氮—甲烷膨胀天然气液化流程数值模拟

发布时间：2017-06-16 13:11

  本文关键词：氮—甲烷膨胀天然气液化流程数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：天然气是21世纪的主要能源之一,其消耗量日益增大。液化天然气(LNG)在储存和运输方面都具有十分明显的优势,液化天然气已发展成为一门新兴工业。尽管国外天然气液化技术已经比较成熟,但考虑到国内天然气液化的研究现状和行业实际需求,有必要对液化天然气技术开展进一步的研究和探讨。本文从热力学角度出发,对氮-甲烷膨胀天然气液化流程模拟优化进行了详细的研究。本文论述了国内外中小型天然气液化流程及装置研究进展,选择了氮-甲烷膨胀天然气液化流程作为本文的研究对象。调研了我国陕北长庆天然气田的组分和压力,确定天然气组分和气源条件作为本研究模拟的依据。着重分析了天然气的热物性,基于天然气的物性特点,选择P-R方程计算天然气液化流程相平衡,选择LKP方程计算天然气液化流程中各节点焓、熵值。本文用HYSYS软件对整个流程进行模拟,详细介绍了HYSYS软件中各主要设备的计算模块。从热力学角度出发,分析氮-甲烷膨胀天然气液化流程中主要工艺参数,如天然气压力、天然气温度、天然气组成、LNG储存压力、制冷剂高压压力、制冷剂低压压力、制冷剂中甲烷含量和制冷剂膨胀前温度等对液化流程性能指标的影响。在此基础上以比功耗为目标函数,对流程参数进行了优化,增加其液化率,降低其比功耗。对比分析三种氮-甲烷膨胀天然气液化流程各自特点。并对天然气液化流程进行了（火用）分析,通过计算确定了流程中能耗大的设备为压缩机,分析（火用）损失原因,并提出了若干项减少（火用）损失的有力措施。本文研究结果,对进一步研究氮-甲烷膨胀天然气液化流程具有一定的理论指导意义和实用价值。
【关键词】：液化天然气 流程模拟 性能指标 （火用）损失
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE646
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究目的和意义8-9
• 1.2 国内外现状9-11
• 1.2.1 国内研究现状9-10
• 1.2.2 国外研究现状10-11
• 1.3 本文研究的主要内容11-12
• 参考文献12-14
• 第二章 天然气和制冷剂的物性分析14-24
• 2.1 天然气气源条件14-15
• 2.2 天然气的热力学参数15-16
• 2.3 天然气和制冷剂的相平衡计算16-19
• 2.3.1 气液相平衡计算方程的确定17
• 2.3.2 PR状态方程17-19
• 2.4 天然气和制冷剂的焓、熵计算19-22
• 2.4.1 计算焓和熵的方程19
• 2.4.2 LKP方程19-21
• 2.4.3 焓和熵的计算方法21-22
• 2.4.4 LKP方程焓和熵的计算22
• 2.5 本章小结22
• 参考文献22-24
• 第三章 氮-甲烷膨胀天然气液化流程模拟24-32
• 3.1 模拟软件介绍24-25
• 3.2 HYSYS中各模块的计算模型25-28
• 3.2.1 压缩机25-26
• 3.2.2 膨胀机26
• 3.2.3 节流阀26-27
• 3.2.4 多股流换热器27-28
• 3.3 模拟的基本数据28
• 3.4 流程模拟28-31
• 3.4.1 性能指标的定义29-30
• 3.4.2 模拟计算结果30-31
• 3.5 本章小结31
• 参考文献31-32
• 第四章 天然气液化流程的热力学分析32-49
• 4.1 流程性能参数32-33
• 4.2 流程参数对性能参数的影响分析33-47
• 4.2.1 天然气压力的影响34-36
• 4.2.2 天然气温度的影响36-37
• 4.2.3 天然气组成的影响37-39
• 4.2.4 LNG储存压力的影响39-41
• 4.2.5 制冷剂高压压力的影响41-42
• 4.2.6 制冷剂低压压力的影响42-44
• 4.2.7 制冷剂中甲烷含量的影响44-46
• 4.2.8 制冷剂膨胀前温度的影响46-47
• 4.3 流程参数影响分析小结47-48
• 参考文献48-49
• 第五章 天然气液化流程的优化分析及（火用）分析49-59
• 5.1 液化流程的优化分析49-50
• 5.1.1 目标函数49
• 5.1.2 约束条件49
• 5.1.3 设计变量与步长49-50
• 5.1.4 优化结果50
• 5.2 液化流程的改进优化分析50-54
• 5.2.1 丙烷预冷氮-甲烷单级膨胀液化流程50-52
• 5.2.2 氮-甲烷两级膨胀液化流程52-53
• 5.2.3 液化流程的比较分析53-54
• 5.3 天然气液化流程的（火用）分析54-57
• 5.3.1 （火用）损失54-55
• 5.3.2 （火用）分析基本模型55
• 5.3.3 液化流程中各模块的（火用）分析55-56
• 5.3.4 （火用）损失的计算与分析56-57
• 参考文献57-59
• 第六章 结论59-60
• 致谢60-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文62-63

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孔玉倩;王月娥;;天然气液化的工艺方法及选定[J];中国石油和化工标准与质量;2012年12期

2 刘亮;张睿;;天然气液化技术及其应用[J];科技创新导报;2013年06期

3 ;中国石油工程设计公司天然气液化技术打破垄断[J];石油化工应用;2013年03期

4 刘新武;;天然气液化技术及其应用[J];硅谷;2013年16期

5 田红梅;;国内天然气液化工厂安全设计[J];化工管理;2013年16期

6 李新奇;刘明武;;中国天然气液化工厂的建设展望[J];化工管理;2013年16期

7 李宽彪;郑蕴涵;张淑文;赖秀文;潘慈;;天然气液化流程技术方案的选择与比较[J];深冷技术;2013年06期

8 徐文，，顾安忠;世界天然气液化技术发展的新动向[J];石油与天然气化工;1994年01期

9 陈国邦,余建平,黄志秀,郑建耀;天然气液化技术及其应用[J];深冷技术;1995年05期

10 刘松;;天然气液化工艺的对比及应用探讨[J];中国石油和化工标准与质量;2014年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 吴剑峰;;我国天然气液化技术的发展路线——我们的一些思考[A];庆祝北京制冷学会成立三十周年暨第十届学术年会论文集[C];2010年

2 刘有民;李多金;;泰安深燃天然气液化工艺研究[A];中国城市燃气学会LNG专业委员会2009年煤层气液化主题年会论文集[C];2009年

3 程宗明;;天然气液化是储存天然气的有效途径[A];四川省汽车工程学会天然气汽车专业委员会学术论文汇编[C];1996年

4 石玉美;汪荣顺;张孔明;王保庆;顾安忠;鲁雪生;;天然气液化流程运行参数对流程性能的影响[A];上海市制冷学会二○○三年学术年会论文集[C];2003年

5 蒲亮;李恩道;高长永;孙善秀;厉彦忠;;天然气液化流程的计算及热力学分析[A];第八届全国低温工程大会暨中国航天低温专业信息网2007年度学术交流会论文集[C];2007年

6 尹全森;李红艳;范庆虎;贾林祥;;小型天然气液化系统热力学分析[A];第八届全国低温工程大会暨中国航天低温专业信息网2007年度学术交流会论文集[C];2007年

7 杨雪婷;阮家林;;天然气液化工艺流程及发展[A];中国城市燃气学会LNG专业委员会2009年煤层气液化主题年会论文集[C];2009年

8 张立华;孙文哲;;天然气液化和自复叠式制冷的类比[A];上海市制冷学会2007年学术年会论文集[C];2007年

9 ;利用夜间电力的天然气液化工艺[A];“宝塔油气”杯第四届天然气净化、液化、储运与综合利用技术交流会暨LNG国产化新技术新设备展示会论文集[C];2014年

10 顾妍;巨永林;;浮式天然气液化工艺与设备的适用性分析[A];上海市制冷学会2007年学术年会论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 通讯员 彭勇 唐嘉;天然气液化技术打破垄断[N];中国石油报;2013年

2 高淑华 王建威;自主研发天然气液化技术何以面临困境[N];中国改革报;2007年

3 本报记者 张楠;中石油挂牌转让天然气资产[N];中国证券报;2009年

4 本报记者 何腾江;天然气公交车没油味少烟味[N];中山日报;2010年

5 记者 刘卫国 通讯员 苑肇波 张帆 臧宝安;国内最大天然气液化项目落户定陶[N];菏泽日报;2012年

6 周远 吴剑峰 公茂琼;我国天然气液化技术亟待加强[N];中国矿业报;2006年

7 钱铮;日本将成立新机构研究天然气液化技术[N];中国石化报;2006年

8 杨媛媛;壳牌投资50多亿美元开展天然气液化工程[N];新华每日电讯;2006年

9 本报记者 高淑邋华 王建威;自主研发天然气液化技术面临困境[N];经济参考报;2007年

10 张唯;我区第一个天然气液化项目开工建设[N];宁夏日报;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孙花珍;中小型天然气液化工艺流程选择及制冷剂配比研究[D];中国石油大学(华东);2014年

2 周利军;天然气液化技术与应用[D];东北石油大学;2016年

3 郜彦铭;小型天然气液化流程的过程模拟及分析研究[D];东南大学;2016年

4 刘迎昌;小型撬装LNG装置的研究与开发[D];西安石油大学;2016年

5 李金华;氮—甲烷膨胀天然气液化流程数值模拟[D];西安石油大学;2016年

6 位雅莉;天然气液化工艺模拟与分析[D];西南石油学院;2004年

7 高文凤;天然气液化工艺技术研究[D];西南石油学院;2003年

8 高尚;天然气液化场站的生产过程操作优化[D];北京化工大学;2012年

9 李素燕;小型氮气膨胀天然气液化流程数值模拟及增压透平膨胀机的设计[D];哈尔滨工业大学;2006年

10 曹乐;天然气液化工艺中多元混合制冷剂循环的模拟实验研究[D];华南理工大学;2012年

  本文关键词：氮—甲烷膨胀天然气液化流程数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：455488