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。     

小型天然气液化流程模拟与设计

针对低压天然气特点,设计了3套天然气闭式膨胀液化流程,选择PR(Peng-Robinson)方程进行混合物的相平衡计算,采用化工模拟软件PRO/Ⅱ进行了模拟计算;分析比较了不同液化流程的关键热力学参数,并进行了关键设备的可行性分析。结果表明:丙烷预冷双级天然气膨胀液化流程的比功耗比无预冷单级天然气膨胀液化流程、无预冷双级天然气膨胀液化流程低,液化率高,而且设备均可实现。综合分析结果,选用了丙烷预冷双级天然气膨胀液化流程。并指出天然气节流前温度越低,其液化率越高,比功耗越小。天然气膨胀比越高,液化率越高。     

一种利用天然气压力能结合氮膨胀制冷的新型小型液化流程

高压天然气进入城市管网前必须在门站减压,一般是通过节流阀完成,造成能量的极大浪费。考虑利用天然气压力,提出一套结合氮膨胀的新型液化流程。使用HYSYS软件对流程进行设计和模拟,通过氮膨胀制冷工艺调节,获得较低的制冷温度,避免了BOG气体的产生。选取流程中的关键参数,并以比功耗为目标函数对流程进行优化。同时展示了文献中其它三种流程(NEC-Propane,SMR,C3MR)的优化结果,为更客观比较四种流程,以比功耗和效率为指标,将其它三种流程对应的参数应用到本文提出的新型氮膨胀流程中并进行对比。针对天然气组分、天然气制冷负荷这两种工况的变化,提出不同的控制策略,在策略指导下流程较高的效率表明对工况的变化有较好的适应性。     

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%。     

煤制天然气液化流程初步研究

鉴于煤炭清洁利用的必要性以及国内天然气供不应求的格局,煤制天然气(SNG)具有了一定的发展空间。以液化的方式储运煤制天然气是应对我国特殊的天然气市场结构的较好选择。而由于煤制天然气与常规天然气不同的组成,特别是氢气的存在,需要为其设计专门的液化流程。为了给流程的设计提供参考,在HYSYS软件上模拟分析了常规天然气液化流程(氮气膨胀流程和混合制冷剂流程)用于液化煤制天然气的可行性及其特点,发现常规天然气液化流程可以用于液化煤制天然气,只是流程的单位能耗稍有增加。另外,还通过模拟分析了精馏分离氢气对液化流程所产生的影响。     

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。     

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。     

混合制冷剂循环液化天然气流程的优化分析

在液化天然气流程中,混合制冷剂循环液化天然气流程由于其机组设备少、流程简单、管理方便等优点而备受国内外关注。本文对两种混合制冷剂循环液化天然气流程分别以流程中压缩机耗功最小、压缩机耗功与丙烷预冷量之和最小为目标函数进行优化,得到了最优流程参数及相应的流程性能参数;并对计算结果进行分析。     

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。     

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。     

采用3S分离器的天然气液化过程的参数分析

采用低温下3S分离器的一维稳定流动数学模型,对影响采用3S分离器的天然气液化过程的主要参数——入口压力、温度、组分以及膨胀后的压力进行了分析。结果表明,存在一从低压低温到高压高温的"脊形"区域,在此范围内3S分离器具有明显的优势。3S分离器对天然气组分的变化不敏感。膨胀后压力越低,天然气的液化率越高。     

天然气低温超音速流动过程的热力学模拟与分析

基于SRK实际气体状态方程,对天然气在高压低温条件下经过超音速分离管的高速膨胀过程进行了热力学的计算和模拟。通过将实际气体的计算结果与理想气体计算结果进行比较,发现两者降温及截面积有很大区别,但截面积变化规律相似。而且不同入口条件下达到临界点所需压比一致,但液化点差别很大。在两相区截面增速变缓,但马赫数相差不大。     

基于Aspen Plus的小型含氧煤层气液化工艺分析

针对某一典型含氧煤层气气源,构建了适用于小型液化装置的丙烷预冷氮-甲烷膨胀液化精馏工艺,并采用Aspen Plus对该流程进行建模及分析。以流程比功耗、甲烷回收率为评价指标,分别研究了制冷剂高压压力PN2和低压压力PN7对流程比功耗的影响。结果表明,在PN2为3.8MPa,P_(N7)为0.3MPa时,比功耗为0.513k Wh·Nm~3,甲烷回收率为93.42%,LNG产品纯度接近100%。结合爆炸极限计算表明,含氧煤层气在压缩、冷却、液化及节流过程中,甲烷浓度均高于爆炸上限,操作安全性较高,而精馏塔顶部甲烷浓度变化会穿越爆炸上下限区间,基于此,采用原料气低压初脱氧的方式来控制精馏塔顶部氧气含量。分析结果表明,对当粗脱氧后进入压缩机的煤层气含氧量低于2.4mol%时,流程操作安全可靠。     

Cyclic strength of imperfectly saturated sands and analysis of liquefaction

The simplified method of analysis to assess liquefaction potential of a given sand deposit is briefly introduced in the first part of this paper. Then, recent advances in the laboratory testing for evaluating liquefaction resistance are described with a particular emphasis on the sand partly saturated with water. As a means to identify the degree of saturation which is applicable for both field deposits and laboratory samples, the use of the longitudinal wave (P-wave) is proposed based on a suite of data obtained from the triaxial tests in the laboratory. It is recommended that the non-destructive P-wave measurements be carried out first to determine the degree of saturation, and then the cyclic triaxial tests involving large destructive strains should be performed to determine the cyclic strength on the same sample of the sand. In order to demonstrate usefulness of the proposed approach, two sets of undisturbed samples were secured from two sites; one is located in Sakai-minato city which has suffered severe liquefaction at the time of the 2000 Tottoriken-Seibu earthquake and the other site is located in Koshigaya city, Saitama, where likelihood of liquefaction to occur in a future earthquake is of major concern. Penetration tests and in-situ velocity logging were also conducted at these two sites. By adjusting the P-wave velocity of the undisturbed samples in the laboratory so as to have the same velocity in the field, the in-situ state of saturation was reproduced in the laboratory samples. Then, the cyclic loading tests were conducted to determine the cyclic strength of intact samples. The results of the laboratory tests as above were incorporated into the simple method of liquefaction analysis described in the first section of this paper. The analysis seems to yield results which are in reasonably good agreement with what was observed at the time of the earthquake.     

小型天然气液化装置在我国天然气工业中的应用前景分析

天然气是一种洁净的能源,在国家环保安全和能源保障方面具有重要意义。液化天然气是天然气推广应用的重要形式。文中分析了小型天然气液化装置在我国天然气工业上游的零散气田和边远气田天然气、油田伴生气以及煤层气等领域和下游的液化天然气汽车和城市燃气调峰等领域的应用前景,指出小型天然气液化装置的应用将推动我国天然气工业的发展,为我国的能源结构调整和可持续发展发挥作用。