精馏型混合工质自复叠天然气液化系统实验研究

【摘要】：我国存在大量压力低、储量小的天然气气源,通过小型天然气液化装置对其进行回收利用可以缓解日益紧张的能源危机。在广泛阅读国内外文献的基础上,针对小型天然气液化装置的应用特点,提出一种精馏型混合工质自复叠天然气液化系统,并对其进行了大量的理论和实验研究,主要研究内容和结论如下： (1)采用简化的一次分凝混合工质自复叠天然气液化系统,以单位液化功最小为目标,进行了深入的热力分析,得到了混合工质配比、天然气压力和混合工质运行压力等关键因素对系统性能的影响规律。 (2)设计、搭建和调试成功了带变浓度模块和流程选择模块的精馏型混合工质自复叠天然气液化系统实验装置。 (3)采用N2、CH4、C2H4、C3H8、iC4H10为组元的5组混合工质配比,对压力为0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa和0.5MPa的纯CH4分别进行了液化实验。得到了与理论模拟基本一致的各关键因素对系统性能的影响规律,增加中间沸点组分的浓度,减小最低沸点和最高沸点组分的浓度,提高天然气压力,减小吸气压力均有利于提高系统的液化效率。 (4)在天然气压力为0.514MPa的条件下,实验得到的单位液化功为2.959kWh/kg,为进一步研究和优化该循环性能打下了坚实的基础。 【关键词】：混合工质 自复叠 天然气 液化 精馏
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TE626.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 研究背景及意义9-12
• 1.1.1 资源背景9-10
• 1.1.2 课题提出10-12
• 1.2 混合工质自复叠制冷系统的发展与应用12-18
• 1.2.1 循环流程的发展12-15
• 1.2.2 混合工质的选取15-18
• 1.3 混合工质自复叠制冷系统在小型气体液化装置中的应用18-22
• 1.4 本文的研究内容22-23
• 第二章 理论分析23-53
• 2.1 系统描述23-25
• 2.1.1 精馏型混合工质自复叠液化系统23-24
• 2.1.2 一次分凝型混合工质自复叠液化系统24-25
• 2.2 热力学模型25-28
• 2.3 流程模拟与优化28-53
• 2.3.1 混合工质配比对系统的影响31-39
• 2.3.2 天然气压力对系统的影响39-47
• 2.3.3 混合工质运行压力对系统性能的影响47-51
• 2.3.4 小结51-53
• 第三章 实验研究53-82
• 3.1 实验装置53-56
• 3.2 系统部件56-60
• 3.2.1 液化系统56-58
• 3.2.2 天然气系统58-60
• 3.3 测量系统仪器60-61
• 3.3.1 温度测量60
• 3.3.2 压力测量60
• 3.3.3 功率测量60-61
• 3.3.4 成分测量61
• 3.3.5 流量测量61
• 3.4 实验准备及步骤61-62
• 3.4.1 实验样品61
• 3.4.2 实验装置气密性检测61-62
• 3.4.3 实验步骤62
• 3.5 实验结果及分析62-82
• 3.5.1 混合工质配比的影响67-75
• 3.5.2 天然气压力的影响75-78
• 3.5.3 液化系统运行压力的影响78-80
• 3.5.4 小结80-82
• 第四章 结论及展望82-84
• 4.1 主要结论82-83
• 4.2 前景展望83-84
• 参考文献84-88
• 攻读硕士期间论文及专利情况88-89
• 致谢89-90

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