淺談lpg混氣站工藝設(shè)計

1、<p>　　淺談LPG混氣站工藝設(shè)計</p><p>　　摘要：天然氣已經(jīng)成為國際上的可利用重要能源之一，在某些地區(qū)，由于天然氣產(chǎn)量及儲量不夠，在天然氣匱乏期間，需要選擇一種替代燃氣，也就是合成天然氣(Synthetic Natural Gas，簡稱：SNG)，作為調(diào)峰用氣。合成天然氣工藝簡單、技術(shù)成熟、設(shè)備選擇性多，已經(jīng)在包括中國在內(nèi)的很多國家推廣多年，作為油田地面工程事業(yè)部EPC業(yè)務(wù)范圍之一，其混氣

2、流程是事業(yè)部工程人員必須掌握的工藝知識。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：合成天然氣、液化石油氣、低熱值、沃泊指數(shù) </p><p>　　中圖分類號：fF470.22 文獻標識碼：A </p><p><b>　　前言&#160; </b></p><p>　　天然氣作為一種潔凈能源在世界上有著廣泛的應(yīng)用，目前，絕

3、大部分的氣體燃燒器，無論用于燃氣發(fā)動機、燃氣鍋爐、家用燃氣灶都是以適應(yīng)天然氣燃料為主。當(dāng)天然氣出現(xiàn)匱乏時，如果采用替換燃氣，由于沃泊指數(shù)不同，燃燒器可能需要進行更換，為了提高燃燒器利用率，減少對燃燒器的更換，燃氣供應(yīng)公司通常會采用一定的措施使替代燃氣與天然氣沃泊指數(shù)相同，從而在不更換燃燒器的情況下供用戶使用。 </p><p><b>　　定義 </b></p><p&g

4、t;　　為了便于理解，首先需要明確以下幾個概念。 </p><p>　　LPG―液化石油氣(Liquefied Petroleum Gas)，主要成分是C3和C4組分，以液態(tài)形式儲存，使用時氣化。 </p><p>　　SNG―合成天然氣(synthetic natural gas)，本文中主要指氣態(tài)的石油氣與空氣的混合氣體。 </p><p>　　熱值―燃氣的熱值

5、指完全燃燒單位體積的氣體釋放出的能量，分為高熱值和低熱值。高熱值是指單位體積燃氣完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，而其中的水蒸氣以凝結(jié)水狀態(tài)排出時所放出的熱量。低熱值是指單位體積燃氣完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，但煙氣中的水蒸氣仍為蒸汽狀態(tài)時所放出的熱量。 </p><p>　　相對密度―針對燃氣，相對密度是指燃氣密度與標準狀態(tài)(0℃和101.325kPa)下干燥空氣的密度的比值。 </p>&

6、lt;p>　　沃泊指數(shù)―Wobbe Index，又稱華白指數(shù)，在規(guī)定參比條件下的體積高熱值除以在相同的規(guī)定計量參比條件下的相對密度的平方根。 </p><p><b>　　合成天然氣原理 </b></p><p>　　前面提到過，為了保證燃氣的互換性，必須是兩種氣體沃泊指數(shù)相同。由于石油氣沃泊指數(shù)高于商品天然氣，因此，為了使其與天然氣具有相同的沃泊指數(shù)，一般會混

7、入一種低沃泊指數(shù)的氣體，從而降低混合氣體的沃泊指數(shù)。由于空氣是一種取之不盡用之不竭的自然資源，并且極易獲取，所以通常選用空氣作為混合氣體之一，這里提到的混合氣體也就是之前所說的合成天然氣(SNG)。 </p><p>　　SNG中石油氣和空氣各占的比例，可通過如下公式獲得： </p><p><b>　　其中： </b></p><p>　　―

8、合成天然氣和石油氣的沃泊指數(shù)，英制單位：Btu/SCF； </p><p>　　―合成天然氣、石油氣、空氣熱值，英制單位：Btu/SCF； </p><p>　　―合成天然氣、石油氣、空氣比重，無量綱； </p><p>　　―石油氣、空氣體積百分比。 </p><p>　　上述公式中，沃泊指數(shù)是商品天然氣的沃泊指數(shù)、熱值可以通過根據(jù)組分進行

9、計算，也可以通過熱值儀測定，比重可以根據(jù)組分進行計算，只有體積百分比是未知數(shù)，完全可以根據(jù)方程求出。 </p><p><b>　　LPG混空氣流程 </b></p><p>　　通過對合成天然氣原理的了解，合成天然氣流程可以簡單的描述為氣態(tài)的LPG與空氣混合的流程，其流程如圖4-1所示。 </p><p>　　主流程：LPG通過LPG泵加壓至

10、SNG出口需求壓力，泵送至汽化器，氣化后，進入混合器；空氣經(jīng)壓縮機加壓至SNG出口需求壓力，經(jīng)干燥器干燥、儀表氣罐緩沖后進入混合器與氣態(tài)的LPG混合生產(chǎn)出SNG。 </p><p>　　輔助流程：淡水經(jīng)鍋爐加熱，泵送至汽化器加熱LPG后，回流至鍋爐重新加熱，形成熱水循環(huán)加熱系統(tǒng)。 </p><p>　　整個流程中的關(guān)鍵參數(shù)就是SNG的出口壓力和沃泊指數(shù)，出口壓力的控制通過控制空壓機和LPG

11、泵的排出壓力來實現(xiàn)，沃泊指數(shù)通過控制LPG和空氣的流量，也就是LPG泵和空壓機的排量來實現(xiàn)達標。 </p><p>　　圖4-1 LPG混空氣流程 </p><p><b>　　工藝模擬 </b></p><p>　　雖然混合氣體中各組分的占比及工藝流程可以通過計算獲得，但是從之前接到的項目招標書來看，招標方更加注重的是模擬計算的能力。目前，國

12、際上比較流行的模擬軟件是&#160;AspenTech&#160;公司的HYSYS軟件，我們在進行流程模擬時采用的也是該軟件。 </p><p>　　以巴基斯坦某燃氣公司LPG混氣項目為例，已知條件包括： </p><p><b>　　管道天然氣規(guī)格 </b></p><p>　　天然氣供應(yīng)量： 10 MMSCFD (標準百萬立

13、方英尺每天) </p><p>　　管道氣壓力： 100 Psig </p><p>　　高熱值： 912 Btu/Scf (英熱值每標準立方英尺) </p><p>　　比重： 0.627 </p><p>　　沃泊指數(shù)： 1152 Btu/Scf </p><p><b>　　液化石油氣組分 </b

14、></p><p><b>　　C3：90% </b></p><p><b>　　C4：10% </b></p><p>　　在HYSYS軟件中輸入已知條件，建立模型，如圖5-1所示。 </p><p>　　圖5-1 LPG混空氣流程模擬 </p><p>　　從流程

15、中我們可以得到需要的結(jié)果如下： </p><p>　　LPG用量(氣化前)： 21.62 m3/h </p><p>　　LPG用量(氣化后)： 5.17 MMSCFD </p><p>　　儀表氣用量： 4.83 MMSCFD </p><p>　　SNG高熱值： 1332 Btu/Scf </p><p>　　SN

16、G比重： 1.335 </p><p>　　沃泊指數(shù)： 1152.825 Btu/Scf </p><p>　　從上表中可以看出，混合氣體沃泊指數(shù)與管道天然氣幾乎完全相等，證明流程是合理的。 </p><p><b>　　關(guān)鍵設(shè)備 </b></p><p>　　混氣工藝中的關(guān)鍵設(shè)備是LPG泵、汽化器、空壓機、干燥器、混合

17、器等，這些設(shè)備的選型首先考慮的是工藝性能，其次是安全性和穩(wěn)定操作性。 </p><p><b>　　LPG泵 </b></p><p>　　主要性能參數(shù)包括排量、揚程和密封性，首要的選擇是API685的屏蔽泵。 </p><p><b>　　汽化器 </b></p><p>　　主要性能參數(shù)是氣化量

18、、型式，型式有空浴式和水浴式，流程模擬中選用的是水浴式汽化器。 </p><p><b>　　空壓機、干燥器 </b></p><p>　　空壓機的主要性能參數(shù)包括排量和揚程，有離心式、螺桿式和往復(fù)式，首選離心式或螺桿式；干燥器的主要性能參數(shù)包括處理量、脫水率和壓力露點，有冷干式和吸附式，首選冷干式。 </p><p><b>　　混

19、合器 </b></p><p>　　主要性能參數(shù)包括處理量、操作壓力和是否能充分混合，有容器式和管道式，首選管道式。 </p><p><b>　　發(fā)展趨勢 </b></p><p>　　天然氣作為一種清潔能源，已經(jīng)成為很多國家和地區(qū)的主要燃燒用氣，由于工業(yè)發(fā)展，部分地區(qū)天然氣的產(chǎn)能嚴重不足，而伴隨天然氣開采而產(chǎn)出石油氣也是主要的燃

20、燒用氣之一，保證這兩種燃氣具有互換性是非常重要而且迫在眉睫的。因此，LPG混空氣工藝隨著能源越來越匱乏，將會變得原來越重要，尤其在天然氣能源供應(yīng)不穩(wěn)定的地區(qū)，LPG混空氣站在將會有長遠的發(fā)展。 </p><p><b>　　科瑞具有的優(yōu)勢 </b></p><p>　　山東科瑞控股集團作為一家設(shè)備制造商、工程承包商、資源整合商，在工程總包、資源整合、項目管理和運行上依

21、托地面工程事業(yè)部、合作設(shè)計院；在設(shè)備制造上依托壓縮機公司、油氣工藝公司、特種設(shè)備制造公司；在業(yè)務(wù)拓展、市場營銷上依托各分子公司；無論從渠道、供應(yīng)鏈、運營管理方面都具有較大優(yōu)勢，可以作為油田地面工程方面的一個待發(fā)展的業(yè)務(wù)。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 巴基斯坦某燃氣公司 LPG混空氣站招標書。 </p>&