閃蒸氣回流量對天然氣液化流程的影響研究

【摘要】：天然氣中的氮氣沸點低，閃蒸氣的產(chǎn)生在液化天然氣流程中不可避免。本文通過定量分析節(jié)流前溫度，原料氣氮氣濃度等流程參數(shù)對閃蒸氣產(chǎn)生率和閃蒸氣組分的影響。結(jié)果表明，原料氣氮氣濃度和節(jié)流前溫度是影響閃蒸氣問題的敏感因素，節(jié)流前溫度每提高5℃，閃蒸氣產(chǎn)生率提高3.4%，原料氣氮氣濃度每提高1%，閃蒸氣產(chǎn)生率提高1.12%。 本文建立模型，將閃蒸氣循環(huán)打入冷箱與原料氣混合再液化，使閃蒸氣得以回收。且通過控制不同的閃蒸氣回流率，計算閃蒸氣回流率對流程的影響。閃蒸氣的回流提高冷箱中氮氣濃度、LNG產(chǎn)品氮氣濃度。當系統(tǒng)已經(jīng)達到滿負荷時，閃蒸氣回流會將使原料氣處理量降低，如氮氣濃度2%時將使原料氣處理量減少5%；當系統(tǒng)還未達到滿負荷時，閃蒸氣回流在不改變原料氣處理量前提下，可以提高LNG產(chǎn)量。閃蒸氣全部回流時，LNG產(chǎn)量和組分與原料氣的處理量和組分相同。 制冷劑組分應隨閃蒸氣回流率同步變化。為此，針對SMR流程，使用遺傳算法對閃蒸氣回流工況的制冷劑組分濃度和流量進行尋優(yōu)。尋優(yōu)后的制冷劑組分濃度可保證系統(tǒng)安全運行，同時對尋優(yōu)結(jié)果進行擬合。尋優(yōu)結(jié)果表明，閃蒸氣回流使系統(tǒng)火用效率輕微降低。節(jié)流前溫度-160℃時降低0.9%，-155℃時降低1.6%，這在工程上可以認為對火用效率影響很小。簡單的經(jīng)濟預算表明回收閃蒸氣可以提高工廠收益。 板翅式換熱器被廣泛運用于天然氣液化流程。本文對某SMR流程的生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)進行計算，采用烴類物質(zhì)的相變換熱準則關聯(lián)式，計算出板翅式換熱器中的相變換熱系數(shù)。制冷劑的冷凝換熱系數(shù)是其他兩股流路沸騰換熱系數(shù)的十倍左右。最后借用Bell-Ghaly公式，計算閃蒸氣回流時天然氣側(cè)換熱系數(shù)，對比其變化情況。閃蒸氣回流使天然氣側(cè)相變的溫度滑移區(qū)間增大，冷凝換熱過程向低溫區(qū)移動。 【關鍵詞】：天然氣液化流程 閃蒸氣 混合工質(zhì) 換熱
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TE646
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究意義10-11
• 1.2 閃蒸氣問題的研究11-14
• 1.2.1 閃蒸氣問題的處理11-12
• 1.2.2 閃蒸氣問題的研究12-14
• 1.3 非共沸混合工質(zhì)制冷14-16
• 1.4 本文研究目標和方向16-17
• 第二章 天然氣液化過程的閃蒸氣對流程的影響17-27
• 2.1 天然氣組分的簡化處理17-18
• 2.2 流程參數(shù)變化對閃蒸氣的影響18-25
• 2.2.1 節(jié)流前溫度對閃蒸氣的影響19-20
• 2.2.2 節(jié)流前壓力對閃蒸氣的影響20
• 2.2.3 節(jié)流后壓力對閃蒸氣的影響20-21
• 2.2.4 原料氣中氮氣組分對閃蒸氣的影響21-23
• 2.2.5 閃蒸氣的回流循環(huán)比例對閃蒸氣的影響23-24
• 2.2.6 小結(jié)對比24-25
• 2.3 閃蒸氣回流循環(huán)與原料氣處理量25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 閃蒸氣回流循環(huán)工況下的天然氣液化流程優(yōu)化27-46
• 3.1 遺傳算法27-30
• 3.1.1 遺傳算法的過程27-29
• 3.1.2 算法的特點和運用技巧29-30
• 3.2 Aspen Plus 流程模擬30
• 3.3 Aspen Plus 的建模和優(yōu)化問題30-35
• 3.3.1 SMR 流程介紹30-31
• 3.3.2 流程模擬參數(shù)設置31-35
• 3.4 優(yōu)化結(jié)果及其擬合35-44
• 3.4.1 天然氣出冷箱溫度-160℃的優(yōu)化結(jié)果35-39
• 3.4.2 天然氣出冷箱溫度-155℃的優(yōu)化結(jié)果39-42
• 3.4.3 結(jié)果對比分析42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第四章 閃蒸氣回流循環(huán)對冷凝側(cè)換熱的影響46-59
• 4.1 LNG 流程冷箱46-48
• 4.2 某 PRICO 天然氣液化流程的板翅式換熱器性能分析48-53
• 4.2.1 裝置生產(chǎn)流程的參數(shù)48-49
• 4.2.2 板翅式換熱器換熱計算方法49-50
• 4.2.3 換熱系數(shù)計算結(jié)果及分析50-53
• 4.3 閃蒸氣循環(huán)對換熱曲線的影響53-56
• 4.4 閃蒸氣回流對換熱溫差的影響56-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論與展望59-61
• 5.1 本文結(jié)論59
• 5.2 展望59-61
• 參考文獻61-65
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果65-66
• 致謝66-67
• 附件67

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