天然气部分液化工艺计算

第30卷第7期煤气与热力Ⅴol.30No.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:提岀了压力罐储存、常压罐储存的夭然气部分液化工艺流程,结合实例进行了液化艺计算关键词: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 performedKey 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气相出口不进入过储存,也可采用常压罐储存,二者计算方法略有区冷器,而直接进入液化器别1.2工艺计算压力罐储存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。CH4:0.95033n-CsH1:0.000201.1流程说明C2H6:0.03447C5H12:0.00041①当ING储罐为压力罐时,可利用增压机将C3H:0.00618n-C6H14:0.00070膨胀前天然气压力提高,可提高至7~8MPa,具体n-CnH6:0.00112N2:0.00547视换热器的承压能力而定,可利用膨胀机的输出功i-CnH16:0.00112率80%左右。②天然气温度为35℃,压力(绝对压力,以②膨胀后天然气温度已达深冷温度,故天然下同)为4.1MPa。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70×104m3/d,净化后为关阀3、2。当膨胀机开始输出功时,逐渐关闭阀169.055×10m3/d同时逐渐打开阀2、阀3。④LNG储罐工作压力为0.6MP④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执平衡出外取26%。必须设置分离器1②计算H中国煤化工CNMHGwww.watergasheat.com范学军,等:天然气部分液化工艺计算第30卷第7期K(水冷后)7.0MI脱脱天然气1304.7037碳水膨胀机CO217.6889K4.1 MPa1589K阀36 MPa023.0334 kmol/1|70MP8|41MPa7+06MP15106MPa器910 kmol6节流阀170.6424kmol/h10111619K41589K节流阀2|41MP06MP952.3910kme39.2KLNG0.6 MPa储L2639814kmol/h图1LNG采用压力罐储存时的天然气部分液化流程以膨胀机入口T2=T2=260K,P17=p2=7.0下的温度。于是利用T=200K,P10=4.1MPa,可Pa,计算入口比焓h1=-78424kJ/kmol,然后以得h=-84183.3kJ/kmol,则以热平衡计算可求出口压力P6=0.6MPa作闪蒸计算,求得出口比焓得Ts=179.068K。h16=-809798kJ/kmol,进而得T6=158.887K,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T6。按惯例T=72=260③计算点4的温度K,T14=T2-3K=257K,则可求得T6=235.075K。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=260K,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T4=716=158.887K。计算,天然气流量按69.055×104m3/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835.594kW,供冷量:843.249kW;液化器T1=7+3K=161.887K,P1=4.1MPa,此条需冷量5584kW,供冷量:555894kW;过冷器需件下h1=-87349.3kJ/kmol,按h1=h12,可求得冷量:294.283kW,供冷量:294.289kW。T12=139.209K,气化率V12=0.21111。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。若反之化※试算的方法求为此需设定T1o=200K,此温度应取天然气完之。上述条件中国煤化工1%全液化后的温度,即液化率L=1或气化率V=0以⑧增压CNMHGA41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T1=260K、P1=7.0MPa、出口时,需考虑换热器的耐压能力Pi=0.6MPa时,膨胀机输出功率P1=676kW2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7MPa,求自4.1MPa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=570kW,P1/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。1287.0148kmol308K(水冷后脱0.6MP天然气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流阀110188k2.1081kmo/h0 6 MPa0.12 MPa冷器111620K9.0K节流阀24.1 MPa0.6MP10038715kmol/h12114.5K0.12 MPaH177318 5 kmol/hLNG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0.1MPa,气相分率为37.375%,因此LNG收率低,约为电话:(022)23545444138%,膨胀功有效利用80%左右,其余计算方法m:m-中国煤化工与前流程相同。收稿日期:2010CNMHGA42