混合制冷剂天然气液化工艺流程计算

混合冷剂天然气液化工艺是常用的天然气液化工艺流程,我国 LNG 技术起步较晚,仍缺乏对于该流程的优化设计和模拟计算研究。针对进厂原料天然气组分在不同温度、压力下进行液化率计算,筛选配比冷剂组成,完成了闭式冷剂天然气液化工艺的模拟,实现了进厂天然气的净化和液化,并计算分析了冷剂压缩前后压力和 LNG 产品储存压力对收率和能耗的影响。     

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。     

MRC工艺中混合冷剂设计参数与配比的优化

为了降低天然气液化厂冷剂用量以达到节能降耗的目的,文中通过响应面分析法对中、高压制冷剂的运行工艺参数进行优化,在此基础上,采用Aspen HYSYS软件中的序贯二次程序法对冷剂配比进行了优化,得到了冷剂的最佳工艺参数和最优混合冷剂配比。结果表明:冷剂的最佳工艺参数为中压冷剂压力1 890 k Pa,高压冷剂压力3 800 k Pa,中压冷剂温度36℃,高压冷剂温度36℃,预测的最小单位能耗为391.104 k W·h/t,并通过现场实际生产验证了其可靠性。最优的冷剂摩尔配比为:N_27.0%,CH_425.0%,C_2H_432.4%,C_3H_818.7%,i-C_5H_(12)16.9%。在混合冷剂最优条件下,天然气液化装置中冷量利用率提高16.56%,冷剂循环量较优化前降低12.86%,生产每t液化天然气能耗降低7.61%。     

小型可移动式天然气液化装置研究进展

小型可移动式天然气液化装置以其独特优势在零散天然气源的液化集输、管输天然气的再分配及分布式调峰和车用LNG燃料站等场合有非常广泛的应用前景。概括对比分析了现有的天然气液化技术,指出占据国际LNG工业主流地位的混合制冷剂循环(MRC)液化流程也是适宜小型化的最佳技术之一。在简要介绍了小型天然气液化装置的近期进展后,重点介绍了本团队基于近20年的混合工质节流制冷技术方面的研究经验,研制成功系列规格小型混合工质撬装液化装置,同时提出并创建了以此为基础的"煤层气柔性液化中心和虚拟管网"集输方案的概念。已研制出的全风冷、制冷油润滑螺杆压缩机驱动的10000~30000 m³·d^-1"可移动式液化装置",其中30000 m³·d^-1液化装置生产中实测液化比功耗已经与国内1000000 m³·d^-1的集中液化工厂相当。目前在山西、内蒙古已有多套不同规模的装置运行,初步形成一定规模。     

中小型液化天然气装置流程及布置

以西北某城市液化天然气工程为例,介绍了中小型液化天然气装置预处理和液化的工艺流程,以及液化天然气大储罐布置的注意事项。根据实际的气源条件,考虑到减少投资、增大效率的前提,推荐采用分子筛脱水+单循环混合冷剂制冷工艺。     

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。     

环境温度变化时小型天然气液化装置的运行优化

对于采用混合冷剂制冷的液化天然气(LNG)装置,当环境温度变化时通过装置运行的优化操作,可以有效起到节能的效果。文中将设备变工况运行的模拟计算与基于HYSYS软件的工艺计算相结合,建立了单混合制冷剂循环(SMR)天然气液化装置的运行优化模型。优化运算的目标函数为运行能耗最低,寻优变量包括冷剂的摩尔流量和组分,采用Box算法进行求解。针对典型算例进行了环境温度变化时SMR装置的运行优化研究。优化结果表明:当环境温度降低时,运行优化可以有效降低SMR装置的能耗,但仍高于设计优化的结果。给出了运行优化后的工艺参数和冷剂组分,并与设计优化的结果进行了比较,一般运行优化所得冷剂摩尔流量较大,但是冷剂组分更轻。     

煤层气混合制冷工艺液化流程技术分析

国新能源集团在山西阳泉建设了一座具有调峰储气功能的液化天然气工厂,原料气为煤层气,液化采用MRC混合冷剂制冷的液化工艺技术。本文对预处理阶段的脱酸流程、脱氮流程和液化流程进行重点阐述分析,在试运行过程中对发现的问题和产生的原因及解决办法也进行了说明。     

C3/MRC液化流程中原料气成分及制冷剂组分匹配

针对两种代表性原料天然气No.1和No.2,利用Aspen HYSYS流程模拟软件对C3/MRC天然气液化流程进行了动态模拟,考虑了混合制冷剂高低压变化、混合制冷剂组分改变,通过模拟研究获得了混合制冷剂各个组分N₂、CH₄、C₂H₆及C₃H₈在制冷系统中的不同作用,同时获得了制冷剂组分与混合制冷剂高低压以及原料天然气c_p-T之间的依赖关系,全面动态地展示了制冷剂各组分在C3/MRC流程中的影响和作用。在此基础上,又对比了原料天然气No.1和No.2在不同混合制冷剂高低压下C3/MRC流程的能耗指标。研究结果表明：原料天然气的c_p-T关系是决定整个C3/MRC流程能耗高低的关键因素,而混合制冷剂的组分或高低压的选择则对系统能耗影响较弱。混合制冷剂的组成及其高低压力的选择应根据原料天然气的c_p-T关系进行合理选取,以确保流程设计更为合理。     

吸附余压预冷的煤层气混合制冷剂液化流程

煤层气(CBM)作为一种非常规的天然气,常常含有较多氮气,因此其液化方法也有所不同。文章提出了一种针对带压气源的新型吸附-液化一体化的煤层气混合制冷剂循环(MRC)液化流程。首先通过变压吸附实现氮/甲烷的分离,之后浓缩甲烷进入后续液化流程,而分离出的带余压氮气则直接膨胀对浓缩甲烷进行预冷。并根据浓缩甲烷预冷后不同的温度范围分别设计了3种MRC液化过程。通过HYSYS模拟优化得出了不同含氮摩尔分数及不同吸附余压下使MRC流程单位液化功最小的混合制冷剂配比,并比较了相应的一体化流程和不带预冷的普通MRC液化流程的系统单位产品液化功。结果表明,高含氮摩尔分数下,一体化流程能够大大地降低系统单位功耗。     

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。     

天然气液化工艺系统模拟与节能优化

针对天然气液化过程存在能耗大、成本高等问题,通过以Peng-Robinson热力学模型为基础的工艺流程模拟探讨了中、高压冷剂压力和温度对装置单位能耗的影响规律,利用二次回归正交设计进行了优化改进并验证了优化改进方案的可靠性。结果表明,由二次回归正交设计拟合得到的回归方程不但能够准确描述混合冷剂各关键操作参数与装置单位能耗之间的关系,而且还可以有效地预测最佳工艺条件。当中、高压冷剂的压力和温度分别为1 890、3 760 k Pa及38、37℃时,天然气液化装置实际单位能耗仅为393.228 k Wh/t,较改进前降低了5.54%,节能效果显著。     

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。     

液化工厂仪表设计、选型浅析

随着我国天然气消费量的日益增长,为保证天然气供应的多元化,我国在LNG应用方面的研究与开发投入越来越大,目前全国各地建成和在建的液化工厂已接近200家,这无疑给中国LNG行业注入了不少新鲜的血液。国内外的液化工艺包和装备制造厂商以及设计、建设单位纷纷涌入,对我国LNG行业进一步发展更是起到推波助澜的作用。本文就以国内目前普遍采用混合冷剂制冷工艺(MRC)和MDEA溶液脱除酸性气体工艺的液化天然气工厂的为例浅析一下仪表设计、选型方面的问题和注意事项。     

天然气液化混合冷剂制冷循环节流方式的对比

根据天然气液化混合冷剂制冷循环工艺,列举了二次节流,三次节流两种工艺流程,利用过程模拟软件HYSYS对两种节流方式的节能效果进行对比,利用SQP法对混合冷剂组成进行了优化,说明三次节流方式更节省压缩机功耗。     

小型LNG装置制冷液化工艺优选研究

为了针对工程优选出合适的制冷液化工艺，本文对目前常用的制冷工艺进行了综述，同时根据天然气处理规模及制冷工艺的适应性，初步确定了适合工程的三种制冷工艺，分别为氮气膨胀制冷、单循环混合冷剂制冷、丙烷+混合冷剂制冷工艺三种。分别从一次性投资、运行费用等方面考虑，进行方案的对比分析，研究结果表明，单循环冷剂制冷工艺，虽投产过程中冷剂配比略繁琐，但费用限值低，流程简单，设备少，利于撬装，开停工操作调整方便，适应撬装装置，因此最终推荐选用单循环冷剂制冷工艺。研究结论可为后续工程设计提供参考。     

液化天然气(LNG)的制备与储存运输

为了探究液化天然气的制备工艺和储运方式,研究过程分析了当前主要的LNG液化路径,着重阐述了天然气预处理技术和混合制冷剂液化方法,具体内容包括天然气脱酸、脱水、脱汞以及单级混合冷剂循环法的实现原理。在LNG储运方面,将管道储运方式作为论述的对象,对比了非真空绝热管道和真空绝热管道的工程特点,探讨了影响LNG管道输送距离的因素,涵盖入口压力、输送量等。     

浅谈天然气液化脱重烃技术

在天然气液化和天然气的一些特殊用途中,有效地脱出天然气中的芳烃和较高碳链的重烃是非常重要的一个技术环节。LNG(液化天然气)生产装置脱除C5以上,防止C5以上组分在冷箱内发生冰堵。本文介绍了三种常用重烃脱除方法,并分析了适用的场合。     

调峰型天然气液化流程影响因素分析

调峰型天然气液化流程是实际生产过程中比较实用的天然气液化工艺流程。通过HYSYS模拟软件,模拟计算调峰型天然气液化流程在LNG储存压力、混合冷剂(N_2+CH_4)以及高(低)压制冷剂压力不同值时的效果,并计算分析液化流程达到最佳效果时各影响因素的取值范围,为实际工艺流程设计提供理论指导。     

浮式液化天然气液化工艺综述

浮式液化天然气(FLNG)技术,适于深海边际气田和小气田的天然气开采,具有投资低、建造周期短、可重复使用的优点.介绍了FLNG的优点和离岸液化天然气的发展史,对FLNG的液化工艺及关键装置的选择进行了论述.