發(fā)布時間：2021-08-02 14:16

　　制冷劑制冷效果與其配比復雜程度相互制約,使制冷劑的合理配比問題成為C3/MRC液化工藝中的難點之一。依據(jù)混合制冷劑中不同組分在不同溫區(qū)制冷的原理,初步選定混合制冷劑的基本組成為N₂、CH₄、C₂H₄、C₃H₈、n-C₄H₁₀和n-C₅H₁₂。通過HYSYS模擬得到制冷效果,分析得出各組分在制冷過程中的作用。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計正交實驗并得出模擬結(jié)果,采用逐步回歸的方法回歸多項式,以比功耗作為目標函數(shù)進行優(yōu)化分析,最后得到優(yōu)化配方。此方法簡單高效、準確性好,具有較高的工程應(yīng)用價值。 

【文章來源】：低溫與超導. 2016,44(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

主流程圖Fig．1Mainflowchart

表2混合制冷劑和原料氣模擬參數(shù)Tab．2SimulationparametersofmixedrefrigerantandtherawgasT/℃P/kPaQ/(kmol/h)H2O/%N2/%CO2/%CH4/%C2H4/%C2H6/%C3H8/%i－C4H10/%n－C4H10/%i－C5H12/%n－C5H12/%原料氣384200200600．016．830．581．308．062．120．330．520．090．24混合冷劑3232335773008．46050．4533．8307．1700．0100．08圖1主流程圖Fig．1Mainflowchart圖2天然氣液化子流程圖Fig．2Liquefiednaturalgassub－flowchart依據(jù)表2所選模擬參數(shù)，選用PＲ方程，如式(1)(2)所示，建立圖1和圖2所示HYSYS模型。p=ＲTv－b－a(T)v(v+b)+b(v－b)(1)a(T)=a(T)cαTr(，)ωb(T)=b(T)ca(T)c=0．45724Ｒ2Tc2/pcb(T)c=0．07780ＲTc/pcα0．5=1+k1－TＲ0．()5k=0．37465+1．54226ω－0．26992ω2(2)該模型主要包括四個子流程:天然氣預處理、丙烷預冷、混合制冷劑增壓和天然氣液化。預處理流程即為脫除原料氣中的CO2和H2O;丙烷預冷流程即丙烷增壓、水冷、膨脹、換熱、返回增壓，往復循環(huán)將混合制冷劑和原料氣預冷至－35℃;混合制冷劑加壓流程主要是對液化流程中返回的低壓制冷劑進行二級增壓、水冷。在四個子流程中，天然氣液化流程最為關(guān)鍵，如圖2所示。高壓混合制冷劑經(jīng)過分離器V－103進行一次氣液分離，與天然氣分別進入冷箱·22·低溫技術(shù)Cryogenics第3期

．2混合制冷劑組分影響分析混合制冷劑主要是通過蒸發(fā)吸熱及復雜的換熱過程對天然氣制冷，利用多級換熱器使冷劑中不同組分在不同換熱區(qū)間對天然氣進行階式制冷，實現(xiàn)能量的梯級利用。經(jīng)過多級換熱器冷卻的高壓冷劑，自身氣化吸熱，逐級吸收天然氣的熱量。所以，每一級換熱器中混合冷劑氣相含量變化量的大小即代表提供冷量的多少。從上述流程模型中，分別提取進出冷箱LNG－100、LNG－101、LNG－102的混合制冷劑組成、含量、氣液比等參數(shù)，計算得到混合制冷劑各組分在每一級冷箱換熱過程中氣相含量變化量(見圖3)。圖3不同節(jié)點處各制冷劑氣相含量變化圖Fig．3Eachoftherefrigerantsvaporcontentatdifferentnodes分析圖3可知:(1)在各級換熱器中，甲烷氣相含量變化量都比較大，說明甲烷在每一級中都提供較多的冷量，為整個液化過程提供最多的冷量�？梢娀旌现评鋭┲屑淄榻M分至關(guān)重要。(2)在換熱器LNG－100和LNG－101中，氮氣氣相含量變化量較小;在換熱器LNG－102中，氮氣氣相含量變化量變化最大，分別為前兩者的17．5和4．5倍，可見氮氣主要作用在最后一級換熱器。從氮氣物性方面也可以解釋這個問題，氮氣在標準狀態(tài)下的沸點是－195．78℃，說明氮氣組分能夠在更低的溫度區(qū)間發(fā)揮制冷作用，因此，混合制冷劑中氮氣組分使LNG獲得更深度的冷卻。(3)在換熱器LNG－100和LNG－102中，乙烯氣相含量變化量較小;在換熱器LNG－101中，乙烯氣相含量變化量變化最大，分別為兩者的1．7和41倍�？梢娨蚁┲饕饔迷诘诙墦Q熱器。又因為乙烯在標準工況下的沸點是－88．60℃，這也說明乙烯主要在中冷溫度區(qū)間發(fā)揮作用。(4)丙烷只在第一、二級換熱器中發(fā)揮作用，前者氣相變化含量是后者的625倍，可見丙烷主要在第一級換熱中發(fā)揮作用。但

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]夾點理論及其在換熱網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)化分析[J]. 劉智勇,李志偉,霍磊.  節(jié)能技術(shù). 2012(03)
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博士論文
[1]混合制冷劑循環(huán)優(yōu)化設(shè)計和動態(tài)特性研究[D]. 尹全森.哈爾濱工業(yè)大學 2010

碩士論文
[1]多元混合制冷劑小型天然氣液化裝置的模擬研究[D]. 牛亞楠.同濟大學 2007



本文編號：3317712