MRC工艺中混合冷剂设计参数与配比的优化

为了降低天然气液化厂冷剂用量以达到节能降耗的目的,文中通过响应面分析法对中、高压制冷剂的运行工艺参数进行优化,在此基础上,采用Aspen HYSYS软件中的序贯二次程序法对冷剂配比进行了优化,得到了冷剂的最佳工艺参数和最优混合冷剂配比。结果表明:冷剂的最佳工艺参数为中压冷剂压力1 890 k Pa,高压冷剂压力3 800 k Pa,中压冷剂温度36℃,高压冷剂温度36℃,预测的最小单位能耗为391.104 k W·h/t,并通过现场实际生产验证了其可靠性。最优的冷剂摩尔配比为:N_27.0%,CH_425.0%,C_2H_432.4%,C_3H_818.7%,i-C_5H_(12)16.9%。在混合冷剂最优条件下,天然气液化装置中冷量利用率提高16.56%,冷剂循环量较优化前降低12.86%,生产每t液化天然气能耗降低7.61%。     

混合制冷剂天然气液化工艺流程计算

混合冷剂天然气液化工艺是常用的天然气液化工艺流程,我国 LNG 技术起步较晚,仍缺乏对于该流程的优化设计和模拟计算研究。针对进厂原料天然气组分在不同温度、压力下进行液化率计算,筛选配比冷剂组成,完成了闭式冷剂天然气液化工艺的模拟,实现了进厂天然气的净化和液化,并计算分析了冷剂压缩前后压力和 LNG 产品储存压力对收率和能耗的影响。     

环境温度变化时小型天然气液化装置的运行优化

对于采用混合冷剂制冷的液化天然气(LNG)装置,当环境温度变化时通过装置运行的优化操作,可以有效起到节能的效果。文中将设备变工况运行的模拟计算与基于HYSYS软件的工艺计算相结合,建立了单混合制冷剂循环(SMR)天然气液化装置的运行优化模型。优化运算的目标函数为运行能耗最低,寻优变量包括冷剂的摩尔流量和组分,采用Box算法进行求解。针对典型算例进行了环境温度变化时SMR装置的运行优化研究。优化结果表明:当环境温度降低时,运行优化可以有效降低SMR装置的能耗,但仍高于设计优化的结果。给出了运行优化后的工艺参数和冷剂组分,并与设计优化的结果进行了比较,一般运行优化所得冷剂摩尔流量较大,但是冷剂组分更轻。     

改进的管道天然气液化装置及优化研究

陕京二、三线、西一线、中亚管道、西二线相继投产以及西三线全面开工,国内输气管道操作压力等级越来越高。沿线高压管道与城市配气管网之间存在很大压差,在调峰型 LNG 站中利用压差膨胀制冷液化天然气是一种经济利用压力能方案。对国内现存的一种管道天然气液化装置分析,发现存在不合理性并对其改进,改进后流程能够适应各种压差（>3.0~3.5 MPa）特别是克服了当压力大于临界压力时不能正常有效工作的缺陷。同时对改进的管道天然气液化装置进行研究分析,得出该装置的关键参数（如：分流器分流比、膨胀机膨胀压力、低温天然气温度等）对整个液化率的影响。最后对改进的管道天然气液化装置优化分析得出各物流参数并且液化率达到19.86%。由此可见改进的管道液化天然气装置具有充分利用压能、液化率高和适应范围广等优点。     

一起冷箱冰堵事故的经过及原因分析

在天然气液化装置中,冷箱处于高压低温的环境中是液化工艺装置中最易出现冰堵的设备,冰堵的成因可能是水分、二氧化碳或者重烃等含量过高,在低温下凝结堵塞冷箱的流通通道[1]。无论是冷箱高压冷剂出口J-T阀冰堵或是冷箱天然气流道冰堵或是冷箱冷剂通道冰堵都将严重制约液化装置的继续运行,所以在天然气液化装置中对水、二氧化碳以及重烃的含量要求非常严格。本文将对一次天然气流道冰堵的问题进行现象阐述和原因分析。     

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。     

小型天然气液化装置混合冷剂液化工艺研究

利用aspen hysys流程模拟软件对单混合冷剂(SMR)液化工艺和带丙烷预冷的混合冷剂(C3/MRC)液化工艺进行比较研究。从压缩机参数、换热器换热负荷和结构参数、装置灵活性等方面进行分析比较。结果表明:C3/MRC工艺能耗低、设备采购成本低、装置操作弹性大,更适合小型天然气液化装置,尤其是小产量的井口天然气,以及偏远气井气,及非常规天然气的就地液化。     

一种发电和天然气再液化相结合的LNG冷能利用系统

针对冷能回收再利用问题,提出了一种结合LNG和燃煤废气发电与天然气再液化的冷能利用系统并对系统进行了改进。对原系统和系统改进部分进行了热力学计算,详细分析了蒸发压力、蒸发温度对系统热力性能的影响,分析了天然气液化率对系统净输出功的影响,确定了发电循环的最佳蒸发压力、蒸发温度及天然气液化率的范围。结果表明:以回收1000 kg·h~(-1)的LNG冷量计算,发电系统最大净输出功为69.6 k W·h,系统冷回收效率为41.43%;液化系统LNG液化率最大值为24%;系统改进后,发电系统净输出功和冷回收效率提高了17.85%,液化系统LNG液化率提高至28%。为日后LNG气化供气过程中的冷能利用提供一种新的思路。     

高含氮天然气液化工艺的探讨

在不同气源中,含氮量较高的天然气热值低、集输过程中能耗大,为脱除天然气中过高含量的氮气,设计了深冷脱氮的天然气液化工艺。利用过程系统软件HYSYS模拟了深冷脱氮及液化天然气的过程,并分析了原料天然气特性、制冷剂特性及精馏塔操作条件对液化单元能耗的影响,对工艺条件进行了优化。结果表明,在制冷剂循环压力和温度为0.4MPaG和35℃,原料天然气压力和温度分别为2.6MPaG和20℃,精馏塔压力为0.6MPaG,氮气所占比例为0.5时,该液化单元的功耗最小,为0.527kW/Nm3,该工艺模拟和优化为高含氮气源进行液化利用提供了重要的参考。     

一种蒸发天然气再液化氮膨胀制冷工艺流程的优化和海上适应性分析

大型液化天然气(LNG)运输船在运输过程中,会吸收外界热量,而使LNG受热气化为天然气。为避免压力超限LNG运输船发生危险,用蒸发天然气(BOG)再液化系统将天然气再液化成为一种优选处理方式。本文针对一种新型氮膨胀流程进行模拟,并进行流程中关键参数的优化。将优化后的流程与丙烷预冷混合冷剂制冷流程进行对比,结果表明:以产品LNG比功耗为衡量指标,对5个关键参数(换热器中BOG气体出口温度、BOG一级压缩机出口压力、换热器中氮气出口温度、膨胀机膨胀后压力及氮气压缩机的压力分配等)进行优化,降低了系统的比功耗;与丙烷预冷混合制冷流程比较,氮膨胀流程比功耗略高,流程简单,设备较少,更加安全;文中所选氮膨胀制冷流程比丙烷预冷混合冷剂流程更适合于LNG运输船上BOG再液化。     

小型页岩气液化流程设计及分析

为解决页岩气开采中单井产量低、管网设施不发达等不利因素,设计了一种小型混合制冷剂液化流程。以单位功耗为目标函数,利用Aspen Hysys软件对流程模拟优化,优化后液化率为99.09%,单位功耗为0.253 k Wh/m3;同时采用分析的方法,对液化装置进行改进,改进后装置的损降低了13.5%,单位功耗降至0.23 k Wh/m3。     

影响轻烃回收装置效益的因素分析

天然气轻烃回收中,外冷法采用独立的外部冷源制冷法是根据相交制冷的原理设计的,常用的冷剂有氨、丙烷和氟利昂,制冷的极限温度在-40℃左右,工艺上采用两级增压、冷源制冷和轻轻分馏三部分组成;内冷法则利用带压气体的膨胀实现降温,膨胀元件有节流阀、膨胀机、热分离机和气波机,其工艺上与外冷法的区别主要在于制冷单元。冷凝分离法液化率、能耗的高低一般与装置的冷凝温度和压力有直接的关系,在本文,我们以C3＋的以上的组分为关键组分来讨论冷凝温度和压力装置总效益的影响。     

天然气液化装置与分布式能源的结合

为了进一步的降低天然气液化装置的能耗,在满足传统天然气液化装置要求的基础上,引入分布式能源系统,把冷、热、电、气进一步的优化组合,从而降低天然气液化装置的能耗,促进能源的综合利用。     

神华煤直接液化加氢改质装置能耗分析及优化

介绍了神华煤直接液化加氢改质装置的基本情况、能耗情况和装置设计中的节能优化措施,例如装置在检修中取消高压反应进料泵一级叶轮、循环氢压缩机3.5MPa蒸汽管线扩径、分馏塔顶空冷增加变频等,通过改造降低了装置能耗,并根据装置实际运转情况对装置接下来进行的节能改造提出了建议。     

天然气液化混合冷剂制冷循环节流方式的对比

根据天然气液化混合冷剂制冷循环工艺,列举了二次节流,三次节流两种工艺流程,利用过程模拟软件HYSYS对两种节流方式的节能效果进行对比,利用SQP法对混合冷剂组成进行了优化,说明三次节流方式更节省压缩机功耗。     

基于HYSYS模型和遗传算法的天然气液化流程参数优化

主要基于HYSYS模型和遗传算法(GA)对天然气液化流程进行了优化,针对一种单循环混合冷剂液化流程(SMR)建立了优化模型,使用Matlab代码通过数据对象接口(Automation)创建HYSYS组件对象,调用HYSYS程序并传入数据,HYSYS即时计算出结果返回Matlab进行优化评价。这种优化方法大大提高了优化效率,并且由于其全局搜索的特点非常适用于在非线性、高度离散的优化模型,降低了液化装置的运行能耗,优化了液化流程的操作参数。结果表明:优化后的流程能耗,比优化前降低了6.4%,效率提高到34.74%。这种优化方法同样也适用于其他液化流程的模拟优化。     

双混合制冷剂天然气液化过程实验分析

浮式天然气液化装置(LNG-FPSO)具有便于迁移、设备可靠、安全性高等特点,适应于海上油气田的开发。而混合制冷剂流程效率高、处理量大,在海况较平稳、气田产量大的条件下具有明显优势。利用与中海石油气电集团技术研发中心合作研制的浮式双混合制冷剂液化实验装置来验证双混合制冷剂流程的准确性,并对目标气田的原料气产量、原料气入口温度及压缩机频率等进行敏感性分析,以及海上适应性进行研究评价。通过实验发现双混合冷剂液化工艺可满足平稳海况下大规模天然气液化处理,原料气温度、压力在一定范围内变化对流程影响较小,采用变频式压缩机可有效降低低负荷下系统能耗。     

双混合制冷剂天然气液化过程实验分析

浮式天然气液化装置（LNG-FPSO）具有便于迁移、设备可靠、安全性高等特点,适应于海上油气田的开发。而混合制冷剂流程效率高、处理量大,在海况较平稳、气田产量大的条件下具有明显优势。利用与中海石油气电集团技术研发中心合作研制的浮式双混合制冷剂液化实验装置来验证双混合制冷剂流程的准确性,并对目标气田的原料气产量、原料气入口温度及压缩机频率等进行敏感性分析,以及海上适应性进行研究评价。通过实验发现双混合冷剂液化工艺可满足平稳海况下大规模天然气液化处理,原料气温度、压力在一定范围内变化对流程影响较小,采用变频式压缩机可有效降低低负荷下系统能耗。     

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。     

小型天然气膨胀液化工艺模拟及研究

国内油气资源分散、单井产量小,边远地区的油气资源较丰富,可以利用小型液化天然气装置制成LNG后外输,同时小型天然气膨胀液化工艺又是我国LNG研究工作的重点。利用Aspen Hysys软件对N2-CH4膨胀制冷液化流程进行模拟、研究和分析,得出影响该流程的主要参数:制冷剂高压压力、主换热器出口温度、制冷剂氮气含量、天然气进料压力和LNG储存压力对液化率和比功耗的影响。