用于天然气液化流程的组合式低温热管换热器的实验测试

撬装式液化天然气(LNG)流程要求设备紧凑,而传统换热器在减小其换热通道尺寸时会产生冻堵问题。热管极高的传热系数和良好的温度均一性,可以有效克服这种缺陷。根据小型天然气液化流程参数,设计制造了低温工质(丙烷、乙烷、甲烷等)重力热管换热器模块。实验结果显示,低温热管换热器在热通量为860 W·m^-2时,每排热管的平均换热效率为43.28%,414排热管换热器总体换热效率可达到99.68%,换热量满足小型LNG液化流程50000 m³·d^-1的处理量要求。并且在工况突变时,能够迅速将局部冷量均匀分布至所在迎风截面,防止高凝固点的杂质在通道内冻堵。     

LNG加气站用小型撬装式BOG再液化装置的研制开发

针对陆上LNG加气站和LNG运输槽车的BOG放散所造成的燃料损失和环境污染等问题,以大功率脉管制冷机为冷源研发了一套小型撬装式BOG再液化装置。在LNG加气站对该小型撬装式BOG再液化装置进行了试运行实验,装置具有较好的稳定性、可靠性和安全性。实验结果表明:装置的净制冷功率至少达到550 W@120 K,BOG的液化能力达到106 kg·d^-1。     

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。     

小型LNG装置的模块化撬装工艺技术

以中原油田文23气田1号集气站外输气为例,对小型LNG装置的模块化撬装进行了工艺技术研究,采用特有的模块化复合吸附工艺和SP-MRC混合制冷工艺,得到天然气净化与液化相耦合的全流程节点的温度、压力、摩尔焓、摩尔熵、摩尔流量、气相分率和气液两相组分的摩尔分数。结果表明：LNG回收率＞90%,该装置的能耗成本仅为0.379 kW·h·m^-3,相当于0.19元·m^-3天然气。     

畜禽粪便高温发酵与秸秆热化学处理工艺的耦合

我国规模化养殖场沼气工程普遍采用常温和中温发酵技术, 产气速率低导致发酵罐体积大和投资高, 是制约其快速发展的关键因素。另一方面, 秸秆作为农村常见低劣生物质常常被随意焚烧而导致严重的空气污染。为此, 本文提出将畜禽粪便高温发酵与秸秆热化学燃烧耦合的新思路, 通过秸秆燃烧为高温发酵过程提供热量, 将常温和中温发酵转变为高温发酵过程, 提高畜禽粪便厌氧发酵的处理速率, 同时避免秸秆的浪费。对耦合新工艺的计算结果表明, 对于万头猪场沼气工程, 发酵温度从30℃提高到55℃, 容积产气率由1.43 m³·m^-3·d^-1提高至3.40 m³·m^-3·d^-1, 发酵罐体积从1200 m³减小到500 m³;为维持高温发酵(55℃)所需热量, 年利用秸秆339 t。     

用于低干度混合工质制冷的板翅式换热器传热系数

对于中小型天然气液化装置,板翅式换热器被广泛应用于回热换热。然而,目前对低干度混合工质在板翅式换热器中低温换热性能优化等问题的研究甚少。因此,搭建一套采用单级压缩、一级回热的Linde-Hampson制冷循环系统,并以N₂-CH₄-C₂H₄-C₃H₈-iC₄H₁₀作为混合制冷剂制取-160℃低温,用以重点分析板翅式换热器中的总传热系数以及影响板翅式换热器传热系数的因素。实验结果表明:低干度下板翅式换热器中总传热系数在2.6~22.7 W·m^-2·K^-1之间,受制冷温度和循环浓度变化的影响不明显,而目前对低干度低流速下混合制冷剂的低温换热性能预测仍存在一定的偏差,其中Cavallini和Modified Granryd的计算模型经修正后可推荐使用;同时,也从制冷剂流速、压降等方面对板翅式换热器优化设计提出了相关建议。     

小型撬装LNG装置技术研究与实践

结合辽河油田第一套小型撬装LNG装置的建设实践,简要介绍已用于工业生产的比较成熟的小型撬装液化装置工艺方案,通过工艺方案比选确定该液化装置采用醇胺(MDEA)脱酸、分子筛脱水、氨预冷混合冷剂制冷的主要生产工艺.详细描述了该液化装置各系统的工艺流程,对今后小型LNG工厂的系列化、标准化、规范化建设有指导意义.     

小型撬装LNG装置技术研究与实践

结合辽河油田第一套小型撬装LNG装置的建设实践,简要介绍已用于工业生产的比较成熟的小型撬装液化装置工艺方案,通过工艺方案比选确定该液化装置采用醇胺(MDEA)脱酸、分子筛脱水、氨预冷混合冷剂制冷的主要生产工艺。详细描述了该液化装置各系统的工艺流程,对今后小型LNG工厂的系列化、标准化、规范化建设有指导意义。     

木质框架土壤渗滤系统处理养猪废水厌氧消化液的效能

为处理高氨氮、低C/N比的养猪废水厌氧消化液, 构建了具有缓释碳源特性的木质框架土壤渗滤系统(WFSI), 并通过运行测试了进水浓度和表面水力负荷(SHL)对系统处理效能的影响。在SHL为0.2 m³·m^-2·d^-1条件下, 当进水COD和NH₄⁺-N平均浓度分别从152和175.5 mg·L^-1提高到421和788.7 mg·L^-1时, 系统对COD的去除率从52.3%提高到61.2%, NH₄⁺-N去除率从84.2%下降到61.5%, TN去除率从28.6%提高到了33.5%, NH₄⁺-N和TN去除负荷分别达到了75.5和41.7 g·m^-3·d^-1。当SHL提高为0.32 m³·m^-2·d^-1时, 系统仍能维持运行, 但处理效能受到显著影响。在进水COD 和NH₄⁺-N分别为265和465 mg·L^-1左右时, COD、NH₄⁺-N及TN的去除率分别平均为56.5%、53.3%和20.9%。木质填料及其附着层形成的NH₄⁺-N浓度梯度, 可使系统承受较高的SHL的同时获得缓释碳源, 并保护氨氧化细菌免受自由氨毒性。     

一体化笼式生物脱氮反应器水力特性

水力特性是生物脱氮反应器高效稳定运行的基础,采用脉冲刺激响应技术研究了一体化笼式生物脱氮反应器的水力特性。试验结果表明:在水力停留时间为4 h,水力负荷为6.0 m³·m^-3·d^-1,表面流速0.145 m·h^-1的条件下,该反应器的流态趋于全混流。以多釜串联模型表征,供气量为1.714、3.214、6.429、8.571 m³·m^-3·h^-1时的串联釜数依次为1.55、1.56、1.54和1.55;以轴向扩散模型表征,对应的Peclet数分别为1.479、1.503、1.466和1.478;两个模型预测结果一致。反应器总死区的均值为41.63%,其中水力死区的均值为21.99%。在所试范围内,供气量对其水力特性的影响较小。     

天然气分输站压力能利用方式经济性分析

天然气分输站压力能利用方式多样,需根据分输站条件选择最经济的系统方案。本文以流量为106 m³·d⁻¹的分输站为例,用HYSYS模拟计算直接膨胀发电、制取干冰、制取液化天然气三种压力能利用方案在不同初始压力、不同压差下的产出,并用净现值法分析方案经济性,结果表明：利用压力能制取LNG具有最好的经济性,并且对分输站初始压力和压差要求低;只有当分输站初始压力和压差达到某一值时,利用压力能膨胀发电才能产生经济效益;只有当分输站初始压力和压差达到某一值时,利用压力能制取干冰才能有产出;当分输站初始压力和压差处于中等条件时,直接膨胀发电经济效益好于制取干冰,当初始压力和压差足够大时,制取干冰经济效益好于膨胀发电。     

集成NGL回收的新型天然气液化系统AP-XTM的概念设计与模拟分析

为提高液化天然气能量集成与设备共用水平,提出了一种基于大型AP-X^TM液化流程，综合气体过冷技术（GSP）的集成NGL（天然气凝液）回收工艺的天然气液化系统的概念设计。基于化工流程模拟软件Aspen HYSYS进行模拟和分析，将集成工艺多流股换热器性能、全流程的单位功耗和乙烷回收率作为衡量系统性能的三项指标。模拟和分析的结果表明，集成NGL回收的AP-X^TM液化工艺单位功耗降低至0.45 kW·h·(kg LNG)^-1，较单产系统能耗降低了6%，同时乙烷回收率达到93%，实现了NGL的高效分离。通过热力学分析、?分析和经济性分析得出本设计流程具有较高的性能和经济价值，可为天然气液化工艺的集成设计和技术改造提供指导借鉴。     

一种发电和天然气再液化相结合的LNG冷能利用系统

针对冷能回收再利用问题,提出了一种结合LNG和燃煤废气发电与天然气再液化的冷能利用系统并对系统进行了改进。对原系统和系统改进部分进行了热力学计算,详细分析了蒸发压力、蒸发温度对系统热力性能的影响,分析了天然气液化率对系统净输出功的影响,确定了发电循环的最佳蒸发压力、蒸发温度及天然气液化率的范围。结果表明：以回收1000 kg·h^-1的LNG冷量（火用）计算,发电系统最大净输出功为69.6 kW·h,系统冷（火用）回收效率为41.43%;液化系统LNG液化率最大值为24%;系统改进后,发电系统净输出功和冷（火用）回收效率提高了17.85%,液化系统LNG液化率提高至28%。为日后LNG气化供气过程中的冷能利用提供一种新的思路。     

沼液余热回收对高温发酵沼气工程净产气率的影响

以瑞典Alviksgården养猪场高温发酵沼气工程为分析对象,通过传热模型计算发酵罐加热负荷,通过与江苏金坛永康农牧养猪场同等规模的中温发酵沼气工程对比,讨论高温发酵的容积产气率和余热回收对沼气工程净产气率的影响。结果表明虽然瑞典Alviksgården养猪场高温发酵沼气工程的加热能耗是江苏金坛永康农牧养猪场中温发酵沼气工程的2.1倍,但由于产气速率达到2.3 m³·m^-3·d^-1,增产的沼气量远远大于增温的能耗;若进一步在瑞典Alviksgården养猪场沼气工程中增加余热回收,可将沼气净产气率从82%提高至90%。相对于提高容积产气率,采用余热回收技术对降低高温发酵沼气工程的增温能耗、提高净产气率效果更加显著。     

湍动流化床内固体颗粒扩散系数

将高速摄影及基于互相关原理的图像处理技术与颗粒扩散规律的研究进行结合,对湍动流化床中甲醇制烯烃催化剂SAPO-34颗粒的扩散系数进行了实验研究。实验表明,对于Geldart A类的SAPO-34颗粒,颗粒纵向扩散系数在10^-2～10^-1 m²·s^-1量级之间,横向扩散系数在10^-3～10^-2 m²·s^-1量级之间,两者均随流化风速的上升而增大。另外,在相同的流化风速下,粒径较小的颗粒具有更大的扩散系数。该结果对湍动床颗粒运动规律的研究有一定意义。     

新型独立B型液化天然气船围护系统及蒸发率计算

以一艘17万立方米新型独立B型液化天然气(LNG)船为研究对象,将该型围护系统与传统薄膜型和MOSS独立球型围护系统进行详细对比,突出该型围护系统的特点;分析船体和舱室结构后,通过合理和必要的简化,提供了一种计算独立B型液货舱传热的方法,通过数值模拟计算不同工况条件下液货舱的蒸发率,研究了聚氨酯泡沫绝热材料的热导率变化对液货舱蒸发率的影响。得到以下结论:(1)新型独立B型围护系统与传统围护系统相比有突出优势,在将来有很好的应用前景;(2)绝热层厚度为450 mm时,为了满足日蒸发率不能超过0.1%的限定要求,所选用的绝热材料的热导率应当小于或等于0.03 W·m^-1·K^-1。