天然气液化化工理论基础知识培训

2014年珠海液化天然气液化化工理论基础知识二〇一四年七月脱碳•孔板流量计（原理、温压补偿）•离心泵（功率计算及参数变化关系）•胺法脱碳脱水•分子筛•干湿球温度液化•降温机理（焓变、潜热等）•节流、膨胀•饱和蒸汽压（ANTONIE方程）•LNG的温度LNG储存•LNG储罐的温度分布•LNG储罐的类型机组•往复式压缩机（等温和多变压缩、结构）•离心式压缩机（特性曲线）•燃气透平（能量转化过程）其他•理想气体状态方程•伯努利方程1.孔板流量计测量原理：充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。计算公式：问题：1、测量气体和液体在安装上有什么区别？2、测量精度受哪些因素影响？122()mQAPP1.孔板流量计温压补偿：流体的流量与密度有关，对于气体，密度又是温度和压力的函数，因此测量气体时需要做温压补偿。根据理想气体状态方程，一般气体的密度与压力成正比，与温度成反比，且有如下关系：式中：表示大气压力，为0.1013MPa.注：上式仅适用于理想气体。110001()273.15(273.15)PPPt0P2.离心泵2.离心泵有效功率：21()102QHPQPPcos3UIPUIS3有功功率视在功率2.离心泵轴功率？电机功率？电机电流？泵效率：0.6－0.85，具体需要看特性曲线电机功率因数：电机越大，功率因数越大离心泵转速变化对泵性能的影响：Q∝n，H∝n2，N∝n3离心泵的密封1、泵出口流量计测得流量下降，有哪些原因引起？如何确认？2、离心泵如何启动？3、气蚀与气缚的区别？几个问题：3.胺法脱碳天然气脱酸性气体技术填料塔液泛4A分子筛：只允许H2O、CH4、C2H6、CO2、H2S等直径小于4Å的分子进入孔道吸附。若希望同时吸附CO2和H2S，则不应选择3A而应选择4A分子筛。各种常见分子直径见下表：（注：此直径为分子的临界直径）分子H2OCH4CO2C2H6C3H8N2直径(Å)2.83.83.33.94.33.6湿容量随温度的变化很小：分子筛经反复再生后，其湿容量可以基本保持不变。1.吸附负荷曲线（吸附波）：在吸附剂床层中，吸附质沿床层不同高度的浓度变化曲线，称为吸附负荷曲线或吸附波。2.破点（穿透点）：床层出口气体中水的浓度刚刚开始发生变化（上升）的点（tb),称为破点。3.透过(穿透)曲线：从“破点”到整个床层达到饱和时，床层出口端气体中水浓度随时间的变化曲线，叫透过曲线。几个概念：透过曲线设:湿天然气中水的浓度为C0;吸附床内水的原始浓度为零。床层内水被吸附的过程如下图；吸附波穿透时间与吸附压力和吸附温度的关系1、再生气为什么要从底部进入分子筛？2、甲烷分子的直径比4A分子筛的孔径小，为什么可选用4A分子筛作为吸附剂？3、4A分子筛能不能吸附CO2？几个问题：干球温度与湿球温度的概念：干球温度是接触球体表面空气的实际温度，它是一个普通温度计被暴露在气流中所测量的温度。湿球温度是球体表面附着有水时，水份蒸发带走热量后球体的温度。水的蒸发量跟空气的湿度有关，空气湿度越大蒸发量越小，带走的热量越少，干湿球温度差异越小；空气湿度越小水蒸发量越大，带走的热量也越大，干湿球温差也就越大，所以可以通过干湿球温差的变化规律可反映当前空气湿度状况。问题：空冷器出口介质温度会不会低于环境温度？冷剂循环系统能量守恒：焓能量守恒：H2—H1=Q2+Q4—(Q1+Q3)问题：1、H2与H1哪个大？2、冷剂经过JT阀，焓怎么变化？3、高压冷剂进冷箱到进JT阀前，焓如何变化？冷剂在冷箱中能够吸收热量，利用的是JT效应以及潜热。焦耳—汤姆逊效应：焦汤系数；正、负和零效应；理想气体的节流潜热：汽化潜热、液化潜热；潜热随压力的变化膨胀：压力降低，温度降低；液力透平1、液体节流前后的温度变化（假设节流前后为纯液相）？2、正常运行时，冷剂和产品JT阀前后的温差来源是什么？3、原理上，普通的闸阀或截止阀能否代替JT阀使用？4、在氮气膨胀制冷工艺中，为什么用膨胀机而不用节流阀？5、膨胀与节流的主要区别是什么？饱和蒸汽压：在密闭条件中，在一定温度下，与液体处于相平衡的蒸汽所具有的压力称为饱和蒸汽压。同一物质在不同温度下有不同的蒸气压，并随着温度的升高而增大。纯液体饱和蒸汽压的计算：安托因（Antoine）方程lg=/(+)PABtC思考：1、储存有LNG的储罐如不设置压力放空，储罐中的压力无限上升，最终储罐中还会有LNG存在吗？2、丙烷的临界温度大概在多少度以上？LNG节流前后温度的变化：阀前温度阀前气相比例阀后温度阀后气相比例-501.000-96.391.000-601.000-110.60.992-700.854-121.80.922-800.064-142.70.644-900.000-144.20.493-1000.000-144.90.390-1100.000-145.40.300-1200.000-145.90.218-1300.000-146.50.142-1400.000-147.60.071-1500.000-149.70.009-1600.000-158.40.000-1700.000-168.30.000如果介质是纯甲烷，阀后温度怎么变化？-50-60-70-80-90-100-110-120-130-140-150-160-170-96.39-110.6-121.8-142.7-144.2-144.9-145.4-145.9-146.5-147.6-149.7-158.4-168.3-180-160-140-120-100-80-60-40-20012345678910111213阀前温度阀后温度0.0000.2000.4000.6000.8001.0001.200-50-60-70-80-90-100-110-120-130-140-150-160-170阀前气相阀后气相1、LNG储罐中的温度分布进料温度随LNG储存高度的变化温度分布对上下进液的影响2、LNG储罐中的LNG温度随时间的变化升高？不变？下降？3、LNG储罐的类型：单容、双容、全容接收站的LNG储罐为什么不设围堰？4、使用潜液泵的好处？使用罐内潜液泵的储罐与使用罐外LNG泵的储罐有没有区别？压缩机速度式离心式轴流式容积式往复式螺杆式速度式：流量大，压比小容积式：流量小，压比大BOG压缩机的压比？等温压缩压缩过程等温耗功小多变压缩压缩过程多变耗功较大绝热压缩压缩过程绝热耗功大三种压缩形式：往复式压缩机：气缸与入口管道的密封气缸高压侧与低压侧的密封气缸与出口管道的密封往复式压缩机的出口压力由出口管道系统即“背压”决定离心式压缩机：段与级的区别？冷剂压缩机是几级压缩？冷剂压缩机靠什么做级间密封？干气密封动画离心压缩机的性能曲线离心压缩机的性能曲线离心压缩机的性能曲线燃气透平：GASTURBINEQ1Q2Q3WQ1：空气带入的热量Q2：燃料气带入的能量（包括化学能）Q3：尾气排放带走的热量W：输出的功（驱动压气机及冷剂压缩机）Q1+Q2=W+Q3伯努利方程212PgzVC适用于不可压缩非粘性流体，称为理想流体。对于气体，当两截面压力差很小，密度变化也很小时，仍可适用。理想气体状态方程PVnRT理想气体的焓仅与温度有关，故理想气体等焓节流温度不变理想气体的焓vpHUPVCTnRTCT