中小型天然气液化工艺流程选择及制冷剂配比研究

【摘要】：天然气液化后,便于储存和运输,天然气液化技术越来越受到人们的重视,天然气液化产业也迅速的发展起来。中小型天然气液化装置建设在天然气液化发展过程中占据越来越重要的位置,对中小型液化天然工艺流程的研究对于中小型天然气液化产业发展具有重要意义。本文对中小型天然气液化关键技术进行研究,为中小型天然气液化工厂选择一套可行且性能高效的液化工艺流程。本文通过分析比较脱硫、脱碳、脱水、脱重烃工艺优缺点,综合考虑成本,效率,经济性,进行对比分析,确定了MDEA法脱碳,分子筛法脱水脱苯的预处理方法。利用hysys软件对混合制冷剂液化流程进行模拟,分析了高低压制冷剂的参数与流程性能参数的关系,混合制冷流量与夹点温差的关系,天然气的组分和制冷剂的组分对冷箱换热过程影响,得出提高高压制冷剂压力和温度,降低低压制冷温度,提高天然气预冷温度,根据原料气组分合理选择制冷剂组分有利于提高流程的性能。利用hysys的Original优化器对对混合冷剂液化流程和N_2-CH_4膨胀制冷液化流程进行优化模拟,通过比较优化后的流程性能参数,得出一种适合中小型天然气液化的流程即混合制冷液化循环工艺流程,改变制冷剂组分来改进流程,最终,该流程采用的混合制冷剂配比:N_2:CH_4:C_2H_6:i-C_4H_(10):C_2H_4=0.14:0.24:0.01:0.32:0.29,经压缩冷却后的高压制冷剂进入冷箱提供冷量,从冷箱出来的低压高温制冷剂进入压缩机完成制冷循环;天然气进入冷箱初冷后分离出的气体再次进入冷箱,大大提高流程的液化率。 【关键词】：天然气 液化流程 液化率
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE646
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 研究过程12-22
• 1.2.1 国外天然气液化技术发展历史12-17
• 1.2.2 我国天然气液化装置研究现状17-22
• 1.3 本文研究内容22-23
• 第二章 原料气预处理工艺及模拟计算23-35
• 2.1 原料气预处理技术23-28
• 2.1.1 天然气初始参数及净化标准23-24
• 2.1.2 天然气增压24
• 2.1.3 天然气脱碳24-27
• 2.1.3.1 脱碳原因24
• 2.1.3.2 脱碳工艺方案选择24-27
• 2.1.4 天然气脱水脱苯27-28
• 2.1.4.1 脱水脱苯原因27
• 2.1.4.2 脱水脱苯工艺方案选择27-28
• 2.2 原料气预处理工艺模拟28-34
• 2.2.1 预处理工艺流程建立28-31
• 2.2.1.1 增压流程29
• 2.2.1.2 脱碳流程29-30
• 2.2.1.3 脱水脱苯流程30-31
• 2.2.2 预处理工艺模拟计算31-34
• 2.3 小结34-35
• 第三章 中小型天然气液化工艺优选35-65
• 3.1 中小型液化工艺流程的选择35-37
• 3.1.1 典型天然气液化工艺35-36
• 3.1.2 中小型液化装置流程的选择原则36-37
• 3.2 混合制冷剂液化流程和N_2-CH_4膨胀液化流程设计37-39
• 3.2.1 混合制冷剂液化流程设计37-38
• 3.2.2 N_2-CH_4膨胀机液化流程设计38-39
• 3.3 混合制冷剂液化工艺优化模拟39-60
• 3.3.1 混合制冷剂液化工艺参数分析39-57
• 3.3.1.1 混合制冷剂液化流程性能参数39-40
• 3.3.1.2 制冷剂参数与流程性能参数间的关系40-44
• 3.3.1.3 天然气参数流程性能参数间的关系44-47
• 3.3.1.4 夹点温差47-48
• 3.3.1.5 原料气成分与制冷剂组分配比关系研究48-57
• 3.3.2 混合制冷剂液化工艺优化计算57-60
• 3.3.2.1 优化算法57
• 3.3.2.2 目标函数57
• 3.3.2.3 约束条件57-58
• 3.3.2.4 设计变量和步长58
• 3.3.2.5 模拟结果58-60
• 3.4 N_2-CH_4膨胀液化工艺优化模拟60-63
• 3.4.1 初始参数60-61
• 3.4.2 优化算法61
• 3.4.3 目标函数61
• 3.4.4 约束条件61
• 3.4.5 设计变量和步长61
• 3.4.6 优化模拟61-63
• 3.5 两种中小型天然气液化工艺对比与优选63-64
• 3.6 小结64-65
• 第四章 中小型天然气液化工艺的优化65-69
• 4.1 制冷剂优化65
• 4.2 优化计算65-67
• 4.3 改进后液化流程与其他液化流程对比67-68
• 4.4 小结68-69
• 第五章 混合制冷工艺的设备选型69-77
• 5.1 主要设备参数69-73
• 5.1.1 压缩机69-70
• 5.1.2 冷箱70-73
• 5.2 选型结果73-77
• 结论77-78
• 参考文献78-80
• 致谢80

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