煤基天然气C_3/MRC液化工艺优化研究

针对煤基天然气(SNG)设计了一种C3/MRC液化工艺,考察了丙烷制冷循环和混合冷剂制冷循环中各冷箱温度分布对液化功耗的影响,煤基天然气节流压力对液化率的影响,对比了不同组成原料气的液化比功耗。研究结果表明:C3/MRC液化工艺适用于煤基天然气,且冷箱热流体出口温度分布对液化功耗影响较大;BOG气体中H2含量随节流后压力增高而增大;液化煤基天然气的单位功耗高于气田天然气。优化后煤基天然气的液化率达到94.95%,比功耗为0.34 k W·h/kg LNG。     

天然气液化C_3/MRC工艺研究

带丙烷预冷的混合冷剂制冷天然气液化工艺(C_3/MRC工艺)结合了级联式液化流程和混合冷剂液化流程的优点,即高效、简单,但目前我国尚无该工艺的技术应用,故开展了天然气液化C_3/MRC工艺研究。在介绍C_3/MRC工艺流程的基础上,对冷剂压缩机控制方式及压缩机出口冷剂冷却方式进行了研究,归纳了C_3/MRC工艺的技术特点。研究表明,C_3/MRC工艺适用于水源丰富地区的大型LNG工厂建设。通过开展该工艺研究,力图打破国外技术垄断,推动我国LNG工业的发展。     

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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。     

小型橇装LNG装置液化工艺对比分析

小型橇装LNG装置具有工艺流程简单、安装搬迁方便、原料气适应性强等特点,对于偏远地区油气回收、海上油气回收、散井气回收以及沼气回收利用等具有重要作用。对目前运行的小型橇装LNG装置所采用的混合冷剂循环制冷(MRC)工艺、N2膨胀制冷工艺、丙烷预冷混合冷剂制冷工艺和高压引射制冷工艺等4种液化工艺,从能耗、核心设备选型、可操作性、可成橇性等方面进行对比分析。通过分析得出,MRC工艺比较适合5×104m3/d及以下规模的橇装天然气液化项目。该研究结果对小型橇装LNG装置液化工艺的选择有借鉴意义。     

LNG液化工艺在边远分散井中的应用分析

分析了天然气脱硫、脱水、脱碳、脱汞及凝液回收等预处理工艺对边远分散井的适应性,同时对阶式制冷循环、混合冷剂(MRC)制冷循环和膨胀机制冷循环3种天然气液化工艺应用于边远分散井的工作特性进行了对比。阶式制冷由于工艺复杂不适用于边远分散井。MRC制冷操作弹性大、能耗低、适应性较强,可在大多数边远分散井应用。膨胀机制冷操作简单、占地面积小且易橇装化,适合在工况较为稳定且有较高井口压力的场合应用。从当前的技术水平来看,不含硫、低含碳且重烃含量低的单井更适合进行LNG液化工艺的应用和推广。     

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%）。     

级联式天然气液化工艺能耗优化

以脱酸、脱水、脱汞等净化处理后的天然气为原料,丙烷、乙烯和甲烷为制冷剂,采用级联式制冷工艺,利用HYSYS软件建立了天然气液化工艺流程模型。以单位能耗为流程优化的目标函数,各制冷循环的制冷剂压力、温度和循环量作为决策变量,并设定相关约束条件,对液化工艺能耗进行了优化。结果表明:在优化操作条件下,单位能耗为1 301 k J/m~3,压缩机总功耗为90.37 MW,二者分别低于优化前;随着天然气处理量的增加,压缩机功耗增加;当CH_4摩尔分数较高时,功耗相对较低;C_2H_6摩尔分数较高时,功耗相对也较高;N_2摩尔分数较高时,功耗变化不明显。     

基于HYSYS的天然气脱碳工艺优化及动态分析

采用Aspen HYSYS对广东省某60×104 m3/d天然气液化装置的甲基二乙醇胺(MDEA)和二乙醇胺(DEA)配方溶剂脱碳单元进行了稳态模拟,对比实际调研数据验证了模型的可靠性;以最小能耗为目标,以深度脱碳为约束条件,完成了脱碳胺液配比和工艺操作参数的优化;进一步搭建了吸收塔和再生塔的动态控制模型,分析了原料气...     

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。     

国内外两种高含氮天然气液化工艺的对比分析

为选择高效优化的高含氮天然气液化工艺,介绍了国内外两种典型的高含氮天然气液化工艺--国外常用的涡流管制冷器液化工艺和国内常用的膨胀机膨胀制冷液化工艺,通过模拟计算对其优缺点进行了分析对比。结果表明：涡流管制冷器液化工艺技术先进、工艺简单、操作弹性好,但是针对含氮量较高的天然气,其液化能耗较高、脱氮效果较差、甲烷回收率较低;膨胀机膨胀制冷液化工艺的优点是能耗相对低、脱氮效率高、甲烷回收率高,缺点是操作弹性较差。以某一含氮量较高的天然气作为原料,从液化单元功耗、脱氮率、甲烷回收率、投资成本等方面对两种液化工艺参数进行了比较,结论认为在针对高含氮量天然气进行液化时,膨胀机膨胀制冷液化工艺具有较大的优势。     

LNG膨胀前预冷差压液化流程参数优化

伴随国内外天然气管网的迅猛发展,天然气分输站调压过程蕴含压力能的回收利用已逐渐引起业内的重视。为了有效回收天然气分输站压力能,降低液化天然气的生产成本,本文采用膨胀前预冷的液化天然气流程回收压力能的同时得到LNG产品。通过建立预冷系统的数学模型,对预冷冷剂的配比、预冷温度及高、低压力进行了参数优化,并以最大年利润为经济目标,利用HYSYS优化器对比分析参数优化前后的差压液化工艺,结果表明参数优化后液化流程的年利润总额可增加1.15×10~3万元/a,有效地降低了装置的能耗,经济效益得到提高。     

天然气液化与轻烃回收联产工艺研究

在分析天然气液化、轻烃回收工艺共同点的基础上,提出将混合制冷循环(MRC)天然气液化与吸收塔(DHX塔)轻烃回收等传统工艺结合的联产工艺,用液化过程的混合制冷循环为轻烃回收提供冷量,同时通过轻烃回收过程对原料气中的重组分进行分离、加工。为进一步研究联产工艺在提高产量、降低能耗方面的优势以及适用气质,利用HYSYS分别对7组不同原料气的联产工艺和传统工艺进行模拟。结果显示,在所有气质条件下,两种工艺的C_3收率、液化石油气产量、稳定轻油产量基本相等,联产工艺可提高液化过程重组分分离效率,使LNG中C_3摩尔分数≤0.3%。联产工艺生产一、二级LNG分别要求原料气中C_1、C_2摩尔分数y(C_1)/y(C_2)≥5.67、y(C_1)/y(C_2)≥3。同时,联产工艺适用于C_2~+摩尔分数≥7%的原料气,在该条件下,LNG产量提高约71.89%,单位能耗降低约17.66%。     

煤化工合成气低温分离工艺优化与分析

目的以新疆哈密某公司煤化工工艺过程为研究对象,解决煤化工合成气低温分离液化系统高能耗问题。 方法通过Aspen HYSYS软件模拟了单级混合制冷剂合成天然气分离液化流程,采用BOX算法,以系统最低能耗为目标函数,冷箱最小换热温差3 ℃为约束条件,优化了混合制冷剂组分配比及混合制冷剂循环一、二级压缩压力。 结果在保证LNG和制甲醇原料气产量不变的前提下,优化后冷箱冷热复合曲线更接近且平滑,换热效果更优,系统总能耗降低了16.59%,火用效率由37.96%提升至43.04%,显著提高了能源利用率。 结论BOX算法优化混合冷剂配比及压缩压力对降低合成气液化工艺能耗、提高系统火用效率有显著效果,对煤化工合成气低温分离液化工艺的研究具有借鉴意义。      

基于HYSYS的C3/MRC液化天然气流程(炯)分析

运用ASPEN HYSYS软件建立C3/MRC液化天然气流程模型,依据热力学(炯)衡算方程,对各单元设备进行(炯)损失模拟计算.结果表明:压缩机的(炯)损失占整流程设备(炯)损失的56.74％,LNG换热器的占比为16.04％,这两者是流程节能减排的重点.通过对各设备(炯)损失影响的工况研究可以得出能够显著影响(炯)损失的关键工艺参数.为了尽量降低压缩机、LNG换热器等设备的(炯)损失,调节关键参数可以达到优化流程、提高工艺经济性的效果.     

基于HYSYS的C_3/MRC液化天然气流程分析

运用ASPEN HYSYS软件建立C3/MRC液化天然气流程模型,依据热力学衡算方程,对各单元设备进行损失模拟计算。结果表明:压缩机的损失占整流程设备损失的56.74%,LNG换热器的占比为16.04%,这两者是流程节能减排的重点。通过对各设备损失影响的工况研究可以得出能够显著影响损失的关键工艺参数。为了尽量降低压缩机、LNG换热器等设备的损失,调节关键参数可以达到优化流程、提高工艺经济性的效果。     

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。     

三甘醇脱水在高酸性气田集输站中的应用分析

针对塔河一号联合站天然气处理装置的实际情况,以该轻烃回收装置的影响因素敏感性分析及装置参数优化为主要研究内容,运用流程模拟软件建立了相应的工艺模型。选择透平膨胀机膨胀端出口温度、丙烷制冷后温度、低温分离器温度、重接触塔理论塔板数、脱乙烷塔理论塔板数以及脱乙烷塔塔底重沸器温度为主要因素,讨论这些因素对C3、C＋3回收率及装置能耗的影响程度。在此基础上以操作参数为决策变量,以回收率和能耗为优化目标,结合液化石油气质量标准确立相关的约束条件,建立了基于流程模拟和SQP法的天然气处理装置优化模型,将C3回收率从83.63%提高到96.65%,C3＋回收率从92.30%提高到98.43%。同时,液化气中C3＋C4摩尔分数增至95%,C5摩尔分数降至1%左右。     

塔河一号联合站天然气处理装置参数优化研究

针对塔河一号联合站天然气处理装置的实际情况,以该轻烃回收装置的影响因素敏感性分析及装置参数优化为主要研究内容,运用流程模拟软件建立了相应的工艺模型。选择透平膨胀机膨胀端出口温度、丙烷制冷后温度、低温分离器温度、重接触塔理论塔板数、脱乙烷塔理论塔板数以及脱乙烷塔塔底重沸器温度为主要因素,讨论这些因素对C3、C+3回收率及装置能耗的影响程度。在此基础上以操作参数为决策变量,以回收率和能耗为优化目标,结合液化石油气质量标准确立相关的约束条件,建立了基于流程模拟和SQP法的天然气处理装置优化模型,将C3回收率从83.63%提高到96.65%,C3+回收率从92.30%提高到98.43%。同时,液化气中C3+C4摩尔分数增至95%,C5摩尔分数降至1%左右。     

半贫液脱酸工艺应用于浮式天然气液化装置中的可行性研究

浮式天然气液化装置(FLNG)是近年来海洋工程界提出的解决深海天然气田开发利用的有效途径,但与传统的陆上天然气液化装置相比,浮式天然气液化装置中脱酸工艺设计和设备选型布置都面临新的技术要求和挑战。设计了一种适用于FLNG的半贫液脱酸工艺,并通过模拟优化和工艺计算对半贫液脱酸工艺与传统液化工厂脱酸工艺在系统能耗、设备数量、设备质量、工艺复杂性和海洋环境适应性等方面进行了分析比较,结果表明半贫液脱酸工艺适用于浮式天然气液化装置,特别是在处理高酸气负荷的天然气方面具有很大的应用潜力。     

基本负荷型级联式制冷工艺用能分析

基本负荷型制冷液化工艺中,级联式制冷工艺和混合制冷剂液化流程(MRC)应用最为广泛。最初的天然气液化方式采用级联式制冷工艺,冷却介质依次为水、丙烷、乙烯和甲烷。该工艺虽然流程复杂,但比较节能,在国内外仍有一部分制冷液化装置采用该工艺。采用HYSYS软件建立级联式制冷工艺计算模型,对该制冷工艺中相关参数进行优化,得到各关键节点及相应流程的最优值参数;并对原料气处理量,压缩机出口压力、系统功耗和各制冷剂循环量之间的关系进行了分析。为现场运行提供理论指导,并对相关液化装置的设计和运行参数优化、工况考核等提供技术支持。