基于液化天然气（LNG）接收站冷量的空分流程模拟研究-论文.pdf

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1、2014年第6期节能(总第381期)ENERGYC0NSERVAT10N基于液化天然气(LNG)接收站冷量的空分流程模拟研究杨勇，陈贵军，王娟，杨翠翠(大连理工大学能源与动力学院，辽宁大连116024)摘要：通过流程模拟软件AspenHus对大连液化天然气(LNG)接收站冷能用于空气分离的流程进行模拟。模拟计算采用三元物系模型，使用P—R方程进行流程的气、液相平衡计算，得到系统中关键设备的热力参数和工艺参数。根据软件模拟结果对流程进行分析及改进，得到能效更高、LNG消耗量更少的空分流程，从而使LNG冷量得到更充分的利用，产生更多的经济效益和社会效益。关键词：液化天然气(LNG)；冷能利

2、用；空气分离；流程模拟中图分类号：TQ116．15文献标识码：A文章编号：1004—7948(2014)06—0023—05d0j：1039694．issn．1O04—7948．2014．06．0O6600×10t／a。大连LNG接收站位于辽宁省大连1研究背景市保税区大孤山半岛鲇鱼湾海域，在大连30万t随着能源需求的不断增加和环境问题的日益矿石码头和30万t原油码头之间，周围有众多石严重，人类正在寻找新的能源来补充或代替原有常油化工企业，对空气分离市场有很大的需求。依据规能源。天然气作为一种高效优质清洁能源，正迅接收站附近的具体情况，拟建LNG接收站冷能用速被开发利用。由于我国已探明天

3、然气储量很少，于空分装置。我国天然气消费很大程度上依靠从国外进口。为本文重点对LNG冷量的空分流程进行了探了便于大量储存和运输，天然气通常被液化，变成讨，并采用系统流程模拟软件根据大连LNG接收低温的液化天然气(LNG)，在供给用户使用时，再将站冷能利用空分装置的具体情况对其进行模拟。LNG气化，气化过程中放出大量的冷量可以被利用。2流程模拟及结果分析LNG是通过低温工艺冷冻液化而成的低温(一162oc)液体混合物，蕴藏大量的低温能量，每流程的模拟、计算及优化由国际上比较通用的生产1tLNG的动力消耗约为850kWh。在供给用流程模拟软件AspenPlus来完成J。该流程得到户时，一般

4、需要将LNG通过汽化器汽化成常温天的主产品为液氧和液氮，而不是气态的产品。然气。在气化过程中释放大量的冷能，其值约为2．1模拟流程的建立830kJ／kg。目前的工艺中该部分冷能通常随海水大连LNG接收站冷能利用空分装置具体工艺被舍弃，造成能源的极大浪费，以及冷海水对环境流程如图1所示j。从图1可以看到，空分系统中的冷污染。通过特定工艺技术合理利用LNG冷有详细的空气处理过程及制氩过程。空气进入冷能，可以达到节省能源、节能减排、提高经济效益的箱前一般要进入纯化系统，除去空气中灰尘、二氧目的。目前，LNG冷能利用主要应用于空气分离、化碳、水和碳氢化合物等杂质。文献[3]中已对空冷能发电、低

5、温冷库、深冷粉碎、海水淡化、液化分纯化系统进行了详细的介绍，因此文中对该部分CO2几个方面⋯。不作介绍，文中把空气当做已处理好的气体进入冷2003年，我国在广东深圳大鹏湾兴建了第一箱，考虑到制取氩系统是一个相对独立的系统，重座LNG接收站，之后又陆续批准建设了一批接收点对除制氩系统以外的流程进行模拟。通过对流站项目。2011年，大连LNG接收站一期工程建程的分析处理，得到大连LNG接收站冷能利用空成，建设规模300×10t／a，二期工程计划扩建到分装置模拟流程图(见图2)。节能2014年第6期ENERGYCONSERVATION(总第381期)；LNG接收站LNG高压泵i图1大连LNG

6、站冷能利用空分装置流程图空注：A1～A8一空气循环中的各个节点；N1一N9一氮气循环中的各个节点；YO一液氧；YN一液氮；YAR一液氩气。图2大连LNG接收站冷能利用空分装置模拟流程2．2流程介绍后进入换热器HEX1被冷却到一171oC，然后进入空气进入空气压缩机COMPA加压到精馏塔下塔RAD1。下塔内的空气与从塔顶流下0．7MPa，再经过水冷器COOLER冷却到20℃，然的液氮在多层塔板上反复冷凝和蒸发，含有较多液2014年第6期节能(总第381期)E]RGYCONSERVA1r10N氧成分的富氧液空聚集与下塔底部；氮气集于下塔2．4模拟参数及结果分析顶部，通过冷凝蒸发器与上塔底部

7、RAD2的液氧模拟过程中采用如下假设J：交换热量后被冷凝成液体；下塔底部的富氧液空经1)物料各组分质量能量、守恒；节流阀J1降压到0．17MPa进入上塔，经过反复蒸2)空气为三元混合气体；发冷凝，从上塔底部引出液氧产品，并从上塔中部3)LNG全部由甲烷(CH)组成；引出粗氩产品，作为精馏氩的原料进入下一个相对4)换热器的冷箱热漏为5％；独立的制氩系统制取高纯度的液氩。下塔顶部的5)所有换热器传热温差在5~c以上，传热过程液氮被引出，一部分作为液