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《LNG液化装置冷箱降温过程的动态模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、低温与超导低温技术Cryo.&Supercond.第37卷第7期CryogenicsVol.37No.7LNG液化装置冷箱降温过程的动态模拟孙恒,余霆,舒丹(中国石油大学(北京)城市油气输配技术北京市重点实验室,北京102249)摘要:冷箱的降温是MRC天然气液化装置运行调试过程的重点。文中对此过程进行了动态仿真,除降温后期偏差稍大外,结果基本令人满意。冷箱降温前期中期主要受冷箱本身的显热容影响,而后期降温过程主要取决于冷箱的换热能力。关键词:LNG;冷箱;动态;仿真Dynamicsimulationofcold-downprocesso
2、facold-boxforLNGplantSunHeng,YuTing,ShuDan(ChinaUniversityofPetroleum,BeijingKeyLaboratoryofUrbanOilandGasDistributionTechnology,Beijing102249,China)Abstract:Cold-downprocessofcold-boxisakeystepduringstartupoftheLNGplant.Thedynamicsimulationwascarriedoutandgotsatisfactory
3、results.Inthefirststage,thecold-downspeedismainlyaffectedbytheheatcapacityoftheheatexchangerandthesecondstagethespeedismainlyaffectedbytheheattransfercapacity.Keywords:LNG,ColdBox,Dynamic,Simulation1前言2动态仿真模型MRC液化工艺由于在能耗与投资之间取得在实际的LNG工厂中,冷箱的降温过程不仅了很好的平衡已成为天然气液化的主流技术,不与冷箱以
4、及J-T阀的工况有关,还会受到上游压仅用于基荷工厂,而且在国内小型LNG装置的建缩机以及空冷器运行状况的影响。本文重点研究设中也得到广泛的应用。但是MRC工艺与膨胀冷箱内的流动换热对降温过程的影响,因而仅针机制冷相比,其调试、运行要复杂的多。通过对对冷箱以及J-T阀和产品阀建立动态模型(流程MRC装置的动态仿真,可以研究其调试、启动及如图1所示),并假定上游天然气1和冷剂4的压运行的工作特性,有助于合理制定调试方案、操作规程和系统控制方案,并可以此为基础发展仿真培训系统,提高工厂的运行管理水平。液化工艺的模拟是LNG技术研发的基础,从九十
5、年代初至[1—5]今己有很多工艺模拟的研究报道,但均基于[6,7]稳态模拟。文献建立了关于冷箱换热的动态模型,但仅进行了稳态的仿真特性研究。冷箱的1,2,3.天然气;4,5,6,7.混合冷剂;ProV:产品阀;J-T降温是MRC装置调试启动时重点关注的过程之V:J-T阀;ColdBox:冷箱一,本文以HYSYS为工具,对冷箱的降温进行了图1冷箱模型的流程Fig.1Flowsheetofthecold-boxmodel动态仿真,所得结果对于相关工作有重要的参考力及温度保持恒定。仿真时设置的主要参数如表价值。收稿日期:2009-05-12基金
6、项目:受“高等学校博士学科点专项科研基金”新教师课题“新型MRC-低温分馏法含氧煤层气液化工艺研究”(200804251006)支持。作者简介:孙恒,男,博士,主要从事低温实验设备设计以及LNG工艺流程模拟方面的研究。第7期低温技术Cryogenics·15·1所示。所采用的天然气假设仅由C1(94.9%)3所示。在100分钟之后天然气经产品阀节流后和C2(5.1%)构成,混合冷剂组分如表2所示。进入两相区,其温度变化很小,但是产品液化率不表1天然气和混合冷剂的来流参数和背压设置断提高,产品液化率的变化过程如图4所示。模Tab.1Para
7、metersoftheNGandMR拟结果与冷箱的实际降温过程基本一致,但是由来流温度/℃来流压力/kPa背压/kPa于换热系数取进口参数的平均值而实际在流动过天然气253600106程中换热系数变化较大,因此在降温末端仿真结混合冷剂253800190果与实际情况偏差稍大。控制换热物流的冷热温表2混合冷剂的组分(mol组分)差是降温过程中要控制的主要参数,通过模拟可Tab.2MolecompositionofMR知流量大幅波动会造成冷剂与天然气换热温差的组成组分/%组成组分/%组成组分/%增加。而冷热流体的温差主要取决于冷剂的组分CH42
8、6.81C2H618.75C3H824.86和性质。此外增加每个换热单元的流道数会使前C4H100C5H1222.12N27.46中期降温速率下降,但可以提高后期降温效率。冷箱参数设置如下:尺
