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     

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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。     

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在基本负荷型天然气液化装置中，丙烷预冷的混合制冷剂液化流程（C₃/MRC）应用得最多。在对C₃/MRC流程进行热力模拟的基础上，分析了流程中天然气压力对制冷剂的流量、制冷剂压缩机的耗功、丙烷压缩机的耗功、混合制冷剂循环中制冷剂提供的冷量和天然气消耗的冷量、丙烷预冷循环丙烷提供的冷量及天然气消耗的冷量的影响。     

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在基本负荷型天然气液化装置中，丙烷预冷的混合制冷剂液化流程（C₃/MRC）应用得最多。在对C₃/MRC流程进行热力模拟的基础上，分析了流程中天然气压力对制冷剂的流量、制冷剂压缩机的耗功、丙烷压缩机的耗功、混合制冷剂循环中制冷剂提供的冷量和天然气消耗的冷量、丙烷预冷循环丙烷提供的冷量及天然气消耗的冷量的影响。     

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。     

天然气流化装置工艺方案设计

目前 ,天然气液化循环主要采用三种形式 :复叠式制冷循环、混合制冷剂循环和膨胀制冷循环。这 3种液化循环有不同工艺特点和适用范围。复叠式制冷循环主要适用于处理规模大、连续生产的基地型LNG工厂。混合制冷剂液化循环一经问世即在天然气液化及分离技术中得到了广泛应用。同复叠式制冷循环相比 ,混合制冷剂液化循环具有流程简单 ,机组少 ,投资费用少 ,对制冷剂纯度要求不高等优点。     

天然气预处理和液化工艺技术的研究进展

调研了国内外天然气预处理和液化方面的最新文献,并对各种工艺技术进行了比较和分析。天然气预处理的工艺技术主要包括：酸性气体的脱除、水的脱除以及汞及重烃的脱除等;液化工艺流程主要有阶式制冷循环、混合制冷剂制冷循环、膨胀机制冷循环。各种液化方式都有自己的工艺特点。阶式制冷循环能耗最小,是目前天然气液化循环中效率最高的一种;混合制冷剂循环同阶式制冷循环相比,混合制冷液化循环具有流程简单、机组少、投资费用低、对制冷剂的纯度要求不高等优点;膨胀机循环能够较迅速和简单地启动和停工。但功耗较大。     

大型FLNG装置上部模块混合制冷剂液化工艺的适应性评价分析

对于大型浮式液化石油气(FLNG)装置,液化工艺是整套装置非常关键的技术之一。混合制冷剂液化工艺具有流程简单、设备少、效率高、功耗小等优点,已广泛应用于陆上液化工厂,且将用于海上FLNG装置。混合制冷剂可细分成不同的工艺,不同的液化工艺具有不同的特点和适用范围。利用HYSYS软件对不同进料流量、甲烷组分比例和重组分比例下的三种混合制冷剂工艺进行了模拟,对比了三种流程的能耗与设备特征,分析了适用于不同液化能力浮式装置的工艺流程。结果表明:在天然气进气流量为65 000m3/d的条件下,丙烷预冷混合制冷剂循环(C3MR)压缩机比功耗为0.330 9,双混合制冷剂循环(DMR)比功耗为0.225 4,单混合制冷剂循环(SMR)比功耗为0.245 1;C3MR流程关键设备数量最多,DMR次之,SMR设备最少;C3MR所需的制冷剂量最大,SMR最小;随着原料气中甲烷含量的变化,C3MR比功耗的变化最大,DMR、SMR比功耗变化较小。     

天然气液化装置工艺方案设计

目前,天然气液化循环主要采用三种形式：复叠式制冷循环、混合制冷剂循环和膨胀制冷循环。这3种液化循环有不同工艺特点和适用范围。复桑式制循环主要适用于处理规模大、连续生产的基地型LNG工厂。混合制冷剂液化循环一经问世即在天然气液化及分离技术中得到了广泛应用。同复叠式制冷循环相比,混合制冷制液化循环一经问世即在天然气液化及分离技术中得到了广泛应用。同复叠式冷循环相比,混合制冷剂液化循环具有流程简单,机组少,投资费用少,对制冷剂纯度要求不高等优点。     

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。     

某天然气液化工艺冷箱积液分析及排除

某工艺是一套国内外应用广泛的天然气液化工艺技术,具有工艺流程简单、布置紧凑、设备数量少等优点,但该工艺因冷箱(板翅式换热器)容易积液,导致装置减产或生产中断的问题。描述了珠海天然气液化装置冷箱积液时的工艺现象(压力、液位、压差、温度等),分析了产生积液的原因,并提出了处理方法,为同类装置及时判断及科学处理冷箱积液问题提供了参考。     

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。     

混合工质循环气体液化系统组分测定方法研究

混合工质组分配比对混合工质循环气体液化系统的性能有较大影响,也是液化工艺和循环性能优化的重点。在实际系统的调试运行中,有必要对混合制冷剂组分进行定量分析。本文针对一种小型预冷式混合工质循环气体液化系统实验,建立了该系统工质组分的气相色谱分析方法,可快速、简便、准确地测定工质组分含量,为混合工质循环的实验优化提供了技术支持。     

液化天然气工厂重烃脱除工艺方案比选

分析了液化天然气工厂重烃脱除的现状及存在的问题,对比了多种重烃脱除方案的优劣性。以华油天然气股份有限公司处理规模为100×104 m3/d(20℃,101.325kPa)的广元LNG工厂现有装置为例,在脱水单元后新增1套脱重烃装置可取得良好的重烃脱除效果,减少重烃闪蒸气量,提高天然气液化率,降低LNG产品的比功耗,促进装置长周期满负荷稳定运行。     

天然气液化混合冷剂配方优化研究

混合冷剂制冷是目前天然气低温液化的重要手段,由于操作工况复杂、冷剂介质多相共存,制冷剂的选择及配方优化已成为天然气混合冷剂液化技术面临的主要问题。本文采用均匀设计实验方法对混合冷剂配方进行研究,首先依据不同制冷剂组分在不同温区制冷的原理,初步选定基本冷剂组分;然后通过HYSYS模拟不同组成混合冷剂的制冷效果,通过实验结果分析混合冷剂中各组分的作用;在保持操作压力及处理量不变的条件下,以冷剂的最小循环量为目标参数进行优化分析,最终形成混合冷剂优化配方,从而避免了采用复杂原理探讨和试算的传统方法。     

混合工质制冷流程(MRC)液化天然气及轻烃联合生产装置简介

介绍了采用混合工质制冷流程(MRC)的液化天然气(LNG)及轻烃联合生产装置,并对采用该流程和采用氮膨胀流程的LNG装置的经济性进行了比较。MRC流程可显著降低能耗和生产成本。     

海上天然气液化工艺流程优选

LNG-FPSO（LNG Floating Production Storage and Offloading Unit,又称FLNG）是集海上液化天然气的生产、储存、装卸和外运为一体的新型浮式生产储卸装置。作为LNG-FPSO的核心技术,海上天然气液化工艺将对该装置的建造运营费用、运行稳定性和整个系统的安全性产生很大的影响,而现有的3种基本类型的天然气液化工艺（氮膨胀、混合冷剂和级联式制冷液化工艺）都不能完全符合海上天然气液化工艺的设计标准。为此,根据海上作业的特殊工况,组合模拟了6种适用于海上天然气液化的工艺流程,并从制冷剂流量、功耗、关键设备数量、天然气流量敏感性、天然气组成敏感性、易燃制冷剂储存和海上适应性等方面对各流程进行了比较,根据计算结果及对各流程的定性分析,优选出带预冷的氮膨胀液化工艺［即丙烷预冷双氮膨胀流程、混合制冷剂-氮气膨胀（并联）流程和混合制冷剂-氮气膨胀（串联）流程］为LNG-FPSO装置的首选工艺,且发现随着预冷深度的增加,该工艺的海上适应性减弱,功耗降低,处理能力增强。