天然氣液化流程工藝優(yōu)化研究

1、<p>　　天然氣液化流程工藝優(yōu)化研究</p><p>　　摘要：本文論述了目前國(guó)內(nèi)外液化天然氣設(shè)備，根據(jù)不同的制冷劑，膨脹制冷循環(huán)可分為：氮膨脹制冷循環(huán)，氮甲烷氣體膨脹制冷循環(huán)，天然氣膨脹制冷循環(huán)。和制冷循環(huán)和混合制冷劑制冷循環(huán)過程，氮膨脹循環(huán)的過程非常簡(jiǎn)單，緊湊，成本低。啟動(dòng)快，熱啟動(dòng)從2開始4小時(shí)得到全負(fù)荷，操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，容易操作和控制，安全性好，不會(huì)引起火災(zāi)或爆炸。 </p>

2、<p>　　關(guān)鍵詞：天然氣 液化流程 氮-甲烷制冷 </p><p>　　液化設(shè)備系統(tǒng)主要包括凈化系統(tǒng)，液化系統(tǒng)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。工藝流程過程優(yōu)化，主要體現(xiàn)在：在制冷模式優(yōu)化和存儲(chǔ)方式的優(yōu)化，下面對(duì)制冷模式優(yōu)化進(jìn)行分析比較。 </p><p>　　一、天然氣液化裝置的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 </p><p>　　天然氣的主要成分是甲烷，甲烷常壓沸點(diǎn)- 161℃，臨界溫度-

3、84℃，臨界壓力4.1mpa。液化天然氣液化天然氣的簡(jiǎn)稱是LNG，它是天然氣凈化后（脫水，烴，去除酸性氣體去除后的 </p><p>　?。?，采取氣體擴(kuò)張和外部冷源制冷技術(shù)使甲烷轉(zhuǎn)化成液體形式。 </p><p>　　1、國(guó)外液化裝置現(xiàn)狀 </p><p>　　國(guó)外液化裝置規(guī)模大，工藝復(fù)雜，設(shè)備，投資高，基本采用制冷和混合制冷劑的制冷技術(shù)，目前兩者在運(yùn)作，新的生產(chǎn)設(shè)

4、計(jì)主要是混合制冷劑制冷技術(shù)，研究的主要目的是降低能源消耗的液化。從制冷的制冷工藝改為混合制冷劑循環(huán)，有報(bào)道和Ⅱ- 2新技術(shù)，該技術(shù)具有純組分環(huán)，如簡(jiǎn)單，無相分離和容易控制，和混合制冷劑循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，如天然氣和制冷劑的制冷溫度的少，效率高，設(shè)備簡(jiǎn)單等。 </p><p>　　2、國(guó)內(nèi)液化裝置現(xiàn)狀 </p><p>　　與國(guó)外的情況進(jìn)行比較，我們發(fā)現(xiàn)不同的是，國(guó)內(nèi)天然氣液化的研究都是以小規(guī)模的液

5、化技術(shù)為目標(biāo)，下面對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的天然氣液化裝置技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)介。 </p><p>　?。?）四川液化天然氣裝置 </p><p>　　由中國(guó)科學(xué)院北京分公司天然氣液化技術(shù)和四川簡(jiǎn)陽市科陽制冷設(shè)備公司合作研制的300 L /小時(shí)天然氣液化裝置，是使用液化天然氣的工業(yè)及民用燃?xì)庹{(diào)峰，以氣代油示范項(xiàng)目。該設(shè)備建于主要致力于天然氣汽車研究。 </p><p>　　該裝置充分利用

6、天然氣壓力，燃?xì)鉁u輪膨脹機(jī)制冷液化天然氣，用于民用天然氣調(diào)峰或液化天然氣生產(chǎn)，工藝合理，使用天然氣透平膨脹機(jī)，更先進(jìn)的技術(shù)。該裝置不消耗水，電，屬節(jié)能項(xiàng)目，但液化率很低，約10%，這是符合其設(shè)計(jì)原理。 </p><p>　?。?）吉林油田液化天然氣裝置 </p><p>　　通過吉林油田，中國(guó)石油天然氣總公司和中科院低溫中心共同開發(fā)500 /小時(shí)橇裝工業(yè)試驗(yàn)裝置在整體試車成功后，該裝置采用

7、氮作為制冷劑膨脹循環(huán)過程，整個(gè)裝置由10個(gè)撬塊，所有設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。該裝置采用氣體軸承透平膨脹機(jī)國(guó)產(chǎn)分子篩；深去除天然氣水和二氧化碳，工藝流程簡(jiǎn)單，橇裝結(jié)構(gòu)，符合一個(gè)小裝置的特點(diǎn)。純氮作為制冷劑，制冷劑膨脹循環(huán)功率比高。沒有充分利用天然氣壓力，氣體在中壓下（約5.0mpa）（高壓力下液化液化氮制冷溫度可以增加，可以減少制冷負(fù)荷），使該裝置能耗比較大。 </p><p>　　（3） 陜北氣田液化天然氣 </p&

8、gt;<p>　　在陜北氣田天然氣液化示范工程是我國(guó)液化天然氣工業(yè)發(fā)展試點(diǎn)項(xiàng)目，也是中國(guó)第一家小型液化天然氣工業(yè)化裝置。該裝置采用氣體膨脹制冷循環(huán)，低溫甲醇洗和分子篩干燥的原料氣凈化，氣波制冷機(jī)和透平膨脹機(jī)結(jié)合低溫制冷，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源使用循環(huán)壓縮機(jī)，內(nèi)燃機(jī)尾氣作為熱源加熱分子篩再生。設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化。成功操作裝置中的我國(guó)邊遠(yuǎn)油田上使用的天然氣生產(chǎn)液化天然氣提供了經(jīng)驗(yàn)。 </p><p>　　二、天

9、然氣液化流程工藝優(yōu)化 </p><p>　　根據(jù)制冷劑的不同，膨脹機(jī)制冷循環(huán)可分為：氮膨脹機(jī)制冷循環(huán)、氮-甲烷膨脹機(jī)制冷循環(huán)、天然氣膨脹制冷循環(huán)。 </p><p>　　1、氮?dú)馀蛎浹h(huán)流程 </p><p>　　和制冷循環(huán)和混合制冷劑制冷循環(huán)過程，氮膨脹循環(huán)的過程非常簡(jiǎn)單，緊湊，成本低。啟動(dòng)快，熱從2開始4小時(shí)得到全負(fù)荷，操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，容易操作和控制，安全性

10、好，不會(huì)引起火災(zāi)或爆炸通風(fēng)。制冷劑用單組分氣體，從而消除混合制冷劑的制冷循環(huán)的過程，分離和儲(chǔ)存的制冷劑的麻煩，也避免了由此帶來的安全問題，使液化工藝更加簡(jiǎn)化緊湊。但能量比混合制冷劑液化流程高出40%左右。 </p><p>　　2、N2-CH4膨脹機(jī)制冷循環(huán) </p><p>　　最好降低功耗的膨脹制冷循環(huán)的方式，是采用N2-CH4雙組分混合氣體代替純氮?dú)?，研發(fā)了N2-CH4膨脹制冷循環(huán)。

11、和混合制冷劑循環(huán)相比，N2-CH4膨脹制冷循環(huán)的起動(dòng)時(shí)間短，工藝簡(jiǎn)單，易于控制，測(cè)量和計(jì)算制冷劑等。同時(shí)由于減少了冷端傳熱溫差，它比純氮膨脹制冷循環(huán)，節(jié)省能耗，但投資較高。 </p><p>　　N2-CH4膨脹制冷循環(huán)液化天然氣液化過程的系統(tǒng)和N2-CH4膨脹制冷系統(tǒng)在不同的地方。在天然氣液化系統(tǒng)，經(jīng)過預(yù)處理裝置酸氣，脫水后的天然氣，預(yù)冷器冷卻后，氣液分離器分離重碳?xì)浠衔?，氣相部分進(jìn)入液化液化，過冷器冷，節(jié)流

12、后加入液化天然氣儲(chǔ)罐。 </p><p>　　在N2-CH4制冷系統(tǒng)，制冷劑N2-CH4循環(huán)壓縮機(jī)及壓縮機(jī)（壓縮機(jī)壓縮制動(dòng)）的工作壓力，水冷卻器冷卻，冷卻到預(yù)冷器入口溫度膨脹機(jī)。一部分制冷劑進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹循環(huán)壓縮機(jī)入口壓力，和胃食管反流混合制冷劑循環(huán)液化，作為冷源，膨脹的能量用來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的制冷劑；另一部分通過液化和過冷器冷凝器和冷卻，節(jié)流閥節(jié)流冷卻回流冷卻器的冷卻能力，太。 </p><p&

13、gt;　　膨脹機(jī)制冷流程中，由于換熱器的傳熱溫差很大，可采用預(yù)冷的方法對(duì)制冷劑和天然氣進(jìn)行預(yù)冷，則液化過程的能耗可大幅度降低。 </p><p><b>　　三、結(jié)束語 </b></p><p>　　從以上的比較表明，級(jí)聯(lián)循環(huán)制冷能耗最低，效率高，但系統(tǒng)的復(fù)雜程度最高，所以復(fù)疊制冷循環(huán)逐漸取代混合制冷劑的制冷循環(huán)。帶膨脹機(jī)的制冷循環(huán)是復(fù)雜度最低，但最高能耗，運(yùn)行成本高

14、，經(jīng)濟(jì)不好，并利用高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，可靠性低，和其他制冷循環(huán)比沒有優(yōu)勢(shì)。和混合制冷劑的制冷循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，易操作，通過比較來看能耗較低，是廣泛地用于工程中，因此建議使用混合制冷劑的制冷循環(huán)過程。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 張維江，石玉美，汪榮順. 小型天然氣液化裝置研究進(jìn)展和關(guān)鍵問題[J]. 低溫與超導(dǎo)

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