一种新的利用LNG冷能的回收油田伴生气凝液的工艺

A novel process to recovery natural gas liquids from oil field associated gas with liquefied natural gas (LNG)cryogenic energy utilization is proposed.Compared to the current electric refrigeration process,the proposed process uses the cryogenic energy of LNG and saves 62.6%of electricity.The proposed process recovers ethane, liquid petroleum gas(propane and butane)and heavier hydrocarbons,with total recovery rate of natural gas liquids up to 96.8%.In this paper,exergy analysis and the energy utilization diagram method(EUD)are used to assess the new process and identify the key operation units with large exergy loss.The results show that exergy efficiency of the new process is 44.3%.Compared to the electric refrigeration process,exergy efficiency of the new process is improved by 16%.The proposed process has been applied and implemented in a conceptual design scheme of the cryogenic energy utilization for a 300 million tons/yr LNG receiving terminal in a northern Chinese harbor.     

液化天然气工厂天然气净化工艺的选择

介绍了天然气中水分、硫化氢、二氧化碳、重烃、汞及氮气等杂质对LNG工厂液化的影响,以及天然气的净化工艺.根据某公司液化天然气工厂天然气来源变化,说明天然气的组成对天然气净化工艺选择的影响.     

液化天然气过程的热力学分析

利用R K S方程建立了天然气和液化天然气焓火用计算的热力学模型;对 2×104 m3 /d液化天然气液化过程进行了模拟计算;计算了各设备的火用损失和液化过程的火用效率;热力学计算分析结果表明,装置的最大火用损环节是循环压缩机,其次是透平膨胀机和气波制冷机。本装置利用自身所产尾气作为燃气发动机的燃料,进而利用燃气发动机带动循环压缩机,节省了大量电能,回收了排放尾气的能源,有效地解决了压缩机的高能耗问题。     

C3/MRC液化流程中原料气成分及制冷剂组分匹配

针对两种代表性原料天然气No.1和No.2,利用Aspen HYSYS流程模拟软件对C3/MRC天然气液化流程进行了动态模拟,考虑了混合制冷剂高低压变化、混合制冷剂组分改变,通过模拟研究获得了混合制冷剂各个组分N₂、CH₄、C₂H₆及C₃H₈在制冷系统中的不同作用,同时获得了制冷剂组分与混合制冷剂高低压以及原料天然气c_p-T之间的依赖关系,全面动态地展示了制冷剂各组分在C3/MRC流程中的影响和作用。在此基础上,又对比了原料天然气No.1和No.2在不同混合制冷剂高低压下C3/MRC流程的能耗指标。研究结果表明：原料天然气的c_p-T关系是决定整个C3/MRC流程能耗高低的关键因素,而混合制冷剂的组分或高低压的选择则对系统能耗影响较弱。混合制冷剂的组成及其高低压力的选择应根据原料天然气的c_p-T关系进行合理选取,以确保流程设计更为合理。     

小型可移动式天然气液化装置研究进展

小型可移动式天然气液化装置以其独特优势在零散天然气源的液化集输、管输天然气的再分配及分布式调峰和车用LNG燃料站等场合有非常广泛的应用前景。概括对比分析了现有的天然气液化技术,指出占据国际LNG工业主流地位的混合制冷剂循环(MRC)液化流程也是适宜小型化的最佳技术之一。在简要介绍了小型天然气液化装置的近期进展后,重点介绍了本团队基于近20年的混合工质节流制冷技术方面的研究经验,研制成功系列规格小型混合工质撬装液化装置,同时提出并创建了以此为基础的"煤层气柔性液化中心和虚拟管网"集输方案的概念。已研制出的全风冷、制冷油润滑螺杆压缩机驱动的10000~30000 m³·d^-1"可移动式液化装置",其中30000 m³·d^-1液化装置生产中实测液化比功耗已经与国内1000000 m³·d^-1的集中液化工厂相当。目前在山西、内蒙古已有多套不同规模的装置运行,初步形成一定规模。     

大型天然气液化技术与装置建设现状与发展

国外天然气液化技术发展近百年,工业化应用也达半个多世纪,已发展成熟多种液化工艺及配套技术。我国涉足天然气液化技术较晚,正处于发展阶段。本文介绍了各种天然气液化工艺及其工业化应用情况,分析其工艺特点、装置规模、适用范围,为国内天然气液化技术开发提供指导。分析表明,混合冷剂制冷工艺（DMR和C3MR）与优化级联工艺是大型天然气液化装置所采用的主流工艺,应用实例多,地域范围广,装置规模不断扩大;近20年建成和目前正在筹建中的大型液化项目,主要为岸基且单线规模为（3.0～6.5）百万吨/年LNG;DMR技术新型高效灵活。此外,随着资源开发技术的发展,极地与深海资源的开发利用不断增加,适应极寒气候条件和海上浮式的液化技术将成为新的研究热点。     

Control structure synthesis for operational optimization of mixed refrigerant processes for liquefied natural gas plant

The best control structures for the energy optimizing control of propane precooled mixed refrigerant (C₃MR) processes were examined. A first principles‐based rigorous dynamic model was developed to analyze the steady‐state and dynamic behaviors of the C₃MR process. The steady‐state optimality of the C₃MR process was then examined in a whole operation space for exploring the feasibility of the energy optimizing control for possible control structures. As a result, the temperature difference (TD) between the warm‐end inlet and outlet MR streams was exploited as a promising controlled variable to automatically keep the liquefaction process close to its optimum. The closed‐loop responses were finally evaluated for every possible control structure candidate. Based on the steady‐state optimality and the dynamic performance evaluation, several control structures with a TD loop were proposed to be most favorable for the energy optimizing control of the C₃MR process. The proposed optimality approach can be applied to any natural gas liquefaction process for determining a proper controlled variable for optimizing operation. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 60: 2428–2441, 2014     

空气分离与天然气液化组合循环

提出了利用空分系统冷量液化天然气的联合流程思想,并介绍了一种采用氮气膨胀循环的空气分离与天然气液化联合方案,在得到液化天然气（LNG）的同时,也生产氮气、氧气等多种产品。通过流程模拟计算并采用有效能分析原理,确定了高、低温膨胀量比对传热温差及有效能损失的影响规律,得到了不同液化量下的优化膨胀量之比。结果表明,基于热负荷总组合曲线的有效能分析原理能够方便、有效地研究整个传热过程的温差分布及有效能损失规律,对实际低温过程系统优化有重要意义。     

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。     

LNG燃气电厂三联产系统节能分析

根据厦门燃气电厂实际情况,提出了一种LNG热电冷三联产节能方案。在假设条件下,分析并计算了该方案下的系统能源利用率、运行经济性及节能潜力。结果表明：该节能方案冷电、热电系统能源利用率分别可达89.2%和82.8%,联产系统总能利用率超过80%;而且供冷系统的运行费用较低,投资回收期小于5年,具有明显的经济效益和较大的节能潜力。     

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。     

提高天然气处理装置液化气收率的研究与改造

塔里木油田分公司轮南作业区近几年来液化天然气的实际产率较低 ,增加液化气产量是提高装置经济效益的重要途径。对天然气处理装置及原油稳定装置在生产运行过程中出现的问题进行分析研究 ,提出了增加液化气收率的改进措施     

A new liquefaction method for natural gas by utilizing cold energy and separating power of swirl nozzle

A swirl nozzle with a central body was newly designed to make full use of the cold energy and separating power, and the coupling of swirling flow and condensation was realized based on a condensation model, a droplet surface tension model and a Reynolds stress model turbulence model. The flow and condensation characteristics of methane gas under supersonic swirling flow conditions were studied. The results show that the flow and condensation parameter distribution in the swirl nozzle are similar under varying swirling intensities, but the swirling performance improves with the increase in swirling intensity, and a tangential velocity is beneficial before the gas enters the nozzle. As the inlet temperature decreases or the inlet pressure increases, the liquefaction efficiency increases, and the gas condensation process can be promoted. With the advancement of the initial nucleation position and the increase in the droplet radius, the separation efficiency of the swirl nozzle increases.     

煤炭地下气化制液化天然气技术经济性分析

为了核算煤炭地下气化制液化天然气(UCG-LNG)技术的经济可行性,在试验数据的基础上,以年产液化天然气2亿m3的UCG-LNG项目为例,计算了项目的总投资额,以及工程费用和天然气生产成本的构成及各项占比,并分析了项目的敏感性。结果表明,项目总投资约18.7亿元,总投资的88.3%为工程费用,而在工程费用中,空分设备、煤气净化设备以及天然气液化设备的总费用占比高达69.5%;在天然气销售价格为3.21元/m3时,整个项目的税前内部收益率(IRR)为10.90%,投资回收期为9.85 a(含3 a建设期),经济上可行,敏感性分析得出天然气销售价格对项目IRR的影响最大。     

采用液化天然气冷量的空分系统新流程

从多个角度分析了空分装置中应用液化天然气(LNG)冷量的优势,针对不同的场合提出了2种引进LNG冷量的液体空分流程新方案。方案1适用于投资建设新设备的场合,方案2适用于现有流程的改造生产液体的场合,2种方案有一个共同点即使用LNG冷量冷却循环氮气制冷。采用Aspen P lus软件对2个方案进行了模拟计算,结果表明:引进LNG冷量之后,所需循环氮气量明显减少,系统最高运行压力降低由传统流程的4.2—5.0 MPa降低到2.1—2.6 MPa,液态产品的单位能耗从约0.5 kW.h/kg降低到0.327—0.338 kW.h/kg,节能效果明显。LNG气化过程中换热压力的提高对冷量回收影响较小,而采用液泵加压节省能耗,将气化过程安排在升压过程之后有利于能源的合理利用。     

液化天然气卫星站冷能梯级优化利用

近年来随着中国液化天然气(LNG)产业的迅速发展,全国各地相继建设了200多座LNG卫星站,今后还将会以较快的速度继续增长.研究如何高效合理地利用这些卫星站的冷能对于节能环保、建设节约型社会有着重要的意义.文中对LNG卫星站的冷(火用)特性进行了分析,得出LNG卫星站冷能的利用特点.通过对LNG冷能梯级利用理论的分析和...     

液化天然气冷能回收混合动力循环参数分析

提出了以氨水为工质的朗肯循环、燃气动力循环和液化天然气循环组成的混合动力循环系统,用于液化天然气冷能回收。建立了混合动力循环中换热和动力设备的能量平衡方程和可用能平衡方程,并以朗肯循环冷凝温度、朗肯循环透平进出口压力、液化天然气循环透平进出口压力为关键参数,分析了上述关键参数对混合动力循环热效率和可用能效率的影响。分析结果表明,混合动力循环热效率和可用能效率随朗肯循环冷凝温度升高、朗肯循环透平进口压力和液化天然气循环透平进口压力增大而提高,随朗肯循环透平出口压力和液化天然气循环透平出口压力增大而降低。     

小型撬装式LNG装置的流程模拟

为了使小型撬装式LNG（液化天然气）装置的流程研究具有普遍意义,通过对液化流程的评价,分别从混合制冷剂液化流程和膨胀机液化流程中选择了极具代表性、性能最佳的丙烷预冷混合制冷剂液化流程和N2-CH4膨胀机液化流程,并结合液化流程的发展趋势,综合多种液化流程的优点,提出了节能新型混合制冷剂液化流程,对以上液化流程进行了模拟计算,并比较了流程的关键参数.结果表明,节能新型混合制冷剂液化流程简便灵活、能耗低、液化率高,适应于小型撬装式LNG装置.     

液化天然气(LNG)冷能利用研究进展

液化天然气(LNG)作为一种清洁、高效的优质能源,其汽化释放的大量冷量具有极大的经济价值及环保价值,但却存在LNG冷能利用率不高的普遍问题。本文阐述了LNG冷能利用的各种方式,比较了各种方式的优缺点及冷能需求,分析了其利用前景及环保价值。介绍了国内外液化天然气冷能利用技术的开发与研究进展,指出了其冷能利用率普遍不高的原因。在此基础上强调了LNG冷能“温度对口,梯级利用”原则的重要性,开发蓄积和储存冷能的装置以及研发新型载冷剂的迫切性,并提出因地制宜选择冷能利用项目,拓展新的冷能利用形式。     

一种天然气液化和CO2捕集相结合的余热回收发电系统

针对余热回收和能源利用的问题,以液化天然气(LNG)作为冷源,稠油开采废气作为热源,提出了一种结合天然气液化和废气发电与CO₂捕集的余热回收利用系统。分析了关键热力学参数对系统热力学性能的影响。结果表明：对于有机朗肯循环和制冷循环,增加透平膨胀机的进口温度,降低其出口压力以及减少制冷循环压缩机进出口的压缩比,可获得最大净输出功为454.9 kW,余热回收效率为34.2%。对于天然气液化系统,采用C++进行非线性约束优化计算,以氮膨胀制冷循环压缩机总功耗为目标函数进行优化,得到压缩机最优总功耗为101.54 kW。降低天然气压缩机(K110)进口温度,氮气膨胀机(T3)出口压力以及氮气质量流量,可获得最大LNG调峰量为378.8 kg/h,反之,CO₂捕集量可提高28.6%。