小型天然气膨胀液化工艺模拟及研究

国内油气资源分散、单井产量小,边远地区的油气资源较丰富,可以利用小型液化天然气装置制成LNG后外输,同时小型天然气膨胀液化工艺又是我国LNG研究工作的重点。利用Aspen Hysys软件对N2-CH4膨胀制冷液化流程进行模拟、研究和分析,得出影响该流程的主要参数:制冷剂高压压力、主换热器出口温度、制冷剂氮气含量、天然气进料压力和LNG储存压力对液化率和比功耗的影响。     

一种天然气液化和CO_2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CO_2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,CO_2捕集量可提高28.6%。     

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%。     

LNG接收站外输低谷期BOG再冷凝工艺的优化

通过分析研究BOG温度和BOG压缩机压比等主要参数对再冷凝工艺的影响,结合输气低谷期的外输特点,在原工艺流程压缩机出口处增设换热器,通过修改流程实现了高压泵出口低温LNG对压缩机出口高温BOG的预冷,既大幅降低完全冷凝BOG所需LNG量,又可节约运行能耗,实现了再冷凝工艺的优化。优化后的工艺对于提高输气低谷期LNG接收站的综合经济效益具有重要意义,存在广阔的应用前景。     

LNG工厂自控安全设施设计

迄今为止,在天然气液化领域中成熟的液化工艺主要有以下三种:阶式制冷循环工艺、混合制冷循环工艺和膨胀机制冷循环工艺。本论文主要论述采用带预冷氮膨胀制冷液化流程的LNG工厂的危险因素以及自控设计相关方面的安全措施,对于其他工艺类型的LNG工厂也有借鉴意义。     

液化天然气接收站蒸发气体再冷凝工艺的优化

针对液化天然气（LNG）接收站的蒸发气体（BOG）再冷凝工艺系统能耗偏高的问题,对现有BOG再冷凝系统进行了工艺流程优化。通过对BOG压缩机入口温度、BOG压比及物料比等影响BOG再冷凝工艺能耗的主要运行参数的分析,提出了利用高压LNG预冷增压后的BOG,降低BOG压缩机压比的工艺流程。优化后的BOG再冷凝工艺较原工艺可节约BOG压缩机能量消耗32. 5％,且优化后的流程改善了LNG下游管网输气峰、谷负荷波动时的操作弹性,有较好的调峰功能。     

LNG工厂危险因素分析及工艺安全设施设计浅述

迄今为止，在天然气液化领域中成熟的液化工艺主要有以下三种：阶式制冷循环工艺、混合制冷循环工艺和膨胀机制冷循环工艺。本论文主要论述采用带预冷的氮膨胀制冷的液化流程的LNG工厂的危险因素以及工艺设计相关方面的安全设施设计，对于其他工艺类型的LNG工厂也有借鉴意义。     

C_3/MRC混合制冷剂组成对液化天然气流程的影响

介绍了丙烷混合制冷循环液化天然气流程的原理,由于设备众多、流程复杂,提出了相关必要的约束条件。关键参数的选择对流程的可行性、压缩机耗功、原料天然气和混合制冷剂的流量及装置的技术经济性等关键指标尤为关键。重点考察混合制冷剂、原料天然气的组成对液化流程的影响,以比功耗作为目标函数来进行流程优化,以获取流程混合制冷剂的最优配比。     

三种天然气液化流程模拟分析

结合实际参数,利用HYSYS软件分别对闭式混合冷剂、带丙烷预冷的混合冷剂及调峰型液化流程进行模拟计算,通过分析比较三种天然气模拟流程过程中制冷剂、功耗、液化率等参数,得到三种天然气液化流程的优缺点,为实际工艺流程的选择提供指导。     

双混合制冷剂液化流程模拟与分析

与级联式、丙烷预冷液化流程相比,双循环混合制冷剂液化流程在功率消耗、生产率等方面有了更明显的改善,使液化循环更高效、能耗更低。文章对双循环混合制冷剂液化流程用HYSYS软件进行模拟,针对天然气和混合制冷剂的物性特点,选用P-R方程作为计算这两类混合物的状态方程,并分析不同组分配比、天然气压力及预冷温度等对冷剂循环量、压缩机功耗、液化率等的影响。     

小型天然气液化装置混合冷剂液化工艺研究

利用aspen hysys流程模拟软件对单混合冷剂(SMR)液化工艺和带丙烷预冷的混合冷剂(C3/MRC)液化工艺进行比较研究。从压缩机参数、换热器换热负荷和结构参数、装置灵活性等方面进行分析比较。结果表明:C3/MRC工艺能耗低、设备采购成本低、装置操作弹性大,更适合小型天然气液化装置,尤其是小产量的井口天然气,以及偏远气井气,及非常规天然气的就地液化。     

富甲烷气提纯制液化天然气工艺选择

化工合成尾气一般均富含甲烷,利用低温分离技术,可以回收其中的甲烷,制取液化天然气(LNG),给企业带来经济效益。富甲烷气提纯制LNG采用带冷冻机的氮气膨胀制冷工艺和混合冷剂节流制冷工艺。利用HYSYS模拟软件对混合冷剂节流制冷工艺和带冷冻机的氮气膨胀制冷工艺进行模拟,从能耗、操作及投资方面进行综合分析。结果表明,采用混合冷剂节流制冷工艺具有明显的综合优势,对设计工艺的选择具有一定的指导意义。     

液化天然气接收站蒸发气回收优化技术

以大连液化天然气(LNG)接收站为例,利用Aspen软件对LNG接收站蒸发气(BOG)处理工艺流程进行分析。提出了BOG再冷凝液化与直接压缩混合使用的运行方案,并且在再冷凝工艺流程中增加预冷装置。分析结果表明:当接收站能够稳定提供足够量LNG时,系统优先选择再冷凝工艺路线,否则自动切换至高压压缩工艺路线,并直接输送至管网。该混合使用方案能够解决因储罐及管网内BOG压力过高而放空所造成的能源浪费问题。再冷凝工艺流程中,加装预冷装置之后,压缩机较加装之前节约能耗37.4%。     

液化天然气接收站再冷凝工艺优化研究

目前液化天然气(LNC)接收站终端普遍采用再冷凝工艺来处理蒸发气体(BOG).对BOG再冷凝工艺进行了热力学模拟,并通过单变量法对影响BOG再冷凝工艺的运行参数进行了分析.结果表明:LNG输出量随下游用气负荷波动的变化及LNG组成及储存压力的不同,都将引起BOG再冷凝工艺的运行参数(压缩机压比和功耗)的改变.建议在实际工艺运行中,确保管网输气系统安全平稳运行,适当调整压缩机压比、物料比等再冷凝工艺参数,从而实现BOG再冷凝工艺的优化运行.     

C_3/MRC天然气液化工艺模拟及影响因素分析

带丙烷预冷的混合制冷剂液化天然气工艺具有流程简单、效率高、运行费用低、适应性强等优点,因而得到广泛应用。利用流程模拟软件HYSYS对带丙烷预冷的混合制冷剂液化工艺进行了模拟,给出了流程中涉及到的主要物流参数,并通过改变天然气进料压力、高压制冷剂压力、低压制冷剂压力等参数分析了其对流程工艺液化率及功耗的影响。     

双循环混合制冷剂天然气液化流程的优化模拟

为了降低天然气液化工厂中液化单元双循环混合制冷剂天然气液化流程(DMR)的功耗,文中采用化工过程模拟软件HYSYS建立了优化计算模型,该模型以系统最小功耗为目标函数,以混合制冷剂压力和配比为决策变量,选取了一种典型的天然气组分对DMR液化流程进行了优化模拟,得到了流程中各点的状态参数、最优操作参数和最优混合制冷剂配比。在优化过程中发现,优化的实质是:在满足各换热器最小温差情况下,通过对混合冷剂配比和流程参数的优化使各换热器内的平均换热温差尽可能减小。此外,在保证99.6%的高天然气液化率的情况下,文中得到流程的单位质量天然气的液化功耗为271 kW/t,液化■效率为45.4%,与国内现行的DMR流程功耗相比,能耗显著降低。     

高含乙烷天然气氮膨胀液化分离流程

在液化页岩气的同时分离制取液化乙烷是一种经济合理的选择。采用HYSYS软件进行流程模拟研究,在传统氮膨胀液化流程的基础上设计了一种高含乙烷天然气的液化分离流程,并根据天然气中的乙烷含量,取10%、20%、30%、40%共4种含量,分析比较了不同液化压力下流程的比功耗。为降低流程的能耗,在满足LNG产品中C₂H₆含量小于1%、液化乙烷纯度达到99.5%的情况下进一步研究了制冷剂流量、氮气膨胀机出口压力、节流温度的影响,在此基础上结合HYSYS软件中的优化器进一步对流程进行了优化。结果表明,对应10%、20%、30%、40%的乙烷含量,比功耗分别降低7.24%、6.13%、5.8%、7.07%。     

BOG再冷凝处理工艺模拟与改进

以国内某LNG接收站BOG再冷凝处理工艺为研究对象,建立了LNG接收站内BOG再冷凝处理工艺模型,对BOG再冷凝工艺流程进行了模拟,计算出各物流节点的参数运行结果并进行分析。为分析BOG再冷凝工艺设备能耗和物料比消耗情况,选取了BOG压缩机出口压力、BOG流量和BOG温度三个关键运行参数分析其对工艺能耗的影响,提出相应改进措施。在此工艺基础上,使用HYSYS工艺流程模拟软件对现有BOG再冷凝工艺进行改进,采用对BOG采用先预冷再冷凝与高压LNG两级膨胀做功相结合的方法,实现工艺的改进。结果显示,改进后的BOG再冷凝工艺节约过冷LNG量为5 485 kg/h,节约设备总能耗1 369.2 k W,降低工艺能耗的效果显著。     

乙烯装置低排放开工

目前乙烯装置开工普遍采用有乙烯倒开车方案。先启动丙烯制冷压缩机和乙烯制冷压缩机,再启动裂解气压缩机并进行氮气运行。用氮气作为介质,乙烯和丙烯为冷剂对冷箱、脱甲烷塔等深冷系统进行预冷,同时引进乙烯、丙烯对乙烯精馏塔和丙烯精馏塔进行全回流运转。在深冷系统预冷完成后裂解气压缩机引进天然气提前进行分离系统预开车,打通从裂解气压缩机到冷箱、脱甲烷塔、脱乙烷塔、高压脱丙烷塔及碳二加氢反应器的整个流程。     

针对LNG接收站BOG再冷凝工艺预冷法优化方案的改进

国内外学者提出过许多关于液化天然气（liquefied natural gas，LNG）接收站蒸发气（boil-off gas，BOG）再冷凝工艺的优化方案。其中，采用预冷法对再冷凝工艺进行优化的方案由于前期投入较少且优化效果明显，更具有现实意义。然而，现有的预冷法优化方案还存在着优化原则不清晰和考虑工况不全面等问题。本文介绍了LNG接收站现有BOG再冷凝工艺流程与经预冷法优化后的再冷凝工艺流程，分析得到了预冷法优化的理论原理。针对接收站两种典型工况提出了相应的优化原则。以江苏如东LNG接收站现有再冷凝工艺流程为计算实例，运用HYSYS软件对优化前后的再冷凝工艺进行模型建立与流程模拟，应用所建模型对优化前后的再冷凝工艺总功耗进行对比分析。结果表明：经改进后的再冷凝工艺预冷法优化方案可以有效地根据相应的优化原则对两种典型工况进行优化。通过将研究成果应用于江苏如东LNG接收站可知，在两种典型工况下，优化后的BOG再冷凝工艺较原工艺分别节约系统总功耗9.8%和21.5%。