天然气乙烷回收关键参数分析研究

开展天然气乙烷回收可提高油气田的经济效益。以西北油田顺北区块天然气为案例,基于HYSYS软件建立乙烷回收模拟仿真模型,分别研究进深冷装置关键参数（进深冷装置压力、温度）,关键设备参数（低温分离器温度、膨胀机出口压力、膨胀机效率、脱甲烷塔顶压力）和关键节点参数（干气回流比、低温分离器气相分流比）等对乙烷收率和装置能耗的影响规律,结果表明脱甲烷塔顶压力和低温分离器温度是乙烷回收最敏感的影响因素,因此在生产操作控制上应尽量保持脱甲烷塔顶压力和低温分离器温度为定值,减少其波动;另外,可通过改变干气回流比和低温分离器气相分流比来调节乙烷的收率和装置能耗。基于这些关键参数对乙烷收率和能耗的影响分析,为天然气乙烷回收的参数控制和参数调节提供了依据。     

基于高级(火用)分析的富气乙烷回收工艺改进

针对国内新开发的中高压富气板块原料气工况条件,发现部分干气循环(recycle split vapor process, RSV)工艺在进行乙烷回收时存在能耗高及(火用)效率低的问题。采用常规(火用)及高级(火用)方法对RSV工艺进行计算,找出原料气预冷冷箱、外输气压缩机、透平膨胀机膨胀段、丙烷制冷循环二级压缩机、脱甲烷塔、外输气空冷器等6个(火用)损较高的关键设备,分析产生各设备(火用)损的主要原因。然后以降低外输干气回流比、降低丙烷循环量作为改进方向,提出采用两级分离、增加冷流方式的部分干气再循环(recycle split vapor with liquid flashing process, RWLF)工艺,与RSV工艺对比发现RWLF工艺总压缩功耗及(火用)损分别降低了6.1%、9.34%,(火用)效率提高了23.23%。以上结果表明高级(火用)分析法可用于乙烷回收工艺优化,为现场乙烷回收工艺优化提供新思路。     

聚乳酸生产中有机混合废物一体化回收利用工艺与参数的研究

基于对聚乳酸生产过程中产生的有机混合废物"氯仿+乙醇"体系的分离,开发了一种有机混合废物一体化回收利用技术。该工艺以精馏作为"氯仿+乙醇"体系的分离手段,将分离后的氯仿、乙醇直接回用聚乳酸生产工艺中,实现了废物的再利用。并研究、优化了温度、回流比、压力等工艺参数对精馏过程的影响。研究表明优化工艺参数:塔釜温度为66℃,回流比为3,塔顶压力为常压。在该参数条件下,精馏产品氯仿、乙醇的纯度均能满足回用的工艺要求,且能耗较低。     

阿曼渣油丙烷脱沥青试验研究

在完成对溶剂脱沥青中试装置安装和调试的基础上,研究阿曼渣油的丙烷脱沥青过程,考察萃取温度、压力及剂油比等参数对脱油沥青和脱沥青油的收率及质量的影响.结果表明萃取塔温度和剂油比对产品的质量和收率影响较大,而萃取压力保持在丙烷临界压力左右即可.     

低温液空储能系统液化流程模拟及其■分析

为了探索液化过程参数设计方法,利用Aspen Plus软件开展低温液空储能系统液化过程热力学特性的仿真研究,建立液化过程的模拟流程,并采用■分析方法研究了液化压力、节流入口温度、膨胀机入口温度对液化过程的影响规律,结合p-h图分析参数变化对膨胀过程工作特性的影响,获得液化过程各部件■损失随工作参数的变化情况。研究发现:液化压力的变化对节流阀及膨胀机■损失的影响较小,但较低的液化压力将导致液化过程冷箱热负荷降低,使得冷箱■损失降低;同时,较低的液化压力可有效减少膨胀机出口带液量,进一步提升液化过程的安全可靠性。当节流入口温度和膨胀机入口温度降低时,液化过程流量及出口总气相分量变小、冷箱换热量降低,使得节流阀和冷箱的■损失不断降低。液化过程的总■损失随着液化压力、节流入口温度、膨胀机入口温度的不断降低,其最大降幅分别为13.17%,51.02%和19.95%。结果表明:液化流程的参数优化设计可以有效降低系统能量损失、提升系统性能,有利于空分、天然气液化等低温系统及其设备的高效安全运行。     

分层回流温度对苯－乙醇－水体系恒沸精馏脱水效率影响的研究

通过对不同塔顶分层回流温度下相平衡的研究，提出分层温度对装置脱水效率、能耗和运行稳定性的重要影响。     

Laval喷管设计及在天然气液化中的应用研究

提出通过超声速喷管使气体在高速流动条件下急剧膨胀而产生的低温效应液化天然气。结合双三次曲线法、BWRS真实气体状态方程、圆弧加直线方法及边界层黏性修正进行Laval喷管的设计,对喷管内甲烷气体的流动及液化过程进行研究,并分析入口温度、压力及背压对甲烷气液化过程的影响。研究结果表明:气体在喷管内流动达到超声速并导致低压低温,促使气体液化;入口温度的降低或入口压力的升高能促进气体液化,但过低温度(低于170 K)将使气体进入固相区,同样,提高压力时,由于比热比增大,当压力增大到2.5 MPa时也将使气体进入固相区,阻碍气体的液化;随着背压的升高,激波将进入喷管内,减弱或破坏气体的液化过程。利用超声速旋流分离器液化天然气时,应尽可能地回收压力能并保证激波不进入喷管和旋流分离段内。     

天然气水合物形成条件的实验研究与理论预测

利用可视化高压流体测试装置在273.58-288.96K的温度范围内测量了甲烷和合成天然气（甲烷，乙烷和丙烷的混合物）水合物的形成条件。实验结果表明，温度越高，水合物形成的压力越高，而且压力的增加率越大。根据van dew Waals-Platteeuw的理想溶液等温吸附理论，应用气体不合物相平衡计算数学模型对实验体系水合物的形成条件进行了预测计算，取得了较好的结果（甲烷水合物相平衡温度的平均相对误差为0．1554％，合成天然气相平衡温度的平均相对误差为0．2403％）。     

丙烷脱沥青中试研究

在完成对丙烷脱沥青中试装置安装和调试的基础上，研究四种渣油的丙烷脱沥青过程，考察萃取温度、压力及剂油比对脱油沥青的收率及质量的影响．结果表明萃取塔温度对产品的质量和收率影响最大，剂油比次之，萃取压力则保持在丙烷临界压力左右即可．     

二甲基亚砜/水混合物的分离研究

在间歇精馏实验装置中，研究了二甲基亚砜和水的精馏分离。通过实验考察了塔顶与塔釜浓度的变化以及回流比、压力、填料等工艺条件对间歇精馏过程的影响，为工业上回收利用二甲基亚砜提供实践和理论基础。     

喷管内高速流动天然气相变特性数值研究

在超声速旋流天然气分离器中,气流经过拉伐尔喷管绝热膨胀形成带液滴的超声速低温混合气流,喷管内的相变是实现天然气分离的关键.根据相变理论、气体动力学理论并考虑了实际气体的影响,建立了描述有相变的喷管中天然气高速流动的数学模型.研究了喷管内有相变的天然气的流动特性;计算了不同入口条件下的相变起始点位置和水蒸汽的凝析率;分析了当喷管入口温度一定时,相变起始点、水蒸汽凝析率与入口压力的关系.计算结果表明,随着入口压力的升高,相变起始点位置逐渐前移,水蒸汽凝析率逐渐增大,建立了一种预测超声速旋流分离器正常工作压力范围的方法.     

油田气深冷分离装置流程的计算机模拟计算

对我国某公司引进的一台油田气深冷分离装置进行了全流程的计算机模拟计算。以实际标定数据为基础,运用专业流程模拟软件进行计算。结果表明,除了脱甲烷塔底产品中C_1与C_2分子比偏低和塔底温度偏高外,其它主要参数的计算值与流程的设计值相吻合。     

乙烯深冷分离工艺中LNG冷能利用的可行性

充分利用液化天然气（LNG）携带的冷量,不仅可降低下游天然气供气成本,还可减少LNG汽化带来的环境污染;传统乙烯深冷分离工艺需压缩制冷系统提供不同温位的冷量分离裂解气,消耗大量压缩功耗.将LNG冷量用于30万吨/年乙烯装置的深冷分离工艺,取代部分压缩制冷负荷的集成利用研究结果表明:LNG冷量在乙烯分离工艺中的利用率达76.5％,可替代原工艺中的冷量负荷约22472 kW,节省丙烯、乙烯、甲烷冷剂三机压缩制冷的功耗约11968 kW,大大降低乙烯装置的能耗成本.但LNG冷量仅与乙烯分离工艺集成,传热过程火用效率较低,建议将LNG冷量集成利用于两种或以上冷量利用工艺中,从而减少利用过程的冷火用损失,提高LNG冷量的利用效率.     

超声速旋流天然气分离器的旋流特性数值模拟

与传统的低温分离工艺相比，超声速旋流天然气分离器是天然气处理工艺技术的一大创新。在超声速旋流天然气分离器中，气流经过拉伐尔喷管绝热膨胀形成带液滴的超声速低温混合气流，在超声速翼的作用下混合气流由轴流转换成旋流，实现超声速旋流分离。超声速翼是实现气液分离的关键部件。设计了三角薄板型超声速翼，并利用CFD软件对超声速翼段内气流温度、压力、马赫数等特性参数的变化规律和翼段沿主流方向切向速度的变化情况进行了分析。结果表明，在所设计的超声速翼段内，气流能始终保持超声速，翼段出口马赫数为1．4，翼前无激波产生；分离器的旋流加速度最高在572000g，可实现良好的超声速气液旋流分离。     

某海上平台乙二醇脱水再生系统模拟

为保障深水油气田流动安全,需注入乙二醇以抑制水合物产生,以防深水管道及设备发生堵塞,在对乙二醇进行循环再生过程中,乙二醇再生工艺能耗占比最大,为节能降耗,需对乙二醇脱水再生工艺进行参数优选.采用软件Aspen Plus建立工艺模型,结合计算结果,对比分析关键工艺参数.结果表明,在再生塔进料温度为90℃,再生塔操作压力为...     

考虑双重不确定性的天然气压力能出力特性分析

天然气管网余压资源利用是实现双碳目标的关键技术路径之一,压力能出力特性分析是支撑其高效利用的基础,为提高能源利用率和改善天然气管网运行经济性,提出考虑双重不确定性的天然气压力能出力特性分析方法。首先,提出一种并联式天然气管网压力能发电系统架构,并对其出力影响因素进行分析。然后,建立天然气网络模型及其各类负荷需求模型,并基于不确定性理论,构建考虑天然气流量与压力的双重不确定性模型;在此基础上,构建压力能出力?分析数学模型,并提出波动性指标对压力能出力特性进行分析。结果表明：①天然气压力能发电功率随膨胀机入口天然气流量、温度与压力增大而增大;②天然气压力能发电具有典型的时空特性与不确定性;③压力能发电波动性受时间尺度影响,时间尺度越大,波动性越强。     

冷中子源逆布雷顿循环氦制冷机性能分析和优化

运用能量守恒和(火用)分析方法,对冷中子源氦制冷逆布雷顿循环过程进行热力分析和(火用)分析.找出了系统(火用)效率和各部件(火用)损失随着压缩机压比、膨胀机等熵效率、跑冷量、换热器冷热流体平均温差变化的规律,并提出减小循环跑冷量、换热器内冷热流体温差,以及提高压缩机压比、膨胀机等熵效率、物料分配均匀度以提高循环性能和系统(火用)效率的措施.基于换热器内部冷热流体温差分布对循环性能影响的分析,设计了膨胀机预冷循环方案,该方案的(火用)效率相对于基本循环提高了24 %.     

丙烷预冷混合制冷剂液化流程中原料气与制冷剂匹配研究

针对高、中、低3种压力和2种成分组合而成的6种原料天然气,利用Aspen HYSYS流程模拟软件对丙烷预冷混合制冷剂液化流程(PPMR)进行了模拟研究,考虑了混合制冷剂高低压变化、混合制冷剂组分改变,从中获得了制冷剂组分与原料天然气Cp-T热力性质以及混合制冷剂高低压之间的相互关系.混合制冷剂组分的选择依赖于原料天然气Cp-T热力性质,而混合制冷剂高低压会影响制冷剂组分和流量.6种原料天然气在不同混合制冷剂高低压下的PPMR流程比功耗的比较结果表明:原料天然气的Cp-T性质是决定整个PPMR流程的功耗高低的关键因素,而混合制冷剂组分和高低压对系统功耗影响较弱.对于某一固定原料气,混合制冷剂的组分和高低压应当根据原料天然气进行合理选取以避免不必要的能耗增加.     

带膨胀机的煤层气液化流程计算及热力学分析

为了比较不同煤层气液化流程中的损失、能耗的差别,首先对制冷剂中甲烷（CH4）的摩尔分数对能耗的影响进行了优化计算,在此基础上应用流程优化软件和编程手段对2种典型的液化流程方案进行了理论计算,进而对其损失、能耗进行了比较和分析.结果表明：CH4摩尔分数为50%左右时耗功最小,有利于流程的优化;理论上＂丙烷预冷的N2-CH4单级膨胀液化循环＂的损失和能耗均小于＂N2-CH4串联双级膨胀液化循环＂.