型BOG再液化系统流程参数分析及优化

混合冷剂再液化系统回收液化天然气(LNG)加气站产生的蒸发气(BOG)是一种节能环保的新方法。为回收偏远地区小型LNG加气站现场储罐产生的BOG,以某LNG加气站实际情况为例,提出了一种小型带预冷的混合冷剂制冷循环回收加气站产生的BOG。对流程中压缩机进出口压力、分离温度以及混合工质循环流量等参数进行了模拟分析,探究了参数对系统能耗的影响及规律。在此基础上,以压缩机总功耗为目标函数,换热器最小换热温差等为约束条件,对该方法进行了优化。结果表明,在保证BOG液化率不变的情况下,优化后的制冷循环BOG直接再液化总功耗为9.37 kW,相比于优化前能耗下降了7.5%,优化效果理想。     

预冷混合冷剂液化天然气流程优化与对比

为了降低混合冷剂液化天然气流程的能耗,采用预冷措施。其中,常用的预冷方式有丙烷预冷和混合工质预冷。为获得两种预冷混合冷剂液化天然气流程的最优性能,对预冷混合冷剂液化流程建立比功耗为目标函数进行分析。同时,结合实例对丙烷预冷混合冷剂液化流程和双混合冷剂液化流程进行对比分析。结果表明:双混合冷剂液化流程较丙烷预冷液化流程的熵增小,冷凝液化效率高,且比功耗低,装置运行成本低。     

新型小型天然气液化流程

针对目前零散天然气源回收难、调压站压力能浪费的现状,以及传统天然气液化流程存在系统复杂、混合制冷剂配比困难、能耗大等缺点,基于超声速旋流分离器良好制冷效果这一特点,开展Laval喷管(超声速旋流分离器核心部件)制冷特性和液化分析,提出了一种利用超声速旋流分离器作为核心制冷设备的新型小型天然气液化流程。研究结果表明,Laval喷管具有较节流阀、膨胀机等更好的膨胀制冷效果,且结构简单;天然气在Laval喷管中的液化率整体高于节流阀中。当入口压力为5MPa、温度为300K,利用所提出的液化流程回收压力能时其天然气液化率可达到0.1321。     

C3/MRC天然气液化工艺优化模拟

为降低天然气液化中丙烷预冷混合冷剂液化工艺(C3/MRC)的能耗,采用Aspen HYSYS软件建立了优化计算模型。结合KBO法和优化器中的Box算法,以系统最小能耗为目标函数,换热器最小换热温差3°C为约束条件,工艺参数和制冷剂配比为决策变量,对C3/MRC流程进行了优化模拟。结果显示,优化后单位质量天然气的液化能耗为351.49 kW·h/t,与国外经典的C3/MRC液化流程相比,能耗显著降低。     

阶式双混合冷剂液化天然气流程的混合制冷剂研究

为了降低混合制冷剂液化天然气流程功耗,采用预冷循环。其中,阶式双混合冷剂液化天然气流程得到广泛应用。通过建立阶式双混合冷剂液化流程比功耗的目标函数,分析预冷温度、混合制冷剂组成及配比与液化流程比功耗的关系得出:混合工质预冷的最佳温度为-50℃,预冷混合制冷剂由C2H6~C5H12组成,深冷混合制冷剂应为N2、CH4~C3H8组成;同时,混合制冷剂最佳配比为比功耗最小所对应的各组分的含量。     

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将天然气液化有利于天然气的运输、有利于边远天然气的回收并能降低天然气的储存成本。在天然气液化流程中,用得最多的液化循环是混合制冷剂循环液化天然气流程。它具有机组设备少、流程简单、投资省及管理方便等优点。为此对这类流程进行了理论分析。系统介绍一带回热的典型混合制冷剂循环液化天然气流程的计算方法;并进行了全流程的模拟,得到流程各节点压力、温度、焓、熵、气液两相流量、总流量、气液两相摩尔分率;同时还计算     

LNG接收站BOG气体回收工艺改进与能耗分析

对LNG(液化天然气)接收站BOG(蒸发气)气体主要的两种不同回收方式,即再冷凝工艺和直接压缩工艺进行了能耗分析,指出再冷凝工艺更为节能;以进一步节省工艺能耗为目的,对现有BOG再冷凝工艺进行了优化。运用ASPEN流程模拟软件对BOG压缩机进出口压力、BOG温度及物料比等影响BOG再冷凝工艺能耗的运行参数的分析,提出了利用高压LNG对增压后的BOG进行预冷,降低物料比从而降低BOG压缩机能耗的工艺流程。优化后的BOG再冷凝工艺节能效果显著,较原工艺可节约BOG压缩机能量消耗31.4%。     

用于燃气调峰和轻烃回收的管道天然气液化流程

管道天然气的长途输送一般都采用高压管输的方式，高压天然气经各地的调压站降压后才能供应给普通用户使用，调压过程中会有大量的压力能损失。为解决城市燃气用户特有的用气不均匀性问题，介绍了一种利用高压天然气调压过程的压力能膨胀制冷的管道天然气液化流程。应用该流程可以将管道里的一部分天然气液化制成LNG并储存起来，在用气高峰时将储存的LNG再汽化以增加供气量，满足下游用户的需求。这样能够增强燃气企业的“调峰”能力，有利于天然气管网的平稳运行。同时，利用该流程还可以回收天然气中的轻烃资源，为石化工业提供优质的化工原料。     

基于粒子群算法优化LNG(C3-MR)流程的研究

丙烷预冷混合制冷液化流程(C_3-MR)在液化天然气生产中应用最广。该流程的优化属于非线性问题,优化结果受到过程变量和算法的影响。基于HYSYS软件模拟,对C_3-MR流程用MATLAB嵌入粒子群算法(PSO)优化制冷剂组分、流量以及流程压力以降低过程能耗。研究结果表明,对C_3-MR流程使用PSO算法优化迭代20次便收敛,优化后理论能耗低于公开文献报导的序列二次规划(SQP)和BOX方法的结果。