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《无回热混合制冷剂循环MRC液化天然气流程的系统模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第28卷 第1期低 温 与 超 导Vol.28No.12000年2月CRYOGENICSANDSUPERCONDUCTIVITYFeb.2000X无回热混合制冷剂循环(MRC)液化天然气流程的系统模拟石玉美 顾安忠 汪荣顺 鲁雪生(上海交通大学动力与能源工程学院,200030)【摘要】针对混合制冷循环液化天然气流程的热力学研究进行流程的系统模拟。系统介绍了第一个多股换热器前高低压制冷剂之间不进行回热的典型混合制冷循环液化天然气流程的计算方法;指出了进行此类流程计算时应注意的事项:针对特定的参数进行了全流程的模拟,得到了流程各节点压力、温度、焓、熵、汽液两相流量、总流量
2、、汽液两相摩尔分率;同时得到了流程中压缩机耗功、丙烷预冷量、制冷剂流量、各换热器的换热量等表示流程性能的参数。关键词:混合制冷剂循环 天然气液化 系统模拟1 前言天然气是当今世界能源消耗中的重要组成部分,它与煤炭、石油并称为世界能源的三大支柱。我国具有丰富的天然气资源,是一种潜在的重要能源。将天然气液化有利于天然气的运输,有利于边远天然气的回收,降低天然气的储存成本。同时,由于天然气在液化前进行了净化处理,所以它比管道输送的天然气更为洁净。液化天然气(LNG)工业是个非常庞大的工业,主要包括天然气的预处理、液化和储存三个主要方面。另外还涉入到LNG的运输、接受终端、LNG再汽
3、化及其冷量回收等相关部分。其中天然气液化是整个加工工业中非常重要的一环。在天然气液化流程中,经典级联循环、单压混合制冷剂循环和丙烷预冷混合制冷剂循环是用得较多的三种循环。表É和表Ê列出了前二种循环的使用情[1]况。单压混合制冷剂循环是指混合制冷剂只经过一台压缩机压缩。表É 经典级联循环的使用情况表Ê 单压混合制冷循环的使用情况生产链所在国家或地区起用年代生产链所在国家或地区起用年代Arzew阿尔及利亚1965MarsaelBrega利比亚1970Kenai阿拉斯加1969Skikda阿尔及利亚1972PointFortin特立尼达和多巴哥1999Skikda阿尔及利亚1981
4、 用得最多的液化循环是带丙烷预冷混合制冷循环的液化天然气循环。这是因为它具有:机组设备少、流程简单、投资省、管理方便等优点。从1972年至1999年,有八个不同的国家用了这种液化天然气的循环。马来西亚准备在Bintulu建造的第三座LNG加工厂也X本文于1999年11月2日收到。本课题得到国家自然科学基金资助(59576001)©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.[46] 低 温 与 超 导 2000年第1期[2]将采用这种液化流程。我国
5、在天然气液化流程方面的研究工作做得很少,是个薄弱环节。另一方面,随着我国天然气的不断勘探、开发和使用,需要对天然气进行深入的研究。本文针对混合制冷循环液化天然气流程的热力学研究进行流程的系统模拟,系统介绍了流程的计算方法;并进行了全流程的模拟,得到了流程各节点压力、温度、焓、熵汽液两相流量、总流量、汽液两相摩尔分率;同时得到了流程中压缩机耗功、丙烷预冷量、制冷剂流量、各换热器的换热量等表示流程性能的参数。2 典型流程图1 典型的混合制冷循环液化天然气流程图图1是带丙烷预冷的混合制冷循环液化天然气的流程,制冷剂中不需要丁烷和戊烷,可减分子筛的用量,从而降低投资和运行的费用。天然
6、气从节点1进入管路,首先经过丙烷预冷器,然后通过第一至第三换热器逐步被冷却至常压下的液化天然气温度,最后经过节流阀4进行降压,从而使液化天然气在常压下贮存。混合制冷剂经两级压缩机压缩至高压,两级压缩机之间未设置级间冷却是因为在本流程中节点9处的低压制冷剂温度较低,经一级压缩后出口温度仍较低,无需用水来冷却。第二级压缩机出口温度较高(具体数据见表Í～Ï),因此首先用水冷却,带走一些热量,然后再通过丙烷预冷器混合制冷剂,再经各多股流换热器为天然气提供冷量。3 计算方法整个流程的模拟可通过以下步骤进行:1.输入天然气和混合制冷工质各组分的物性和其它已知参数。2.求取天然气的流量。3
7、.求取混合制冷剂的流量。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.总第99期 石玉美等:无回热混合制冷剂循环(MRC)液化天然气流程的系统模拟 [47]4.调压缩机计算模块求取压缩机的耗功。5.调用多股流换热器计算模块得到各模块换热器端面及有关节点的参数。6.计算最后一个热端面的各节点的参数。4 典型流程的计算4.1 给定的流程参数在计算前,需要确定的参数有:(1)天然气和混合制冷剂中各组分的物性常数;(2)天然
