小型天然气N_2-CH_4膨胀制冷液化工艺优化研究

设计了一种小型天然气N2-CH4膨胀制冷液化工艺,并考察了N2-CH4制冷剂组成、原料气处理量与膨胀机出口压力对压缩机功耗的影响,以及天然气节流前温度对液化率的影响。研究结果表明,N2-CH4制冷剂中N2含量的增大导致压缩机功耗逐渐增加;天然气节流前温度的降低有利于提高天然气液化率,同时也增大了压缩机功耗。随着膨胀机出口压力的减小,膨胀机出口温度逐渐降低,压缩机功耗先减小再增大。优化后的N2-CH4膨胀制冷液化工艺为N2-CH4制冷剂中N2的物质的量分数为40%,天然气节流温度为-155℃,膨胀机出口压力为700 kPa,天然气液化率达到93.82%。     

基于Aspen Plus的LNG船BOG再液化工艺模拟

BOG是液化天然气(LNG)在运输过程中部分蒸发出的天然气,利用Aspen Plus对LNG船氮气制冷BOG再液化工艺进行了建模,并研究了制冷剂流量、BOG换热后N2温度TS12、BOG压缩机出口压力pS1对BOG再液化率及制冷系数等流程性能评价指标的影响,得到优化的操作条件为:制冷剂流量为4.28kg·s-1,TS12为-135℃,pS1为0.46MPa,此时,BOG再液化率为82.53%,BOG再液化循环制冷系数εBOG为3.14,N2循环制冷系数εN2为1.32。针对N2制冷循环中三级压缩机组能耗高问题,以功耗为目标函数,对压缩比进行了优化。     

天然气预处理和液化工艺技术的研究进展

调研了国内外天然气预处理和液化方面的最新文献,并对各种工艺技术进行了比较和分析。天然气预处理的工艺技术主要包括：酸性气体的脱除、水的脱除以及汞及重烃的脱除等;液化工艺流程主要有阶式制冷循环、混合制冷剂制冷循环、膨胀机制冷循环。各种液化方式都有自己的工艺特点。阶式制冷循环能耗最小,是目前天然气液化循环中效率最高的一种;混合制冷剂循环同阶式制冷循环相比,混合制冷液化循环具有流程简单、机组少、投资费用低、对制冷剂的纯度要求不高等优点;膨胀机循环能够较迅速和简单地启动和停工。但功耗较大。     

基本负荷型级联式制冷工艺用能分析

基本负荷型制冷液化工艺中,级联式制冷工艺和混合制冷剂液化流程(MRC)应用最为广泛。最初的天然气液化方式采用级联式制冷工艺,冷却介质依次为水、丙烷、乙烯和甲烷。该工艺虽然流程复杂,但比较节能,在国内外仍有一部分制冷液化装置采用该工艺。采用HYSYS软件建立级联式制冷工艺计算模型,对该制冷工艺中相关参数进行优化,得到各关键节点及相应流程的最优值参数;并对原料气处理量,压缩机出口压力、系统功耗和各制冷剂循环量之间的关系进行了分析。为现场运行提供理论指导,并对相关液化装置的设计和运行参数优化、工况考核等提供技术支持。     

国内外两种高含氮天然气液化工艺的对比分析

为选择高效优化的高含氮天然气液化工艺,介绍了国内外两种典型的高含氮天然气液化工艺--国外常用的涡流管制冷器液化工艺和国内常用的膨胀机膨胀制冷液化工艺,通过模拟计算对其优缺点进行了分析对比。结果表明：涡流管制冷器液化工艺技术先进、工艺简单、操作弹性好,但是针对含氮量较高的天然气,其液化能耗较高、脱氮效果较差、甲烷回收率较低;膨胀机膨胀制冷液化工艺的优点是能耗相对低、脱氮效率高、甲烷回收率高,缺点是操作弹性较差。以某一含氮量较高的天然气作为原料,从液化单元功耗、脱氮率、甲烷回收率、投资成本等方面对两种液化工艺参数进行了比较,结论认为在针对高含氮量天然气进行液化时,膨胀机膨胀制冷液化工艺具有较大的优势。     

煤基天然气C_3/MRC液化工艺优化研究

针对煤基天然气(SNG)设计了一种C3/MRC液化工艺,考察了丙烷制冷循环和混合冷剂制冷循环中各冷箱温度分布对液化功耗的影响,煤基天然气节流压力对液化率的影响,对比了不同组成原料气的液化比功耗。研究结果表明:C3/MRC液化工艺适用于煤基天然气,且冷箱热流体出口温度分布对液化功耗影响较大;BOG气体中H2含量随节流后压力增高而增大;液化煤基天然气的单位功耗高于气田天然气。优化后煤基天然气的液化率达到94.95%,比功耗为0.34 k W·h/kg LNG。     

天然气液化与轻烃回收联产工艺研究

在分析天然气液化、轻烃回收工艺共同点的基础上,提出将混合制冷循环(MRC)天然气液化与吸收塔(DHX塔)轻烃回收等传统工艺结合的联产工艺,用液化过程的混合制冷循环为轻烃回收提供冷量,同时通过轻烃回收过程对原料气中的重组分进行分离、加工。为进一步研究联产工艺在提高产量、降低能耗方面的优势以及适用气质,利用HYSYS分别对7组不同原料气的联产工艺和传统工艺进行模拟。结果显示,在所有气质条件下,两种工艺的C_3收率、液化石油气产量、稳定轻油产量基本相等,联产工艺可提高液化过程重组分分离效率,使LNG中C_3摩尔分数≤0.3%。联产工艺生产一、二级LNG分别要求原料气中C_1、C_2摩尔分数y(C_1)/y(C_2)≥5.67、y(C_1)/y(C_2)≥3。同时,联产工艺适用于C_2~+摩尔分数≥7%的原料气,在该条件下,LNG产量提高约71.89%,单位能耗降低约17.66%。     

天然气提氦联产LNG新工艺特性及适应性分析

目的 为降低利用单一低温法从天然气中提氦的工艺设备投资及能量损耗,提出一种新型天然气提氦联产LNG工艺。方法 以国内某气田低含氦原料气数据为基础,对该新工艺的特性及适应性进行了模拟分析,并通过遗传算法对混合制冷剂制冷循环进行了优化。结果 (1)通过特性分析可知,节流前温度越低、节流压力越高,闪蒸罐对氦气的浓缩作用越好,同时可生产摩尔分数达到99.9%的高纯氮气产品,并自产液氮产品;(2)新工艺对原料气中氮气、氦气纯度变化及原料气压力均有很强的适应性,原料气压力越高、氮气和氦气纯度越低,压缩机轴功率越低;(3)通过特性及适应性分析、混合制冷剂制冷工艺参数优化可得闪蒸罐节流前温度为-150℃,节流压力为350 kPa,提氦塔压力为3 200 kPa,脱氮塔和提氦塔塔板数均为12块,混合制冷剂压缩机一级和二级最优增压压力分别为1 341 kPa和2 767 kPa,混合制冷剂循环量为1 722.7 kmol/h,压缩机总轴功率为3 765 kW,冷却水用量为6 474 t/d,综合能耗及单位能耗分别为1 097 216.00 MJ/d、3.66 MJ/m³。结论 该新型...     

大型FLNG装置上部模块混合制冷剂液化工艺的适应性评价分析

对于大型浮式液化石油气(FLNG)装置,液化工艺是整套装置非常关键的技术之一。混合制冷剂液化工艺具有流程简单、设备少、效率高、功耗小等优点,已广泛应用于陆上液化工厂,且将用于海上FLNG装置。混合制冷剂可细分成不同的工艺,不同的液化工艺具有不同的特点和适用范围。利用HYSYS软件对不同进料流量、甲烷组分比例和重组分比例下的三种混合制冷剂工艺进行了模拟,对比了三种流程的能耗与设备特征,分析了适用于不同液化能力浮式装置的工艺流程。结果表明:在天然气进气流量为65 000m3/d的条件下,丙烷预冷混合制冷剂循环(C3MR)压缩机比功耗为0.330 9,双混合制冷剂循环(DMR)比功耗为0.225 4,单混合制冷剂循环(SMR)比功耗为0.245 1;C3MR流程关键设备数量最多,DMR次之,SMR设备最少;C3MR所需的制冷剂量最大,SMR最小;随着原料气中甲烷含量的变化,C3MR比功耗的变化最大,DMR、SMR比功耗变化较小。     

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带丙烷预冷的混合制冷剂循环（MRC）液化天然气流程具有高效及流程相对简单的优点,丙烷预冷循环首先预冷天然气和混合制冷剂,然后由混合制冷剂循环进一步冷却天然气使其液化。本文对这种带丙烷预冷的混合制冷剂循环液化天然气流程分别以丙烷预冷循环中压缩机耗功最小,总耗功最小为目标函数进行优化,得到了最优流程参数及相应的流程性能参数。