天然气液化技术研究进展及发展趋势

天然气作为主要的清洁能源,在全球天然气应用需求日益增长的社会背景下,如何保障天然气液化技术能够安全、经济、有效地量产,对于加速天然气的开发与利用和优化能源结构具有至关重要的现实意义。因此,通过对传统液化工艺及改进液化工艺的流程、特点进行简述,对比分析各种液化技术的优、缺点,提出天然气液化工艺的优选范围,并对未来研究思路和优化方向概括总结,为改进天然气液化工艺提供借鉴。

基于[火用]分析的CO_(2)压缩液化能耗分析及新工艺

在各种二氧化碳捕获技术中,有机胺吸收是当下应用最广泛且最可靠的选择。将液化天然气冷能与二氧化碳压缩液化工艺相结合,一方面可以解决液化天然气冷能利用问题,另一方面也可以直接获得液化二氧化碳所需要的低温,降低能耗。提出一种将液化天然气冷能应用于化学吸收法捕集的二氧化碳压缩液化新工艺,采用有机胺吸收捕集到的高体积分数二氧化碳原料气,运用Aspen Hysys软件,利用Peng-Robison状态方程,对工艺流程进行模拟。探究了传统压缩工艺与泵送压缩工艺的系统性能,发现在泵送工艺下,系统单位质量能耗可由931.65 kJ降低到892.61 kJ,系统[火用]效率从63.28%上升到63.67%,单位质量耗水量从3.84 kg降低到3.01 kg。在此基础上,对泵送工艺进行优化,根据换热介质串联方式的不同,提出了5种优化流程,在最佳优化流程下,系统单位质量能耗为892.60 kJ,系统[火用]效率从63.67%提高到64.10%,单位质量耗水量从3.01 kg降低到2.44 kg。最后对最佳优化流程进行级间冷却温度、换热介质流量的系统敏感性分析,结果表明,级间冷却温度越低,系统能耗越低,[火用]效率越大,10℃时,单位质量能耗最低为879.5 kJ,系统[火用]效率最大为65.5%;换热介质流量对系统能耗影响不明显,但系统[火用]效率随换热介质流量增大而增加,且液化天然气质量流量对系统[火用]效率影响更大,水质量流量为8000 kg/h、液化天然气质量流量为1000 kg/h时,系统[火用]效率最大为68.91%。

煤层气液化全流程爆炸极限分析

低投资成本的撬装式液化装置对于煤层气的开发利用十分重要,针对煤层气开发现状,提出液环泵加压煤层气的混合制冷剂循环液化新工艺,并分析计算了煤层气液化全流程中的爆炸极限,指出不同液化压力下,煤层气的安全液化极限低温不同,该极限温度随液化压力增加而升高。爆炸极限的分析为设计安全高效小型液化平台提供直接的理论参考。

采用3S分离器的天然气液化过程的参数分析

采用低温下3S分离器的一维稳定流动数学模型,对影响采用3S分离器的天然气液化过程的主要参数——入口压力、温度、组分以及膨胀后的压力进行了分析。结果表明,存在一从低压低温到高压高温的"脊形"区域,在此范围内3S分离器具有明显的优势。3S分离器对天然气组分的变化不敏感。膨胀后压力越低,天然气的液化率越高。

运动粘滞大气中的耦合方程组解析解的新方法

由于声波在大气中传播特性处理的数学复杂性,求耦合方程组解析解的工作已很少见.本文首次将NMA(Normal Mode Analysis)和同伦分析方法(HAM,Homotopy Analysis Method)相结合对考虑风和粘滞因素的耦合方程组进行解析解的求解.首先由基本控制方程推导了运动粘滞大气中的耦合方程组,通过匀质无风的耦合方程组,对声波在大气中衰减特性和相速度进行了分析,之后利用NMA对其进行了解析解求解,并将其作为初始近似,利用同伦分析方法对有风、粘滞分层大气中的耦合方程组进行了三阶近似解析解的求解,最后进行了数值模拟.结果表明,由于多种大气要素的影响,随着传播距离的增加,声压峰值越小,且频率越大衰减越快,因此风和粘滞特性是影响近地面声波传播特性的重要因素.

过饱和度和温度对6-氨基青霉烷酸生长晶习的影响

对于6 氨基青霉烷酸(简称6APA)晶体在溶液中的生长,在不同物理化学环境下可得到不同的晶习,试验考察了过饱和度以及温度对6APA生长晶习的影响。通过测定6APA晶体结构,分析6APA晶体不同晶面的分子堆积,定性解释了过饱和度以及温度引起6APA生长晶习变化的原因,可为6APA生产工业放大提供了理论和试验依据。

氢液化系统的研究进展与展望

简要回顾了氢液化系统的发展历程,介绍了目前世界上氢液化系统的主要流程和发展现状。通过对比各种氢液化的流程可以看出,大型氢液化系统主要是在预冷型克劳德循环的基础上进行改进,效率普遍较低,仅为20%~30%,而1998年以来提出的创新流程效率可达40%~50%。最后,讨论了氢的特性对液化效率及氢液化设备性能的影响,从改进工艺流程和发展氢液化设备两方面对氢液化系统未来的发展进行了展望。

天然气液化技术研究现状及进展

系统的阐述了国内外关于天然气液化流程的研究成果,着重介绍了一种新型天然气液化技术。目前国外较大型LNG工程主要采用级联式液化流程及混合制冷剂液化流程,且已开展小型天然气液化装置的研究,并已开发了几种小型的天然气液化装置,但其液化流程主要是由大型装置演化而来,并未出现本质变化;国内LNG液化工艺流程研究起步较晚,且由于天然气气源和LNG目标市场的限制,目前投产及在建装置均属于小型天然气液化装置,国内所利用小型天然气液化流程主要为膨胀制冷循环及混合制冷剂循环。超声速旋流分离器被提出应用于天然气液化过程,目前研究表明,其能成功将天然气液化,但关于超声速旋流分离器内部天然气流动过程、液滴凝结及生长热力学过程、液化效率等还需开展进一步的研究工作。

富二氧化碳废气生产液体二氧化碳节能探讨

二氧化碳排放是由人类活动引发的温室效应的最主要因素,但二氧化碳也是一种有用的资源,应用领域十分广泛。二氧化碳的回收利用问题是目前低碳经济最为重要的举措之一,而液体二氧化碳生产过程的能耗研究也具有十分重大的意义。通过低压富二氧化碳废气回收生产液体二氧化碳装置的工艺分析,确定最佳操作压力作为该类装置节能的重要措施。

单级混合冷剂天然气液化工艺优化及分析

以四川省某天然气液化工厂实际运行参数为依据,采用HYSYS软件模拟了单级混合冷剂天然气液化工艺流程。以比功耗为优化目标,分别使用黑箱(BOX)算法、序列二次规划(SQP)算法、遗传算法(GA)对冷剂组分、冷剂压缩压力、蒸发气(BOG)压缩压力等操作参数进行了优化,并从比功耗和换热器传热温差两方面对比了各算法的优化效果。对比发现,相较于现有运行工况的比功耗0.3837(kW·h)/kg,BOX算法降低了3.99%,SQP算法降低了6.62%,GA降低了7.64%。总体上,GA对天然气液化工艺操作参数的优化效果最好。

湿烟气除湿技术的研究现状

综述了冷凝除湿、溶液除湿、膜除湿、旋流板除湿、加压除湿、联合除湿技术在湿烟气除湿领域的研究现状,阐述了不同除湿技术工作原理的区别和优缺点,并提出加压除湿,联合除湿技术是今后研究的重点。

变参数对深冷烟气脱硫效果的影响

为了减少烟气中SO2的排放,提出了对烟气中的SO2进行深冷液化分离的脱硫方法。基于Aspen plus建立了一种深冷脱硫流程,选用SRK(Soave Redich-Kwong)物性方法对流程进行稳态模拟,研究了深冷温度、深冷压力和SO2浓度对深冷液化分离效果的影响规律。搭建了深冷脱硫试验台,进行了试验验证。研究发现,对于SO2质量浓度为1 000 mg/m3的烟气,深冷压力为500 kPa时,深冷温度从-15℃降至-45℃过程中,SO2脱除效率从40.2%增加到73.2%;深冷温度在-45℃时,从500 kPa增加到4 000 kPa过程中,脱除效率从73.2%提高到92.9%;提高SO2浓度有利于提高脱除效率。综合结果表明,深冷液化分离系统具有较好的液化和分离效果。若SO2脱除效率在80%以上时,其工艺参数范围为:深冷温度低于-35℃,深冷压力高于2 000 kPa。

新型小型天然气液化流程

针对目前零散天然气源回收难、调压站压力能浪费的现状,以及传统天然气液化流程存在系统复杂、混合制冷剂配比困难、能耗大等缺点,基于超声速旋流分离器良好制冷效果这一特点,开展Laval喷管(超声速旋流分离器核心部件)制冷特性和液化分析,提出了一种利用超声速旋流分离器作为核心制冷设备的新型小型天然气液化流程。研究结果表明,Laval喷管具有较节流阀、膨胀机等更好的膨胀制冷效果,且结构简单;天然气在Laval喷管中的液化率整体高于节流阀中。当入口压力为5MPa、温度为300K,利用所提出的液化流程回收压力能时其天然气液化率可达到0.1321。

LNG接收站蒸发气(BOG)增压再液化技术路线选择及条件限制

部分液化天然气(LNG)接收站在投运初期无外输管网,蒸发气(BOG)只能通过增压后再液化的方式进行回收,目前主要有3种再液化工艺。为了解决再液化工艺领域存在的问题,以两种增压选型方案和3种再液化制冷路线为基础组合成6种可能方案,根据某LNG接收站的实际数据,从工艺流程、操作性能、技术垄断性、能耗及投资等方面对各方案进行了对比分析,并按该站再液化单元运行年限要求进行了投资-运行总费用比较,由此确定采用第一级可耐低温的BOG增压机的混合冷剂制冷再液化工艺流程方案。然后,收集并给出了国内接收站已投运的BOG再液化回收装置情况统计表,进一步验证了混合冷剂制冷再液化工艺流程占主导的分析。最后,结合以往项目经验,介绍了再液化工艺设计中受接收站约束的限制条件。所研究结论可为后来设计者提供重要的思路和参考。

天然气液化过程中芳烃固体析出条件的计算

天然气体系中的芳烃、重烃组分在低温下析出,堵塞设备、阀门,给天然气液化的生产过程带来安全隐患。因此,预测天然气在低温下芳烃、重烃组分析出的条件,对于天然气液化生产工艺中低温预处理脱除芳烃、重烃时合理的温度和压力选择具有重要的指导意义。苯和甲苯是天然气体系中重要的芳烃组分。本文以某天然气体系为计算示例,根据相平衡理论和相态计算,建立天然气低温相平衡热力学模型,通过计算苯和甲苯分别在一定压力、不同温度下体系气液平衡逸度和纯固体逸度数值,得到一系列不同压力下固态苯和固态甲苯析出温度的计算结果。本计算方法可以有效预测出天然气体系中固态苯和固态甲苯的析出条件。

鼠李糖脂与多孔介质对天然气水合物生成影响

天然气水合物在甲烷储运方面具有巨大的发展潜力。研究了生物型表面活性剂鼠李糖脂与多孔的铜和二氧化硅粒子介质在275.15 K和6 MPa的条件下对水合物生成的影响。结果表明,随着鼠李糖脂溶液浓度的增大,储气密度呈现逐渐下降的趋势,100 mg/L的鼠李糖脂溶液效果最佳,储气密度可达104.3 Vg/Vw,但具有较长的诱导时间,多孔介质的加入显著降低了水合物生成过程的诱导时间,二氧化硅颗粒中观察不到诱导期的存在,储气密度增加至106.2 Vg/Vw,而铜颗粒却降低了水合物的储气密度。因此,合理选择鼠李糖脂溶液的浓度和多孔介质的种类可提高水合物的生成速率和储气密度。

珠海某天然气液化流程的优化分析与动态模拟

为提高珠海某天然气液化项目的能源利用效率,采用Aspen HYSYS软件,进行了单循环混合制冷剂液化流程的稳态模拟。选择系统最小功耗为目标函数,LNG换热器最小换热温差为约束条件,黑箱法(BOX)为优化方法,对混合冷剂配比和冷剂蒸发冷凝压力进行了优化;基于优化前后冷热流体复合曲线及LNG换热器换热温差曲线的变化,对优化结果进行了分析;进一步建立动态模型,考察了天然气流量、温度和组分波动时,系统的动态响应曲线。结果表明,优化后,液化流程总功耗降低了10.83%,整体(火用)效率提高了14.20%;受到外界干扰时,系统控制方案会通过改变制冷剂流量作出响应,从而达到新的平衡。

化学工程中液化过程耦剑方程组的张弛效应

讨论描述化学工程中一致液化槽床中起泡过程的耦合方程组的张弛现象，证明了张弛在保持“小始值”解的光滑性意义下具有耗散效应。

液体二氧化碳的技术研究现状及综合应用

随着近几年CO2排放量的增加,温室效应已引起国内外的广泛关注。本文详细介绍了液体CO2的生产工艺、主要用途及应用开发情况,对企业的产品开发和废气的综合利用具有一定的指导作用。

一种氯气液化工艺方法

一种氯气液化工艺方法，其工艺流程依次为：(1)采用高压离心式气体压缩机，以浓硫酸作为工作介质将干燥氯气一步压缩到0．9-1．2MPa；(2)将压缩后的氯气与硫酸的混合流体送至硫酸分离器进行分离；接着将分离后的压缩气体送至除雾器，去除压缩气体中的雾状硫酸，以进一步提高压缩氯气的纯度；(3)然后再将分离后的压缩氯气送至氯气液化器。