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中国石油大学(北京)本科毕业设计第I页天然气混合制冷液化流程模拟摘要混合制冷剂天然气液化工艺是目前应用最广泛的液化工艺。本文在分析天然气液化装置中常用的混合制冷剂液化循环的几种基本工艺的基础上,根据天然气和混合制冷剂热物性的特点,选择了PR(Peng-Robinson)方程来计算这两种混合物的相平衡特性。利用HYSYS软件研究了混合制冷剂流程的冷箱制冷部分,建立了冷箱模拟计算模型,研究了混合制冷剂组分对液化过程的影响。关键词:混合制冷液化循环;流程模拟;HYSYS;冷箱中国石油大学(北京)本科毕业设计第II页SimulationofMixedRefrigerantCycleforNaturalGasLiquefactionAbstractTheMixed-RefrigerantCycle(MRC)isthemostwidelyusedliquefactionprocessnowadays.SeveralMRCcyclesforLiquefiedNaturalGas(LNG)productionwereanalyzedinthispaper,--Basedonthethermodynamicpropertiesofnaturalgasandmixed-refrigerant,thePeng-Robinson(PR)equationwasselectedtocalculatethephaseequilibrium.ThecoldboxintheliquefactioncyclewassimulatedbyusedHYSYSsoftware,themodelwasestablishedandthecomponentsofthemixedrefrigerantinfluenceonliquefactionprocesswerestudied.Keywords:MRC;simulation;HYSYS;coldbox中国石油大学(北京)本科毕业设计第III页目录第1章前言.................................................................................................11.1工业背景和研究意义.......................................................................11.1.1世界液化天然气工业的发展.................................................11.1.2中国液化天然气工业的发展.................................................21.2国内外研究现状...............................................................................31.3研究内容...........................................................................................4第2章混合制冷液化流程...........................................................................52.1混合制冷液化流程...........................................................................52.2混合制冷剂液化流程的分类...........................................................52.2.1闭式混合制冷剂液化流程.....................................................52.2.2开式混合制冷剂液化流程.....................................................72.2.3丙烷预冷混合制冷剂液化流程.............................................82.2.4CII液化流程..........................................................................102.2.5新型两级混合制冷剂液化流程...........................................12第3章冷箱.................................................................................................143.1冷箱简介.........................................................................................143.2冷箱的技术关键.............................................................................143.2液化天然气领域冷箱的应用.........................................................14第4章天然气液化流程模拟软件.............................................................174.1HYSYS简介....................................................................................174.2HYSYS中各个模块的性质与原理................................................184.2.1气液分离器...........................................................................184.2.2壳管式换热器.......................................................................184.2.3LNG换热器...........................................................................204.2.4阀门.......................................................................................214.3HYSYS的实际应用.....................................................................22第5章天然气液化流程模拟.....................................................................23中国石油大学(北京)本科毕业设计第IV页5.1概述.................................................................................................235.2液化流程模拟步骤.........................................................................235.2.1输入条件...............................................................................235.2.2流程搭建.............................................................................245.3流程模拟计算...............................................................................285.3.1收敛计算.............................................................................285.3.2制冷剂组分对换热的影响....................................................285.3.3结果分析...............................................................................29第6章结论与展望.....................................................................................306.1结论.................................................................................................306.2展望.................................................................................................30参考文献.......................................................................................................31致谢..............................................................................错误!未定义书签。第1章前言第1页第1章前言1.1工业背景和研究意义天然气作为一种清洁优质燃料,是当今世界能源消耗中的重要组成部分,其开发和利用已在全球受到普遍关注[1]。随着天然气探明储量的增加,世界天然气的产量呈持续增长趋势。近几十年,天然气在能源结构中的比例逐年稳步上升。目前,天然气消费量的年平均增长率为2.2%,远高于同期石油消费增长率的0.8%。天然气消费量增长带动和促进了天然气工业的发展,现在,人们越来越多的关心如何更好、更经济地利用天然气来服务于人类生活。液化天然气就是天然气利用的一种方式。液化天然气(LiquefiedNaturalGas,简称LNG)是无色透明、无臭的低温液体,是在常压下将天然气冷冻至-162℃左右,由气体变为液态,它是天然气经过净化(脱水、脱CO2、H2S等酸性气体)后,采用节流、膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体而形成的,其体积约为气态体积的1/600。将天然气液化的目的主要有以下几个方面[2-4]:(1)天然气液化后便于进行经济可靠的运输。目前,天然气资源分布不均衡,生产地和消费地常存在相当长的距离,在不便敷设管道的地区,用专门的槽车、火车、轮船,将LNG运输到销售地,方便灵活,适应性强。(2)提高储存效率和安全保证。可实现低压储存及使用,避免了压缩天然气(CNG)高压(压力20MPa)储存及使用带来的威胁。(3)将天然气液化,有利于城市符合的调节。可将低负荷时多余的天然气液化后储存,当用气或用电高峰时,再将其气化,可以达到调节供需和应急的目的。(4)液化天然气的突出优点是环境效益显著。液化天然气作为汽车发动机燃料对大气的污染要比汽
本文标题:天然气混合制冷液化流程模拟
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