液化天然气冷量用于空气分离

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1、第2卷第4期新疆石油天然气Vol.2No.42006年12月XinjiangOil&GasDec.2006文章编号:1673—2677(2006)04—0076-04液化天然气冷量用于空气分离刘熠,李长俊(西南石油大学,四川成都610500)摘　要:液化天然气由于其特殊的存储方式,因而在汽化时将放出巨大的冷量。如何将这些冷量有效的利用起来,应用到空气分离装置中,是本文研究的重点。在对LNG的冷量进行火用分析的理论基础上,分别对该过程中提高装置的液化率和降低空分装置的压力两方面进行探讨,从而对实际设计生产单位提出了合理化的建议。关键词:液化天然气;冷量;火用分析;

2、空气分离中图分类号:TE81文献标识码:ALNG是天然气经过脱酸、脱水处理,通过低温ex(T,p)=ex,th+ex,p(1)工艺冷冻液化而成的低温液体混合物(-162℃)。其中,在LNG接收站,一般需将LNG通过汽化器后使用,ex,th=ex(T,p)-ex(T0,p)(2)汽化时放出很大的冷量,然而如果在接近环境温度ex,p=ex(T0,p)-ex(T0,p0)(3)的范围内利用液化天然气的冷量,大量宝贵的冷量LNG在定压下由低温升高到T0的过程中发生将好散掉,造成极大的浪费。而空气分离装置中所沸腾相变。设LNG在温度为TS下处于平衡状态的需要达到的温度比L

3、NG的温度还低,把LNG冷量T0两相物质,气化潜热为r,相应潜热火用为(-的应用在空气分离方面应该是技术上最为合理的TS方式,不但简化了流程,而且减少了建设费用,因此1)r,加上从TS到T0气体吸热的显热火用,则其低将获得非常好的经济效益和社会效益。温火用ex,th为T1LNG冷量火用分析数学模型T0sT0ex,th=(-1)r+cp(1-)dT(4)Ts∫TT0天然气液化是高能耗过程,LNG冷量又有较大压力火用ex,p为应用价值,因此,对LNG实施火用分析是设计天然p,T0ex,p=ex(T0,p)=vdp(5)气冷量利用装置的前提。LNG是以甲烷为主,包括∫

4、P,T00氮、乙烷、丙烷等组分的低温液体混合物,与外界环由于LNG是低温多组分液体混合物,其相变潜境存在着温度差和压差。其冷量即为LNG变化到与热、平均泡点温度等与压力、组分等有密切关系。因外界平衡状态所获的的能量。此需要采用真实流体状态方程进行分析,并建立LNG的冷量火用ex可分为压力p下由热不平LNG相平衡关系才能对式(4)和式(5)进行计算,衡引起的低温火用ex,th和环境温度下由力不平衡RKS用于轻烃混合物气相逸度及其它有关热引起的压力火用ex,p,即力学性质时能获得较高精度。RKS方程标准形式为收稿日期:2006-06-15作者简介:刘熠(1982-)

5、,女(汉族),四川成都人,在读研究生,主要从事天然气储运研究与设计工作。76第2卷第4期　　　　刘熠等:液化天然气冷量用于空气分离RTαa其中p=-(6)υ-bυ(υ+b)00Cp,m=∑yiCp,j多项式形式为j23Z3-Z2+(A-B-B2)Z-AB=0(7)=∑yi(Ai+BjT+CjT+DjT)(16)用于混合物时,其中5(Δh)ΔCp,m=(17)5Tαa=∑∑yiyj(αa)ij式中,Aj、Bj、Cj、Dj为j组分理想气体摩尔定压热容b=∑yibi方程的各常数。将Ts、r、Cp,m等代入(4)即可得LNG低温火用。而A=∑∑yiyjAij压力火用为B

6、=∑yiBip,T0p,T0ex,p=d(pυ)-pdυ(αa)ij=(1-kij)AiAj∫p0,T0∫p0,T0p,T0多元气液相平衡时,气液相温度和压力相等,=(pυ-p0υ0)

7、T-pdυ(18)0∫p,T00各种组分化学式相等。因此各种组分在各相逸度也将RKS方程代入积分,可得相等,即υlυ-bαa1+bPυ0^fi=^fi(8)ex,p=RT0Z-1-ln+lnυ0+bbRT01+bPυTυυ0^

8、量火用也将随式中,^fi、^

9、数xi和系统压力p给定后