CO2预冷双氮膨胀天然气液化工艺的海上适应性分析

优选出的CO₂预冷双氮膨胀制冷液化工艺提高了液化效率,增大了天然气液化处理能力,但其海上作业适应性还有待考察。为此,通过流程模拟和火用分析,对CO₂预冷、丙烷预冷和混合冷剂双氮膨胀制冷液化工艺流程进行了对比,并从热力学角度出发,分析了CO₂预冷双氮膨胀制冷液化工艺对原料气物性（温度、压力、组成）、流程操作参数（CO₂节流后的温度）以及CO₂纯度的敏感性,对其海上适应性做出了评价。结论认为：该工艺可适用于海况恶劣的环境,其对原料气温度、压力和组成变化不敏感,适合于中到大规模的天然气液化生产。最后,为保证流程的安全、高效运行,提出了该工艺应用中需注意的3个问题：①压缩机水冷器温度应低于31.1 ℃;②CO₂预冷温度应超过-53 ℃;③CO₂杂质含量应控制在1%以内。     

表面活性剂促进CO_2水合物生成的实验及动力学模型

采用自行设计的水合物生成实验系统,在静态条件下,在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)体系中进行了CO2水合物生成的实验。考察了表面活性剂浓度对CO2水合物生成的影响;建立了CO2水合物生成动力学模型;分析了表面活性剂对CO2水合物生成促进作用机理。实验结果表明,SDBS和SDS均能缩短CO2水合物生成的诱导时间、提高生长速率和储气密度;SDBS比SDS具有更好的CO2水合物生成促进效果,两种添加剂的最佳用量分别为0.5,0.3 g/L;建立的CO2水合物生成动力学模型能对水合物生成过程进行准确预测。     

水合物颗粒间的静态液桥力

对于油包水型乳状液水合物生成体系,未参加反应的水滴与已生成的水合物颗粒接触时,水滴在水合物颗粒间以摆动液桥的形式存在,液桥力包括静态液桥力和动态黏性力。由于水合物颗粒的强亲水性,颗粒表面接触角较小,减小半填充角能降低液桥力,因此通过促进水滴的完全转化以减少自由水量,可达到降低液桥力的目的。当体系含水量较高时,半填充角较大,增加接触角能减小液桥力。表面间距、半填充角和接触角不变时,液桥力随粒径增大而增大,半填充角越大,液桥力也越大。液桥力随表面间距的增加而减小,超过一定分离距离后液桥失稳,液桥力消失。     

液-液水力旋流分离器结构筛选实验研究

对四段式旋流分离器的结构尺寸对性能的影响进行了实验研究,结果表明减小溢流孔径可提高分离效率,但会增加压力降;入口尺寸对旋流分离器性能的影响非常明显,随着人口截面的长宽比增加,旋流分离器的压力降减小,但分离效果也降低;旋流分离器入口当量直径越大,压力降越低,效果越差。随着小锥段角度增大,旋流分离器的压力降增大;小锥角变化对18μm以上的油滴的分离效果基本相同,对小于18μm以下油滴的分离效果有较大的影响。减小直径、延长尾管段能够提高旋流分离器的分离效率;但压力降相应增大。     

油水分离用水力旋流器分离性能曲线与实验

描述了水力旋流器性能的评价指标,运用流体力学的流场模拟和油滴的模拟技术,从理论上计算旋流器的流量-效率曲线、流量-压降曲线及粒径-效率曲线,并与实验数据做比较,得出结论：(1)理论计算结果与实测值的关系曲线变化趋势一致,因此可以采用流场模拟的方法预测旋流器的分离性能;(2)利用流量-压降曲线和流量-效率曲线可确定单根旋流管的处理能力及处理效果,相应得到并联旋流管的根数,或根据分离要求及系统所能提供的能量得到处理能力;(3)采用粒径-效率曲线可预测等概率粒径的大小,从而为是否对来液采取处理措施提供依据;(4)利用流场数值模拟方法预测旋流器的性能,可节省投资并缩短开发周期。     

水平管路清管过程流动参数变化规律模拟研究

混输管路清管技术的研究对混输管道的运行管理具有非常重要的意义。在分析清管器清管物理模型的基础上 ,建立清管器的特征参数计算模型、动态数学模型和数值计算方法 ,并进行数值模拟 ,计算出测压点压力随时间变化的数据 ,并把它们与试验数据进行比较 ,得到清管过程中压力的变化规律。通过数学模拟 ,可以计算清管过程中管道的压力分布状况 ,利用压力分布状况就可跟踪清管球在管道内的运行情况     

水合物法分离CO2与N2混合气的实验

与传统的分离方法相比,水合物法分离气体混合物技术具有可降低制冷能耗、简化工艺流程、节省投资成本等优势,但目前该技术还不成熟,尚未形成统一的成套技术。为研究各种因素对分离效果的影响并给出一定配比混合气的最佳分离条件,以摩尔分数59% CO₂+41% N₂混合气为例,利用自行设计的实验装置,系统地进行了温度、初始压力及含水量对分离效果的单值影响实验。分析处理实验数据,得到混合气在温度1.4~5.6 ℃、初始压力4.2~6.8 MPa及含水量160~300 mL范围内的分离效果。实验结果显示：降低温度,升高初始压力都可以提高分离率,但同时也会增大损失率;增加含水量会提高分离率,降低损失率,但含水量超过一定值,对分离率的影响便不再明显。综合考虑,对于一定配比的CO₂+N₂混合气,在允许的损失率及最小气液比下,可以先增大含水量,然后降低温度,最后提高初始压力,以此来达到最佳的分离效果。     

水合物聚集体受力分析及临界聚集体粒径的计算

分析了油包水体系水合物聚集体的受力特性,作用在水合物聚集体上的力有范德华力、液桥力、固桥力、静电力、碰撞力、剪切力、重力等,通过受力比较确定了水合物聚集体在流动体系中主要的聚集力和分离力分别是液桥力和剪切力。用液桥力代替聚集力,对水合物临界聚集体粒径的计算模型进行了改进。验证结果表明,在合理选取或准确测量水合物聚集体表面接触角的前提下,用液桥力代替聚集力是合理的,改进的水合物临界聚集体粒径的计算模型能准确计算水合物聚集体的临界粒径,该模型能为水合物浆的安全流动提供技术指导,促进水合物浆液技术的工程应用。     

LNG接收站BOG处理工艺优化——以青岛LNG接收站为例

蒸发气(Boil Off Gas,缩写为BOG)的处理是LNG接收站必须考虑的关键问题之一,关系着LNG接收站的能耗及安全、平稳运行。为此,介绍了LNG接收站BOG处理的4种工艺:①BOG直接压缩工艺;②BOG再冷凝液化工艺;③BOG间接热交换再液化工艺;④蓄冷式BOG再液化工艺。运用HYSYS软件建立了采用不同BOG处理工艺的LNG接收站模型,对比了目前主要采用的BOG直接压缩工艺和再冷凝液化工艺在工艺流程及能耗方面的差异,并分析了外输量、外输压力及再冷凝器压力对BOG处理工艺节能效果的影响,在此基础上提出了BOG再冷凝液化工艺的改进措施——BOG进入再冷凝器前进行预冷,可比原工艺节约18.2%的能耗。同时还针对青岛LNG接收站提出了BOG再冷凝液化及直接压缩工艺混合使用的优化运行方案,可使进入再冷凝器的LNG流量保持恒定,没被冷凝的BOG经过高压压缩机提压到外输压力,与完成气化的LNG混合后外输,可避免BOG进入火炬系统而造成的能源浪费,同时减小再冷凝器入口流量的波动,使装置运行更稳定、更经济。     

化学添加剂对水合物生成和储气的影响

为了研究促进剂对水合物生成的影响,采用自行设计的水合物反应系统,通过恒温定容实验,研究了四氢呋喃(THF)和十二烷基硫酸钠(SDS)对二氧化碳水合物生成的影响。并在实时测量水合物生成过程中系统的温度、压力的基础上,计算得出水合物的生成速率、储气量及表观水合数。结果表明,适宜浓度的SDS能促进气体在液相的溶解,提高水合物的生长速率和储气密度;单独添加THF对水合物生成过程促进效果并不明显;SDS和THF复合添加剂共同作用对水合物促进效果最显著。