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1、第25卷第5期天然气工业加工利用与安全环保*小型天然气液化流程曹文胜鲁雪生石玉美汪荣顺(上海交通大学制冷与低温工程研究所)曹文胜等.小型天然气液化流程.天然气工业,2005;25(5):109~111摘要小型天然气液化装置对利用边远小油气田的天然气(包括伴生气)是很有意义的,同时又为远离天然气管网的用户使用天然气提供了方便,并使汽车使用较为廉价的LNG成为了可能。为此,对小型天然气液化装置备选的液化流程进行了比较,通过分析选择了可能的最佳方案:混合制冷剂Brayton循环。该流程结构简单,设备可靠,便于集成一
2、体化以适应车辆装载要求,可实现快速机动部署;还对其进行了工艺设计和系统分析,得出了小型天然气液化流程设计的相关结论。主题词小型天然气液化装置混合制冷溶剂Brayton循环流程分析液化天然气由于具有很高的体积能量密度,已而成为了天然气输送和储存的首选方式。目前,低温液化装置已广泛地应用于商业天然气液化领域,这些系统通常是为适应调峰和远洋输送而订制的,液化能力一般很大,如基本负荷型LNG工厂单线液化能力已达到3.4Mt/a,调峰型约为0.9Mt/a。而不断发展的天然气车辆市场则为开发低成本的小型LNG和LNGCNG加注系统创造了条件。在天然气加气站可使用小型天然
3、气液化装置生产LNG,为LNG车辆提供燃料。在城市,小型天然气液化装置可作城市用气调峰。小型天然气液化装置还可用于开发利用边远小气田、油井残气及沼气等多种气源。图1车用天然气燃料加注站示意图(RFS)目前世界上除了加拿大以外,美国、芬兰等国也在开展小型LNG装置的研发工作。这种装置的开发在燃气驱动制冷剂压缩机,实现能量自给。储槽中自中国也有着重要的现实意义。因此开展小型天然气然蒸发气体(BOG)再液化,返流到LNG储罐。液化装置的研制工作具有很大的实用价值。小型天然气液化装置体积小,可以安放在一台1998年加拿大的Barclay提出了车用燃料加注拖车上搬运,实现快速机动部署。
4、因此,它的液化流站(RefuelingStation,简称RFS)的设计构思,如图1程不同于基本负荷型或调峰型天然气液化流程。下所示。RFS系统能以LNG与CNG两种形式同时面将对小型天然气液化装置液化流程展开讨论。向机动车辆供给燃料。系统从气源接收天然气,经一、方案选择过纯化、预冷、液化分离后,送至LNG储罐储存。LNG被低温泵输送到换热器(或者直接输送给LNG可用于天然气液化的流程很多,以制冷方式分,汽车),气化,流经CNG储罐、CNG分配站,为机动可分为3种模式:①级联式液化流程;②混合制冷剂车辆提供CNG。LNG气化过程吸收热量,预冷进入液化流程,包括闭式、开式、丙烷预冷、
5、CII;③带膨胀冷箱的天然气。RFS系统能适应多种进气成分与压机液化流程,包括天然气膨胀、氮气膨胀、氮甲烷力,对进气条件具有较大的操作弹性。系统采用内膨胀等。以上模式均在LNG工厂使用过。但由于*本成果为福建省自然科学基金计划资助项目(项目编号:E0440002)。作者简介:详见本期第100页。109加工利用与安全环保天然气工业2005年5月小型天然气液化装置对尺寸、液化能力要求的特殊气液化预选方案见表1。性,还需对以上模式之外的制冷模式进行分析,天然利用模拟方法,Barclay计算比较了小型天然气表1天
6、然气液化预选方案表液化类型工作原理评价和权衡循环相对简单,但效率不高。曾用于Anker预冷J-T循环闭式制冷机采用氟里昂或丙烷预冷经压缩Gram液化器为LNG卡车加燃料(已不再运(Joule-Thomson)的天然气,然后通过JT阀节流部分液化转)氮是工作流体,闭式循环制冷机包括压缩循环简单,效率相对较低。使用多级膨胀能氮制冷循环机、透平膨胀机和换热器。天然气在换热器增加效率。在CryoFuel系统LFG液化器中(闭式Brayton/Claude循环)里被冷却和液化示范使用许多闭式循环制冷器(比如使用丙烷、乙烯、高效循环,特别是随着级数增多效率也提级联式循环甲烷)串联工作,断续冷却和液
7、化天然气。高。由于需要多个压缩机和换热器造价相(Cascade)更多复杂的级联循环使用更多的级数来减对昂贵。不同设计的级联循环已用于许多少不可逆传热大型的调峰和基本负荷LNG工厂包含多级膨胀阀、分离器和换热器的闭式制高效循环,由于只需要一台压缩机,与常规混合制冷剂循环冷循环。工作流体是混合制冷剂,能提供可级联式循环相比成本低廉。许多MRC变形(MRC)变的沸腾温度,以减少不可逆传热来冷却和应用于大中型液化工厂。上海、新疆LNG液化天然气,这一点
