基本负荷型天然气液化HYSYS软件计算（二）

1998年,Terry采用HYSYS软件,对典型的调峰型天然气液化流程进行了模拟计算与优化。我国目前缺乏天然气液化流程设计经验,在专用天然气液化模拟软件的开发方面比较欠缺。而HYSYS软件正好可以弥补这一缺陷。用HYSYS软件可以很方便地对混合冷剂的组成进行优化。本文以采用闭式混和冷剂液化流程的基本负荷型液化装置的利比亚伊索工厂为例,用HYSYS软件进行了计算,给出了HYSYS软件计算流程模型和计算结果,可供从事液化天然气设计等人员参考。     

基本负荷型天然气液化HYSYS软件计算(一)

我国液化天然气技术起步较晚,水平不高,至今没有大型天然气液化装置。随着我国天然气工业的发展,对液化天然气的需求量不断增加,而液化天然气的设计制约了液化天然气工业的发展,主要是计算问题没有取得突破。被专家们称为＂计算困难＂[1]。之所以困难,一是混合冷剂的组成保密,无法知道;二是对流程的解读尚未清楚。本文在研究APCI和文莱丙烷预冷混合冷剂天然气液化流程的基础上,解读了流程的计算方法,给出了HYSYS软件计算流程图,并用HYSYS软件进行了液化流程计算和混合冷剂的初步筛选,对从事天然气设计人员有一定的借鉴作用。     

C3/MRC天然气液化工艺优化模拟

为降低天然气液化中丙烷预冷混合冷剂液化工艺(C3/MRC)的能耗,采用Aspen HYSYS软件建立了优化计算模型.结合KBO法和优化器中的Box算法,以系统最小能耗为目标函数,换热器最小换热温差3°C为约束条件,工艺参数和制冷剂配比为决策变量,对C3/MRC流程进行了优化模拟.结果显示,优化后单位质量天然气的液化能耗...     

级联型天然气液化HYSYS计算模型研究

LNG调峰站主要用于天然气液化调峰使用,调峰装置的推广使用会对我国液化天然气工业发展产生深远影响。法国燃气公司所采用的新型级联型天然气液化流程调峰装置代表了目前国际上天然气液化流程的发展趋势。由于国外公司并没提供该装置的模拟计算,致使生产运行中有些参数无法进行优化控制。结合该装置的生产运行参数,采用国际上著名的HYSYS软件进行模拟、分析、研究和计算,找出其中的关键参数控制点。该模型研究不仅对天然气液化设计提供理论依据,还可对所建装置进行生产分析,优化系统参数,提高运行负荷,以最少的能耗获得更高的产率。该计算模型研究对于国内开展天然气液化设计提供理论上的指导;对所建天然气液化装置提供参数优化、工况考核等技术支撑。     

不带预冷流程的撬装天然气液化工艺研究

撬装天然气液化装置占地少、现场安装简单、容易移动,非常适合如边远、小、散气井气等小型气源的就地液化回收。本研究利用Aspen HYSYS流程模拟软件,以3万Nm~3/d的撬装装置为例,对带预冷和不带预冷的液化流程从能耗、循环水量等方面进行模拟分析。结果表明:尽管不带预冷的液化流程能耗稍高(比带预冷的液化流程高0.05～0.1kWh/Nm~3),但流程更简化,减小了设备体积,降低了设备投资,减少了装置安装和运输的时间和费用,突显了装置移动性强、适应性强的优点。     

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。     

利用系统压差膨胀液化天然气流程模拟

高压输气管线和沿线城市配气管网之间压差较大,可利用该压差建立小型膨胀制冷液化天然气装置供城市燃气调峰或供LNG加气站使用。利用ASPEN HYSYS软件模拟分析了影响该流程及液化率的主要因素,得出:压缩机位置的选择取决于原料气压力的大小;随着液化天然气储存压力的增加液化率增大;原料气中CH4等轻组分含量减小、C3+等重组分含量增大时天然气液化率增大;当原料气压力较小(<3.5 MPa)时随着原料气压力的增大液化率显著增大,当原料气压力较大(>3.5 MPa)时随着进料压力增大天然气液化率增大不明显;随着原料气温度升高天然气液化率降低;最小分流比下液化率达到最大,且随着液化部分天然气的增大液化率近似线性减小。最后根据研究分析结论优化了工艺方案。     

带丙烷预冷的混合制冷剂液化天然气工艺优化

采用HYSYS软件,建立丙烷一级、二级和三级预冷的液化天然气工艺模拟流程。对相同操作条件的原料天然气,在冷量功耗相同条件下,丙烷预冷级数越多,节能效果越好,但效果逐渐减缓,而流程的复杂程度、设备数量增加较快。利用带三级丙烷预冷的混合制冷剂液化天然气流程,对原料天然气进行液化。通过对混合制冷剂组分配比等参数进行优化,得到流程的最小比功耗是6.717 kW·h/kmol。液化2 000 kmol/h的原料气,仅需3 827 kmol/h混合制冷剂,达到了工况优化和节能的目的。     

调峰型天然气液化HYSYS软件模型

调峰型天然气液化装置的特点是规模比较小,主要用于用气不平衡时的调峰用,有的输气管道末端常设计有调峰型天然气液化装置。流程多采用膨胀制冷,虽然能耗较高,但流程简单。本文介绍一种常用的、用氮气为冷却介质的膨胀制冷流程的HYSYS软件计算模型,供从事天然气液化设计人员参考。     

天然气液化流程模拟中立方型状态方程的计算

天然气液化流程广泛采用的是丙烷预冷混合制冷剂液化流程。为了进一步优化流程,减少能源的消耗,需要对整个流程进行模拟,而模拟过程中热力学参数的计算便是整个流程计算的基础。本文讨论使用两种立方型状态方程（SRK和PR方程）对热力学参数进行相平衡计算,为后续计算焓、熵等参数提供相应的解决办法,并判断选择的状态方程是否符合要求。     

基本负荷型级联式天然气液化HYSYS软件计算模型

级联式天然气液化方法,是最初的天然气液化形式,世界上首座基本负荷型级联式天然气液化装置建在阿尔及利亚。冷却介质依次为水、丙烷、乙烯和甲烷。该法因其流程复杂而被后来的丙烷预冷混合冷剂液化流程所代替,但有些小装置因该流程比较节能,仍有一定使用价值。本文介绍一种简单的级联式天然气液化流程HYSYS软件计算模型,供设计时参考。     

LNG接收站BOG再冷凝工艺的模拟及优化

BOG再冷凝处理工艺是LNG接收站的主要流程之一,利用ASPEN HYSYS流程模拟软件对BOG再冷凝工艺流程进行了模拟,并对影响再冷凝工艺的因素进行了分析,继而提出利用过冷的LNG对BOG气体进行预冷,通过减小物料比,最终达到降低BOG压缩机功耗的目的。利用HYSYS对优化后的流程进行模拟,发现优化后的再冷凝工艺BOG压缩机功耗降低了49.6 k W,节约功耗20.3%。     

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%）。     

液化天然气安全阀的计算与分析

安全阀是一种不借助任何外力而利用自身介质力的压力泄放阀,其计算和选型对天然气液化设备和管道系统的安全性起着非常重要的作用。对于不同的工艺流体及操作条件,常规的方法是依据API 520标准中的计算公式使用Excel表进行计算,此法在输入时耗费时间且在计算某些流体时存在一定的误差。文章针对天然气的特性采用HYSYS流程模拟软件进行流体的安全阀模拟计算,通过不同工况下的各类方法模拟计算与手算结果对比其泄放量和喉径,准确计算出大部分工况下安全阀的泄放量,HYSYS模拟软件需要填写参数种类少、计算过程简便且易于理解,尤其适用于超临界流体和混合流体的计算上,为工程人员在相关工作中提供参考,提高工作效率和准确度。多模型方法计算可能出现结果差距较大的情况,需要工程师进行判断。     

二氧化碳提纯液化新工艺技术研究

利用二氧化碳气源组分之间相对挥发度的差异，采用低温精馏和分级制冷工艺，实现二氧化碳与其他杂质的分离及液化；同时脱除氮气、氢气、甲烷、水、重烃等组分。对丙烷、氨及氟利昂制冷剂的制冷性能进行系统对比和分析，与常规分子筛脱水后直接制冷液化工艺相比，该工艺具有装置占地面积小、单位产品能耗低、液体二氧化碳产品纯度高等优点。采用ASPEN HYSYS工艺模拟软件，以某天然气净化厂MDEA脱碳装置再生尾气为研究对象，对比了不同工况下，低温精馏装置能耗、产品纯度的变化。计算在不添加防冻剂的条件下，保证脱重塔不发生冻堵的临界操作压力。该研究对合成氨装置和天然气脱碳装置的二氧化碳尾气回收、提纯及液化具有借鉴意义。     

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KBO法优化混合制冷剂组分的研究

目前,混合制冷剂液化流程是天然气液化厂采用最多的流程,但其制冷循环的效果很大程度上依赖于制冷剂组分的组成,因此制冷剂的优选尤为关键。对基于理论法(KBO)调节混合制冷剂组分的适用性进行了分析,并通过与HYSYS内部优化器结果的比较,揭示了KBO法对优化制冷剂组分的适用性。     

混合工质循环与氮膨胀循环的经济性分析

近几年国内天然气液化技术主要采用混合工质液化循环和氮膨胀液化循环。为探讨两种流程的经济性，设计了混合工质液化循环和双级氮膨胀液化循环两种流程，分别对这两种流程进行了模拟，优化了流程的参数，并对它们的投资和运行费用等进行了分析。混合工质液化循环比氮膨胀液化循环复杂，设计计算困难，但其运行费用仅为氮膨胀液化循环的三分之二，而初期投资也比双级氮膨胀循环要低。混合工质循环投资少、功耗低、经济性好，应是国内发展小型天然气液化装置的首选流程。     

FLNG液化工艺系统放大效应及应用研究

海上天然气液化工艺技术是LNG-FPSO的主要研究内容。以丙烷预冷双氮膨胀液化工艺的小试试验装置和中试试验装置为依托,建立了相应的小试、中试液化工艺模型。首先通过比较试验结果和模拟结果验证了模型的准确性,然后通过HYSYS软件数值模拟分析了两种规模原料气参数的变化对液化工艺系统的影响。鉴于小试、中试液化流程,设备选型,以及原料气参数的不完全相同会影响工艺放大效应的准确分析,通过对小试和中试装置的试验研究以及小试、中试及目标气田的液化工艺的模拟研究,提出净比功耗的概念。研究结果表明,净比功耗能够有效的反映工艺系统随装置规模放大过程的性能变化。随着液化规模的增大,净比功耗逐渐降低,工艺适应性更强,明确了丙烷预冷双氮膨胀液化工艺的可行性。在数值模拟基础上,采用净比功耗计算方法可以对不同规模液化流程的净比功耗进行预测,为目标气田的投产和运营提供参考。     

含氧煤层气低温脱氧液化工艺及安全分析

国内煤层气井下抽采利用率低,造成大量的煤层气资源排空浪费。针对含甲烷浓度低(以甲烷摩尔分数40%为例)的含氧煤层气,提出含氧煤层气开发利用的低温脱氧液化工艺流程,并给出流程计算结果和液化系统单位能耗;通过HYSYS对含氧煤层气低温脱氧液化工艺流程进行模拟,结合爆炸三角形理论,对工艺流程的安全性进行分析,指出含氧煤层气采用低温脱氧液化技术可能存在的安全隐患,并通过分析提出消除安全隐患的方法和措施,指导含氧煤层气低温脱氧液化工艺设计。