利用天然气管网压力能生产LNG技术研究

发布时间：2019-11-11 11:30

【摘要】：随着天然气管网向着高压输送的方向发展,长输管线分输站蕴含着巨大的可利用压力能。因此,回收利用天然气管网压力能逐渐引起人们的重视。同时,液化天然气作为一种清洁环保能源将成为天然气市场的主力军。综合可知,回收天然气管网压力能用于液化生产LNG对节能减排、提高天然气长输管线经济效益具有重大意义。本文以“天然气长输管线分输站压差液化工艺的选择”为基础,根据联立模块法理论建立压差液化工艺系统稳态模拟数学模型,并在其指导下模拟计算。其次,建立回收天然气管网压力能液化天然气流程的最大年均利润总额为目标函数进行最优工艺选择。为了进一步优化流程性能获得更高的经济效益,对天然气分输站最优压差液化流程的冷剂循环压缩级数进行优选。最后,建立冷剂循环优化模型,以流程比功耗最小为日标函数进一步优化各参数：预冷冷剂组成、配比,预冷温度,冷剂高压、低压压力。回收长输管线分输站压力能液化天然气流程包括单纯利用压差液化、膨胀前预冷压差液化和膨胀后外冷压差液化三种。单纯利用压差液化工艺,天然气液化率最大为18%左右；膨胀前预冷压差液化和膨胀后外冷压差液化工艺,外制冷循环的增加提高了液化率,但液化系统存在功耗。基于分输站经济效益最大,膨胀前预冷压差液化流程为天然气长输管线分输站最优压差液化工艺。同时,为提高天然气分输站回收压力能生产LNG的经济效益,膨胀前预冷压差液化流程的预冷循环采用三段压缩。预冷冷剂采用混合工质,且为C2H6、C3H8、i-C4H10、 n-C5H12的混合物最优。而且,膨胀前预冷压差液化流程中,混合冷剂预冷温度不宜过低。
【图文】：

流程图,预冷,液化天然气,压差

膨胀前预冷压差液化天然气流程中，冷剂循环为液化流股天然气和膨胀流股天然气提供预冷冷量，工艺流程如图4-2所示。—^^ 0^--1 19 ^水冷器20l‘21冷剂压缩机一^^ 13 ^D：^ 膨胀机II膨胀端膨胀机II压缩端 ’节流丨闻 ^A输 17 —-水:BOG n ^ 膨胀流股天然气；来气 1 ‘ ■ \：- i|Xh i mL?七流股天然气 3 ___ 6 5分流器换热器I 换热器II ‘ ^2, 一^离器 LNG 10膨胀机I压缩端膨胀机I膨胀端、~-7图4-2膨胀前预冷压差液化天然气流程该流程主要由预冷冷剂循环、膨胀制冷支路和天然气液化支路组成。预冷冷剂循环：冷剂经压缩机压缩至高压进入水冷器冷却后通过换热器I进一步冷却，然后经节流阀节流降压降温返回换热器I为液化流股天然气和膨胀流股天然气的预冷提供冷量，最后返回冷剂压缩机，完成预冷循环。天然气膨胀制冷支路：分输站的一部分高压天然气经深度脱水后作为膨胀流股天然气（物流12)经冷剂循环预冷，然后进入膨胀机II膨胀端膨胀，降压降温返回流入换热器II和换热器I为液化流股天然气提供冷量，最后经膨胀机II压缩端增压至外输压力后进入天然气管网。天然气液化支路：分输站的另一部分深度脱硫脱碳、脱水的高压天然气作为液化流股天然气（物流2)经膨胀机I压缩端增压至一定压力后进入换热器I预冷，然后通过23

流程图,外冷,液化天然气,压差

膨胀后外冷压差液化流程中，膨胀流股天然气提供预冷冷量，外冷冷剂循环主要为液化流股天然气液化及过冷提供的冷量。其工艺流程[721如图4-3所示。外输15 膨胀机II膨胀端膨胀机II压缩端17 ^ g热器I-必—A 水冷器—_^ ^ 19 2^0 bog 11J化流岐、鲁t离—2、节流陶器膨胀机I压缩端换热器I丨 w 5 琪 LNG 10U 膨胀流股天然气12 2 ■“分流器膨胀机I膨胀图4-3膨胀后外冷压差液化天然气流程该流程由天然气液化支路、膨胀制冷支路以及外冷冷剂循环三部分组成。天然气液化支路：分输站的液化流股天然气（物流2)经膨胀机I压缩端增压至一定压力后换热器I预冷，然后进入膨胀机I膨胀降温以后去气液分离器进行重烃分离。液相去凝液回收处理装置，气相去换热器II液化并过冷后经节流阀节流降压至储存压力，，最后进入分离器进行LNG和BOG的分离，LNG产品进入低温储_。天然气膨胀制冷支路：分输站的膨胀流股天然气（物流12)直接进入膨胀机II膨胀端膨胀，降压降温后进入换热器I为液化流股天然气和外冷冷剂循环提供预冷冷量，升温后的天然气经膨胀机II压缩端增压到外输压力后进天然气管网。外冷冷剂循环：冷剂经压缩机增压到一定压力后进入水冷器冷却，然后通过换热器I和换热器II进一步的冷却、冷凝
【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】：TE832

【参考文献】