對雙循環(huán)混合冷劑天然氣液化流程相關思考與分析

伍運昌

摘要：本文主要分析了雙循環(huán)混合冷劑天然氣液化流程的相關研究，重點介紹了混合制冷劑天然氣流程的優(yōu)點，它不僅可以提高液化的效率，還能降低能耗，因此被廣泛應用在大型LNG液化裝置中，而且還因為其獨特的優(yōu)勢更適合應用在大型的天然氣液化裝置中。通過對該裝置的分析和研究，結合DMR液化流程中混合制冷劑循環(huán)節(jié)流級數(shù)的差異，就需要對流程進行下一步的優(yōu)化和升級，并根據(jù)模擬環(huán)節(jié)得出流程消耗，計算比功耗等數(shù)值。

關鍵詞：雙混合冷劑;天然氣液化;HYSYS模擬

隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，全球變暖和空氣質量問題成為關注的重點。并且，人們對生存環(huán)境要求逐漸提高，很多國家都將解決使用化學燃料造成的環(huán)境問題列成重點。并且，經(jīng)濟的發(fā)展需要能源作為支撐，但是，大多數(shù)能源都屬于不可再生資源，尤其是煤炭和石油，還對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞。煤炭和石油作為能源結構中的重要組成部分，更需要進行研究。而天然氣在世界能源結構中占比逐漸加大，就需要進行思考和研究。

1.雙循環(huán)天然氣液化流程確定和冷劑選擇

混合制冷劑壓縮機段數(shù)選擇時，需要綜合考慮各方面的因素。并且，氣體在壓縮過程中大多會有多種表現(xiàn)形式，如果是等溫壓縮，將會降低相應的功耗。在氣體增壓過程中，大多數(shù)壓縮機設備都被認為是絕熱壓縮過程，并導致氣體壓力和溫度呈現(xiàn)出升高的趨勢。實際上，大部分壓縮機的功耗都比較大，此時為了確保機器的安全運行，也需要對出口溫度進行控制。那么，為了降低功耗，可以結合實際情況來對壓縮過程進行分段，且每一過程結束后，氣體將會通過冷卻、溫度降低處理后進行壓縮階段。在壓縮段數(shù)確定之后，要根據(jù)功耗來確定每一段的壓比。在對雙循環(huán)天然氣液化流程進行選擇的過程中，一般會將制冷工藝的液化冷劑系統(tǒng)給予科學、合理的劃分，其主要包括深冷制冷循環(huán)和預冷制冷循環(huán)兩種。換句話說，緩和制冷劑系統(tǒng)一般是由深冷混合制冷劑液化系統(tǒng)和混合制冷劑液化系統(tǒng)兩部分構成，他們之間相互獨立，然而又被稱之為雙循環(huán)混合制冷劑系統(tǒng)。另外，在DMR流程中兩個循環(huán)也會有各自的換熱溫區(qū)，也需要根據(jù)具體的情況對混合制冷劑進行組分和配比。實際上，深冷冷劑和預冷冷劑要按照一定要求壓縮處理后才可以送入冷箱內進行冷凝。在整個過程中，混合制冷劑和冷卻天然氣為冷箱提供熱量，這樣才能有效的達到液化天然氣的作用。在混合制冷劑的選擇上也要按照實際情況給予科學、合理的選擇，以此來發(fā)揮其作用。通常情況下，天然氣的液化一般是在換熱器內天然氣和混合制冷劑換熱而形成，而且在天然氣液化過程中，冷量一般來源于換熱器內混合制冷劑蒸發(fā)而產(chǎn)生。在混合制冷劑組分中，每一個組分都具有不同的制冷溫度范圍，此時要結合實際情況給予選擇。如果組分沸點較高時，汽化量在溫度較高的制冷區(qū)域更大。相反，如果組分沸點較低時，汽化量在溫度較低的制冷區(qū)域更大。也就是說，在相同溫度范圍內，不同沸點的組分可以起到的制冷作用存在一定的差異。因此，在混合制冷劑配比選擇上也要根據(jù)具體情況進行分析。并且，混合制冷劑具有多元化的組分。但是，如果種類過多也會面臨儲存、調配系統(tǒng)更加復雜的情況。因此，就需要在選擇混合制冷劑組分時合理分析。具體情況如下圖 1所示：

2.天然氣和混合制冷劑的熱物性計算

一般情況下，在DMR整個流程中需要進行HYSYS模擬，而在這一過程中，物流物性數(shù)據(jù)的精準度也會直接關系到最后實驗結果的準確度。基于上述情況，就需要天然氣液化流程中做好混合物物理特性分析，以便更好的了解和掌握混合物特征。在天然氣液化過程中，要綜合考慮天然氣和混合制冷劑的相變特征，對于預處理后的混合制冷劑和天然氣基本上是由不同配比的多元混合物構成。因此，在對這種物質進行模擬時就需要使用相同的熱力學計算模型。然而，在DMR流程實際應用過程中，最好將混合制冷劑和天然氣的溫差變化按照要求控制在100℃～170℃。但是在物流的冷卻階段，會導致其狀態(tài)出現(xiàn)比較大的變化，一般是從氣態(tài)轉化成氣液平衡態(tài)，隨后成為液態(tài)。實際上，在氣態(tài)和液態(tài)狀態(tài)下，物流液相部分和氣相部分間會出現(xiàn)組分改變，此時就需要合理選擇熱力學計算模型，以便對物流的相平衡給予準確計算，最后還需要對密度、熵值和焓值等參數(shù)給予準確計算。在計算氣液相平衡中，通常會有兩大類的方法。一種是狀態(tài)方程法，另一種是活度系數(shù)法。兩者所適用的條件和范圍都不同。由于在DMR過程中，整個系統(tǒng)都處在高壓的狀態(tài)下，就需要選擇更加合適的計算高壓天然氣的方法，提高實驗的準確度。具體情況所下所示：

3.結束語

綜上所述，混合制冷劑液化天然氣流程有著其他方式不可比擬的優(yōu)勢，并且液化效率高、能耗低等優(yōu)點也被廣泛應用在生產(chǎn)過程中。在混合制冷劑使用階段，雙循環(huán)混合制冷劑天然氣液化流程具有其他流程不可比擬的優(yōu)勢，并且還可以在大型的天然氣液化裝置中進行使用。但是，在使用過程中仍然存在很多的問題需要解決，以此來提高應用的水平，還要提高DMR流程的適應性和效率，提高對能源的利用率。

參考文獻：

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