Plant-wide control for the economic operation of modified single mixed refrigerant process for an offshore natural gas liquefaction plant

The marine operation of floating liquefied natural gas (FLNG) demands process compactness, flexibility, simplicity of operation, safety, and higher efficiency. The modified single mixed refrigerant (MSMR) process satisfies the FLNG process requirements and is accepted as a suitable technology for FLNG operation. The aim of this study was to develop a plant-wide control structure or strategy that can sustain the economic efficiency of the MSMR process. The NGL recovery and liquefaction units were integrated in the MSMR process to provide a compact plant structure with an efficient operation. Steady-state optimality analysis was intensively conducted in a rigorous dynamic simulation environment to determine the correct variable to sustain the economic efficiency of MSMR process. The results showed that the flow rate ratio of heavy and light mixed refrigerant (HK/LK ratio) is a promising self-optimizing controlled variable. Controlling this variable can sustain the MSMR optimality, even when the process is operated under off-design operating conditions or in the presence of disturbances. Based on the control structure tests, the control configuration with the HK/LK ratio loop showed excellent performance, maintaining the process stability against a range of disturbances. The proposed approach can also be applied to any cryogenic liquefaction technology for determining a possible optimizing controlled variable.     

晃动对FLNG排管式液体分布器性能的影响

随着海洋油气开发的推进,填料塔被广泛应用于海上浮式液化天然气设备(FLNG),对天然气进行预处理。填料塔的重要元器件为液体分布器,其设计的好坏直接影响到填料性能和全塔效率的发挥。排管式液体分布器因其驱动力为液体压力,能更好地适应海上晃动。为了研究海上晃动对其液体分布性能的影响,使用可以实现横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、垂荡6种单一自由度晃动的六自由度晃动平台,对排管式液体分布器进行静止、不同晃动形式和不同晃动幅度工况下的实验研究,测量各种工况下各孔口的出口流量,分析各种晃动形式和晃动幅度对其液体分布性能的影响效果。结果表明:①6种单一晃动形式中,横摇、纵摇对排管武液体分布器的孔口流量分布影响较大,横摇5°和纵摇5°使其整体不均匀度(M_o)值分别增大了35%和15%,其余晃动形式对其性能影响较小;②随着晃动幅度的增大,排管式液体分布器的液体分布性能变差,横摇8°比横摇5°的M_o值增大30%,纵摇8°比纵摇5°的M_o值增大20%左右,艏摇运动下的M_o值变化不明显。该研究成果,为排管式液体分布器在海上的应用及优化提供了技术支持。     

南海浮式液化天然气生产装置运动性能预报分析

基于三维势流理论和悬链线理论,系统地对南海百年一遇海况时不同载液率下浮式液化天然气生产装置的运动性能进行研究,并与模型试验结果进行验证分析。研究结果表明,南海浮式液化天然气生产装置运动性能的数值预报和试验结果具有较好一致性。不同载液率装载工况对浮式液化天然气生产装置横摇运动性能的影响较大,而系泊缆索张力几乎不受舱内液体晃荡影响。该研究结果可为浮式液化天然气生产装置的设计提供理论依据。     

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。     

FLNG/FLPG新型装置设备风险评估方法研究

针对FLNG/FLPG新型装置上设备数量多,故障模式复杂,风险评估模型层次不清导致风险评估结果往往不准确的问题,提出了一种FLNG/FLPG新型装置的设备风险评估方法:以层次分析法构造工艺模块、设备、故障模式3个层次的风险评估模型,然后采用改进的FMEA对最低层次的设备故障模式进行评估,最后运用多级模糊综合评判方法逐层上推,得出FLNG/FLPG新型装置整船层次上各工艺模块的设备风险评估结果。应用实例表明,该方法可为FLNG/FLPG新型装置设备的维修及设备风险管理提供决策依据,同时对其他系统的设备风险评估可提供一定的参考。     

FLNG用印刷板路换热器技术特点及发展趋势

印刷板路式换热器（PCHE）可兼顾紧凑高效和安全可靠,是一种在浮式液化天然气生产储卸装置（FLNG）中有良好应用前景的换热器型式。综述了PCHE的研究现状,包括PCHE结构分类、换热特性和阻力特性的研究,总结了PCHE在FLNG领域应用的现状,分析了PCHE在FLNG领域应用的难点,包括FLNG中PCHE结构选型、晃荡工况对换热器的影响机制和抑制晃荡导致传热恶化的措施,为应用于FLNG晃荡工况的PCHE设计提供理论依据与研究方向。     

PRICO~?天然气液化技术在海上浮式装置上的应用

较之于岸上(陆地)天然气液化装置,海上浮式天然气液化(FLNG)装置具有投资低、建设周期短、便于迁移及可重复使用等优点,但也面临着易受海上工况及船体晃荡影响等诸多挑战。为此,借助于PRICO~?单循环混合冷剂(SMR)天然气液化工艺技术所具有的较大的灵活性,以及流程简单、易于操作、可满足不同客户的需求、成本更低等优势,运用模块化设计进行了FLNG装置的设备布置,针对海上操作环境对部分关键设备进行了改进,研发出了世界上第一个基于该工艺的浮式天然气液化装置——Exmar FLNG,并进行了现场调试及性能考核。应用效果表明:(1)PRICO~?天然气液化技术能够使FLNG从概念设计实现工程化,并获得更多的发展空间;(2)Exmar FLNG装置集合了天然气处理、天然气液化、LNG储存和装卸功能,工艺流程简短、装置设备数量少、操作简单,具有较短的开停车时间,能较好适应海上恶劣天气及原料气组成变化大的工况,其设计与建造完全符合船级社的相关规范和规定。结论认为,该技术为海洋石油伴生气处理、边际气田和深海气田开发利用提供了一种新的既安全又经济的解决方案。     

渤海湾浮式LNG发展现状及趋势

渤海湾天津地区,工业发达,能源紧缺。接受终端的使用能为天津地区,提供大量LNG,作用生产。在国外发达国家,最近10年正大规模开发该系统。综述了渤海湾浮式发展现状,提出未来发展趋势将是大规模开发FLNG系统,提高效率。     

横摇工况下FLNG绕管式换热器降膜流动换热数值模拟研究

绕管式换热器作为浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG)的主低温换热器,研究其在海况条件下换热性能的变化对提高FLNG在海洋环境运行时的综合性能具有重要意义.本文以绕管式换热器内换热管的管外降膜流动换热过程为研究对象,建立了圆管与椭圆截面正弦波管管外降膜流动换热模型,分析对比了水平静止和横摇工况下2种换热管的周向局部换热...