液化天然气(LNG)的制备与储存运输

为了探究液化天然气的制备工艺和储运方式,研究过程分析了当前主要的LNG液化路径,着重阐述了天然气预处理技术和混合制冷剂液化方法,具体内容包括天然气脱酸、脱水、脱汞以及单级混合冷剂循环法的实现原理。在LNG储运方面,将管道储运方式作为论述的对象,对比了非真空绝热管道和真空绝热管道的工程特点,探讨了影响LNG管道输送距离的因素,涵盖入口压力、输送量等。

两级自动复叠低温冰箱的理论及试验研究

两级自动复叠低温冰箱在科研和日常生活中逐渐增多,研究并提高其制冷系统性能具有重要作用,节能环保特性的研究也具有重要意义。单级压缩两级自动复叠制冷循环采用非共沸混合制冷工质,根据工质在低温冰箱内的压力温度变化和气液平衡关系实现低温环境。利用制冷工质物性分析软件NIST Refprop 8.0,对两级自动复叠循环的空间压焓图和焓-浓度图进行分析。讨论并选取适合于–60℃低温冰箱的混合制冷工质R600a和R23,并对其系统运行过程中温度和压力变化趋势进行分析。通过试验研究两级自动复叠低温冰箱降温过程中温度和压力随时间的变化规律,以及汇合点处工质物性的变化特性。对两级自动复叠低温冰箱制冷系统建立比较完整的概念,对温度压力变化和气液平衡有了理性的认识,对提高此类冰箱性能和产品推广应用具有重要价值。

撬装型混合制冷剂液化天然气流程的热力学分析

从热力学的角度出发,详细分析了撬装型混合制冷剂液化流程SP-MRC的关键参数对流程性能(包括比功耗、液化率、比制冷剂流量和比冷却水负荷)的影响。这些关键参数包括:分离器S1和S2的温度;高压制冷剂和低压制冷剂的压力;天然气的入口压力和LNG的储存压力;天然气的组分;混合制冷剂的组分。

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。

丙烷预冷混合冷剂液化工艺在海上FLNG装置的适应性动态仿真分析

通过动态仿真技术模拟了混合冷剂与丙烷冷剂分离罐液位变化对丙烷预冷混合冷剂液化工艺系统的影响,在此基础上分析了当混合冷剂气液分离不完全时液化工艺流程所受到的影响,并对该工艺流程在海上晃荡条件下的适应性进行了分析。结果表明:丙烷冷剂与混合冷剂的液位控制在液位波动的情况下仍能使该工艺系统保持稳定,但会发生混合冷剂气液分离不完全的情况,此时会导致混合冷剂制冷效果变差,天然气液化率将降低,因此在实际应用时应密切关注混合冷剂是否分离完全。

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。

两级分凝自复叠制冷系统特性

以两级分凝自复叠制冷系统为研究对象,分析了三元混合工质空间和平面汽液平衡特性,对三元混合工质的组分变化规律及运行特性进行了理论研究。应用混合工质物性分析软件Refprop 8.0根据冷凝蒸发器冷量平衡特性讨论了混合工质组分比例,得到比较合理的配比组成65/20/15。通过5个平面压焓图的空间变化关系分析了自复叠制冷系统工质分离、混合和运行特性。根据实验研究,循环系统高低压旁通和相分离器出口气体旁通可有效改善压缩机启动初期系统压力和温度过高的问题。对系统各级节流降温过程进行了分析,并对压缩机的吸排气温度和蒸发温度进行了研究。

丙烷预冷混合制冷剂液化流程中原料气与制冷剂匹配研究

针对高、中、低3种压力和2种成分组合而成的6种原料天然气,利用Aspen HYSYS流程模拟软件对丙烷预冷混合制冷剂液化流程(PPMR)进行了模拟研究,考虑了混合制冷剂高低压变化、混合制冷剂组分改变,从中获得了制冷剂组分与原料天然气Cp-T热力性质以及混合制冷剂高低压之间的相互关系.混合制冷剂组分的选择依赖于原料天然气Cp-T热力性质,而混合制冷剂高低压会影响制冷剂组分和流量.6种原料天然气在不同混合制冷剂高低压下的PPMR流程比功耗的比较结果表明:原料天然气的Cp-T性质是决定整个PPMR流程的功耗高低的关键因素,而混合制冷剂组分和高低压对系统功耗影响较弱.对于某一固定原料气,混合制冷剂的组分和高低压应当根据原料天然气进行合理选取以避免不必要的能耗增加.

非共沸混合工质单级压缩回热循环实验研究

针对非共沸混合制冷工质单级压缩回热制冷循环,分析了LHR循环的特点及主要研究问题。根据非共沸混合制冷工质的特性,讨论并选取了适合于-70℃低温冷柜的混合制冷工质R23和R600a。利用制冷工质物性分析软件NIST Refprop 8.0初步研究了不同配比时制冷系统的特性,然后通过实验方法从不同角度分析混合制冷工质的配比对系统性能的影响,最终得到比较合理的混合制冷工质R23/R600a组分比例3:7。同时分析了该配比下制冷压缩机排气温度、压比、低温冷柜内温度等的变化特点,最后对蒸发器的温度变化特性和回热器的温度变化特性进行了总结。

天然气液化工艺动态分析

针对在天然气液化过程中原料气参数时常发生变化,导致液化流程工艺参数处于不稳定状态,而这些参数的变化对液化系统产生的影响不能通过静态模拟来分析。利用Aspen Dynamics对液化系统在受到扰动的情况下进行动态模拟,以得到系统响应曲线并作动态分析。结果表明:系统对原料气参数变化做出不同程度的动态响应,其中温度干扰对系统稳定性影响较大,当施加不同方向的扰动时,系统出现反响现象,同时,根据模拟中液化系统所出现的反响特征,提出通过控制预冷制冷剂压缩机功率和深冷制冷剂节流阀开度来分别控制预冷和深冷制冷量的控制配对,通过动态模拟,证明该控制结构能对干扰迅速做出调整,提高了系统的稳定性。

煤制天然气液化流程初步研究

鉴于煤炭清洁利用的必要性以及国内天然气供不应求的格局,煤制天然气(SNG)具有了一定的发展空间。以液化的方式储运煤制天然气是应对我国特殊的天然气市场结构的较好选择。而由于煤制天然气与常规天然气不同的组成,特别是氢气的存在,需要为其设计专门的液化流程。为了给流程的设计提供参考,在HYSYS软件上模拟分析了常规天然气液化流程(氮气膨胀流程和混合制冷剂流程)用于液化煤制天然气的可行性及其特点,发现常规天然气液化流程可以用于液化煤制天然气,只是流程的单位能耗稍有增加。另外,还通过模拟分析了精馏分离氢气对液化流程所产生的影响。

混合制冷剂低温液化流程中LNG换热器的性能分析

对采用重烃和轻烃相结合的整合级联混合制冷剂低温液化流程进行了模拟计算。在目标函数最优值的基础上,对LNG板翅式换热器的性能参数展开深入分析,得到了多组元混合工质在换热器中相变耦合的性能曲线。研究表明,温度、压力和组分分率的同时变化,将对换热器中多组元工质的焓值、热流量以及UA值产生重要影响。

利用天然气管网压力能的小型液化流程设计

针对城市天然气高中压管网调压站的压力能回收利用,综合考虑LNG储运过程中广泛面临的BOG(Boiloff gas)问题,提出了一种结合混合工质循环、利用天然气压力能生产高品质LNG的小型液化流程。研究分析了预冷温度、动部件效率、低温换热器性能及液化天然气温度对流程天然气液化比的影响,优化的流程结果参数表明,当所得液化天然气储存在4bar,-160℃时,流入系统18.26%的天然气可被液化,其余部分外输中压管网;提出了在LNG买卖市场中根据LNG品质议价的建议,以从根本上减少LNG储运、装卸及使用过程的BOG排放量,进而减少经济损失与能源浪费。该流程可应用于城市燃气调峰,也可进行二次销售,具有较好实用性和经济性。

天然气液化混合冷剂配方优化研究

混合冷剂制冷是目前天然气低温液化的重要手段,由于操作工况复杂、冷剂介质多相共存,制冷剂的选择及配方优化已成为天然气混合冷剂液化技术面临的主要问题。本文采用均匀设计实验方法对混合冷剂配方进行研究,首先依据不同制冷剂组分在不同温区制冷的原理,初步选定基本冷剂组分;然后通过HYSYS模拟不同组成混合冷剂的制冷效果,通过实验结果分析混合冷剂中各组分的作用;在保持操作压力及处理量不变的条件下,以冷剂的最小循环量为目标参数进行优化分析,最终形成混合冷剂优化配方,从而避免了采用复杂原理探讨和试算的传统方法。

吸附余压预冷的煤层气混合制冷剂液化流程

煤层气(CBM)作为一种非常规的天然气,常常含有较多氮气,因此其液化方法也有所不同。文章提出了一种针对带压气源的新型吸附-液化一体化的煤层气混合制冷剂循环(MRC)液化流程。首先通过变压吸附实现氮/甲烷的分离,之后浓缩甲烷进入后续液化流程,而分离出的带余压氮气则直接膨胀对浓缩甲烷进行预冷。并根据浓缩甲烷预冷后不同的温度范围分别设计了3种MRC液化过程。通过HYSYS模拟优化得出了不同含氮摩尔分数及不同吸附余压下使MRC流程单位液化功最小的混合制冷剂配比,并比较了相应的一体化流程和不带预冷的普通MRC液化流程的系统单位产品液化功。结果表明,高含氮摩尔分数下,一体化流程能够大大地降低系统单位功耗。

混合制冷剂制冷工艺在石油伴生气液化上的应用

小型天然气液化装置的制冷循环以带膨胀机的制冷循环和单级混合制冷剂循环为主,目前随着单级混合制冷剂流程研究的深入和使用的增多,装置越来越简单,投资越来越少,相对于膨胀循环流程的劣势很小,而能耗比膨胀循环更是要低40%左右,可有效降低系统的运行费用。石油伴生气的组份特点使得烃类制冷剂容易获得,应该优先采用单级混合制冷剂循环。在液化系统中设置分离塔,利用混合制冷剂本身就是混合物质的特点,不需要将各种冷剂提纯,就可以组合成多种冷剂配制方法,还可以根据不同的气源条件进行优化设计,解决了以往采用混合冷剂制冷循环的冷剂配比、采购、储运问题。

三种天然气液化流程模拟分析

结合实际参数,利用HYSYS软件分别对闭式混合冷剂、带丙烷预冷的混合冷剂及调峰型液化流程进行模拟计算,通过分析比较三种天然气模拟流程过程中制冷剂、功耗、液化率等参数,得到三种天然气液化流程的优缺点,为实际工艺流程的选择提供指导。

基于Aspen HYSYS方法的制冷剂液化沼气流程优化分析

沼气液化流程优化分析对利用沼气及建立沼气新能源系统具有重要的指导意义。文章在深入研究天然气的混合制冷剂液化循环的基础上,针对沼气的特点及液化条件分析,设计了单级制冷循环、带预冷多级制冷循环两种沼气液化系统。分析了两流程沼气液化系统内的压力、温度等对系统性能的影响,优化了该系统内的参数,优化该系统内的参数,结果表明:在相同条件下,带预冷混合制冷剂的液化流程比单级制冷比能耗低。以单位能耗最小目标进行优化后,单级制冷流程的换热温差较小,热负荷较高,需要增加强化传热装置及增加换热面积。带预冷的混合制冷剂的能耗低,能量损失少。

撬装型煤层气制LNG液化工艺的选择和探讨

为有效满足中小煤矿煤层气、地面预抽采初期的零散煤层气等天然气的液化,以及企业在研制或生产期间快速灵活获取LNG的需求,提出使用撬装式LNG液化设备对天然气进行直接液化。对我国目前3种主要的天然气液化工艺进行比较,选出比较适合撬装式液化设备的混合制冷剂液化工艺和带膨胀机的液化工艺,并针对两者的不足提出了解决方案。结果表明:单级混合制冷剂液化工艺在系统使用和运行过程中具有较大优势,采用该工艺,并辅以严格的设备及制冷剂管理是撬装型煤层气制LNG的合适选择。

调峰型天然气液化流程影响因素分析

调峰型天然气液化流程是实际生产过程中比较实用的天然气液化工艺流程。通过HYSYS模拟软件,模拟计算调峰型天然气液化流程在LNG储存压力、混合冷剂(N_2+CH_4)以及高(低)压制冷剂压力不同值时的效果,并计算分析液化流程达到最佳效果时各影响因素的取值范围,为实际工艺流程设计提供理论指导。