三级PFHE型DMR双混合制冷剂LNG低温液化工艺研究

研究以板翅式主液化换热器(PFHE)为核心的DMR双混合制冷剂LNG液化工艺:预冷段采用重组分高沸点C2H6-C3H8-C4H10三元混合制冷剂节流制冷循环,液化及过冷段采用轻组分低沸点CH4-C2H4-N2三元混合制冷剂制冷循环;PFHE型DMR液化流程采用三级板翅式换热器作为主液化装置,内含两段相对独立的三元混合制冷剂制冷循环。结果表明,PFHE型DMR液化工艺可以完全替代缠绕管式(MCHE型)DMR液化工艺,与C3/MR工艺相比可有效地提高系统的制冷效率;三级PFHE结构简单紧凑,换热效率高,比MCHE型DMR液化工艺具有更高的传热效率,主换热面积更小。

套管式冷凝器冷凝混合工质的分析研究

套管式冷凝器广泛应用于各种小型制冷装置系统。本文针对混合制冷工质在套管式冷凝器中的冷凝过程,依据混合工质在冷凝过程中存在温度滑移的特性,分析了气液相各组分质量百分数随温度变化的特性。应用混合制冷工质物性计算软件Refprop8.0分析了其初始过热状态质量成分比例一定时,在温度不断降低情况下,气相和液相中质量成分的变化规律。通过传热学理论及换热器设计理论,较详细地分析计算了混合制冷工质在套管式冷凝器中冷凝时的热力参数,并得到了这种工况条件下套管式冷凝器的几何尺寸。

自复叠热泵冷凝器设计

与传统单级压缩式热泵相比较,非共沸混合工质自复叠热泵具有工作温差大的优点,可以扩大单级热泵的工作温度范围,适合于中国北方比较寒冷地区以及需要高温热泵的情况。以自复叠热泵系统用套管式冷凝器为研究对象,重点研究其冷凝过程特性和结构尺寸。分析了混合制冷工质泡点温度和露点温度以及气液相平衡关系,计算了套管式冷凝器的冷凝负荷。根据混合工质和冷却水的换热系数,对套管式冷凝器进行了结构尺寸确定。

可提高效率及海上适应性的浮式双混合制冷剂天然气液化工艺

浮式天然气液化装置(LNG Floating Production Storage and Offloading Unit,缩写为LNG-FPSO)具有便于迁移、设备可靠、安全性高等优点,但其海上适应性较差。为此,中海石油气电集团有限责任公司技术研发中心研发了一种浮式双混合制冷剂的天然气液化工艺流程,进行了流程模拟并与中国石油大学(华东)合作建造了实验装置;通过利用不同配比的两种混合冷剂实现DMR模块化设计及流程运行参数的优化,提高了LNG-FPSO工艺的效率及海上适应性。同时选择适应于海上复杂工况的设备进行双混合制冷剂流程的实验,并针对压缩机出、入口压力、水冷器温度等关键参数进行误差分析以及控制方案的确定,通过实验确定了流程中实际操作参数,为LNG-FPSO实际生产中的设备选型和运行提供了经验。最后分析了该工艺对原料气温度、压力、流量以及组分含量的敏感性,并给出了该工艺在生产中适应的参数变化范围。结论认为:该工艺可适应于复杂的海况并进行大规模的天然气液化处理。

阶式双混合冷剂液化天然气流程的混合制冷剂研究

为了降低混合制冷剂液化天然气流程功耗,采用预冷循环。其中,阶式双混合冷剂液化天然气流程得到广泛应用。通过建立阶式双混合冷剂液化流程比功耗的目标函数,分析预冷温度、混合制冷剂组成及配比与液化流程比功耗的关系得出：混合工质预冷的最佳温度为-50℃,预冷混合制冷剂由C2H6~C5H12组成,深冷混合制冷剂应为N2、CH4~C3H8组成;同时,混合制冷剂最佳配比为比功耗最小所对应的各组分的含量。

双循环混合制冷剂天然气液化流程的优化模拟

为了降低天然气液化工厂中液化单元双循环混合制冷剂天然气液化流程(DMR)的功耗,文中采用化工过程模拟软件HYSYS建立了优化计算模型,该模型以系统最小功耗为目标函数,以混合制冷剂压力和配比为决策变量,选取了一种典型的天然气组分对DMR液化流程进行了优化模拟,得到了流程中各点的状态参数、最优操作参数和最优混合制冷剂配比。在优化过程中发现,优化的实质是:在满足各换热器最小温差情况下,通过对混合冷剂配比和流程参数的优化使各换热器内的平均换热温差尽可能减小。此外,在保证99.6%的高天然气液化率的情况下,文中得到流程的单位质量天然气的液化功耗为271 kW/t,液化■效率为45.4%,与国内现行的DMR流程功耗相比,能耗显著降低。

双混合制冷剂液化流程模拟与分析

与级联式、丙烷预冷液化流程相比,双循环混合制冷剂液化流程在功率消耗、生产率等方面有了更明显的改善,使液化循环更高效、能耗更低。文章对双循环混合制冷剂液化流程用HYSYS软件进行模拟,针对天然气和混合制冷剂的物性特点,选用P-R方程作为计算这两类混合物的状态方程,并分析不同组分配比、天然气压力及预冷温度等对冷剂循环量、压缩机功耗、液化率等的影响。

海水混合冷剂换热器制造质量控制

海水混合冷剂换热器作为天然气液化流程中的关键设备,主要用于冷却/冷凝多级压缩介质(混合冷剂)。文章通过大量调研及试验研究,确定内波外螺纹管/双螺旋折流板结构换热器作为海水混合冷剂换热器的首选方案。经过对原材料、换热元件、关键部件及组装过程的质量控制,顺利完成了海水混合冷剂换热器的制造,为海水混合冷剂换热器的研制奠定了基础。

天然气中苯的脱除

采用冷箱中混合冷剂双级节流法将天然气中的苯利用低温冷凝的方法进行脱除,并将脱苯后的天然气液化成LNG产品,满足LNG产品的质量的要求。该装置工艺脱除效率高、能耗低、不需要复杂的精馏塔设备、占地少,操作维护方便。

混合冷剂液化工艺在LNG工厂的应用

液化操作是天然气的核心转换技术之一。近年来常用的天然气液化主要应用膨胀制冷、阶式制冷以及混合制冷的工艺。它具有性能高、功耗低、投资少、操作方便等特点。随着液化天然气需求的激增,混合制冷剂制冷技术在液化天然气生产中的应用越来越广泛。文章在混合冷剂节流膨胀制冷原理的基础上,以LNG工厂为例提出双循环混合制冷利用板翅式换热器进行高效的换热从而达到天然气液化的目的。