天然氣液化工藝流程模擬優(yōu)化及用能分析.pdf

1、近年來，在治霾降污的壓力下，呼聲高漲的環(huán)境治理倒逼能源向清潔化方向加快發(fā)展。隨著低碳資源的大力開發(fā)利用，我國能源消費結(jié)構(gòu)得到進一步優(yōu)化，煤炭在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的比重下降，優(yōu)質(zhì)、清潔、高效的天然氣消費占比上升，且消耗量呈日益增大的趨勢。本文闡述了天然氣液化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，簡要介紹了幾種天然氣液化流程的優(yōu)缺點，并進行技術(shù)經(jīng)濟比較，優(yōu)先選擇目前國內(nèi)外應用最廣泛的新型高效流程——帶丙烷預冷的混合制冷劑循環(huán)液化流程作為模擬流程。根據(jù)天然氣

2、和混合制冷劑的熱物性，為滿足計算精度要求，工質(zhì)相平衡特性選用PR方程，焓熵等熱物性選用LKP方程。通過ASPEN HYSYS軟件進行模擬計算，得到的結(jié)果和已知實驗數(shù)據(jù)的對比結(jié)果在誤差范圍內(nèi)，說明模擬過程中選用的熱力學方程是合適的。利用模塊化思想對流程中每一處設(shè)備進行模擬。采用ASPEN HYSYS軟件搭建流程，對循環(huán)中的壓縮機、多股流換熱器、節(jié)流閥和混合器等模塊進行詳細的參數(shù)設(shè)置，最終得到收斂的穩(wěn)態(tài)模擬系統(tǒng)。在穩(wěn)態(tài)流程工況下，分別模擬了

3、混合制冷劑組分、高低壓、溫度，原料氣壓力、溫度，以及丙烷預冷后溫度對流程的影響，得到合理的制冷劑配比和科學的流程參數(shù):混合制冷劑最佳配比是甲烷為0.436（摩爾分數(shù)，下同）、乙烷為0.393、丙烷為0.099、氮氣為0.072。在此基礎(chǔ)上，對流程關(guān)鍵設(shè)備進行有效能分析，進一步優(yōu)化流程，達到節(jié)能降耗、提高裝置經(jīng)濟性的目的。優(yōu)化后的流程壓縮機比功耗最小為7.692kW·h/kmol，比未優(yōu)化前的比功耗11.75kW· h/kmol少了4.0