浮式LNG预处理与液化工艺流程优选及分析

发布时间：2017-05-21 20:15

  本文关键词：浮式LNG预处理与液化工艺流程优选及分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着海上天然气开发与利用的研究不断深入,浮式LNG能源正逐渐成为未来能源领域的新热点,而预处理及液化流程则是浮式LNG工艺的关键环节。海上天然气的开发与利用和陆地上不同,其浮式生产平台对装置的紧凑性、安全性要求高,因此就需要选择能够满足海上操作条件的天然气预处理与液化流程。针对适合于浮式LNG的天然气预处理及液化流程的选择、设计及优化,本文做了以下研究:(1)介绍了天然气原料气中各种杂质的去除方法,选择变压吸附法作为海上天然气预处理的主要方法,并对变压吸附法的研究现状进行了综述。(2)通过液化循环方法的比较,选择膨胀式液化工艺作为海上天然气液化的主要方法,并对其进行了介绍。(3)以Aspen Adsorption软件模拟变压吸附过程。将变压吸附法中的吸附床分为两层,第一层以活性炭作为CO2杂质的吸附剂,第二层以分子筛作为N2杂质的吸附剂,最终能够得到浓度为98.7%的CH4产品气,其回收率可以达到89%。同时可以得到体积分数为99.77%的CO2、98.8%的N2。(4)设计了以CO2作为预冷剂,空气作为制冷剂的新型膨胀式天然气液化工艺,并运用HYSYS软件对流程进行了模拟,其流程的液化率可达91%,单位产品能耗为0.85k Wh·m-3,并验证其适合于海上作业。(5)模拟了传统双氮膨胀循环液化工艺、丙烷预冷氮膨胀循环液化工艺,并将其与新型膨胀式循环液化工艺进行对比研究,结果表明新型液化工艺在装置紧凑性、安全性和效能方面要优于其它两种工艺,更适合于作为海上天然气液化的工艺。(6)对液化过程参数进行了优化,其结论如下:制冷剂膨胀前压力为3~3.3Mpa时装置能耗较低;原料气初始温度越低,循环过程能耗越低,可取海水对初始原料气进行冷却;CO2节流后温度取为-43~-48℃,流程既不会形成干冰,又能确保液化率;从全过程考虑,当LNG存储压力取为0.2Mpa时较为合适。
【关键词】：浮式LNG 预处理 变压吸附 天然气液化
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE64
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 本课题的研究背景10-11
• 1.2 天然气预处理工艺11-16
• 1.2.1 脱水11-12
• 1.2.2 脱酸气12-13
• 1.2.3 脱氮气13-14
• 1.2.4 其他杂质的脱除14
• 1.2.5 天然气变压吸附法的研究现状14-16
• 1.3 浮式天然气液化工艺研究现状16-18
• 1.3.1 国外研究现状17
• 1.3.2 国内研究现状17-18
• 1.4 本研究的主要内容18-20
• 第2章 预处理与液化流程优选及设备建模20-31
• 2.1 原料气的预处理及变压吸附工艺20-24
• 2.1.1 预处理的方法比较20-21
• 2.1.2 变压吸附工艺关键技术21-23
• 2.1.3 变压吸附技术存在的问题、解决措施及展望23-24
• 2.2 天然气液化流程24-26
• 2.2.1 液化流程概述24
• 2.2.2 液化循环方案比较24-26
• 2.2.3 液化循环方案设计26
• 2.3 设备建模26-30
• 2.3.1 净化设备27
• 2.3.2 热传递设备27-28
• 2.3.3 制冷设备28-29
• 2.3.4 分离设备29
• 2.3.5 管线设备29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 浮式天然气变压吸附法数学模型及过程分析31-43
• 3.1 研究方案31-34
• 3.1.1 吸附分离机理31
• 3.1.2 吸附剂的筛选31-33
• 3.1.3 天然气预处理模块化33-34
• 3.2 变压吸附中数学模型的建立34-37
• 3.2.1 数学模型34-36
• 3.2.2 参数设置36-37
• 3.3 变压吸附工艺流程及分析37-42
• 3.3.1 工艺流程38-40
• 3.3.2 过程分析40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 浮式天然气液化流程优选及设备建模43-53
• 4.1 液化流程模拟软件选择及物性计算方程43-45
• 4.1.1 模拟软件介绍43-44
• 4.1.2 天然气物性计算方程44-45
• 4.2 液化流程优选45-52
• 4.2.1 模拟基础数据46-47
• 4.2.2 两级氮膨胀液化流程47-49
• 4.2.3 丙烷预冷单级氮膨胀液化流程49-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 新型膨胀式液化流程的设计模拟与优化53-63
• 5.1 膨胀式液化流程的设计及结果53-58
• 5.1.1 预冷剂的选择53-54
• 5.1.2 制冷剂的选择54
• 5.1.3 液化流程的设计54-55
• 5.1.4 模拟计算的结果55-58
• 5.2 三种流程的对比58-59
• 5.3 液化流程优化分析59-62
• 5.3.1 制冷剂膨胀前压力对流程的影响59
• 5.3.2 原料气温度对流程的影响59-60
• 5.3.3 CO2节流后温度对流程的影响60-61
• 5.3.4 LNG存储压力对流程的影响61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第6章 总结与展望63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 在学期间发表的学术论文70

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