大型空分装置纯化系统再生加热器内漏处理及应急操作

纯化系统是空分装置的重要组成部分,主要作用是除去空气中的水分、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等。正常运行期间,1台纯化器吸附,另1台纯化器再生,2台交替运行。纯化器再生加热阶段使用蒸汽再生加热器提高再生气温度,如果再生加热器内漏,蒸汽会漏入再生气中,造成再生气露点上涨,含水量增加,影响纯化系统吸附剂再生效果,造成吸附剂吸附能力下降。纯化器出口二氧化碳含量升高,影响空分装置安全稳定运行,严重时需要停车处理。为消除再生加热器内漏对纯化系统运行的影响,利用再生间隔时间对再生加热器进行泄漏排查、隔离,并采用蒸汽加热器与电加热器并行模式应急操作方法,保证了纯化系统再生彻底,空分装置正常运行。

基于深冷技术的液化天然气蒸发气提氦流程优化分析

针对中国宁夏银川某一提氦工厂液化天然气蒸发气(LNG-BOG)提氦液化流程,采用Aspen Hysys构建BOG提氦气系统和氦气液化系统的流程模型,首先分析了BOG提氦气流程中关键参数对能耗设备的影响情况。之后采用遗传算法,以系统单位能耗为目标函数,分别对BOG提氦气系统和氦气液化系统中关键能耗参数进行优化。同时采用[火用]分析方法,分析优化前后氦气液化系统的[火用]效率以及[火用]损失情况。结果表明,BOG提氦气系统和氦气液化系统经优化后系统单位能耗分别为8.3515 kWh/Nm^(3)和0.7519 kWh/Nm^(3),相比优化前分别下降7.09%和14.71%,且氦气液化系统[火用]效率较优化前提高了18.54%,[火用]损失下降12.79%,换热器换热总量约上升2.54%。因此整个系统在优化后单位能耗有所降低,系统运行经济性得到提高。

无人值守现场深冷制氮工艺的应用

主要介绍无人值守深冷制氮工艺,分析了无人值守的优势。针对当前现场制氮供气模式的变化,分析单塔和双塔深冷制氮工艺的特点。与单塔制氮工艺相比,双塔工艺一次性设备投资成本高、氮气提取率高、能耗低、生命周期运行费用低。但双塔制氮工艺相对复杂、工艺变形多、稳定及可靠性有所下降、对无人值守的要求也更高。基于当前现场深冷制氮市场需求,分析深冷制氮装置发展趋势以及随着工艺及规模的变化客户对制氮装置需求的变化。

变压吸附系统气流分布器结构的数值模拟计算及分析

建立分布器结构的数学模型,并采用此模型对目前小型医用制氧中应用的基本型吸附柱内部的速度场分布进行了数值计算分析。计算结果表明:吸附柱入口物流分配存在严重的不均匀性,同时发现改变分布器的结构可以有效改善吸附柱入口的物流分配。在此基础上,对两种不同型分布器结构进行了数值模拟,结果表明改进效果十分显著,采用这种现代数值图型研究方法所得出的结论对吸附柱气体分布器结构优化设计具有一定的指导意义。

基于支持向量机和粒子群算法的生物质气化过程建模与优化

生物质气化过程的最终目标就是尽可能得到更多的高品质可燃气体。目前国内外缺乏对生物质气化过程参数优化问题的研究,在实际气化过程中燃气品质难以保证从而对燃用气设备产生了不利的影响,降低了燃气的利用价值。为此建立了一种能适应生物质(竹子)气化过程的支持向量机模型用于预测生物质气化气组分、气体热值及气体产率等气化指标。在此模型基础上,采用MOPSO算法寻找最优控制参数当量比ER和气化温度T,使得气体热值和气体产率两个目标折中并在一定程度上都趋近于最大化。通过生物质料竹子为例的计算验证,得到了满意的结果,即在保证气化指标的同时可得到一组最优的控制参数。

微型VPSA制氧流程反吹实验研究

对微型VPSA制氧反吹流程进行了实验研究,探讨了反吹气量、节流阻力、产品气量对产品气纯度的影响规律。结果表明:有反吹流程的VPSA流程制氧效果明显优于无反吹流程;恒压反吹流程的制氧效果优于增压反吹流程。相同条件下,随着反吹气量的增加,产品气纯度先增加后减小,存在一个最佳值;节流阻力越小,产品气中氧气体积分数越高,对应的最佳反吹气量和最佳反吹比越大;VPSA流程的最佳反吹气量和最佳反吹比远远小于PSA流程。

在低温液体纯化中采用金属丝网过滤技术的可行性研究

以金属丝网过滤器为研究对象,在介绍金属丝网的结构特点和过滤机理的基础上,论证了采用该种新技术获得超高纯低温液体的可行性。以太空条件下的液氦纯化为例,详细介绍了采用金属丝网过滤技术的液氦纯化系统,提出了过滤及再生方案,探讨了各过滤参数对过滤效率的影响,为进一步的试验论证提供参考。

焦炉气规模氢分离流程组织研究

氢能规模应用需要储运数以亿立方米计的氢源,液氢储存在各种储氢方式中规模实用化的优势明显。提出采用新的低温分离法将焦炉气中的氢分离并同时液化,及分区液化和分段加压模型。通过分离模型的能耗计算,表明分段加压能大大减少流程能耗,计算结果对新流程的组织有指导作用。

椰壳活性炭在77 K下动态吸附性能测试及分析

不纯氦气回收系统中多采用活性炭吸附氦气中的杂质,基于吸附系统吸附量大、吸附速率快要求,提出采用椰壳活性炭并对其进行了吸附性能测试。设计并搭建了低温下测定吸附剂吸附等温线的动态测量装置,测定活性炭在液氮温度下对空气的吸附等温线。采用Langmuir-Freundlich(L-F)吸附等温线模型对实验数据进行拟合研究其物性;并以拟一级及拟二级动力学模型研究其吸附动力学。结果表明,L-F模型及拟二级动力学模型更适合活性炭的吸附过程,该吸附剂具有良好的孔隙结构和较强的吸附性能,其最大吸附量达到299 L/kg,吸附速率较快,可作为设计氦气低温纯化器吸附剂使用。

HYSYS在含氧煤层气液化分离中的应用研究

在煤矿开采过程中采出的煤层气因含有空气难以加工利用,直接放空,不仅污染大气环境,而且浪费燃气资源。针对某典型含氧煤层气气源,设计了一种氮—甲烷膨胀制冷的液化精馏工艺,并利用HYSYS进行了模拟计算,结果显示,该工艺可较彻底除去氮气、氧气等杂质,获得较高浓度的甲烷产品,甲烷回收率达到99.99%。同时分析了回流比、塔板数以及入塔温度对塔底产品含氧量和甲烷含量的影响。

液氮净化系统仿真设计与性能测试实验研究

针对低温液体净化特点,设计褶皱型316L不锈钢烧结丝网过滤器。建立液氮净化系统动力学模型,仿真结果与实验结果对比表明过滤单元水平布置情况下的颗粒沉积并不影响过滤性能,优于垂直布置。基于过滤单元的水平布置搭建过滤实验台,将液氮与二氧化碳气体混合形成滤浆,测定恒速与恒压工况下的过滤性能并研究滤浆流量、干冰体积含量的影响。结果表明过滤效率均能达到99.99%以上,且滤饼的形成与堆积是影响过滤性能的最关键因素。

RSV乙烷回收工艺中苯结冰与解冻研究

以新疆某气田站场RSV工艺为案例,基于HYSYS软件建立乙烷回收模拟仿真模型,分别研究工艺中易发生苯结冰的位置、影响苯结冰的因素以及结冰后的解冻措施。结果表明RSV工艺中极易析出苯固体的位置主要有3处,包括冷箱、低温分离器液相节流阀出口端以及脱甲烷塔。脱甲烷塔塔顶压力和低温分离器温度是影响RSV工艺苯结冰的最敏感的因素。另外,原料气中苯含量不同,RSV工艺中析出苯固体的位置也有所不同,与之对应的解冻措施也不同,可通过短暂改变塔压、低温分离器温度、干气回流比以及低温分离器气相分流比等措施来控制苯结冰。本工艺条件下,当苯含量高于0.265%时,无法再通过调整参数改善RSV工艺苯结冰现象,此时需要对原料气进行脱苯处理。

基于双产品回收的CO_2驱采伴生气低温分馏工艺

针对某油田CO_2驱采伴生气气质特性以及双产品回收指标的要求,运用HYSYS软件数值研究基于CO_2-天然气双产品回收的三塔、四塔低温分馏工艺,分析乙烷回收塔塔底温度和原料气中CO_2含量对两工艺CO_2产品量、添加剂用量、工艺能耗的影响规律,并进行三塔/四塔工艺以及四塔工艺改进前后的对比分析。结果表明:三塔/四塔工艺的CO_2产量、添加剂用量以及比热耗均随乙烷回收塔塔底温度的升高而增大,比冷耗呈先减后增变化;随着原料气CO_2浓度的增大,三塔/四塔工艺的CO_2产品量增加,而添加剂用量/比冷耗/比热耗降低;四塔工艺改进后CO_2产品量稍有降低,添加剂用量稍有增加,但比冷耗/比热耗平均降低14.4%/30.9%。结论认为,四塔工艺在总能耗、冷/热能耗及添加剂用量上都远低于三塔工艺,且CO_2回收率高,改进后的四塔工艺则简化了工艺流程且节能效果更为显著。

变压吸附空分制氧过程非等温模拟

建立了变压吸附空分制氧过程非线性、非等温模型,并进行了数值模拟,计算结果与实测值吻合较好。在此基础上探讨了变压吸附过程中床层内温度和体积分数的动态行为,考察了吸附时间、吸附床高度、进气流速、清洗比等工艺参数对过程性能的影响。结果显示,对于本研究中的小型变压吸附装置,吸附热对产品气的影响不太大。

基于PRO/Ⅱ的液态甲烷精馏设计与模拟

为连续制取摩尔分数不低于99.999%、硫摩尔分数低于0.00001%的液态甲烷推进剂,提出了一种利用LNG连续式低温精馏提纯液态甲烷的设想,对该方案进行理论基础研究和计算,对流程中重要操作点进行了讨论。除采用简捷设计方法对精馏过程的主要参数进行计算外,还采用流程模拟软件PRO/Ⅱ对设计结果进行优化模拟。经简化和计算,脱氮塔需要10个理论分离级,而脱乙烷塔需要16个理论分离级。此外提出在精馏系统中引入制冷循环系统来利用相应低温流体介质的冷量,可作为相关工程方案的参考。

污氦气配气系统研制和实验研究

为了研究氦基混合气体在氦液化器中内纯化器里的分凝分离纯化机理,同时积累更多的内纯化器设计、研制和性能提高的相关实验数据,需要开展氦基混合气体在低温下纯化实验研究。因此,搭建了内纯化器实验平台,配气系统装置是内纯化器实验平台的重要组成部分。配气系统可以实现不同组分的氦基两元混合气体的配比,通过对配气系统配置的气体进行分析检测,测量结果与理论计算的误差在5%范围内。最终配气实验的结果表明配气系统能满足内纯化实验对氦基混合气体的要求。

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。

LPG船用BOG再液化装置工艺流程模拟与优化

运用工艺流程模拟软件ASPEN PLUS对LPG船用蒸发气体(BOG)再液化装置工艺流程进行较深入模拟计算。对计算结果进行分析得知,再液化流程中的参数:BOG压缩机的入口压力、出口压力、海水冷凝器的冷凝温度、分流器的分流比例对再液化装置的能耗有不同程度的影响。结合模拟计算和分析结果,对LPG的BOG再液化装置工艺流程提出对其进行优化分析的基本方法,以最经济为目标对重要设计参数进行优化分析,确定再液化装置运行的最经济状态,最终得出最优化的设计参数作为装置设备设计的依据。

分子筛温度曲线的研究与事例分析

就分子筛纯化器的工作原理、结构特点以及分子筛温度曲线进行了详细阐述,强调了“吸附温度曲线”和“再生温度曲线”对检测分子筛纯化器运行状态的重要性,同时对几起典型的分子筛进水事故进行了分析。

大型氦低温系统中的杂质净化

EAST是一个全超导的托卡马克核聚变实验装置,磁体采用超临界氦迫流冷却。磁体在降温过程中对氦气的纯度有很高的要求,净化系统是整个低温系统的重要环节之一,以防各种杂质气体在低温下凝结固化威胁低温系统的稳定可靠运行。理论分析了氦气纯化的基本原理及固定床吸附器的吸附机理,对低温纯化器的运行进行了阐述,并介绍了杂质成分检测系统,以对净化效果进行评估,实验得知氦气净化系统能满足低温系统氦气高纯度的要求。