小型天然气液化装置研究进展和关键问题

介绍了小型天然气液化装置的特点,概括和分析了国内报道的国内外小型天然气液化装置,分析了小型天然气液化装置研究的一些关键问题。指出小型天然气液化装置的研究是一项系统工程,主要涉及到三方面的内容,即液化流程设计和模拟、液化设备设计和选型、液化装置调试和整改,并对这三方面进行了深入分析,认为针对小型天然气液化装置的低温理论和技术的发展将提高小型天然气液化装置的效能。在进行小型天然气液化装置的研制时应立足于使设计的小型天然气液化装置国产化,取得自主知识产权,力求形成商业化规模。     

小型天然气膨胀液化流程参数优化

天然气是一种优质、洁净的能源,因其热值高、燃烧产物对环境污染少,被认为是二十一世纪的首选能源。小型天然气液化装置是国际上研究的一个热点。本文从小型液化流程装置的要求出发,提出小型天然气膨胀液化流程,并以液化单位千摩尔天然气的比功耗为系统性能评价指标,对影响比功耗的主要参数进行分析优化,为流程参数的选择提供理论指导。     

小型可移动式天然气液化流程的设计

小型可移动式天然气液化装置是解决常规天然气田中小型气田和非常规天然气田开采问题的有效途径。该文利用HYSYS软件建立了空气膨胀式天然气液化流程,并对流程中各点参数进行了设计,其中针对初压较低的天然气,从天然气高压下小温差换热节能和天然气增压耗功耦合的角度探讨了液化压力大小的设定。结果发现:存在最佳液化压力使流程的比功耗最小,利用冷热复合曲线可以很直观地判定流程的合理性。     

小型撬装式天然气液化流程模拟与分析

基于中国绝大多数天然气田储量不大,而且分布较分散,离天然气管道较远,因此小型撬装式天然气装置在中国具有广阔的应用前景。小型撬装式天然气装置要求设备少、结构紧凑、操作简单、可靠性高、适应性强、操作弹性大。这对于净化与液化流程提出了更高的要求。采用化工流程软件HYSYS,对单阶混合制冷剂流程,氮气膨胀流程和带丙烷预冷氮气膨胀流程三种工艺流程进行了模拟分析,并以单位能耗为指标对上述三种流程进行了优化。结果发现带丙烷预冷氮气膨胀流程换热平均温差较小,而且能耗较低、流程简单、启动快、操作与维护方便,是比较适合于小型撬装式液化天然气装置的流程。     

几种国外新型的小型天然气液化流程分析

液化流程的设计是小型天然气液化装置开发研制的关键。文中介绍了国外天然气液化装置研究机构和设计制造公司所提出的几种小型天然气液化流程,阐述和分析了其液化方法和特点,指出国外小型天然气液化流程制冷主要采用了天然气膨胀循环,制冷剂膨胀循环和混合制冷剂循环;其液化装置采取了模块化定制成撬块的思路,并且考虑了环保性。认为膨胀制冷方法在小型天然气液化流程中将得到广泛的应用。     

超音速分离管在天然气制冷液化领域中的研究进展

超音速分离管是一种新型、高效的天然气制冷设备。该装置因具有节能、结构简单、性能可靠等优点,在天然气脱水脱烃中己经获得了成功的应用,并在小型天然气液化装置中有良好的应用前景。文中介绍了超音速分离管的工作原理以及在天然气制冷液化领域中的研究进展,并对该装置中分离管的设计方法及影响制冷、分离效果的因素进行了分析。     

天然气管网压力能利用方案

以北京燃气集团西集镇天然气调峰示范站项目为例,建立LNG调峰装置调节管网天然气供应与消耗的平衡,提出天然气增压透平膨胀机预冷流程,采用气体轴承增压透平膨胀机回收利用天然气管网向用户供气调压过程中产生的冷能,提供给LNG液化系统预冷,可使流程中天然气液化功耗降低1.3%,提高了能源利用率以及天然气管网运行的经济性。     

利用液氮冷能的小型天然气液化流程

为了简化小型天然气液化流程中的制冷装置,增加产品的收益率,设计了一种利用液氮冷能且带精馏的天然气液化流程,在得到液化天然气(LNG)的同时得到液化石油气(LPG)。采用HYSYS软件对流程进行模拟,选取P-R方程计算天然气气液相平衡特性,以生产单位质量的LNG耗功最小为目标函数进行优化,得到了关键节点参数,主要分析了塔内工作状况和换热器管路的热负荷分布情况。结果表明:塔的操作压力对产品纯度影响很大,换热器过大的温差和负荷造成了主要的火用损失,LNG回收率大于90%。     

利用天然气管网压力能的小型液化流程设计

针对城市天然气高中压管网调压站的压力能回收利用,综合考虑LNG储运过程中广泛面临的BOG(Boiloff gas)问题,提出了一种结合混合工质循环、利用天然气压力能生产高品质LNG的小型液化流程。研究分析了预冷温度、动部件效率、低温换热器性能及液化天然气温度对流程天然气液化比的影响,优化的流程结果参数表明,当所得液化天然气储存在4bar,-160℃时,流入系统18.26%的天然气可被液化,其余部分外输中压管网;提出了在LNG买卖市场中根据LNG品质议价的建议,以从根本上减少LNG储运、装卸及使用过程的BOG排放量,进而减少经济损失与能源浪费。该流程可应用于城市燃气调峰,也可进行二次销售,具有较好实用性和经济性。     

天然气超音速低温液化技术研究

液化是天然气利用的一种重要形式,在天然气消费中占有重要地位,天然气超音速液化技术是一种新型的天然气液化手段。为研究低温条件下天然气超音速凝结过程,特设计用于天然气超音速液化的Laval喷管,采用内部一致经典成核理论及Gyarmathy模型计算成核率及液滴生长率,在入口压力6 MPa、温度273.15 K的工况下,通过Fluent软件数值模拟了天然气超音速液化过程中主要参数在Laval喷管内的分布情况。结果表明:天然气进入Laval喷管后压力、温度不断降低(最低压力0.796 MPa,最低温度191 K),与等熵(无凝结)流动相比,天然气在Laval喷管喉部之后的一段距离饱和度增大到一定值时,由于释放潜热对气流的加热作用,压力开始升高,天然气产生凝结冲波现象,极限成核率为2.60×10~(21)/(kg·s);随着凝结潜热的释放,成核率急剧变为0;凝结核生成后伴随着液滴的继续生长,在Laval喷管出口处天然气凝结的液滴半径为3.90×10~(-7) m,液滴数目为7.42×10~(14)/m~3,液相质量分数达0.232,取得了良好效果。     

涡流管研究进展及在天然气工业中的应用

涡流管是一种结构简单的能量分离装置,随着测试手段的进步,计算流体力学技术的发展,涡流管重新成为了研究热点。从理论、实验以及数值模拟三方面综述了涡流管的研究现状,并着重介绍了涡流管在天然气工业中的应用情况。     

低磁场条件下天然气核磁共振特性的实验研究

研究天然气在低磁场条件下的核磁共振弛豫特性及含烃因子的变化对天然气的勘探和开发工作具有重要意义,由于受核磁共振仪器耐温、耐压条件的限制,这方面的研究工作非常少,国内还是空白. 本文在一套自行研制的耐高温、耐高压的低磁场(磁场强度0.056T )核磁共振设备上,对我国大庆油田深层天然气的核磁共振特性进行了实验研究,获得了天然气的T₁弛豫时间、含烃因子随温度和压力变化的函数关系. 本文的研究内容对我国正在开展的核磁共振测井工作具有重要的参考价值.     

混合制冷剂循环膨胀机内复叠天然气液化流程设计

提出一种混合制冷剂循环膨胀机内复叠天然气液化流程(Hybrid JT-exp)。采用自主开发的流程模拟程序,分别对C3/MRC流程、AP-XTM流程和Hybrid JT-exp流程进行了模拟,并以单位能耗为指标对三种流程进行了优化。优化结果发现,Hybrid JT-exp流程综合特性曲线匹配效果最好,其流程总功耗和单位能耗与AP-XTM流程相当;与C3/MRC流程相比,其流程总功耗降低约9.5%,单位能耗降低约9.6%。Hybrid JT-exp流程可作为AP-XTM流程的一种替代技术方案。     

Modeling natural gas market volatility using GARCH with different distributions

In this paper, we model natural gas market volatility using GARCH-class models with long memory and fat-tail distributions. First, we forecast price volatilities of spot and futures prices. Our evidence shows that none of the models can consistently outperform others across different criteria of loss functions. We can obtain greater forecasting accuracy by taking the stylized fact of fat-tail distributions into account. Second, we forecast volatility of basis defined as the price differential between spot and futures. Our evidence shows that nonlinear GARCH-class models with asymmetric effects have the greatest forecasting accuracy. Finally, we investigate the source of forecasting loss of models. Our findings based on a detrending moving average indicate that GARCH models cannot capture multifractality in natural gas markets. This may be the plausible explanation for the source of model forecasting losses.