外文翻譯油氣儲運

1、- -本 科 畢 業(yè) 論 文 翻 譯 英文標(biāo)題同學(xué)姓名學(xué)號教學(xué)院系 石油與自然氣工程學(xué)院專業(yè)年級 油氣儲運工程 2022級指導(dǎo)老師 職 稱單 位輔導(dǎo)老師 職 稱單 位完成日期 2022 年 06 月- word.zl- -利用自然氣管道壓差能量液化自然氣流程摘要長輸管道自然氣的輸送壓力通常較高高達(dá) 10 兆帕,在城市門站通常需要一套節(jié)流裝置完成減壓過程, 這個過程通常由節(jié)流裝置實現(xiàn),而且在此過程中會鋪張?zhí)貏e龐大的壓力能；在該文章中通過HYSYS 軟件來設(shè)計和模擬回收利用該龐大能量來完成一股自然氣的膨脹液化過程；將單位能量消耗和液化率作為目標(biāo)函數(shù)并作為優(yōu)化設(shè)計挑選的關(guān)鍵變量；同樣對自然氣管道在不

2、同運輸用作壓力下的工作情形進(jìn)展運算和爭論, 同時對不同設(shè)備壓力能缺失進(jìn)展評估,并對詳細(xì)細(xì)節(jié)進(jìn)展分析；結(jié)果顯示, 這一液化率明顯低于一般液化過程的液化率,該自然氣膨脹液化過程適用于進(jìn)展自然氣液化是由于他的單位能耗低,過程簡潔及敏捷；1. 介紹長距離輸送管線通常在較高的工作壓力下運行高達(dá) 10 兆帕,高壓自然氣通常在城市門站內(nèi)通過一個不行逆的節(jié)流過程從而降壓到達(dá)較低的壓力為了適應(yīng)不同的需求,在這個過程中有用的壓力能就這樣被鋪張了,因而,利用相宜的能源利用方法回收這局部大量的壓力能是特別有價值的；自然氣管道壓力能多用于發(fā)電,輕質(zhì)烴的別離以及自然氣的液化；現(xiàn)在已經(jīng)有許多關(guān)于一些小型的 LNG 站場自然

3、氣液化的爭論報告,自然氣技術(shù)爭論所開發(fā)了一個小型的利用混合制冷機制冷循環(huán)的自然氣液化系統(tǒng),起液化才能在4-40m 3 /d ,kirllow 等人爭論了利用渦流液化技術(shù)和膨脹液化技術(shù)的小型自然氣液化調(diào)峰廠；Len 等人描述了幾個基于壓力能回收利用的自然氣液化流程；Lentransgaz公司開發(fā)了充分利用壓力能而沒有外來能源輸入來液化自然氣的天然氣液化的新設(shè)備；- word.zl- -Mokarizadeh 等人應(yīng)用了基因遺傳學(xué)的相關(guān)算法對于自然氣調(diào)峰廠的液化天然氣的壓力能使用進(jìn)展優(yōu)化以及缺失的評估,Cao 等人使用 Hysys軟件分析了應(yīng)用于小型自然氣液化流程的使用混合制冷劑循環(huán)以及 N 2,

4、CH4 膨脹循環(huán)的撬裝包；Remeljej等人比較了四種液化流程包括單級混合制冷循環(huán),兩級膨脹氮循環(huán),兩開環(huán)膨脹流程, 以及類似的能量分析得到單級的混合制冷劑循環(huán)有最低的能量缺失；表 1 符號命名符號名稱符號名稱a 吸入?yún)⒘? Pam 3/mol t 溫度 K A 無量綱吸入?yún)⒘縱 摩爾體積 m 3/mol b 摩爾體積 m 3/mol W 能量 kW B 無量綱摩爾體積Z 壓縮系數(shù)cp 氣體比熱容 Kj/kg.k zi 組分 i 摩爾組成ex,H 單位質(zhì)量內(nèi)能 kJ/kg zj 組分 j 摩爾組成E 內(nèi)能 kJ 縮寫重質(zhì)烴h 單位質(zhì)量焓值 kJ/kg + C5kg 二元交換系數(shù)CP 壓縮機p

5、 壓力 kPa EXP 膨脹機R 氣體常數(shù)LMTD 對數(shù)平均溫差S 熵值 kJ/kg.k LNG 液化自然氣T 溫度 K NG 自然氣Maunder設(shè)計了一種甲烷飽和液化流程,在膨脹過程中溫度壓力的降低從而- word.zl- -到達(dá)氣體液化的成效； Alabdulkaremet 等人通過使用丙烷預(yù)冷的混合制冷劑循環(huán)將制冷過程進(jìn)展優(yōu)化, 并發(fā)覺了一種可以降低單位產(chǎn)品的能耗的混合制冷劑的新組成； Shen 等人提出了一種利用壓力能的液化自然氣流程,但是并沒有進(jìn)展詳細(xì)的分析及優(yōu)化設(shè)計； Xiong 等人設(shè)計了一種適用于利用壓縮機制冷及換熱設(shè)備的城市門站； Gao 等人設(shè)計了一種帶有丙烷預(yù)冷的氮氣膨

6、脹制冷循環(huán)液化煤層氣的流程,并分析了氮氣含量對液化率的影響；在本文中,通過利用接近城市門站的氣體壓力能來完成液化自然氣的膨脹液化過程；這種液化過程的液化率大致在10%-15%之間；這種循環(huán)的液化率要低于像混合制冷劑循環(huán)和氮膨脹循環(huán)的液化流程；然而這種液化循環(huán)卻有低能耗,使用敏捷,簡潔的優(yōu)點；2. 工藝流程設(shè)計2.1 原料氣參數(shù)管 輸 自然 氣 的壓 力 值設(shè) 置 在 4MPA , 溫 度設(shè) 置 在 15, 流量假 設(shè) 在100104Nm3/d；這種制冷過程是一種液化自然氣直接膨脹循環(huán)利用高野液化自然氣的一局部；大局部供應(yīng)的自然氣膨脹到1.7MPA 然后輸送到中高壓的管網(wǎng)中,另一局部的自然氣膨脹

7、到 0,4MPA 然后進(jìn)入中等壓力的管網(wǎng),此時的管輸流量低于 100104Nm3/d,該自然氣各個組分的摩爾百分?jǐn)?shù)以及該流程中的其他參數(shù)在表2 中展現(xiàn)；- word.zl- -2.2 液化流程該液化自然氣膨脹液化流程如圖1 所示；第一供應(yīng)的自然氣被分為兩個局部,其中較小局部的自然氣流入預(yù)處理流程從而脫除二氧化碳,水及硫化氫,然后通過兩級 LNG 熱交換器 LNG-100 和 LNG-101從而到達(dá)氣液別離器所需的重?zé)N別離溫度從而到達(dá)重?zé)N的別離,此時自然氣在另外的兩個 LNG 熱交換器LNG-102 和 LNG-103中逐步冷卻及液化；之后通過一個氣體節(jié)流閥調(diào)劑天然氣的壓力,最終 LNG 產(chǎn)品在

8、一個氣液別離器中別離出來；該氣液別離器頂端排出的氣體那么流回四個 網(wǎng)；LNG 換熱器從而回收冷量然后流入中等壓力自然氣管另外一局部的自然氣通過壓縮機增壓后經(jīng)過水冷系統(tǒng)冷卻然后通過 LNG 換熱器 LNG-100在此冷卻；在此冷卻的自然氣被分為兩個局部第一個局部通過第一個膨脹機 exp-1為其他三個 LNG 換熱器LNG-101,LNG-102,LNG-103供應(yīng)冷量,最終被輸入中高壓自然氣管網(wǎng)；另外的一局部自然氣隨后經(jīng)過兩個LNG 換熱器 LNG-101,LNG-102冷卻 ,.隨后這局部自然氣經(jīng)過其次個膨脹機EXP-2之后回到四個LNG 換熱器中供應(yīng)冷量；最終該局部自然氣輸入中高壓自然氣管網(wǎng)

9、及中壓自然氣管網(wǎng)；在本文中,爭論的液化自然氣流程不同于傳統(tǒng)的液氮膨脹流程及甲烷膨脹流- word.zl- -程；在傳統(tǒng)的甲烷膨脹流程及氮氣膨脹流程中兩個膨脹機是級聯(lián)式連接,但是在這個系統(tǒng)中, 兩個膨脹機是平行連接, 因而具有可以通過調(diào)劑兩個膨脹機通過的自然氣流量來滿意不同液化才能的需求的優(yōu)點；2.3 相平穩(wěn)方程相平穩(wěn)方程是在液化過程中各物理參數(shù)運算的根底,在本文中使用 P-R 方程, P-R 方程如下所示：pRTvvbabvbvb其中：az izja iaji.051k ijbz ibP-R 方程仍可以使用在壓縮因數(shù)中,Z31BZ2A3 B22BZABB2B30其中：3.優(yōu)化處理ZPV/RT2

10、Aap/ RTBbp/RT3.1 關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化單位能源消耗是用來評判液化自然氣流程的一個重要方面,因而它往往被用作優(yōu)化流程的目標(biāo)函； 其中幾個參數(shù)對于單位能源消耗有重要的影響,其中包括壓縮機的出口壓力,兩個膨脹機的進(jìn)口溫度以及重?zé)N別離溫度；- word.zl- -這四個參數(shù)可以通過變量X= P202,t204,t208,t105T,能源消耗作為目標(biāo)函數(shù)如下所示：fXMINW net/q LNG其中W netW compressorW expander說明膨脹機產(chǎn)生的成效全部應(yīng)用于壓縮機單位為 KW ；qLNG 為 LNG 的體積流量單位為Nm3/h ；由于特別低的能源消耗以及相當(dāng)?shù)偷囊夯?

11、因而僅僅考慮參數(shù)對單位能源消耗的影響是不正確的；實際上,仍應(yīng)當(dāng)考慮這四個參數(shù)對于液化率的影響,在進(jìn)展優(yōu)化的過程中, 應(yīng)當(dāng)保證單位能源消耗處于一個相當(dāng)?shù)偷乃?然后讓液化率可以到達(dá)一個盡可能高的值；在HYSYS 中的優(yōu)化程序在優(yōu)化流程和原始方法中被選中,給出的約束函數(shù)如下所示：1換熱器 LNG-103 的進(jìn)出溫差的最小值設(shè)置為 3K；2輸入中壓自然氣管網(wǎng)的自然氣流量不超過3自然氣經(jīng)過膨脹機后不留下任何液體；10104Nm 3/d ；4經(jīng)過重?zé)N的別離后C5的摩爾分率不超過70%；3.2 壓縮機輸出壓力 P202在這個工藝流程中的影響壓縮機的輸出壓力對于單位能量消耗及液化率的影響是特別龐大的；該壓縮

12、機的出口壓力同壓縮機性能之間的關(guān)系如圖2 所示；隨著壓縮機出口壓力的增高,液化率也隨著顯著的增高； 這是由于壓縮機出口壓力的增高會增大膨脹機的膨脹比, 這將導(dǎo)致制冷機產(chǎn)生更強的制冷才能,從而可以液化更多的自然氣；同時也說明,在壓縮機出口壓力不斷增高的同時,壓縮機的能耗也在不斷的增高；- word.zl- -如圖 2 壓縮機的出口壓力同壓縮機性能之間的關(guān)系3.3 第一個膨脹機的入口溫度對于該流程性能的影響膨脹劑的入口溫度對于制冷成效以及膨脹機的出口工作量有特別顯著的影響；圖 3 展現(xiàn)了隨著函數(shù)變量第一個膨脹機入口溫度t204變化,單位能量消耗以及液化率相應(yīng)的變化關(guān)系EXP-1,隨著膨脹機入口溫度

13、t204的不算降低,單位能量消耗先降低隨后不斷增高,當(dāng)入口溫度t204 到達(dá)-20時,單位能量消耗有最低值；產(chǎn)生這個現(xiàn)象的緣由是, 隨著膨脹機入口溫度的不斷降低,使得流過制冷循環(huán)的單位制冷劑產(chǎn)生更大的制冷才能,因而使得制冷機中所需要的總制冷劑減少,壓縮機所需要的壓力也隨著削減；然而,制冷劑流量的削減使膨脹機的輸出功率降低, 同時使整體流程的單位能源消耗的上升；因此第一膨脹機的入口溫度t 204 和制冷劑流量有一個獲得最低單位能量消耗的最優(yōu)值；另一個方面,液化率隨著膨脹機入口溫度的削減而增加；- word.zl- -圖 3 單位能量消耗以及液化率同第一個膨脹機入口溫度 t204 的變化圖3.4

14、其次個膨脹機的入口溫度t208對于該流程性能的影響其次個膨脹機的入口溫度對于其次個膨脹機的出口溫度有稍微的影響；而第二個膨脹機的出口溫度對于節(jié)流前的自然氣溫度有重要影響；這個影響的結(jié)果展示在圖 4 中；為了使膨脹劑中不產(chǎn)生液體因而要保證t208在-69.2 以上；流程的液化率隨著 t208的降低而增加, 這是由于隨著其次個膨脹機的 t208 的降低可以將天然氣在節(jié)流前冷卻到一個較低的溫度,從而使得自然氣的液化率上升；而單位能量消耗量隨著其次個膨脹機的入口溫度的降低而削減；這是由于隨著液化率的升高閃蒸汽的產(chǎn)生量會削減, 很簡潔從約束函數(shù)中發(fā)覺, 閃蒸汽需要經(jīng)過壓縮才可 以輸入中高壓自然氣管網(wǎng)；綜

15、上所述,單位能量消耗因而削減；- word.zl- -圖 4 其次個膨脹機的出口溫度對于節(jié)流前的自然氣溫度影響3.5 重?zé)N的別離溫度 t205對于該流程性能的影響重?zé)N的別離工作在自然氣的液化中起著特別大的作用；假如重?zé)N的別離不在一個相宜的溫度中完成, 將使重?zé)N在較低的溫度中固化產(chǎn)生運輸管道的堵塞；重?zé)N的別離溫度對于該液化流程性能的影響展現(xiàn)在圖5 中；當(dāng)隨著重?zé)N別離溫度的降低,液化率也同時降低； 重?zé)N別離溫度越低, 自然氣的中就有更多的重?zé)N別離出來；結(jié)果使得自然氣的液化率降低,離溫度的降低而上升；無論如何, 單位能源消耗量會隨著重?zé)N別- word.zl- -圖 5 重?zé)N的別離溫度對于該液化流程性

16、能的影響4. 結(jié)果及分析通過利用自然氣管道壓力能對液化過程的主要參數(shù)進(jìn)展優(yōu)化設(shè)計,如表 3 所示；很明顯,這個流程的單位能源消耗量是特別低的,在 0.03975kWh/Nm 3；相比較之下, MRC 流程中單位能源消耗量在 0.2-0.4kWh/Nm 3,氮膨脹流程中單位能源消耗量在 0.6kWh/Nm3 左右；無論如何,相較于其他的液化流程,較低的液化率是這個流程的缺點； 而且相較于其他的液化流程 95%的液化率這個流程的液化率只有 13.55%；這個液化才能相當(dāng)于一個小型的13.55 10 4Nm 3/d ；LNG 廠的液化才能,大約為如圖 6 所示,熱的和冷的復(fù)合曲線是 LNG 換熱器中

17、的重要參數(shù)；將壓力分析理論應(yīng)用于 LNG 換熱器；在高溫傳熱系統(tǒng)中的高溫曲線通過一個小型的LMTD 同低溫復(fù)合曲線相匹配； 當(dāng)這個傳熱系統(tǒng)降低到一個較低的溫度時,高溫復(fù)合曲線同低溫復(fù)合曲線匹配的不是很好而且此時需要的 LMTD 特別龐大；這是由于,當(dāng)處于較高的溫度時, 只有少量的重質(zhì)烴被液化此時大局部的自然氣處于氣相,因此此時的 LMTD 相當(dāng)?shù)男?；然而在較低的溫度時,甲烷同其他的碳?xì)浠衔锉灰夯瘯r大局部的自然氣處于氣液兩相中,從而導(dǎo)致了大量的 LMTD ；- word.zl- -如圖 6 熱的和冷的復(fù)合曲線5. 能量分析5.1 管線中可用的壓力能自然氣管網(wǎng)可以被視為一個穩(wěn)固的開放系統(tǒng)；能量分

18、析那么被用于運算自然氣管線中可利用的壓力能；開放系統(tǒng)的單位能量團(tuán)的運算可以遵循如下：e Hhh 0T 0s 0s依據(jù)熱力學(xué)熵的關(guān)系：s 0scplnTR GlnpT 0p 0開放系統(tǒng)中的單位能量團(tuán)可以被表示為：e x ,Hhh 0T 0c plnTR glnpT 0p 0在本文中,運算管線中的單位能量使用PR 方程；單位能量同管線壓力的關(guān)系如圖 7；在圖中可見隨著管線壓力的增加,單位能量也隨著增加；圖 7 單位能量同管線壓力的關(guān)系5.2 設(shè)備的能量分析包括壓縮機,膨脹機, LNG 換熱器,水冷器,閥門在內(nèi)的設(shè)備會產(chǎn)生能量- word.zl- -缺失；能量分析被應(yīng)用于這五個設(shè)備用來評估這些設(shè)備的

19、能量缺失；Lie 等人介紹了這些設(shè)備能量缺失的運算結(jié)果；這些設(shè)備的運算結(jié)果如圖 4 所示；其中,Ex,i 表示設(shè)備的能量缺失, Ein 表示輸入設(shè)備的能量, Eout 表示輸出設(shè)備 的能量, Wc 表示壓縮機消耗的能量, We表示膨脹機壓縮的功率,Sin 表示輸入系 統(tǒng)的熵值, Sout 表示輸出系統(tǒng)地熵值, T0表示四周環(huán)境溫度；能量分析的結(jié)果展現(xiàn)在圖5 中,可以發(fā)覺有大量的能量缺失, 大約有 37.91%的總能量缺失,來自于LNG 換熱器源自于較低的溫度下產(chǎn)生的大量LMTD ；因此, LNG 換熱器的最優(yōu)化處理是削減能量缺失的關(guān)鍵；膨脹機的熱能缺失是在32.67%左右,這是由于兩個膨脹機是平行設(shè)置而且每一個都是獨立的膨脹過程,而且能量缺失隨著膨脹比的增加而增加；這局部的能量缺失可以通過使用兩級膨脹或者級聯(lián)式膨脹而有效地削減； 挑選合理的進(jìn)口壓力或者