双级氮膨胀天然气液化制冷循环流程优化-气体分离设备.pdf

第38卷 第3期 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 Vol.38 No.3 2006年3月 JOURNALOFHARBININ51T1UTEOFTECHNOLOGY Mar.2006 双级氮膨胀天然气液化制冷循环流程优化 谭建宇，王 莉，李素燕，李红艳，贾林祥 (哈尔滨工业大学低温与超导技术研究所，黑龙江哈尔滨150001,E-mail:tanjy@hit.edu.en) 摘 要:使用调峰型天然气液化较为常用的串联双级氮膨胀循环，针对 “西气东输”浙江气源条件进行了数 值模拟，根据循环中关键设备如压缩机、膨胀机的最佳操作运行工况，确定各设备的最佳的运行参数，从而进 一步对总体流程进行了优化分析.对小型调峰装置的设计、加工、制造具有一定的指导作用. 关健词:液化天然气;串联双级氮膨胀制冷循环;工艺流程优化 中图分类号:T13619.3 文献标识码:A 文章编号:0367一6234(2006)03-0370-04 Optimizationofnaturalgasliquefactioninthe entwo-expanderscycle TANJian-yu，WANGLi，LISu-yan，LIHong-yan,JIALin-xiang (InstituteofCryogenicsandSuperconductivityTechnology,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001，China, E-mail;tanjy@hit.edu.en) Abstract:ThenitrogenexpandercycleiswidelyusedinLNGpeakshaving,thedeterminationofprocessespa- rametersisveryimportantfornitrogentwo-expenderscycle.Accordingtothepipelinegasconditionsofgas transmissionfromwesttoeastChina,thenaturalgasliquefactioncycleisusedinthenumericalsimulation. Dependingonthebestworkingconditionofmajorequipments，suchascompressorandexpanders,theoptimi- zationofprocessparametersiscarriedout.Finally,theoptimizedprocessparametersandtheflowdiagramare given. Keywords:Liquefiednaturalgas(LNG);Nitrogentwo-expandersinseries;optimizationofprocessflow 目前，调峰型天然气液化装置一般采用混合 机直接膨胀提供冷量的时候，末级容易带液，膨胀 制冷剂循环(MRC)或膨胀机(ERC)循环两种形 机设计、制造、运行困难，投资较大，同时液化率较 式[1,21.其中ERC循环包括原料天然气直接膨胀 低.本文讨论的液化制冷循环是使用两台氮气膨 循环和非天然气工质循环制冷等几种形式.对于 胀机串联运行，该循环设计、运行简单可靠，所有 液化装置而言，初投资与生产成本(主要指能耗、 设备国产化，初投资较低.同时使用两台膨胀机可 工质补充与操作费用)是最重要的两项平衡指 以有效调节各换热器热端温差，降低能耗. 标.MRC循环中混合制冷剂是根据气源条件配比 而成，设计计算复杂，而且其主要设备:混合制冷 1 工艺流程 剂压缩机与丙烷预冷系统需要进口，价格昂贵，另 装置工艺流程见图1.原料天然气经预处理 外运行过程中冷剂的泄漏与补充也增加了操作的 脱酸气、深度脱水后进人冷箱，经换热器El,E2 费用和难度.ERC循环一般采用天然气膨胀机或