C3/MRC天然气液化流程工艺参数优化及用能分析

利用化工模拟软件HYSYS建立C3/MRC工艺仿真模型,以现场运行参数对模型进行修正,在已建模型基础上,对其进行优化。以系统能耗为优化目标,制冷剂的压力以及制冷剂的组成配比为优化变量,建立优化模型,得到最优冷剂配比以及优化后各关键节点的相关参数。对比优化前后的参数,发现在当天然气液化率相同时,保证LNG产量不变及产品气品质达标的前提下,优化后混合制冷剂循环量降低了11.34%,LNG比功耗降低了14.72%,大大降低了系统能耗。     

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。     

基于HYSYS模拟的原油稳定参数优化

原油稳定工艺是国内各大油田普遍实施的降低油气蒸发损耗、实现密闭集输的重要措施。但在现场应用过程中,部分管理者由于担心其对原油产量的影响,而使工作参数偏离了原来的设计值。本文应用HYSYS软件模拟,结合实际生产情况进行综合分析,明确了原油稳定工艺对原油产量的影响,优化了工艺参数,并对气提工艺的使用做出探讨。     

基于HYSYS的天然气轻烃回收仿真及优化

使用HYSYS建立了轻烃分馏系统的仿真模型,并通过对比模拟数据与实际运行数据,验证了物性参数和模型的可靠性。最后,利用HYSYS对轻烃分馏系统进行模拟优化,提出了增加缠绕管换热器的换热面积、膨胀机取代J-T阀,以及进一步改进换热网络的建议,从而在不增加能耗的前提下可以大幅度提高轻烃产量。     

管网压力能用于天然气液化流程模拟

截止2013年底,我国天然气主干管道总里程超过了6万km,未来我国天然气管道的管径、压力、钢级将进一步提升。高压天然气需经过调压才能进入中压管道,但传统调压方式仅仅是进行节流,造成了压力能的浪费。探讨利用高压管网与中压管网之间的压差进行液化调峰,这里应用ASPEN HYSYS软件对流程进行了模拟,分析了分流器分流比、中压管网压力变化、气源压力变化、气源温度变化和气源流量变化对流程液化率的影响,并得出相应的结论。     

小型N_2-CH_4膨胀机天然气液化流程影响因素分析

利用HYSYS对小型N2-CH4膨胀机天然气液化流程进行模拟,分析关键参数对流程性能(比功耗、液化率)的影响。结果显示:降低制冷剂高压压力、LNG储存压力、制冷剂中甲烷含量和提高制冷剂低压压力、天然气入口压力,有利于减少比功耗;提高制冷剂高压压力、LNG储存压力、制冷剂中甲烷含量和降低制冷剂低压压力、天然气入口压力,有利于提高天然气液化率。     

基于Aspen HYSYS的LNG接收站全流程模拟

以某LNG接收站为仿真对象,使用Aspen HYSYS流程模拟软件,选取PRSV方程作为物性计算方程,建立了接收站稳态模型。根据各个设备的运行参数,对接收站进行全流程模拟,得到了各物流、设备能耗等详细参数,并利用此模型分析了外输流量、温度和压力变化时对接收站各流程性能参数的影响。实验结果表明：该流程模拟可以完全满足各种复杂工况变化与调整的模拟仿真需求。     

基于遗传算法的天然气管网优化

随着城市化建设发展步伐的加快,天然气管网建设规模与复杂程度呈明显上升趋势,这给天然气管网优化提出更高要求。基于此,本文围绕天然气集输管网的参数优化设计模型,针对目标函数多峰性、局部极小点存在等特点,以管道建设费用为目标函数,采用遗传算法建立天然气集输管网的参数优化设计模型,以期提高全局收敛性,加快系统求解速度。     

基于改进模拟退火算法的混合制冷循环天然气流程优化

在研究模拟退火算法的基础上,将模拟退火算法进行改进,采用Ackley函数验证改进的效果.运用模拟退火算法和改进算法分别对混合制冷循环天然气流程进行优化仿真,在对流程参数进行有效优化后,利用该优化流程参数,对整个混合制冷循环天然气流程进行模拟仿真,得出以压缩机耗功与丙烷预冷量之和为最小目标函数的优化流程参数.证明模拟退火算法应用于混合制冷循环天然气流程的可行性和有效性.     

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。     

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。     

一种评价天然气液化工艺技术先进性的新方法

国内外针对大型天然气液化工艺技术开展的能耗对比研究存在结论不一致的问题,主要原因在于流程模拟的优化程度与工艺参数选取不同,且流程模型缺乏验证。通过分析影响天然气液化能耗的工艺技术因素和自然条件因素,指出采用液化能耗作为LNG工艺评价指标必须以自然条件相同为前提,而液化效率定义为理论液化功与实际液化功之比,自然条件因素由理论液化功体现,从而液化效率直接反映工艺技术的性能表现。利用LNG工厂的运行数据进行工艺计算,通过对比实际液化效率的方法来衡量不同液化工艺技术的先进性,避免了流程模拟方法存在的可靠性问题。对全球不同地区的13座LNG工厂应用液化效率评价方法,结果表明:C3MR流程在低温环境下性能明显下降,DMR流程则显示出更强的适应性与操作灵活性,而级联流程相比其他液化工艺流程液化效率较低。     

基于免疫遗传算法的低噪声轮胎花纹结构参数优化

在遗传算法的基础上引入免疫概念,提出免疫遗传算法,并进行轮胎花纹结构参数优化。免疫遗传算法有效克服了遗传算法易退化、早熟、速度慢和解单样性等缺陷,加强了轮胎花纹低噪声优化过程中的收敛性和优化适应性,提高了优化速度和可信度,并能使解多样性,扩大了设计选择空间。     

Development of an optimal multifloor layout model for the generic liquefied natural gas liquefaction process

Liquefied natural gas (LNG) is attracting significant interest as a clean energy alternative to other fossil fuels, mainly for its ease of transport and low carbon dioxide emission. As worldwide demand for LNG consumption has increased, liquefied natural gas floating, production, storage, and offloading (LNG-FPSO) operations have been studied for offshore applications. In particular, the LNG-FPSO topside process systems are located in limited areas. Therefore, the process plant layout of the LNG-FPSO topside systems will be optimized to reduce the area cost occupied by the topside equipment, and this process plant layout will be designed as a multifloor concept. We describe an optimal layout for a generic offshore LNG liquefaction process operated by the dual mixed refrigerant (DMR) cycle. To optimize the multifloor layout for the DMR liquefaction cycle process, an optimization was performed by dividing it into first and the second cycles. A mathematical model of the multifloor layout problem based on these two cycles was formulated, and an optimal multifloor layout was determined by mixed integer linear programming. The mathematical model of the first cycle consists of 725 continuous variables, 198 equality constraints, and 1,107 inequality constraints. The mathematical model of the second cycle consists of 1,291 continuous variables, 286 equality constraints, and 2,327 inequality constraints. The minimization of the total layout cost was defined as an objective function. The proposed model was applied to DMR liquefaction cycle process to determine the optimal multifloor layout.     

双混合制冷剂天然气液化过程实验分析

浮式天然气液化装置（LNG-FPSO）具有便于迁移、设备可靠、安全性高等特点,适应于海上油气田的开发。而混合制冷剂流程效率高、处理量大,在海况较平稳、气田产量大的条件下具有明显优势。利用与中海石油气电集团技术研发中心合作研制的浮式双混合制冷剂液化实验装置来验证双混合制冷剂流程的准确性,并对目标气田的原料气产量、原料气入口温度及压缩机频率等进行敏感性分析,以及海上适应性进行研究评价。通过实验发现双混合冷剂液化工艺可满足平稳海况下大规模天然气液化处理,原料气温度、压力在一定范围内变化对流程影响较小,采用变频式压缩机可有效降低低负荷下系统能耗。     

天然气制甲醇合成工艺优化

中海石油建滔化工有限公司天然气制甲醇装置于2006年9月投产。装置投产以来对工艺操作指标进行了一系列调整,从核心合成重要工序入手,主要调整和优化合成塔入口H/C摩尔比、合成塔进出口温度、循环气中甲醇摩尔分数以及何时提高合成塔的出口温度以保证催化剂的活性等,重点阐述该操作工艺指标的优化。经过调整后可以得出:提高合成塔出口温度,将合成塔入口H/C摩尔比控制在3.8—4.4,循环气中惰性气体摩尔分数应控制在29%—32%,循环气温度稳定在38℃以下,可以提高甲醇产量,降低能耗,进而取得更大的经济效益。     

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%。     

Risk based 3-dimensional and multifloor plant layout optimization for liquefied natural gas (LNG) liquefaction process

This paper presents a mathematical formulation for solving a 3-dimensional and multifloor plant layout problem with safety considerations. The presented model is formulated as a mixed integer non-linear programming (MINLP) model and quantifies risk by utilizing Dow’s fire and explosion index (Dow’s F&EI) system. The applicability of the model is demonstrated by an illustrative example regarding layout optimization for the C₃MR liquefaction processes.     

离子膜法氯气液化工艺改进

介绍了离子膜烧碱系统在氯气液化安全生产工艺方面的技术改进内容及效果。