天然氣部分液化工藝計算

第30卷第7期煤氣與熱力Ⅴol.30No.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:提岀了壓力罐儲存、常壓罐儲存的夭然氣部分液化工藝流程,結合實(shí)例進(jìn)行了液化藝計算關(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 performedKey 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)入過(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)入液化器別1.2工藝計算壓力罐儲存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。CH4:0.95033n-CsH1:0.000201.1流程說(shuō)明C2H6:0.03447C5H12:0.00041①當ING儲罐為壓力罐時(shí),可利用增壓機將C3H:0.00618n-C6H14:0.00070膨脹前天然氣壓力提高,可提高至7~8MPa,具體n-CnH6:0.00112N2:0.00547視換熱器的承壓能力而定,可利用膨脹機的輸出功i-CnH16:0.00112率80%左右。②天然氣溫度為35℃,壓力(絕對壓力,以②膨脹后天然氣溫度已達深冷溫度,故天然下同)為4.1MPa。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70×104m3/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169.055×10m3/d同時(shí)逐漸打開(kāi)閥2、閥3。④LNG儲罐工作壓力為0.6MP④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執平衡出外取26%。必須設置分離器1②計算H中國煤化工CNMHGwww.watergasheat.com范學(xué)軍,等:天然氣部分液化工藝計算第30卷第7期K(水冷后)7.0MI脫脫天然氣1304.7037碳水膨脹機CO217.6889K4.1 MPa1589K閥36 MPa023.0334 kmol/1|70MP8|41MPa7+06MP15106MPa器910 kmol6節流閥170.6424kmol/h10111619K41589K節流閥2|41MP06MP952.3910kme39.2KLNG0.6 MPa儲L2639814kmol/h圖1LNG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T2=T2=260K,P17=p2=7.0下的溫度。于是利用T=200K,P10=4.1MPa,可Pa,計算入口比焓h1=-78424kJ/kmol,然后以得h=-84183.3kJ/kmol,則以熱平衡計算可求出口壓力P6=0.6MPa作閃蒸計算,求得出口比焓得Ts=179.068K。h16=-809798kJ/kmol,進(jìn)而得T6=158.887K,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T6。按慣例T=72=260③計算點(diǎn)4的溫度K,T14=T2-3K=257K,則可求得T6=235.075K。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=260K,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T4=716=158.887K。計算,天然氣流量按69.055×104m3/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835.594kW,供冷量:843.249kW;液化器T1=7+3K=161.887K,P1=4.1MPa,此條需冷量5584kW,供冷量:555894kW;過(guò)冷器需件下h1=-87349.3kJ/kmol,按h1=h12,可求得冷量:294.283kW,供冷量:294.289kW。T12=139.209K,氣化率V12=0.21111。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。若反之化※試算的方法求為此需設定T1o=200K,此溫度應取天然氣完之。上述條件中國煤化工1%全液化后的溫度,即液化率L=1或氣化率V=0以⑧增壓CNMHGA41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T1=260K、P1=7.0MPa、出口時(shí),需考慮換熱器的耐壓能力Pi=0.6MPa時(shí),膨脹機輸出功率P1=676kW2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7MPa,求自4.1MPa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=570kW,P1/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。1287.0148kmol308K(水冷后脫0.6MP天然氣1304.7037kmMh碳水CO, 17. 9 kmol/h305Kp30K16159K0.12 MPaI MPa 0.6 MPa1287.0148kmol/hl109.6963kmol/h4.1 MPa 808K05K70.6MPa1510.2MPa230K230K1959K10017634kmol/n2|4MPa0.6 MPa0.12 MPa流閥110188k2.1081kmo/h0 6 MPa0.12 MPa冷器111620K9.0K節流閥24.1 MPa0.6MP10038715kmol/h12114.5K0.12 MPaH177318 5 kmol/hLNG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0.1MPa,氣相分率為37.375%,因此LNG收率低,約為電話(huà):(022)23545444138%,膨脹功有效利用80%左右,其余計算方法m:m-中國煤化工與前流程相同。收稿日期:2010CNMHGA42