LNG接收站BOG回收与提氦联产工艺设计及优化

为了解决当前BOG回收工艺以及BOG提氦工艺存在回收率低和高能耗等问题,提出一种联产工艺,将LNG接收站BOG回收工艺与BOG提氦工艺相结合。使用HYSYS模拟单一工艺和联产工艺,分析影响工艺综合能耗及粗氦浓度的关键参数。保持粗氦浓度为92.61%,以综合能耗最小为优化目标,结合响应面法和遗传算法对关键参数进行优化,得到最优参数:BOG压缩机出口压力为600 kPa,低压泵出口压力700 kPa,海水泵出口压力4 000 kPa,深冷塔进料温度为-150℃,深冷塔进料压力为1 000 kPa。与单一工艺相比,该联产工艺有明显的节能优势,综合能耗减少16.17%,BOG回收率达到84.21%,粗氦的回收率和浓度分别达到95.83%和92.61%。结论表明:该联产工艺在能耗和投资成本方面具备明显的优势。

联产LNG天然气低温-膜分离提氦工艺模拟设计

为了解决传统提氦工艺单位能耗高、提氦效率低和经济成本高等问题,对天然气低温-膜分离提氦工艺和联产液化天然气(LNG)的天然气低温提氦工艺进行了分析,结合各工艺的优势,设计了联产LNG天然气低温-膜分离提氦工艺。使用Aspen HYSYS软件对3种工艺的装置综合能耗、氦气回收率、氦气含量(体积分数,下同)进行了模拟计算。结果表明,装置在最低操作温度为-188.3℃的情况下,联产LNG天然气低温-膜分离提氦工艺的氦气回收率最高(99.99%),提取氦气含量最高(99.95%),LNG产量为678.4 kmol/h,LNG液化率为94.6%。与天然气低温-膜分离提氦工艺和联产LNG天然气低温提氦工艺的相应运行参数相比,联产LNG天然气低温-膜分离提氦工艺压缩机总能耗降低了12.68%,装置综合能耗降低了18.75%。最终建立的联产LNG天然气低温-膜分离提氦工艺可以有效提高氦气回收率和纯度,降低了能耗和投资成本,实现了能量最大化利用,同时可以生产出两种产品(精氦和LNG)。

天然气提氦联产LNG新工艺特性及适应性分析

目的为降低利用单一低温法从天然气中提氦的工艺设备投资及能量损耗,提出一种新型天然气提氦联产LNG工艺。方法以国内某气田低含氦原料气数据为基础,对该新工艺的特性及适应性进行了模拟分析,并通过遗传算法对混合制冷剂制冷循环进行了优化。结果①通过特性分析可知,节流前温度越低、节流压力越高,闪蒸罐对氦气的浓缩作用越好,同时可生产摩尔分数达到99.9%的高纯氮气产品,并自产液氮产品;②新工艺对原料气中氮气、氦气纯度变化及原料气压力均有很强的适应性,原料气压力越高、氮气和氦气纯度越低,压缩机轴功率越低;③通过特性及适应性分析、混合制冷剂制冷工艺参数优化可得闪蒸罐节流前温度为-150℃,节流压力为350 kPa,提氦塔压力为3200 kPa,脱氮塔和提氦塔塔板数均为12块,混合制冷剂压缩机一级和二级最优增压压力分别为1341 kPa和2767 kPa,混合制冷剂循环量为1722.7 kmol/h,压缩机总轴功率为3765 kW,冷却水用量为6474 t/d,综合能耗及单位能耗分别为1097216.00 MJ/d、3.66 MJ/m^(3)。结论该新型工艺的氦气回收率超过98%,粗氦摩尔分数高于70%,且可自产制冷剂,并得到高纯氮气和液氮产品,对原料气气质条件适应性好。

联产乙烷的天然气提氦工艺研究

为了解决单一的天然气深冷分离提氦工艺中设备能耗大、投资大、效率低的问题,将天然气深冷分离提氦工艺与膜分离提氦工艺结合以提高氦体积分数与回收率,同时结合天然气乙烷回收工艺实现冷能的最大化利用,建立了联产乙烷的天然气深冷-膜分离提氦工艺。利用HYSYS软件对联产乙烷的天然气深冷-膜分离提氦工艺与单一的天然气乙烷回收工艺和深冷-膜分离提氦工艺进行流程模拟。模拟结果表明,4种典型乙烷回收工艺中气体过冷工艺的乙烷回收率最高,可达90.13%;将天然气深冷分离提氦工艺与膜分离提氦工艺结合后氦体积分数由66.77%提高到了99.6%;联产乙烷的天然气深冷-膜分离提氦工艺可以有效地集成回收和利用冷量,相较天然气深冷-膜分离提氦工艺+部分干气循环工艺,总压缩能耗低23.10%,单位综合能耗低20.46%。