石油液化工藝PPT課件

1、研究背景1預(yù)處理與液化工藝分析2工藝優(yōu)化和分析3液化裝置模塊劃分4結(jié)論51第1頁(yè)/共29頁(yè)1. 1. 研究背景研究背景針對(duì)天然氣（包括煤層氣、頁(yè)巖氣）開(kāi)發(fā)利用中存在的針對(duì)天然氣（包括煤層氣、頁(yè)巖氣）開(kāi)發(fā)利用中存在的偏、遠(yuǎn)、散及單偏、遠(yuǎn)、散及單井產(chǎn)量低井產(chǎn)量低等問(wèn)題，以及放空氣回收：等問(wèn)題，以及放空氣回收：1）喀斯特地貌，管網(wǎng)建設(shè)難度大；）喀斯特地貌，管網(wǎng)建設(shè)難度大；2）井）井點(diǎn)多，單井產(chǎn)量低，集輸難度大；點(diǎn)多，單井產(chǎn)量低，集輸難度大；3）開(kāi)采使用水力壓裂法，頁(yè)巖氣夾雜成分復(fù)）開(kāi)采使用水力壓裂法，頁(yè)巖氣夾雜成分復(fù)雜，氣處理凈化要求高。提出雜，氣處理凈化要求高。提出“就地液化、井口液化就地液化、井

2、口液化”的利用方法。的利用方法。避免大量地面設(shè)施及管道投資；LNG基本不受運(yùn)距、管網(wǎng)的限制，可迅速搶占市場(chǎng)，有利于資源開(kāi)發(fā)和氣源推廣；為散井和單井氣的利用提供了可行的方法。2第2頁(yè)/共29頁(yè)1. 1. 研究背景研究背景 加拿大車(chē)用燃料加注站的設(shè)計(jì)，能以加拿大車(chē)用燃料加注站的設(shè)計(jì)，能以LNG與與CNG兩種形式同時(shí)兩種形式同時(shí)向機(jī)動(dòng)車(chē)輛供給燃料。管道氣經(jīng)過(guò)凈化后實(shí)現(xiàn)液化，進(jìn)入向機(jī)動(dòng)車(chē)輛供給燃料。管道氣經(jīng)過(guò)凈化后實(shí)現(xiàn)液化，進(jìn)入LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。儲(chǔ)存。LNG可通過(guò)低溫泵直接對(duì)可通過(guò)低溫泵直接對(duì)LNG汽車(chē)進(jìn)行加注至或者經(jīng)過(guò)換熱汽車(chē)進(jìn)行加注至或者經(jīng)過(guò)換熱器氣化進(jìn)入器氣化進(jìn)入CNG儲(chǔ)罐以及分配站，為機(jī)動(dòng)車(chē)

3、輛提供儲(chǔ)罐以及分配站，為機(jī)動(dòng)車(chē)輛提供CNG。第3頁(yè)/共29頁(yè)1. 1. 研究背景研究背景 俄羅斯渦流管制冷液化裝置。采用開(kāi)式膨脹循環(huán)，利用高壓管輸氣的壓力能，不需額外輸入能量，便可實(shí)現(xiàn)天然氣的液化。該裝置占地僅16m2。天然氣處理量（m3/d）操作壓力(MPa)LNG壓力LNG產(chǎn)率（%）(0.724.32) 10537.50.21.6MPa40第4頁(yè)/共29頁(yè)美國(guó)GTI設(shè)計(jì)的產(chǎn)量為440m3/d的小型天然氣液化裝置。1. 1. 研究背景研究背景第5頁(yè)/共29頁(yè)1. 1. 研究背景研究背景挪威Cryobox和mini LNG plant第6頁(yè)/共29頁(yè)2 預(yù)處理與液化工藝分析生產(chǎn)規(guī)模與產(chǎn)品成本關(guān)

4、系第7頁(yè)/共29頁(yè)2 預(yù)處理與液化工藝分析小型（微型）液化裝置的理想方案： 1）采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備降低制造成本 2）橇裝或集裝箱式結(jié)構(gòu) 3）設(shè)備尺寸較小，布置緊湊 4）工藝簡(jiǎn)單，能耗低 5）氣源條件適應(yīng)范圍廣，可進(jìn)行模塊組合第8頁(yè)/共29頁(yè)針對(duì)組分特點(diǎn)液化裝置工藝設(shè)計(jì)預(yù)處理工藝液化工藝 吸附法：吸附法：H2O3A分子篩分子篩 CO213X分子篩分子篩 HgHgSIV吸附劑吸附劑 膨脹制冷液化工藝膨脹制冷液化工藝 混合制冷劑液化工藝混合制冷劑液化工藝(SMR)(SMR)2 預(yù)處理與液化工藝分析 溶液吸收法：溶液吸收法：不適用不適用 低溫冷凝，分餾低溫冷凝，分餾第9頁(yè)/共29頁(yè)吸附吸附預(yù)處理工藝預(yù)處理工

5、藝 原料氣依次流過(guò)3A分子篩、13X分子篩和HgSIV吸附劑，依次脫除原料氣中的H2O、CO2和Hg。2 預(yù)處理與液化工藝分析第10頁(yè)/共29頁(yè)分餾脫分餾脫CO2工藝工藝 如原料氣中CO2含量較大，其他雜質(zhì)較少，采用低溫精餾脫碳，制冷劑循環(huán)同為精餾塔和天然氣的液化提供冷量，實(shí)現(xiàn)天然氣的脫碳和液化一體化。2 預(yù)處理與液化工藝分析第11頁(yè)/共29頁(yè)膨脹液化膨脹液化工藝流程圖工藝流程圖高壓氮?dú)馀蛎浿评湟夯夯に嚬に? 預(yù)處理與液化工藝分析第12頁(yè)/共29頁(yè)SMR液化裝置工藝流程圖132 預(yù)處理與液化工藝分析第13頁(yè)/共29頁(yè)分餾脫碳與MR液化一體化工藝流程圖2 預(yù)處理與液化工藝分析第14頁(yè)/共29

6、頁(yè)15以頁(yè)巖氣為液化裝置的以頁(yè)巖氣為液化裝置的氣源氣源：?jiǎn)尉夯b置處理規(guī)模：（12）104m3/d；頁(yè)巖氣井口壓力：15MPa；頁(yè)巖氣溫度：40；頁(yè)巖氣組分：CH4含量高、不含H2S和重?zé)N； 含有飽和水和少量CO2。CH4C2H6C3H8C6+CO2N2H2O98.381.280.020.000.32-飽和某頁(yè)巖氣氣源組分表某頁(yè)巖氣氣源組分表3. 工藝優(yōu)化和分析第15頁(yè)/共29頁(yè)液化壓力:圖2 不同壓力下頁(yè)巖氣液化過(guò)程圖1 預(yù)處理后頁(yè)巖氣相圖和液化曲線AB段為液相區(qū)，BC段為氣液兩相區(qū)，CD段為氣相區(qū)。在頁(yè)巖氣壓力大于臨界壓力(4.826MPa)的條件下，頁(yè)巖氣的液化直接從氣相區(qū)進(jìn)入液相區(qū)，

7、這樣就可以避免在兩相區(qū)內(nèi)發(fā)生不可逆損失。3. 工藝優(yōu)化和分析第16頁(yè)/共29頁(yè)利用HYSYS軟件，工藝參數(shù)選取：（1）頁(yè)巖氣壓力14.38MPa、溫度38、流量19940m3/d；（2）環(huán)境溫度25；（3）換熱器壓降10kPa（單股流）、最小溫差3、無(wú)熱損失；（4）空冷器壓降5kPa、空冷器出口溫度30；（5）壓縮機(jī)絕熱效率85%；（6）膨脹機(jī)絕熱效率80%；（7）LNG儲(chǔ)存壓力0.3MPa、液化率100%；（8）制冷劑壓力0.12MPa、溫度30；液化工藝液化工藝CH4C2H6C3H8i-C5H12n-C5H12N2膨脹制冷膨脹制冷00000100SMR3021254155制冷劑組分（mol

8、%）3. 工藝優(yōu)化和分析第17頁(yè)/共29頁(yè)N2壓縮機(jī)出口壓力2.7MPa圖1 LNG不同儲(chǔ)存壓力下比功耗變化圖2 制冷劑流量的變化SMR:壓縮機(jī)出口壓力2.3MPaLNG儲(chǔ)存壓力選取0.3MPa圖3 比功耗和制冷劑流量的變化3. 工藝優(yōu)化和分析第18頁(yè)/共29頁(yè)液化工藝制冷劑損(kW)品質(zhì)因數(shù)比功耗(kWh/Nm3)液化率(%)膨脹制冷100%N2380.7460.1070.512910050%N2+50%CH4340.5760.1180.4645100100%CH4311.4660.1270.4295100SMRMR124.4480.2670.2044100（1）性能指標(biāo) 在液化率在液化率1

9、00%相同的條件下，相同的條件下，SMR工藝與膨脹制冷液化工藝（制工藝與膨脹制冷液化工藝（制冷劑為冷劑為100%CH4）相比，損低）相比，損低60.04%、品質(zhì)因數(shù)高、品質(zhì)因數(shù)高110.23%、比功耗、比功耗低低52.41%。3. 工藝優(yōu)化和分析第19頁(yè)/共29頁(yè)20（2）綜合特性曲線氮膨脹液化流程換熱器綜合特性曲線SMR流程換熱器綜合特性曲線所有換熱器：所有換熱器：1.不存在溫度交叉不存在溫度交叉熱物流所需的冷量熱物流所需的冷量均能由冷物流提供均能由冷物流提供2.冷熱物流復(fù)合曲線冷熱物流復(fù)合曲線匹配較好匹配較好SMR換熱器綜合特?fù)Q熱器綜合特性曲線匹配較好性曲線匹配較好 換熱器1換熱器2ABC

10、D3. 工藝優(yōu)化和分析第20頁(yè)/共29頁(yè)21（3）主要工藝設(shè)備數(shù)量液化工藝液化工藝壓縮機(jī)壓縮機(jī)空冷器空冷器膨脹機(jī)膨脹機(jī)換熱器換熱器分離器分離器（儲(chǔ)罐）（儲(chǔ)罐）總計(jì)總計(jì)膨脹制冷膨脹制冷112217SMR111227 SMR工藝損較小、品質(zhì)因數(shù)較高、比功耗較低；換熱器綜合特性曲線匹配較好；易于裝置的小型化，SMR工藝優(yōu)于膨脹制冷液化工藝，因此，液化工藝方案推薦選擇SMR工藝。綜上3. 工藝優(yōu)化和分析第21頁(yè)/共29頁(yè)3. 工藝優(yōu)化和分析分餾脫碳與MR液化一體化工藝流程圖 以壓縮機(jī)功耗最小為目標(biāo)，優(yōu)化制冷劑組分，壓縮機(jī)功耗153.2KW，出口壓力3643kPa，制冷劑流量89.07kgmole/h，

11、液化率89.2%，比功耗0.4117 kW.h/m3.第22頁(yè)/共29頁(yè)組分CH4C2H6C3H8C6+CO2N2摩爾分?jǐn)?shù)97.381.000.020.000.760.84表1 原料氣組分組分甲烷二氧化碳氮?dú)饽柗謹(jǐn)?shù)0.99020.00100.0088表2 凈化后的原料氣組分3. 工藝優(yōu)化和分析第23頁(yè)/共29頁(yè)4. 液化裝置模塊劃分24液化裝置模塊劃分液化裝置模塊劃分凈化模塊凈化模塊液化模塊液化模塊儲(chǔ)存模塊儲(chǔ)存模塊發(fā)電模塊（可選）發(fā)電模塊（可選）制冷模塊制冷模塊第24頁(yè)/共29頁(yè)小型液化裝置制冷模塊凈化模塊（選用）液化模塊儲(chǔ)存模塊主要設(shè)備膨脹機(jī)、冷箱（換熱器）吸附模塊分餾模塊壓縮機(jī)、空冷器、分離罐燃?xì)獍l(fā)電機(jī)4. 液化裝置模塊劃分液化裝置模塊劃分發(fā)電模塊（可選）LNG儲(chǔ)罐第25頁(yè)/共29頁(yè)儲(chǔ)存系統(tǒng)：26設(shè)備設(shè)備數(shù)量數(shù)量絕熱類(lèi)型絕熱類(lèi)型幾何容積幾何容積(m3)額定充滿率額定充滿率(%)工作壓力工作壓力(MPa)儲(chǔ)罐儲(chǔ)罐2真空粉末60900.8儲(chǔ)罐主要工作參數(shù)4. 液化裝置模塊劃分液化裝置模塊劃分可選用罐式集裝箱第26頁(yè)/共29頁(yè)5. 結(jié)論（1）凈化模塊根據(jù)天然氣組分進(jìn)行選擇。（2