FLNG液化工艺系统放大性研究

发布时间：2020-03-28 16:45

【摘要】：LNG-FPSO(LNG Floating Production Storage and Offloading unit,又称为:FLNG)是集海上天然气的开采、液化、储存和装卸为一体的新型FPSO装置,然而在海上建设浮式液化工厂面临的技术挑战比较艰巨,其中液化工艺的海上适应性是一个重要方面。FLNG液化工艺系统是FLNG的核心部分,本文采用试验与数值模拟相结合的方法,从液化工艺放大性、关键设备放大性及规模放大评价指标三个方面分析FLNG液化工艺系统的放大性问题,为我国FLNG的工业化生产提供指导与建议。原料气处理规模不同,对液化工艺的选择也不同。液化工艺采用的制冷剂及制冷形式对原料气处理能力有很大的影响。本文建立了以热力学参数品质因数(FOM)为目标函数的FLNG工艺优化方法,研究了制冷剂类型、制冷级数、制冷独立循环个数对液化工艺处理能力的影响,得到,在原液化工艺的基础上增加独立制冷循环个数或增加制冷级数,可以满足FLNG产能增大需求。关键设备处理能力对液化工艺的生产能力起着制约性的作用。换热器作为液化工艺中的关键设备,其换热性能好坏直接关系着整个液化系统的正常操作。基于提出的一种板翅式换热器动态模拟方法,建立不同处理规模的液化工艺,分析其对各种扰动工况的适应性,结果表明,处理规模越大,板翅式换热器的动态响应速度和稳定速度就越快,适应性也越强。因此,板翅式换热器应用于处理规模增大的液化系统,可使整个系统趋于更优。压缩机及其驱动装置的选择,对不同规模液化装置总功耗有影响,可以通过研制大型化机组,提高机组处理能力及效率,增大FLNG产能。同时考虑液化工艺及关键设备对放大性的影响,以丙烷预冷双氮膨胀液化试验的小试、中试试验数据为基础进行比较分析,发现中试试验与小试试验相比,比功耗较低,液化率较高,对原料气敏感性较低。并提出净比功耗的概念,研究得到随着液化装置规模的增大,其净比功耗会减小且对原料气的敏感性会逐渐降低,验证了净比功耗评价指标的准确性及丙烷预冷双氮膨胀液化工艺的放大适应性。在数值模拟基础上,采用净比功耗计算方法可以对不同规模液化流程的净比功耗进行预测,为目标气田的投产和运营提供参考。
【图文】：

示意图,天然气液化,节流制冷,基本结构

基本结构见图 2-3（b）。同时包含 JT 节流制冷和绝热膨胀制冷的循环称为 Claude 循环，，基本结构如图2-3（c）。图 2-3 天然气液化的标准 JT 循环，Brayton 循环，Claude 循环示意图Fig2-3 Standard JT，Brayton and Claude cycles for liquefaction of natural gas

流程图,流程图,新命名,液化工艺

第二章 FLNG 液化工艺的评价指标及优化方法，这也就是通常应用于大型液化规模的 AP-X 循环。图 2-5 为 B合制冷剂 PRICO 工艺，该液化工艺包括一个混合制冷剂循环，，节流级数为一级，采用新命名方式可以命名为 M1J。图 2-6 为工艺，该液化工艺由两个互相独立的氮气膨胀循环提供冷量来液胀级数均为一级，采用新命名方式可以命名为 n1B+n1B。环的新命名方法与一般的通用名词相比，可以清晰的描述液化工通用性。
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE646

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