天然氣部分液化工藝計算

第30卷第7期煤氣與熱力Vol. 30 No. 72010年7月GAS & HEATJul. 2010天然氣部分液化工藝計算范學(xué)軍，袁樹(shù)明，杜建梅，常 玉春，于建國(中國市政工程華北設計研究總院，天津300074)摘要:提出了壓力罐儲存、常壓罐儲存的天然氣部分液化工藝流程,結合實(shí)例進(jìn)行了液化.工藝計算關(guān)鍵詞:液化天然氣; 部分液化;壓力罐儲存; 常壓罐儲存; 工藝計算中圖分類(lèi)號: TU996文獻標識碼: A文章編號: 1000 -4416(2010)07 -0A40 -03Process Calculation of Partial Liquefaction of Natural GasFAN Xue-jun，YUAN Shu-ming，DU Jian-mei，CHANG Yu-chun，YU Jian-guoAbstract: The process flow of partial liquefaction of natural gas stored in pressurized and atmos-pheric tanks is presented. The liquefaction process calculation is performed.Key words: LNG; partial liquefaction; pressurized tank storage ; atmospheric tank storage ;process calculation天然氣部分液化用以調峰, LNG可采用壓力罐⑥為方便計算,分離器2氣相出口不進(jìn)人過(guò)儲存,也可采用常壓罐儲存,二者計算方法略有區冷器，而直接進(jìn)人液化器。1.2工藝計算1壓力罐儲存1.2.1 已知條件LNG采用壓力罐儲存時(shí)天然氣部分液化流程①凈化后 天然氣各組分摩爾分數如下:見(jiàn)圖1。CH4: 0. 950 33n- C3Hp: 0.000 201.1 流程說(shuō)明C2H6: 0. 034 47i-C,H2: 0. 000 41①當LNG儲罐為壓力罐時(shí),可利用增壓機將C3Hg:0.00618 .n-C&H4: 0.000 70膨脹前天然氣壓力提高，可提高至7 ~8 MPa,具體n-C,H6: 0.001 12N2: 0. 005 47視換熱器的承壓能力而定，可利用膨脹機的輸出功i-C,H6:0.001 12率80%左右。②膨脹后天然氣溫度已達深冷溫度,故天然②天然氣溫度為35 C,壓力(絕對壓力,以下同)為4.1 MPa。氣不僅需脫水,還需脫碳。③閥1~3 為切換閥,開(kāi)始運行時(shí)打開(kāi)閥1,③天然氣流量為 70x 10* m^/d,凈化后為.關(guān)閥3、2。當膨脹機開(kāi)始輸出功時(shí),逐漸關(guān)閉閥1,69.055 x10* m'/d。④LNG儲罐工作壓力為0.6MPa。同時(shí)逐漸打開(kāi)閥2、閥3。④為膨脹機正常運行 ,應控制其出口溫度,使1.2.2工藝計算在出口壓力下的氣體液化率<5%。①設定液化率⑤膨脹天然氣出預冷器溫度若低于露點(diǎn)，則應滿(mǎn)足3個(gè)換熱器的熱平衡,此處取26%。必須設置分離器1。②計算膨脹后溫度 Ti6.A40.www. watergasheat. com范學(xué)軍,等:天然氣部分液化工藝計算第30卷第7期1 287.014 8 kmol/ht 308 K(水冷后)7.0 MPa脫t膨脹機天然氣1 304.703 7 kmol/h傾19 308K 17260KCO217.688 9 kmo/h4.1 MPa 70MPa158.9 K閥1閥3| 0.6 MPa閥21 023.033 4 kmol/h308 K,308K一305K305 K_17.0MPa_84.1MPa70.6MPa15↑0.6MPa預2260 K260KT235.1KT257K7.0 MPa 4.1 MPa°.0.6 MPa 0.6 MPa952.391 0 kmol/h_ 952.391 0 kmol/h I景冒64|液比器節流閥1;0 kmol/h .1(3 139.2 Kt 0.6 MPa70.642 4 kmol/h10 200K 5 179K4.1MPa 50.6 MPa _過(guò)冷161.9K 41T58.9K節流閥24.1 MPa L 0.6 MPa離130.139.21LNG).6 MPa儲263.981 4 kmol/h圖1 LNG 采用壓力罐儲存時(shí)的天然氣部分液化流程以膨脹機入口T，=T2 =260 K,prz=pz =7.0下的溫度。于是利用To =200 K,p1o=4.1 MPa,可MPa,計算入口比焓h,= -78 424 kJ/kmol ,然后以得hpo= -84 183.3 kJ/kmol, 則以熱平衡計算可求出口壓力P16 =0.6 MPa作閃蒸計算,求得出口比焓得T,=179.068 K。hg= - 80 979.8 kJ/kmol ,進(jìn)而得T6=158. 887 K,⑥作液化器熱平衡計算液化率L=0.041 ,滿(mǎn)足要求。利用此熱平衡可求T。。按慣例T。= T2 =260③計算點(diǎn)4的溫度K,T4=T2-3 K=257 K，則可求得T。=235.075 K。由于點(diǎn)2的溫度是按膨脹后L<0.05經(jīng)試算確⑦作3個(gè)換熱器的熱平衡計算定的,T2 =260 K,此時(shí)T2遠離露點(diǎn)，故分離器1無(wú)設定液化率L=0.26,作3個(gè)換熱器的熱平衡液相,則T,=Ti。=158.887 K。計算,天然氣流量按69. 055 x10* m2/d計算。預冷④計算液化天然氣節流閥2后的溫度器需冷量835. 594 kW ,供冷量:843. 249 kW ;液化器Tl=T4 +3 K=161. 887 K,p1 =4.1 MPa,此條需冷量555.884kW,供冷量:555.894kW;過(guò)冷器需件下h= -87 349.3 kJ/kmol, 按hu =hp,可求得冷量:294.283 kW, 供冷量:294. 289 kW。T2=139.209 K,氣化率V2=0.211 11。計算結果分析:3個(gè)換熱器供冷量均略大于需⑤作過(guò)冷 器熱平衡計算冷量。若反之,則應減小液化率，以試算的方法求為此需設定TIo =200 K,此溫度應取天然氣完之。上述條件下液化天然氣收率為20.51%。全液化后的溫度,即液化率L=1或氣化率V=0以⑧增壓后天然氣的壓力.A41●第30卷第7期煤氣與熱力www. watergasheat. coma.膨脹機輸出功率功約可全部有效利用。確定升壓后天然氣的壓力經(jīng)計算,在人口T,=260 K P17 =7.0 MPa、出口時(shí),需考慮換熱器的耐壓能力。P16=0.6MPa時(shí),膨脹機輸出功率P=676kW。2常壓儲罐b.膨脹機輸出功率可使天然氣增加的壓力當液化量較大時(shí),壓力罐數目較大,占地面積隨設天然氣增壓至7 MPa,求自4.1 MPa增至7.0之增大, 在條件不允許時(shí)需采用常壓儲罐儲存。MPa需功率P2 =570 kW,P/P2=1.185,則可確定LNG采用常壓儲罐儲存時(shí)的天然氣部分液化天然氣增壓后的壓力可達7.0MPa,膨脹機的輸出流程見(jiàn)圖2。1 287.014 8 kmol/h18 308 K(水冷后)說(shuō)|0.6 MPar天然氣1 304.703 7 kmolh|碳k|增壓機膨脹機17 016159KCO2 17.688 9 kmol/h0.12 MPa305 KO 0.6 MPa4.1 MPa1 109.696 3 kmo/h!308K，15 SOSK冷器1 001.763 4 kmol/h'230K。9|230K 6 195.9K 14227 K0.6 MPaI 0.12 MPa1003.871 5 kmol/h64節流閥12.108 1 kmol/h1(188 K167.6K13↑1I4.5K105.824 8 kmol/h162.0k159.0 K1節流閥2L 0.6 MPa1 003.871 5 kmol/h分H.114.5 K).12 MPa177.318 5 kmol/h-----LNG儲罐圖2LNG采用常壓儲罐儲存時(shí)的天然氣部分液化流程與前流程不同的是,LNG儲罐改為常壓儲罐,由此引起節流閥2的低壓閃蒸氣量加大,故將膨脹作者簡(jiǎn)介:范學(xué)軍(1962- ),女， 浙江寧波人,高級工程機的輸出功用于加壓低壓閃蒸氣。師,大學(xué),從事城市燃氣工程的設計工作。工藝計算與前流程不同的是節流后壓力為0.12電話(huà):(022 )23545444MPa,氣相分率為37. 375% ,因此LNG收率低,約為13. 8% ,膨脹功有效利用80%左右，其余計算方法E - mail:ysm - 2001@ 163. com與前流程相同。收稿日期:2010-01 -15;修回 日8期:2010 -01 -30●A42.