天然气精馏分离及液化工艺研究
发布时间：2021-07-20 10:04
根据不同气源的天然气中CO2含量不同,研究用于液化天然气低温精馏分离CO2的方法的可行性。依据低温混合物气液相平衡关系,建立了温度和压力气液相平衡方程组并进行数学求解,同时计算了CO2析出温度。结合HYSYS软件中的CO2 Freeze Out工具,绘制了特定组分下CO2-CH4-C2H6三元系相图。确定了精馏分离以及CO2结霜的相区。使用HYSYS软件建立了天然气精馏模型,研究了精馏塔压力、回流比、原料气组成对精馏分离效果的影响规律。通过综合分析各种因素,选择精馏塔压力为3.0MPa时,CO2体积分数含量不超0.18%时的净化气进行液化。分别设计了氮-甲烷膨胀和混合制冷剂两种制冷循环为天然气精馏分离及液化工艺提供冷量,利用HYSYS软件对所设计的工艺进行模拟计算,结果表明混合制冷剂循环工艺比功耗较低,液化率满足要求。以最小比功耗为目标,对混合制冷剂的配比进行了优化,优...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
级联式制冷循环天然气液化工艺Fig.1.1Naturalgasliquefactionprocessofcascaderefrigerationcycle
[15]。该工艺充分利用了混合物各组分沸点的不同的特点，高沸点的组分先被冷凝、沸点较低的组分后被冷凝，图1.2表示了混合制冷剂液化工艺的工作原理[16]。图 1.2 混合制冷剂循环天然气液化工艺流程Fig. 1.2 Natural gas liquefaction process of mixed refrigerant cycle1.2.3 带膨胀机的液化工艺带膨胀机的液化循环是将高压气体流经透平膨胀机进行绝热膨胀获得温降，从而完成对天然气的最终液化。制冷剂可以直接使用高压天然气，也可以选用纯氮气或者氮和甲烷混合气体[18]，其关键设备是透平膨胀机。膨胀机不仅可以使气
第1 章 绪论- 4 -体获得温降，还能回收一部分功，用于驱动其他装置。图1.3列举了一种高压天然气利用自身压力膨胀液化的流程，通常被用于高压输气管道与城市配气管网的调峰装置中。图 1.3 高压天然气直接膨胀液化工艺流程Fig. 1.3 High pressure natural gas expansion liquefaction process1）脱水器；2）脱碳装置；3）水冷器；4）返回气压缩机；5、6、7）换热器；8）过冷器；9）储罐；10）膨胀机；11）压缩机原料气先经过脱水、脱碳达到气体液化要求，依次经过5、6、7三台换热器及过冷器8后液化。储罐中的BOG先逐级进行冷量回收，再与未脱碳的原料气混合，经换热器5预冷，再流入膨胀机10进行绝热膨胀，温度降低后，依次流经换热器5、6、7，提供气体液化需要的冷量。1.3 国内外研究进展1.3.1 适用于小型天然气装置的液化工艺天然气液化装置通常分为基本负荷型和调峰型两大类，而小型天然气液化装置是 21 世纪以来正在研发的一种新型装置
【参考文献】：
期刊论文
[1]2015年国内外油气行业发展概述及2016年展望[J]. 钱兴坤,姜学峰. 国际石油经济. 2016(01)
[2]二氧化碳在CH4+CO2+N2/C2H6三元系中的结霜温度计算[J]. 熊晓俊,林文胜. 化工学报. 2015(S2)
[3]MTO脱甲烷塔分离过程模拟及优化[J]. 张少石,陈晓蓉,梅华,董巍巍. 化工进展. 2014(05)
[4]环境温度变化时小型天然气液化装置的运行优化[J]. 孙恒,丁贺,刘丰. 化学工程. 2014(03)
[5]气体膨胀式天然气带压液化流程的设计与优化[J]. 熊晓俊,林文胜,顾安忠. 天然气工业. 2013(06)
[6]四川盆地东北地区下寒武统海相页岩气成因:来自气体组分和碳同位素组成的启示[J]. 韩辉,李大华,马勇,程礼军,齐琳,王琪,钟宁宁. 石油学报. 2013(03)
[7]CO2低温分馏提纯工艺优化与研究[J]. 林名桢,贾建昌,王翀,闫广宏,高文凤,魏林伟. 石油与天然气化工. 2012(06)
[8]膜分离处理非常规天然气的应用前景[J]. 岑兆海. 石油与天然气化工. 2012(04)
[9]CO2预冷双氮膨胀天然气液化工艺的海上适应性分析[J]. 朱建鲁,李玉星,王武昌,刘永浩,谢彬,喻西崇. 天然气工业. 2012(04)
[10]CH4-CO2二元系中二氧化碳的结霜温度预测[J]. 熊晓俊,林文胜,顾安忠. 石油与天然气化工. 2012(02)
博士论文
[1]小型LNG装置的预处理与液化流程研究[D]. 曹文胜.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]小型撬装式LNG液化装置工艺设计[D]. 王安印.西南石油大学 2014
[2]小型撬装式天然气膨胀液化流程及装置的研究[D]. 王通旭.北京工业大学 2012
本文编号：3292619
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
级联式制冷循环天然气液化工艺Fig.1.1Naturalgasliquefactionprocessofcascaderefrigerationcycle
[15]。该工艺充分利用了混合物各组分沸点的不同的特点，高沸点的组分先被冷凝、沸点较低的组分后被冷凝，图1.2表示了混合制冷剂液化工艺的工作原理[16]。图 1.2 混合制冷剂循环天然气液化工艺流程Fig. 1.2 Natural gas liquefaction process of mixed refrigerant cycle1.2.3 带膨胀机的液化工艺带膨胀机的液化循环是将高压气体流经透平膨胀机进行绝热膨胀获得温降，从而完成对天然气的最终液化。制冷剂可以直接使用高压天然气，也可以选用纯氮气或者氮和甲烷混合气体[18]，其关键设备是透平膨胀机。膨胀机不仅可以使气
第1 章 绪论- 4 -体获得温降，还能回收一部分功，用于驱动其他装置。图1.3列举了一种高压天然气利用自身压力膨胀液化的流程，通常被用于高压输气管道与城市配气管网的调峰装置中。图 1.3 高压天然气直接膨胀液化工艺流程Fig. 1.3 High pressure natural gas expansion liquefaction process1）脱水器；2）脱碳装置；3）水冷器；4）返回气压缩机；5、6、7）换热器；8）过冷器；9）储罐；10）膨胀机；11）压缩机原料气先经过脱水、脱碳达到气体液化要求，依次经过5、6、7三台换热器及过冷器8后液化。储罐中的BOG先逐级进行冷量回收，再与未脱碳的原料气混合，经换热器5预冷，再流入膨胀机10进行绝热膨胀，温度降低后，依次流经换热器5、6、7，提供气体液化需要的冷量。1.3 国内外研究进展1.3.1 适用于小型天然气装置的液化工艺天然气液化装置通常分为基本负荷型和调峰型两大类，而小型天然气液化装置是 21 世纪以来正在研发的一种新型装置
【参考文献】：
期刊论文
[1]2015年国内外油气行业发展概述及2016年展望[J]. 钱兴坤,姜学峰. 国际石油经济. 2016(01)
[2]二氧化碳在CH4+CO2+N2/C2H6三元系中的结霜温度计算[J]. 熊晓俊,林文胜. 化工学报. 2015(S2)
[3]MTO脱甲烷塔分离过程模拟及优化[J]. 张少石,陈晓蓉,梅华,董巍巍. 化工进展. 2014(05)
[4]环境温度变化时小型天然气液化装置的运行优化[J]. 孙恒,丁贺,刘丰. 化学工程. 2014(03)
[5]气体膨胀式天然气带压液化流程的设计与优化[J]. 熊晓俊,林文胜,顾安忠. 天然气工业. 2013(06)
[6]四川盆地东北地区下寒武统海相页岩气成因:来自气体组分和碳同位素组成的启示[J]. 韩辉,李大华,马勇,程礼军,齐琳,王琪,钟宁宁. 石油学报. 2013(03)
[7]CO2低温分馏提纯工艺优化与研究[J]. 林名桢,贾建昌,王翀,闫广宏,高文凤,魏林伟. 石油与天然气化工. 2012(06)
[8]膜分离处理非常规天然气的应用前景[J]. 岑兆海. 石油与天然气化工. 2012(04)
[9]CO2预冷双氮膨胀天然气液化工艺的海上适应性分析[J]. 朱建鲁,李玉星,王武昌,刘永浩,谢彬,喻西崇. 天然气工业. 2012(04)
[10]CH4-CO2二元系中二氧化碳的结霜温度预测[J]. 熊晓俊,林文胜,顾安忠. 石油与天然气化工. 2012(02)
博士论文
[1]小型LNG装置的预处理与液化流程研究[D]. 曹文胜.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]小型撬装式LNG液化装置工艺设计[D]. 王安印.西南石油大学 2014
[2]小型撬装式天然气膨胀液化流程及装置的研究[D]. 王通旭.北京工业大学 2012
本文编号：3292619
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