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利用液氮冷能的小型天然气液化流程研究

王卫晓  
【摘要】:液化天然气(LNG)作为一种清洁、高效、方便、安全的能源,以其热值高、污染少、储运方便等特点成为当今世界消费增长最快的优质能源之一。由于我国天然气资源分布零散,单井气量小,受经济因素限制,很多气田未得到开发利用。小型天然气液化装置的开发目的就是为了解决这一问题,因其体积小、可撬装、机动性强等特点在开采零散气田上具有很大优势。本文针对小型天然气液化装置上应用的液化技术进行了研究。 首先本文阐述了世界各国小型天然气液化装置发展趋势。对天然气的热物性进行了分析,确定了天然气和制冷剂气液相平衡计算方程为PR方程,焓熵计算方程为LKP方程。重点比较了级联式液化流程、带膨胀机的液化流程和混合制冷剂液化流程三种天然气液化流程的优缺点。在总结各种流程优缺点的基础上,为了克服传统液化流程中产品收益低,制冷系统装置复杂,压缩机耗功大,液化天然气生产规模受压缩机制造水平限制等缺点,设计了一种利用液氮冷能且带精馏的新型小型天然气液化流程,节省制冷系统投资,在生产LNG的同时得到LPG和轻油。 利用HYSYS软件建立新型液化流程模型,对流程中气液分离器在不同压力下的分离温度进行了分析,同时通过分析脱乙烷塔和液化气塔的操作压力对塔内参数的影响,确定了两个塔的操作压力。对特定气源下的液化流程进行了计算,得到了流程各节点的温度、压力、焓、熵、流量以及各组分的摩尔分数,并对流程中关键设备精馏塔和板翅型换热器的工作性能进行了详述。对天然气温度、压力以及摩尔组分的改变对流程性能参数的影响作了深入的探讨。最后,对利用液氮冷能的小型天然气液化流程与混合制冷剂小型天然气液化流程的经济性进行了比较。


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