基本负荷型级联式制冷工艺用能分析

基本负荷型制冷液化工艺中,级联式制冷工艺和混合制冷剂液化流程(MRC)应用最为广泛。最初的天然气液化方式采用级联式制冷工艺,冷却介质依次为水、丙烷、乙烯和甲烷。该工艺虽然流程复杂,但比较节能,在国内外仍有一部分制冷液化装置采用该工艺。采用HYSYS软件建立级联式制冷工艺计算模型,对该制冷工艺中相关参数进行优化,得到各关键节点及相应流程的最优值参数;并对原料气处理量,压缩机出口压力、系统功耗和各制冷剂循环量之间的关系进行了分析。为现场运行提供理论指导,并对相关液化装置的设计和运行参数优化、工况考核等提供技术支持。     

带丙烷预冷的混合制冷剂液化天然气工艺优化

采用HYSYS软件,建立丙烷一级、二级和三级预冷的液化天然气工艺模拟流程。对相同操作条件的原料天然气,在冷量功耗相同条件下,丙烷预冷级数越多,节能效果越好,但效果逐渐减缓,而流程的复杂程度、设备数量增加较快。利用带三级丙烷预冷的混合制冷剂液化天然气流程,对原料天然气进行液化。通过对混合制冷剂组分配比等参数进行优化,得到流程的最小比功耗是6.717 kW·h/kmol。液化2 000 kmol/h的原料气,仅需3 827 kmol/h混合制冷剂,达到了工况优化和节能的目的。     

基于HYSYS的C_3/MRC天然气液化流程影响因素分析

丙烷预冷混合制冷剂液化流程投资省、流程简单、机组少,在基本负荷型液化装置中占主导地位。运用HYSYS软件对其进行模拟,分析出天然气压力、高低压混合制冷剂压力、混合制冷剂组成这4个流程参数对混合制冷剂的制冷能力和压缩机、水冷却器功耗的影响。模拟结果表明,提高天然气压力和减少混合制冷剂中甲烷含量,不仅能增强混合制冷剂的制冷能力,还可减少压缩机和水冷却器的功耗;提高低压制冷剂压力和降低高压制冷剂压力,虽然可降低压缩机和水冷却器的功耗,但会减弱混合制冷剂的制冷能力。提出了以增加混合制冷剂流量或减少混合制冷剂中甲烷含量的方式来弥补制冷能力降低的情况。     

迪那2气田天然气处理工艺优化研究

丙烷预冷混合制冷剂液化流程投资省、流程简单、机组少,在基本负荷型液化装置中占主导地位。运用HYSYS软件对其进行模拟,分析出天然气压力、高低压混合制冷剂压力、混合制冷剂组成这4个流程参数对混合制冷剂的制冷能力和压缩机、水冷却器功耗的影响。模拟结果表明,提高天然气压力和减少混合制冷剂中甲烷含量,不仅能增强混合制冷剂的制冷能力,还可减少压缩机和水冷却器的功耗;提高低压制冷剂压力和降低高压制冷剂压力,虽然可降低压缩机和水冷却器的功耗,但会减弱混合制冷剂的制冷能力。提出了以增加混合制冷剂流量或减少混合制冷剂中甲烷含量的方式来弥补制冷能力降低的情况。     

大型FLNG装置上部模块混合制冷剂液化工艺的适应性评价分析

对于大型浮式液化石油气(FLNG)装置,液化工艺是整套装置非常关键的技术之一。混合制冷剂液化工艺具有流程简单、设备少、效率高、功耗小等优点,已广泛应用于陆上液化工厂,且将用于海上FLNG装置。混合制冷剂可细分成不同的工艺,不同的液化工艺具有不同的特点和适用范围。利用HYSYS软件对不同进料流量、甲烷组分比例和重组分比例下的三种混合制冷剂工艺进行了模拟,对比了三种流程的能耗与设备特征,分析了适用于不同液化能力浮式装置的工艺流程。结果表明:在天然气进气流量为65 000m3/d的条件下,丙烷预冷混合制冷剂循环(C3MR)压缩机比功耗为0.330 9,双混合制冷剂循环(DMR)比功耗为0.225 4,单混合制冷剂循环(SMR)比功耗为0.245 1;C3MR流程关键设备数量最多,DMR次之,SMR设备最少;C3MR所需的制冷剂量最大,SMR最小;随着原料气中甲烷含量的变化,C3MR比功耗的变化最大,DMR、SMR比功耗变化较小。     

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。     

级联式天然气液化工艺能耗优化

以脱酸、脱水、脱汞等净化处理后的天然气为原料,丙烷、乙烯和甲烷为制冷剂,采用级联式制冷工艺,利用HYSYS软件建立了天然气液化工艺流程模型。以单位能耗为流程优化的目标函数,各制冷循环的制冷剂压力、温度和循环量作为决策变量,并设定相关约束条件,对液化工艺能耗进行了优化。结果表明:在优化操作条件下,单位能耗为1 301 k J/m~3,压缩机总功耗为90.37 MW,二者分别低于优化前;随着天然气处理量的增加,压缩机功耗增加;当CH_4摩尔分数较高时,功耗相对较低;C_2H_6摩尔分数较高时,功耗相对也较高;N_2摩尔分数较高时,功耗变化不明显。     

基于粒子群算法优化LNG(C3-MR)流程的研究

丙烷预冷混合制冷液化流程(C_3-MR)在液化天然气生产中应用最广。该流程的优化属于非线性问题,优化结果受到过程变量和算法的影响。基于HYSYS软件模拟,对C_3-MR流程用MATLAB嵌入粒子群算法(PSO)优化制冷剂组分、流量以及流程压力以降低过程能耗。研究结果表明,对C_3-MR流程使用PSO算法优化迭代20次便收敛,优化后理论能耗低于公开文献报导的序列二次规划(SQP)和BOX方法的结果。     

基于KBO法优化混合制冷剂组分的研究

目前,混合制冷剂液化流程是天然气液化厂采用最多的流程,但其制冷循环的效果很大程度上依赖于制冷剂组分的组成,因此制冷剂的优选尤为关键。对基于理论法(KBO)调节混合制冷剂组分的适用性进行了分析,并通过与HYSYS内部优化器结果的比较,揭示了KBO法对优化制冷剂组分的适用性。     

基本负荷型天然气液化HYSYS软件计算（二）

1998年,Terry采用HYSYS软件,对典型的调峰型天然气液化流程进行了模拟计算与优化。我国目前缺乏天然气液化流程设计经验,在专用天然气液化模拟软件的开发方面比较欠缺。而HYSYS软件正好可以弥补这一缺陷。用HYSYS软件可以很方便地对混合冷剂的组成进行优化。本文以采用闭式混和冷剂液化流程的基本负荷型液化装置的利比亚伊索工厂为例,用HYSYS软件进行了计算,给出了HYSYS软件计算流程模型和计算结果,可供从事液化天然气设计等人员参考。     

国内小型天然气液化装置及流程

介绍国内天然气液化的研究现状,总结国内现有的小型天然气液化装置,详细阐述了每一套液化装置的工艺流程,并从深冷技术方面侧重对每套装置的特点进行了分析。按制冷方式不同,国内小型天然气液化装置的液化流程分为三类:级联式液化流程;混合制冷剂液化流程,包括开式、闭式和丙烷预冷;带膨胀机液化流程,包括天然气膨胀、氮气膨胀等。选择LNG液化流程类型,必须根据具体的设计要求和外围条件进行综合考虑,即对不同液化流程的投资成本、比功耗、运行要求以及灵活性进行全面对比,因地制宜,才能最终决定采用何种液化流程。     

C3/MRC天然气液化工艺优化模拟

为降低天然气液化中丙烷预冷混合冷剂液化工艺(C3/MRC)的能耗,采用Aspen HYSYS软件建立了优化计算模型.结合KBO法和优化器中的Box算法,以系统最小能耗为目标函数,换热器最小换热温差3°C为约束条件,工艺参数和制冷剂配比为决策变量,对C3/MRC流程进行了优化模拟.结果显示,优化后单位质量天然气的液化能耗...     

单级混合冷剂天然气液化工艺优化及分析

以四川省某天然气液化工厂实际运行参数为依据,采用HYSYS软件模拟了单级混合冷剂天然气液化工艺流程。以比功耗为优化目标,分别使用黑箱(BOX)算法、序列二次规划(SQP)算法、遗传算法(GA)对冷剂组分、冷剂压缩压力、蒸发气(BOG)压缩压力等操作参数进行了优化,并从比功耗和换热器传热温差两方面对比了各算法的优化效果。对比发现,相较于现有运行工况的比功耗0.3837 (kW·h)/kg,BOX算法降低了3.99%,SQP算法降低了6.62%,GA降低了7.64%。总体上,GA对天然气液化工艺操作参数的优化效果最好。     

基于ASPEN HYSYS和MATLAB天然气液化流程的优化

为设计一种更节能的小型天然气液化装置,本文通过MATLAB中的ActiveX组件将ASPEN HYSYS与MATLAB连接起来,MATLAB利用ASPEN HYSYS中的spreadsheet对流程的参数进行读取,利用MATLAB的计算能力对液化流程中的参数进行相关的计算并返回ASPEN HYSYS中进行验证,以液化率和比功耗为流程性能评价指标找到了参数的最优值,实现了流程的优化。     

煤化工合成气低温分离工艺优化与分析

目的以新疆哈密某公司煤化工工艺过程为研究对象,解决煤化工合成气低温分离液化系统高能耗问题。 方法通过Aspen HYSYS软件模拟了单级混合制冷剂合成天然气分离液化流程,采用BOX算法,以系统最低能耗为目标函数,冷箱最小换热温差3 ℃为约束条件,优化了混合制冷剂组分配比及混合制冷剂循环一、二级压缩压力。 结果在保证LNG和制甲醇原料气产量不变的前提下,优化后冷箱冷热复合曲线更接近且平滑,换热效果更优,系统总能耗降低了16.59%,火用效率由37.96%提升至43.04%,显著提高了能源利用率。 结论BOX算法优化混合冷剂配比及压缩压力对降低合成气液化工艺能耗、提高系统火用效率有显著效果,对煤化工合成气低温分离液化工艺的研究具有借鉴意义。      

混合冷剂液化天然气流程的混合制冷剂研究

混合冷剂液化天然气流程具有低能耗的优点。其中,混合制冷剂组成及配比直接影响液化流程能耗。以混合冷剂液化流程中混合制冷剂的制冷温区和能耗较低为目的选择混合制冷剂组成,并以比功耗最小为目标函数确定混合制冷剂最佳配比。同时,研究了原料气甲烷含量和压力对混合制冷剂的影响得出:原料气中CH4含量决定低温冷剂的含量,从而影响混合制冷剂最佳配比。     

基本负荷型级联式天然气液化HYSYS软件计算模型

级联式天然气液化方法,是最初的天然气液化形式,世界上首座基本负荷型级联式天然气液化装置建在阿尔及利亚。冷却介质依次为水、丙烷、乙烯和甲烷。该法因其流程复杂而被后来的丙烷预冷混合冷剂液化流程所代替,但有些小装置因该流程比较节能,仍有一定使用价值。本文介绍一种简单的级联式天然气液化流程HYSYS软件计算模型,供设计时参考。     

LNG接收站BOG再冷凝工艺的模拟及优化

BOG再冷凝处理工艺是LNG接收站的主要流程之一,利用ASPEN HYSYS流程模拟软件对BOG再冷凝工艺流程进行了模拟,并对影响再冷凝工艺的因素进行了分析,继而提出利用过冷的LNG对BOG气体进行预冷,通过减小物料比,最终达到降低BOG压缩机功耗的目的。利用HYSYS对优化后的流程进行模拟,发现优化后的再冷凝工艺BOG压缩机功耗降低了49.6 k W,节约功耗20.3%。     

LNG储备库蒸发气回收工艺研究

蒸发气(BOG—Boil Off Gas)的处理是LNG储备库必须考虑的关键问题之一,它关系着LNG储备库的能耗、安全及平稳运行。为减少因BOG放空而造成的巨大损失,有必要采用BOG回收技术。在分析适用于LNG储备库的BOG回收方法的基础上,又提出甲烷制冷剂液化循环、混合制冷剂液化循环及氮气膨胀制冷液化循环3种BOG再液化方案,进一步减少由LNG储备库运行所产生的热量损失。用HYSYS软件模拟工艺流程对比分析了3种方案所需制冷剂流量及系统功耗,结合有效能相关理论确定适用于LNG储备库的BOG再液化方案——混合制冷剂液化循环方案。该方案的压缩机轴功率比甲烷制冷剂再液化方案小15.30kW,比氮气膨胀再液化方案小146.42kW,且系统功耗相对较小;混合制冷剂液化循环方案系统有效能损失较氮气膨胀液化方案小22.06%,较甲烷制冷剂再液化方案小35.78%;此外,该方案所需制冷剂流量较少,适用于储备规模较大的LNG储备库。     

海上天然气液化工艺流程优选

LNG-FPSO（LNG Floating Production Storage and Offloading Unit,又称FLNG）是集海上液化天然气的生产、储存、装卸和外运为一体的新型浮式生产储卸装置。作为LNG-FPSO的核心技术,海上天然气液化工艺将对该装置的建造运营费用、运行稳定性和整个系统的安全性产生很大的影响,而现有的3种基本类型的天然气液化工艺（氮膨胀、混合冷剂和级联式制冷液化工艺）都不能完全符合海上天然气液化工艺的设计标准。为此,根据海上作业的特殊工况,组合模拟了6种适用于海上天然气液化的工艺流程,并从制冷剂流量、功耗、关键设备数量、天然气流量敏感性、天然气组成敏感性、易燃制冷剂储存和海上适应性等方面对各流程进行了比较,根据计算结果及对各流程的定性分析,优选出带预冷的氮膨胀液化工艺［即丙烷预冷双氮膨胀流程、混合制冷剂-氮气膨胀（并联）流程和混合制冷剂-氮气膨胀（串联）流程］为LNG-FPSO装置的首选工艺,且发现随着预冷深度的增加,该工艺的海上适应性减弱,功耗降低,处理能力增强。