煤基天然气液化工艺研究

发布时间：2017-04-03 06:08

  本文关键词：煤基天然气液化工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤基天然气是指煤经过气化、净化及甲烷化等过程后所制得的合成气体。将煤转化为煤基天然气与直接燃烧等粗放型的利用方式相比,可提高煤的使用效率,减少环境污染。由于煤制天然气厂多分布在天然气管网设施不完善的边远地区,将其产品气液化为LNG后再外运可有效解决运输问题。因此研究煤基天然气液化工艺具有重要意义。本文研究了适宜于某煤制天然气工厂所制煤基天然气的液化工艺。 通过Aspen Hysys对适用于该煤基天然气处理量的液化工艺进行了初步比选。结果表明：C3/MRC液化工艺在制冷剂流量、比功耗及动设备数量方面均优于级联式液化工艺,更加适宜于煤基天然气的液化过程,但其换热曲线仍有温差较大的区域,并且制得的LNG产品中含有一定量的氢组分,尚需进一步优化。 针对C3/MRC工艺模拟中液化能耗及LNG中含氢问题,对流程进行了参数优化与流程改进。改进后流程在丙烷预冷阶段采用了三级节流制冷过程,丙烷压缩机采用“三级吸气三级压缩”结构,并且在流程中添加了低温精馏装置。研究了新流程的混合制冷剂组分及压力、预冷段冷箱温度分布、深冷段冷箱温度分布及煤基天然气节流压力等主要操作参数,对比功耗、冷剂用量、液化率以及流程换热曲线的影响。在对流程主要操作参数进行分析的基础之上,以流程比功耗最低为目标函数,对改进的C3/MRC液化流程的主要操作参数进行优化,优化结果为：冷箱温度T1、T2、T3、T4、T5分别为：-5℃、-15℃、-35℃、-110℃、-160℃,混合冷剂组分XCH4:XC2H4:XC3H8:XN2=0.3820：0.4132：0.1609：0.0439,压力为2400kPa；煤基天然气节流压力为200kPa,流程比功耗为0.34kW·h/kg LNG。相比原流程,改进后的液化流程的比功耗降低了29%且LNG中不再含有氢组分。在最优操作参数条件下,考察煤基天然气组分条件波动对改进后流程换热温差、功耗及液化率等因素产生的影响。结果表明：原料气组分的波动会使流程功耗上升,液化率随原料气中的氢组分上升而下降,当原料气中氢组分高于6.6%时该工艺过程不再适用。 本文同时分析了改进后液化流程的炯损失,对流程中主要设备进行了选型计算,并初步评价了工艺的经济性。
【关键词】：煤基天然气 天然气液化 比功耗 参数优化 工艺模拟
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE646
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 研究目的与意义8-9
• 1.2 天然气液化研究进展9-15
• 1.2.1 传统天然气液化工艺9-13
• 1.2.2 煤基天然气特点及液化工艺13-15
• 1.3 主要研究内容与技术路线15-16
• 1.3.1 主要研究内容15
• 1.3.2 技术路线15-16
• 第2章 原料气气质条件及液化工艺选择16-24
• 2.1 原料气条件16
• 2.2 液化工艺选择16-24
• 2.2.1 液化流程模拟17-19
• 2.2.2 流程计算结果及流程比选19-24
• 第3章 C_3/MRC液化方案改进24-50
• 3.1 C_3/MRC改进液化流程模拟24-26
• 3.2 流程基本参数26
• 3.3 流程主要性能参数分析26-34
• 3.3.1 原料气节流阀前温度27-28
• 3.3.2 原料气节流压力28-29
• 3.3.3 混合冷剂配比及压力29-32
• 3.3.4 预冷段温度梯级对功耗的影响32-33
• 3.3.5 深冷段温度梯级对功耗的影响33-34
• 3.4 流程优化34-38
• 3.4.1 优化目标34
• 2.4.2 约束条件34-35
• 2.4.3 优化结果35-38
• 3.5 原料气组分波动对流程影响研究38-42
• 3.5.1 换热温差38-40
• 3.5.2 冷剂用量及过程功耗40-41
• 3.5.3 液化率及甲烷回收率41-42
• 3.6 损失分析42-50
• 3.6.1 液化工艺的炯损失模型42-43
• 3.6.2 丙烷预冷循环(?)损失分析43-45
• 3.6.3 混合冷剂制冷循环(?)损失分析45-46
• 3.6.4 (?)损失分布与改进46-50
• 第4章 主要工艺设备选型及初步财务评价50-62
• 4.1 主要工艺设备选型50-57
• 4.1.1 气液分离装置50-52
• 4.1.2 精馏塔52-55
• 4.1.3 丙烷冷剂压缩机55-57
• 4.2 初步经济行评价57-62
• 4.2.1 评价依据和原则57
• 4.2.2 基础数据57-58
• 4.2.3 财务评价58-60
• 4.2.4 不确定性分析60-61
• 4.2.5 财务分析结论61-62
• 第5章 结论与建议62-64
• 5.1 结论62-63
• 5.2 建议63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果68

【参考文献】

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本文编号：283831