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《西南石油大学》 2019年
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大型负荷型LNG工厂液化工艺模拟及优化

黄刚  
【摘要】:液化天然气(LNG)是清洁的能源,为世界各国提供多样化的能源供应。然而,LNG工厂是能源密集型的,LNG工厂液化工艺的选择非常重要。我国对大型负荷型LNG工厂的工艺研究很少,大型负荷型LNG工厂的工艺有荷兰Shell公司开发的DMRC工艺、德国Linde公司的MFC工艺和美国APCI公司的C3/MRC工艺和AP-X工艺,本文罗列了这四种液化工艺在LNG工厂的应用情况,对比了这他们的优缺点,最终为吉布提2000×104Nm3/d大型负荷型LNG工厂选择APCI公司的AP-X工艺。AP-X工艺在大型负荷型LNG工厂具有技术成熟、应用范围广,能耗低等优点。AP-X工艺三个制冷循环包括:C3H8预冷循环、MR液化循环和N2膨胀过冷循环,三个制冷循环按照温度梯度将天然气从环境温度冷却至-30℃、-105℃和-154℃液化成LNG,LNG经过J-T阀降温降压后冷却至约-158.3℃,LNG的产品率为95.53%。用HYSYS模拟和优化AP-X工艺冷剂的压力和组分等参数,优化后AP-X工艺的单位能耗降低到5.18kW·h/kmol LNG,单位能耗比优化前的6.14kW·h/kmol降低了15.64%。比典型LNG工厂5.5-6kW·h/kmol的功耗低5.8%。结果表明优化的AP-X工艺是迄今为止最有效的液化工艺,适用于大型负荷型LNG工厂。有效能分析表明,冷剂压缩机、低温冷箱的有效能损失分别占总有效能损失的31.1%和27.9%。C3H8预冷冷箱和N2膨胀过冷冷箱选择板翅式换热器,MR液化冷箱选择螺旋缠绕式换热器;C3H8压缩机、MR冷剂压缩机、N2压缩机选择离心式压缩机,压缩机的驱动设备选择燃气轮机。
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