气体膨胀式天然气带压液化流程的设计与优化

天然气带压液化(PLNG)技术可在较高的压力和温度下储存液化天然气,为海上天然气的液化提供了可能,但对于PLNG流程的相关运行参数、性能优化方面的研究几乎还未见报道。为此,借鉴气体膨胀式天然气液化系统的优点,针对CO2含量较低的海上天然气设计了一种气体膨胀天然气带压液化流程,并利用HYSYS软件进行了模拟和优化。结果表明:①分别采用N2、50%N2+50%CH4、CH4作为制冷剂,以产品LNG的单位能耗为衡量指标,对流程的4个关键参数(进口天然气压力、LNG储存压力、气体制冷剂膨胀前压力及气体制冷剂膨胀前预冷温度)进行了优化分析,并得到了它们的最优值;②比较了N2、50%N2+50%CH4、CH4分别作为制冷剂时,流程的能耗情况,发现CH4是能耗最低的制冷剂;③将优化后的氮膨胀天然气带压液化流程与常规氮膨胀天然气液化流程进行比较,结果表明前者不仅占地面积小、流程简单、设备初始投资低,而且运行工况更优良、能耗更低(仅为0.218 9kWh/m3,比常规流程的能耗降低了46%)。

带压液化天然气流程中二氧化碳晶体析出现象初探

带压液化天然气(PLNG)是在较高压力下(1~2MPa)液化并储存的天然气,对应的液化温度约-100^-120℃。较高的液化温度大大增加了LNG中CO2的溶解度,使得天然气液化流程有可能去掉占地很大的CO2预处理装置。不同条件下带压液化天然气中CO2晶体析出现象的研究是PLNG技术的基础。借助HYSYS软件,初步分析了天然气组分及PLNG储存温度对CO2晶体析出温度和溶解度的影响。结果表明,CO2和乙烷的含量对CO2析出温度有较大的影响,析出温度随着CO2浓度的增大而增大,而随乙烷含量的增大而降低;而氮含量对析出温度的影响较小。此外,随着PLNG储存温度的降低,二氧化碳溶解度也逐渐降低。

气体膨胀式天然气带压液化流程的设计与优化

采用天然气带压液化技术后,可以在较好的温度与压力下将天然气液化,以此来实现海上天然气的液化。然而,文献资料中关于该技术运行中的参数、性能优化论述的非常少。所以,本文根据气体膨胀式天然气液化系统的优点,设计出了一种二氧化碳含量较低的气体膨胀天然气带压液化流程。同时,在相关软件的支持下,进行了模拟与优化。在优化参数的基础上,得出了其最优值。实践证明,采用优化后的氮膨胀天然气带液压化流程,具有占地面积小、流程简单、投资低、性能良好、耗能低的优势。与常规流程相比,具有更大的优势。

第三类边界条件下套管内天然气中CO_2凝华换热分析

针对带压液化天然气(PLNG)流程中对高二氧化碳含量天然气进行二氧化碳凝华分离的设想,分析了天然气中二氧化碳在套管内的凝华换热。将天然气简化为甲烷+二氧化碳的二元混合物,该混合物在圆管内流动,被管外冷氮气冷却直至其中二氧化碳凝华析出。建立了该传热过程的数学模型,采用四阶Runge-Kutta法求解微分方程,分析了天然气和氮气流速、二氧化碳进口体积分数、氮气进口温度、管长对第三类边界条件下凝华换热过程的影响。

二氧化碳在液态甲烷中溶解过程的分子动力学研究

带压液化天然气(PLNG)技术可显著提升LNG中CO_(2)的溶解度,但其溶解微观过程及机制尚未揭示。为此以CO_(2)和甲烷为研究对象,采用分子动力学模拟方法,系统研究不同温度下CO_(2)在液态甲烷中溶解度的变化规律与溶解机制。结果表明:CO_(2)在液态甲烷中的溶解度随着温度升高而增大,且随温度上升而增大的趋势越来越明显;CO_(2)溶解度发生变化的根本原因在于分子间的范德华力,其中的色散吸引力占据主导地位;随着温度升高,甲烷分子键长增长、CO_(2)分子键角弯曲幅度增大,二者分别从分子间距离增大与分子偶极矩的增大方面提高了分子间色散作用能,从而促进了CO_(2)的溶解。

CH_4-CO_2二元系低温分离方案的可行性探讨

通过对CH4-CO2二元系进行相图分析,得出低温分离脱除CO2的两种方案,一是气液分离,一是气固分离。采用闪蒸分离的方法来研究气液分离方案的可行性,利用HYSYS软件对二元系进行了闪蒸分离的计算分析,结果表明闪蒸分离难以同时保证较高的甲烷回收率和甲烷纯度,从而证明了气液分离方案不可行。根据气固相平衡计算得出了CH4-CO2二元系中CO2的结霜温度图,据图分析了气固分离方法的可行性,结果表明凝华分离方案可以达到带压液化天然气流程的要求,因而是可行的。

17500载重吨少压载化学品船关键技术分析

基于船东的少压载需求,对某型17500载重吨化学品船异于常规设计的主要尺度的确定和压载方案的优化进行分析。该船的压载量相比现有船型的压载量均值减少约30%。对该船的替代燃料预留设计、轴带发电机配置和锂电池应用进行详细阐述,并对其在1A级冰区航行的特殊考虑进行分析,为该船型的优化升级提供参考。