基于BOG回收的多槽车对船LNG加注方案设计

针对中大型LNG双燃料船舶槽车加注时间长、BOG排放多问题,提出可进行BOG回收的多槽车加注方案并进行设计优化。以国内新建某LNG受注船具体加注需求为例,通过模拟在加注过程中不同压力工况下BOG产生量,针对性开展多槽车加注及BOG回收方案的关键设备选型、工艺流程计算,并详述使用多槽车向船上进行干燥惰化、冷舱、加注及BOG回收详细操作步骤。该方案可实现连续加注作业,解决中大型LNG船舶加注及BOG回收技术问题,有利于船舶航运业向绿色、低碳转型。

单级混合制冷剂液化循环适应性和调节能力研究

针对在中小型天然气液化装置中广泛应用的单级混合制冷剂液化流程,模拟了环境温度、天然气流量和组分变化时流程参数的变化,以原有设备为约束条件,调节流程参数,使系统能够适应外界变化。结果表明:通过调节制冷剂压缩机的运行压力、工质流量和组成,单级混合制冷剂液化流程能够在较大的范围内适应环境温度和天然气的流量、组成变化,调整后的单级混合制冷剂液化流程能够保持高的效率。

混合制冷剂循环的级数对制冷性能的影响

混合制冷剂制冷循环可以提高制冷系统的效率,广泛应用在天然气液化领域。混合制冷剂的循环级数对制冷性能影响很大。针对不同级数的混合制冷剂循环进行热力学分析,建立了流程中主要设备的热力学模型,模拟计算了采用不同级数的混合制冷剂循环的天然气液化流程,得到不同级数的制冷循环的主要参数:制冷压缩机的功耗、制冷系数和火用效率。结果表明,制冷循环的级数增加,制冷系统的功耗降低,制冷系数和火用效率增加,但是级数增加对制冷性能的影响减小。制冷循环的级数增加会增加流程的复杂性,降低可操作性,不同规模的制冷系统的最优级数不同,规模越大,最优级数就越多。

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。

丙烷预冷系统对FLNG晃动条件的适应性实验研究

通过建立一套带有液位扰动系统的丙烷预冷液化天然气实验装置,研究丙烷预冷系统对浮式液化天然气装置(FLNG)晃动条件的适用性。实验中通过对丙烷分离器不同液位进行液位扰动来模拟晃动条件,分析丙烷预冷系统换热器在晃动条件下的温度特性。结果表明:丙烷分离器液位较低时,液位扰动对换热器的温度影响较大;随着液位的升高,液位扰动对换热器的温度影响不断减小;当液位达到一定高度后,液位扰动对换热器温度影响很小。丙烷预冷系统适用于FLNG,但在FLNG上使用须提高丙烷分离器的液位高度或分离器的位置,以降低晃动时液位波动对换热器的影响,因此,在设计时须加强安全设计和危险评估。

焦炉煤气制LNG的关键技术分析

焦炉煤气作为焦化厂的副产品,合理利用焦炉煤气有助于环保和节能减排。文中介绍了焦炉煤气制LNG的主要技术,分析焦炉煤气制LNG装置中存在的主要问题,并对问题产生原因进行分析,给出解决问题的措施。

低浓度煤层气液化技术及其应用

针对大庆庆深煤层气气源条件,提出采用液化精馏的方法处理含有大量氮氧的低浓度煤层气,生产LNG。定义了适用于低浓度煤层气液化系统的煤层气气源中甲烷摩尔分数为30%～87%;该方法中的净化单元采用MEA溶液化学吸收酸性气体,液化单元采用具有高效率的混合工质制冷剂液化流程,低温部分采用精馏塔脱除氮氧组分提高LNG中甲烷含量;运用大型数值分析软件对液化系统进行了模拟计算与比较分析,分析了混合制冷剂中CH4、C2H6、C4H10及N2等组分对液化单元换热器内部最小温差的影响。分析结果显示:合理的制冷工质配比能够有效地降低换热温差,减少不可逆损失,提高换热效率。LNG中的含氧量随着精馏塔理论塔板数的增加而降低,但精馏塔的高度相应地增加。因此,应适当增加理论板数以有效地提高LNG中甲烷的浓度。计算结果将有助于低浓度煤层气液化装置的国产化应用与推广。

海上天然气液化装置中酸性气体的脱除技术

海上油田伴生气是一种宝贵的能源，但其日产量小，不适合管道运输。为此，自主研发了一套建在自升式移动平台上的橇装天然气液化装置。根据海上油田伴生气的气质特点，探讨了天然气脱除酸性气体工艺的选择原则，确定了适合该装置的MDEA＋MEA混合醇胺溶液脱酸性气体净化工艺，分析了CO2含量、醇胺循环量的变化对再沸器热负荷、富液温度的影响，并对填料塔的高度进行了优化分析。结果认为：定期分析原料气中CO2含量，适当调节MDEA胺液循环量，能够有效降低净化系统的运行成本，提高净化装置对海上油田伴生气不同组成的适应性；对于天然气处理量为11．6×10^4m^3／d的脱碳工艺，天然气中CO2体积分数在0．45％～5．54％时，MDEA醇胺溶液循环量宜为200-500kmol／h，再沸器热负荷宜为200-600kW。该装置集天然气液化、LNG的储存与卸载于一身，简化了海上油田伴生气的开发过程，具有适应性强、投资小、建设周期短、现金回收快等优点。

FLNG丙烷预冷双氮膨胀液化工艺中试装置试验分析

为验证中国海油自主研发的丙烷预冷双氮膨胀新型FLNG液化工艺的技术可行性及适应性,建设了一套2万m3/d规模的液化中试装置。通过试验验证了冷却温度、天然气压力对液化工艺的影响,并进行了液化单元快速开停车方案试验。试验结果表明:随着混合冷剂级间冷却温度降低,FLNG液化中试装置液化能耗降低,试验过程中冷却温度降低12℃条件下天然气处理能力增加4.26%,液化单位能耗减少约5%;FLNG液化中试装置快速开车时间主要受板翅式换热器的降温速度要求限制,先开启过冷氮气循环,再开启液化段氮气循环是达产最快的开车程序,开车5 h内可以达到设计生产负荷;FLNG液化中试装置具有快速停车性能,可以在5 min内关停,停车后5 d内冷箱恢复常温;随着天然气压力降低,FLNG液化中试装置液化能力下降,试验过程中天然气压力从3 547 kPa降低到2 000 kPa时天然气处理能力降低11.2%。本文试验分析结果为大型FLNG液化装置工程化提供有效技术保障。

哌嗪活化N-甲基二乙醇胺半贫液脱碳工艺配方优选及参数优化

哌嗪(PZ)活化N-甲基二乙醇胺(MDEA)半贫液脱碳工艺是高含碳天然气预处理能耗高问题的解决途径之一。针对某天然气处理陆上终端采用的PZ活化MDEA半贫液脱碳工艺(设计天然气处理能力为8×10^9 m^3/a,原料气中CO2体积分数为35%),采用吸收再生实验方法对系统中存在的贫液、半贫液吸收CO2性能以及富液解吸CO2性能进行考察,优选适用于半贫液脱碳工艺的胺液配方,并采用HYSYS软件建立半贫液工艺模型,对筛选出较优工艺配方下的工艺参数进行优化。结果表明:随着总胺浓度增加,贫液、半贫液吸收CO2性能及富液解吸CO2性能先增加后减小,较优总胺质量分数为40%;总胺质量分数一定时,随PZ添加量增加,贫液及半贫液吸收CO2性能先增加后减小,解吸CO2相对再生能耗先增加后降低,PZ较优添加质量分数为3%,之后随着PZ添加量的增加,解吸CO2相对再生能耗又缓慢升高,较优胺液配比(质量分数)为37%MDEA+3%PZ;模拟得到较优工艺参数为再沸器温度386.15 K,贫液吸收温度323.15 K,贫液循环量253 m^3/h、半贫液循环量1147 m^3/h。

海上天然气液化流程模拟和优化分析

本文针对海上伴生气源参数,分别利用双级氮膨胀、氮-甲烷膨胀和单级混合制冷剂液化循环进行模拟,分析和优化了液化流程参数对其功耗的影响.最后选定了利用混合制冷剂循环作为天然气液化的制冷循环。并根据海上天然气装置对混合制冷剂的来源、贮存的要求对混合制冷剂的配比进行了改进。模拟结果表明,通过调整混合制冷剂组成可以方便的在海上平台利用效率更高的混合制冷剂冷却循环对天然气进行液化。

大型LNG换热器结构设计及换热性能模拟

板翅式换热器目前广泛应用于中小型天然气液化工厂,当其应用于大型天然气液化领域时,由于需要多个冷箱及板翅式换热器并联进行作业,由此带来的流体均布问题较难解决,进而导致换热性能显著下降,这一因素制约了板翅式换热器的大型化应用进程。对现有板翅式换热器结构进行了优化设计,开发出一种新型板翅式换热器换热结构,并对其换热性能进行模拟计算,结果表明,新型板翅式换热器在天然气处理规模较大时,具有较好的换热性能,该研究结果可为大型板翅式换热器结构设计提供参考。

中国天然气消费市场与天然气综合利用

能源是实现我国经济可持续发展的重要保障,也是人类赖以生存的基础。天然气作为一种高效优质清洁能源,其用途越来越广。分析了国内外天然气消费市场,从天然气化工原料、天然气联合发电、天然气民用、汽车燃料等4个方面叙述了天然气的综合利用情况。

利用LNG冷量的空气分离液化流程的模拟与分析

液化天然气由于高效、高热值、安全、清洁等优点而在国内外得到广泛的应用。由于LNG的供应状态温度很低,应该尽可能利用其冷量以提高能源利用水平。为此本文提出一种利用LNG冷量的空气分离液化系统。基于该系统,本文运用大规模流程模拟软件对空气分离循环进行了模拟计算,并且对关键设备进行了比较分析。最后给出了系统中关键设备的热力参数与工艺参数。

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。

LNG分馏工艺重烃回收参数优化研究

在天然气液化技术工程化研究中,将天然气中的重烃分离出来之后再液化,为了提高C3回收率并保证LNG产品质量和系统能耗要求,需要对工艺参数进行优化研究。先使用HYSYS软件对分馏工艺进行模拟和计算,再改变脱甲烷塔和脱乙烷塔回流比、脱甲烷塔塔板数和操作压力等参数,比较和优化后得到合理的参数。通过优化研究说明,当分流率在0.85时,被天然气携带走的C3最少,C3收率最高;脱甲烷塔最小塔板数为10块时,C3收率开始下降;脱甲烷塔操作压力越低,C3收率增加,但导致压缩机总功耗增加,在保证LNG产品热值的前提下选取操作压力为33 MPa。优化后确定的分馏工艺参数,在保证C3收率的同时控制了装置能耗。

基于定位精度的印刷电路板式热交换器结构可靠性研究

印刷电路板式热交换器(PCHE)是一种基于化学蚀刻和扩散连接的微通道热交换器。在国内某海洋平台PCHE国产化研制过程中,首次提出了钛合金对扣型PCHE设计方案。通过试验件试制,发现由于原材料板片精度、蚀刻精度、叠片定位精度等原因导致扩散连接后芯体微通道出现错边现象,3D轮廓测量仪的测量数据表明错边量在0~0.25 mm。采用有限元计算软件对不同错边量下的直流道芯体和Zigzag流道芯体进行了校核,计算结果表明,当错边量在极限值0.25 mm时,扩散连接芯体应力峰值约为无错边芯体应力峰值的2倍,Zigzag流道芯体的整体应力高于直流道芯体的应力。根据计算结果提出了错边量控制目标和方法,对PCHE结构设计提供了理论指导。

单级混合制冷剂天然气液化流程动态特性模拟

研究天然气液化的工艺流程并进行模拟,对液化天然气装置的设计具有重要意义。本文运用Aspen Dynamics软件建立了单级混合制冷剂液化流程的动态模型,采用Peng-Rob状态方程计算工质的各热力学参数,动态过程的微分方程由欧拉隐式格式求解,在此基础上进行了动态模拟。原料天然气的各项参数发生变化时,所产生的扰动对整个液化系统的影响较小。通过调节入口天然气的流量,可使流程参数在较短时间内恢复到扰动前。

半贫液脱酸工艺应用于浮式天然气液化装置中的可行性研究

浮式天然气液化装置(FLNG)是近年来海洋工程界提出的解决深海天然气田开发利用的有效途径,但与传统的陆上天然气液化装置相比,浮式天然气液化装置中脱酸工艺设计和设备选型布置都面临新的技术要求和挑战。设计了一种适用于FLNG的半贫液脱酸工艺,并通过模拟优化和工艺计算对半贫液脱酸工艺与传统液化工厂脱酸工艺在系统能耗、设备数量、设备质量、工艺复杂性和海洋环境适应性等方面进行了分析比较,结果表明半贫液脱酸工艺适用于浮式天然气液化装置,特别是在处理高酸气负荷的天然气方面具有很大的应用潜力。

丙烷预冷双氮膨胀浮式天然气液化中试装置的规模分析研究

以应用于海上的浮式丙烷预冷双氮膨胀液化装置为原型,拟建设一套液化中试装置。为了确定液化中试装置的规模,提出中试装置与原型装置之间宜遵循流程一致性、关键控制方式一致性、运动相似性和流态相似性等四项原则。上述原则中,分析表明,对于除关键控制方式一致性外,流程一致性、运动相似性和流态相似性对中试装置的规模没有直接的影响。为了与原型装置的关键控制方式保持一致,中试装置的设备选型就显得非常重要,其中对于确定规模影响较大的关键设备为制冷剂压缩机,而冷箱、压缩机驱动器、透平膨胀机及丙烷换热器对规模影响不大。因此,建议中试装置中压缩机的型式与浮式天然气液化装置保持一致,冷箱中换热芯体可以考虑采用两台并联的设计方案。