天然气浅冷装置的火用平衡分析

《天然气浅冷装置的火用平衡分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com天然气化工2008年第33卷天然气浅冷装置的火用平衡分析吴国忠，王勇，齐晗兵，李栋(大庆石油学院，黑龙江大庆163318)摘要：某天然气加工系统的浅冷装置实际运行指标与设计数值相差较大，系统性能未能充分发挥，未达到预期的经济效益。从炯平衡的角度分析了该天然气浅冷装置的运行特性，建立了浅冷装置的炯平衡模型。通过现场测试数据分析表明：压缩单元、氨压缩机和换热单元的炯损效率分别为18．9％，9．4％和3．7％。压缩单元损较大，成为首要的改造对象。关键词：天然气；浅冷装置；平衡；分析中图

2、分类号：TE645文献标识码：A文章编号：1001'9219(2008)(50—031系统组成及流程天然气浅冷装置是由压缩机、冷凝器、分离器等设备组成，可分为3个子系统：压缩单元子系统、换热单元子系统和制冷单元子系统。天然气经一级压缩分离、二级压缩分离，氨冷却浅冷分离，最后达到分离出天然气中轻烃的目的。天然气经一级压缩机压缩，压力温度升高，经冷却器冷却，再到汽液分离器进行一级分离，分离出部分天然气，再经过二级压缩机压缩，又经过冷却器降温，流经分离器再分离出部分的轻烃，天然气从分离器出来后进入贫气换热器，再进氨蒸发冷却器冷却，流经分离器，分离图1天然气浅冷装置火用

3、分析出天然气中绝大部分轻J烃【”。Fig．1Energyanalysisofthenaturalgasshallowcoo~mgfacility2装置火用平衡模型的建立图1中：供入炯Exp，从外界获得的火用；有效供火用应用热力学第一定律分析天然气浅冷装置的Exu，供入火甩经过转换和传输后进入工艺利用环节的能耗平衡时，只能评价能量消耗的多少，不能分析火甩和；输出炯EXB，供入火甩经过转换和传输后输出能量的质量。而炯是指一定形态的能量，从它所具体系外提供给其他装置的火甩；直接损失炯甄，供入有的状态在各种势差的作用下(如传热、传质、化学火甩在转换和传输过程中直接损失的

4、炯；回收循环反应等)，完全可逆的变化与环境条件相平衡的状炯Exa，回收并直接用于本装置工艺利用环节的火甩；工态。此过程中，这种形态的能最大限度的转化为“可艺总用火甩，进入工艺利用环节的火甩总和火甩；热力完全转化的能量”的那部分能量。这样就可以把炯学耗炯EXT，装置的产品带出的总与原料带入的总作为评价和比较各种不同形式能量的标准。换句话火甩之差；待回收炯Exo，工艺总用火甩中，除了转化到说，具有这样的一种互比性，它作为评价能量品质产品的热力学火甩耗之外的火甩；排弃火甩由下列几优劣是从质与量完全相统一的高度上来进行的，它项组成，装置中通过冷却介质、设备、管线、物流散

5、不仅在一定程度上反映了能量的大小，而且还反映失到环境中的火甩；回收输出火甩EXE，回收后输出体系了能质的高低。外提供给其他装置的炯o2．1泵类设备炯分析模型的建立收稿日期：2008—01—21；作者简介：吴国忠(1961．)，教授，电话泵属于流体机械，其系统内的主要能量转换过0459—6503442，13069605150，电邮Dqwgz@yahoo．corn．cn。程是功炯变化到压炯是机械能之间的转换，它的内维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com第4期吴国忠等：天然气浅冷装置的火甩平衡分析51部炯损失是单一的机械能

6、损失。输出的有效炯是以冷换设备的炯损率和炯损系数分别为：Ex1压炯为主的物流炯。泵的散热量很小，其散热炯损．=¨，了i(7))失可以忽略不计，故一般只做黑箱分析，如图2所示。平衡方程如式(1)嘲：五赢l~x1．i(8)冷换设备的白箱模型如图3所示，由此得到火用平衡方程(9)。

7、．．E▲I■⋯●■■■■■●●●■■⋯■●●●⋯■■■_()』生兰一．．——图2泵火甩的黑箱模型垒墨：：。。Fig．2,Blackboxmodelforthepumpenergyi⋯⋯．．⋯⋯⋯．⋯．．⋯⋯+r=如++(1)图3冷换设备的白箱模型式中：功源带人的；流体流人泵带人的火用；Fi

8、g．3Whboxmodelfortheheatexchangeequipment有效利用的．!I(甩；内部不可逆引起的耗散_!J(甩；，流一=(一)+(巨却++)++)(9)体泄漏的外部损失炯。当进入系统内的介质状态为环境状态或比较式中：‰，冷流体的流动阻烟；‰，热流体的流动阻接近时，流体带人的火用、流体泄漏火用损失，常可忽炯；△t，温差传热损失炯；E，气流体泄漏的损失舰略，平衡方程简化为：由于冷热流体都是原油，可按理想情况处理，=+E~i,r(2)则流体为不可压缩，且由于原油温度较低，对微元泵的娴效率：有：=(3)dEm(CdTToCprX--～一(CpdT-

9、(10”)内部：Ic甩损