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闪蒸气回流量对天然气液化流程的影响研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-19 08:11:45
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闪蒸气回流量对天然气液化流程的影响研究【摘要】:天然气中的氮气沸点低,闪蒸气的产生在液化天然气流程中不可避免。本文通过定量分析节流前温度,原料气氮气浓度等流程参数对闪蒸气产生率和闪

【摘要】:天然气中的氮气沸点低,闪蒸气的产生在液化天然气流程中不可避免。本文通过定量分析节流前温度,原料气氮气浓度等流程参数对闪蒸气产生率和闪蒸气组分的影响。结果表明,原料气氮气浓度和节流前温度是影响闪蒸气问题的敏感因素,节流前温度每提高5℃,闪蒸气产生率提高3.4%,原料气氮气浓度每提高1%,闪蒸气产生率提高1.12%。 本文建立模型,将闪蒸气循环打入冷箱与原料气混合再液化,使闪蒸气得以回收。且通过控制不同的闪蒸气回流率,计算闪蒸气回流率对流程的影响。闪蒸气的回流提高冷箱中氮气浓度、LNG产品氮气浓度。当系统已经达到满负荷时,闪蒸气回流会将使原料气处理量降低,如氮气浓度2%时将使原料气处理量减少5%;当系统还未达到满负荷时,闪蒸气回流在不改变原料气处理量前提下,可以提高LNG产量。闪蒸气全部回流时,LNG产量和组分与原料气的处理量和组分相同。 制冷剂组分应随闪蒸气回流率同步变化。为此,针对SMR流程,使用遗传算法对闪蒸气回流工况的制冷剂组分浓度和流量进行寻优。寻优后的制冷剂组分浓度可保证系统安全运行,同时对寻优结果进行拟合。寻优结果表明,闪蒸气回流使系统火用效率轻微降低。节流前温度-160℃时降低0.9%,-155℃时降低1.6%,这在工程上可以认为对火用效率影响很小。简单的经济预算表明回收闪蒸气可以提高工厂收益。 板翅式换热器被广泛运用于天然气液化流程。本文对某SMR流程的生产实际数据进行计算,采用烃类物质的相变换热准则关联式,计算出板翅式换热器中的相变换热系数。制冷剂的冷凝换热系数是其他两股流路沸腾换热系数的十倍左右。最后借用Bell-Ghaly公式,计算闪蒸气回流时天然气侧换热系数,对比其变化情况。闪蒸气回流使天然气侧相变的温度滑移区间增大,冷凝换热过程向低温区移动。 【关键词】:天然气液化流程 闪蒸气 混合工质 换热
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TE646
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第一章 绪论10-17
  • 1.1 研究意义10-11
  • 1.2 闪蒸气问题的研究11-14
  • 1.2.1 闪蒸气问题的处理11-12
  • 1.2.2 闪蒸气问题的研究12-14
  • 1.3 非共沸混合工质制冷14-16
  • 1.4 本文研究目标和方向16-17
  • 第二章 天然气液化过程的闪蒸气对流程的影响17-27
  • 2.1 天然气组分的简化处理17-18
  • 2.2 流程参数变化对闪蒸气的影响18-25
  • 2.2.1 节流前温度对闪蒸气的影响19-20
  • 2.2.2 节流前压力对闪蒸气的影响20
  • 2.2.3 节流后压力对闪蒸气的影响20-21
  • 2.2.4 原料气中氮气组分对闪蒸气的影响21-23
  • 2.2.5 闪蒸气的回流循环比例对闪蒸气的影响23-24
  • 2.2.6 小结对比24-25
  • 2.3 闪蒸气回流循环与原料气处理量25-26
  • 2.4 本章小结26-27
  • 第三章 闪蒸气回流循环工况下的天然气液化流程优化27-46
  • 3.1 遗传算法27-30
  • 3.1.1 遗传算法的过程27-29
  • 3.1.2 算法的特点和运用技巧29-30
  • 3.2 Aspen Plus 流程模拟30
  • 3.3 Aspen Plus 的建模和优化问题30-35
  • 3.3.1 SMR 流程介绍30-31
  • 3.3.2 流程模拟参数设置31-35
  • 3.4 优化结果及其拟合35-44
  • 3.4.1 天然气出冷箱温度-160℃的优化结果35-39
  • 3.4.2 天然气出冷箱温度-155℃的优化结果39-42
  • 3.4.3 结果对比分析42-44
  • 3.5 本章小结44-46
  • 第四章 闪蒸气回流循环对冷凝侧换热的影响46-59
  • 4.1 LNG 流程冷箱46-48
  • 4.2 某 PRICO 天然气液化流程的板翅式换热器性能分析48-53
  • 4.2.1 装置生产流程的参数48-49
  • 4.2.2 板翅式换热器换热计算方法49-50
  • 4.2.3 换热系数计算结果及分析50-53
  • 4.3 闪蒸气循环对换热曲线的影响53-56
  • 4.4 闪蒸气回流对换热温差的影响56-58
  • 4.5 本章小结58-59
  • 结论与展望59-61
  • 5.1 本文结论59
  • 5.2 展望59-61
  • 参考文献61-65
  • 攻读硕士学位期间取得的研究成果65-66
  • 致谢66-67
  • 附件67


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