天然气部分液化工艺计算

第30卷第7期煤气与热力Vol. 30 No. 72010年7月GAS & HEATJul. 2010天然气部分液化工艺计算范学军，袁树明，杜建梅，常 玉春，于建国(中国市政工程华北设计研究总院，天津300074)摘要:提出了压力罐储存、常压罐储存的天然气部分液化工艺流程,结合实例进行了液化.工艺计算关键词:液化天然气; 部分液化;压力罐储存; 常压罐储存; 工艺计算中图分类号: TU996文献标识码: A文章编号: 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天然气部分液化用以调峰, LNG可采用压力罐⑥为方便计算,分离器2气相出口不进人过储存,也可采用常压罐储存,二者计算方法略有区冷器，而直接进人液化器。1.2工艺计算1压力罐储存1.2.1 已知条件LNG采用压力罐储存时天然气部分液化流程①净化后 天然气各组分摩尔分数如下:见图1。CH4: 0. 950 33n- C3Hp: 0.000 201.1 流程说明C2H6: 0. 034 47i-C,H2: 0. 000 41①当LNG储罐为压力罐时,可利用增压机将C3Hg:0.00618 .n-C&H4: 0.000 70膨胀前天然气压力提高，可提高至7 ~8 MPa,具体n-C,H6: 0.001 12N2: 0. 005 47视换热器的承压能力而定，可利用膨胀机的输出功i-C,H6:0.001 12率80%左右。②膨胀后天然气温度已达深冷温度,故天然②天然气温度为35 C,压力(绝对压力,以下同)为4.1 MPa。气不仅需脱水,还需脱碳。③阀1~3 为切换阀,开始运行时打开阀1,③天然气流量为 70x 10* m^/d,净化后为.关阀3、2。当膨胀机开始输出功时,逐渐关闭阀1,69.055 x10* m'/d。④LNG储罐工作压力为0.6MPa。同时逐渐打开阀2、阀3。④为膨胀机正常运行 ,应控制其出口温度,使1.2.2工艺计算在出口压力下的气体液化率<5%。①设定液化率⑤膨胀天然气出预冷器温度若低于露点，则应满足3个换热器的热平衡,此处取26%。必须设置分离器1。②计算膨胀后温度 Ti6.A40.www. watergasheat. com范学军,等:天然气部分液化工艺计算第30卷第7期1 287.014 8 kmol/ht 308 K(水冷后)7.0 MPa脱t膨胀机天然气1 304.703 7 kmol/h倾19 308K 17260KCO217.688 9 kmo/h4.1 MPa 70MPa158.9 K阀1阀3| 0.6 MPa阀21 023.033 4 kmol/h308 K,308K一305K305 K_17.0MPa_84.1MPa70.6MPa15↑0.6MPa预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|液比器节流阀1;0 kmol/h .1(3 139.2 Kt 0.6 MPa70.642 4 kmol/h10 200K 5 179K4.1MPa 50.6 MPa _过冷161.9K 41T58.9K节流阀24.1 MPa L 0.6 MPa离130.139.21LNG).6 MPa储263.981 4 kmol/h图1 LNG 采用压力罐储存时的天然气部分液化流程以膨胀机入口T，=T2 =260 K,prz=pz =7.0下的温度。于是利用To =200 K,p1o=4.1 MPa,可MPa,计算入口比焓h,= -78 424 kJ/kmol ,然后以得hpo= -84 183.3 kJ/kmol, 则以热平衡计算可求出口压力P16 =0.6 MPa作闪蒸计算,求得出口比焓得T,=179.068 K。hg= - 80 979.8 kJ/kmol ,进而得T6=158. 887 K,⑥作液化器热平衡计算液化率L=0.041 ,满足要求。利用此热平衡可求T。。按惯例T。= T2 =260③计算点4的温度K,T4=T2-3 K=257 K，则可求得T。=235.075 K。由于点2的温度是按膨胀后L<0.05经试算确⑦作3个换热器的热平衡计算定的,T2 =260 K,此时T2远离露点，故分离器1无设定液化率L=0.26,作3个换热器的热平衡液相,则T,=Ti。=158.887 K。计算,天然气流量按69. 055 x10* m2/d计算。预冷④计算液化天然气节流阀2后的温度器需冷量835. 594 kW ,供冷量:843. 249 kW ;液化器Tl=T4 +3 K=161. 887 K,p1 =4.1 MPa,此条需冷量555.884kW,供冷量:555.894kW;过冷器需件下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,气化率V2=0.211 11。计算结果分析:3个换热器供冷量均略大于需⑤作过冷 器热平衡计算冷量。若反之,则应减小液化率，以试算的方法求为此需设定TIo =200 K,此温度应取天然气完之。上述条件下液化天然气收率为20.51%。全液化后的温度,即液化率L=1或气化率V=0以⑧增压后天然气的压力.A41●第30卷第7期煤气与热力www. watergasheat. coma.膨胀机输出功率功约可全部有效利用。确定升压后天然气的压力经计算,在人口T,=260 K P17 =7.0 MPa、出口时,需考虑换热器的耐压能力。P16=0.6MPa时,膨胀机输出功率P=676kW。2常压储罐b.膨胀机输出功率可使天然气增加的压力当液化量较大时,压力罐数目较大,占地面积随设天然气增压至7 MPa,求自4.1 MPa增至7.0之增大, 在条件不允许时需采用常压储罐储存。MPa需功率P2 =570 kW,P/P2=1.185,则可确定LNG采用常压储罐储存时的天然气部分液化天然气增压后的压力可达7.0MPa,膨胀机的输出流程见图2。1 287.014 8 kmol/h18 308 K(水冷后)说|0.6 MPar天然气1 304.703 7 kmolh|碳k|增压机膨胀机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节流阀12.108 1 kmol/h1(188 K167.6K13↑1I4.5K105.824 8 kmol/h162.0k159.0 K1节流阀2L 0.6 MPa1 003.871 5 kmol/h分H.114.5 K).12 MPa177.318 5 kmol/h-----LNG储罐图2LNG采用常压储罐储存时的天然气部分液化流程与前流程不同的是,LNG储罐改为常压储罐,由此引起节流阀2的低压闪蒸气量加大,故将膨胀作者简介:范学军(1962- ),女， 浙江宁波人,高级工程机的输出功用于加压低压闪蒸气。师,大学,从事城市燃气工程的设计工作。工艺计算与前流程不同的是节流后压力为0.12电话:(022 )23545444MPa,气相分率为37. 375% ,因此LNG收率低,约为13. 8% ,膨胀功有效利用80%左右，其余计算方法E - mail:ysm - 2001@ 163. com与前流程相同。收稿日期:2010-01 -15;修回 日8期:2010 -01 -30●A42.