基本负荷型级联式天然气液化HYSYS软件计算模型.pdf

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石油与天然气化工
第38卷第6期
CHEMICAL ENGINEERING OF OIL GAS
463
\ NATVRALGASANMSADENE
基本负荷型级联式天然气
液化 EIYSYS软件计算模型
李士富李亚萍韩志杰
夭然及共凝液的利月
西安长庆科技工程有限责任公司)
摘要级联式天然气液化方法,是最初的天然气液化形式,世界上首座甚本负荷型級联式天
然气液化装置建在阿尔及利亚。冷却介质依次为水、丙烷、乙烯和甲烷。该法因其流程复杂而被后
来的丙烷预冷混合冷剂液化流程所代替,但有些小装置因该流程比較节能,仍有一定使用价值。本
文介绍一种简单的级联式天然气液化流程 HYSYS软件计算模型,供设计时参考
关键词基本负荷级联式天然气液化 HYSYS计算模型
DOI:10.3969/j.1issn.1007-3426.2009.06.001
级联式(又称复送式、阶式或串级制冷)天然て(4)増压至3800kIPa,经过水冷器(5)冷却全35℃进
液化流程,利用冷剂常压下沸点不同,逐级降低制冷入原料乙烯甲烷换热器(13),温度降至一21C,冉进
温度达到天然气液化的日的。常用的冷剂为水、内入原料乙烯甲烷换热器(14),温度降至一70C,最后
烷、乙烯、甲烷。第级为水冷,各冷剂压缩机出口进入原料甲烷燃料气换热器(15),温度降至
高温气体首先用水冷却,然后用丙烷冷却乙烯,再用150℃,经节流(9)节流至压力为250kPa,温度
乙烯冷却甲烷,最后乙烯和甲烷再冷却原料天然气,149.4℃,进入分液罐(16),顶部分出燃料气(18)
达到天然气液化的目的。
原料换热作为燃料。底部为ING(17)去儲罐。
1基础条件
(1)原料气组成(见表1
iーC4nーC1i-Csn-CsrーC5N2C02
组成81.627.194.01.0:0.906.3090.200.20
18
(2)原料气温度:25℃。
1ー原料气;2-分子筛脱C0;3一过滤器:4-原料气压編机
(3)原料气压力:500kPa。
5-水冷器;6-两烷压縮机;7ー乙烯压缩机;8-甲烷压縮机;
9-节流阀;10-两烷乙烯換热器:11-两烷甲浣換热器
(4)原料气流率:1860kmol/h(0C,101.32
12-乙烯甲烷换热器;13原料乙烯甲烷换热器
14-原料乙烯甲婗换热器;13-原料甲烷燃料气换热器
kPa,100×10m3/d)。
16-分液罐;17-LNG;18-然朴气
图1级联式天然气液化原则流程图
2工艺原则流程图
原料系统
2.2冷剂循环系统
原料气(1)温度为25℃,力为500kPa,首先
1丙烷系统循环
进入分子筛脱水器(2),在此脱出CO2。然后经过
由换热器(11)出来的肉烷温度为7.2℃,压力
港器(3)过滤出携带的杂质,再进人原料气压缩机为110kIPa,进入内烷压缩机(6)増至125)kPa
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基本负荷型级联式天然气液化 HYSYS软件计算模型
2009
温度为12.8℃?进人水冷器(5)冷却至85℃,经节に2时花様
流网(9)节流后温度为-32.83℃进入换热器(10)
流号
与水冷后的乙烯換热,温度升为一28℃,再与水冷層
气相分数1.00001.0001.0001.00001.000
温度
C0206.5)35.00
的甲烷换热,温度升为7.2C进入丙烷压缩机,完成
压力,kPa
0049C38003
丙烷的循环
摩尔流率,kmol/h186072.47178817881788
质量流率、kg/"h362503189350603506035060
2.2.2乙烯系统術环
流号
9
(
乙烯从换热器(13)出来温度为0.0℃、E力为
气柑分效0.9530.70010.00000.0061.0000
120kPa,进入乙烯压缩机(7),将乙烯爪缩至2000
温度,C
21.00…70.00-150.0(149.4117.8
kPa,温度为220,4℃,用水冷却至35进入换热器
摩尔流率,kmol/h17881788178817882460
(10),与低温丙烷换热,乙烯被冷却至一29.8℃,然质量流率,kg/h3505035035060350601083500
后经节流阀(9)节流至180kPa,温度降全一93.54C
流号
14
16
进人换热器(12)与甲烷换热?温度上升至一8C,然
相分数
),0000)0.4198
01,00001,0000
后依次进入换热器(14)、(13),温度山升至0.0C进
温度,C
35.00-32.83-28.007.247.24
人乙烯压缩机,完成一个循环
摩尔流率,kmol/h
2.2.3甲煷衛环系统
质量流率,kg/h10800108500108500108500108500
从换热器(13)出来的甲烷温度为-22.3℃,压
流号
20
力为110kPa,进入甲烷压缩机(8),增压至3500
相分数
1.00O01.O0(
()8720.43861.00()0
温度,℃C
220.435.0-29.80一93.54-80.00
kPa,温度为321.6C,经水冷器(5)冷却至35℃,进
压力,kPa20001970195
入换热器(11),温度冷至一25℃.然后进入换热器
摩尔流率,kmol/h2310
质量流,kg/h648006480061800648006A80
(12),温度进一步被冷却至-93.49C,然后经过节
流号
流(9)节流全170kPa,温度降至-154.9C,依次
气相分数1.00001.0001.00001.0001.90
经过换热器(15)、(11)、(13),温度回升至一22.3℃
温度,C
21,535.Q-2、5.0
进入甲烷压缩机(8),完成卩烷的循环
力,kFa
0.0120.03500347(3450
尔流,krol/1l2310
HYSYS教件计算模型
质量流率,kg/h6480064800404304043040430
流号
根据级联式天然气液化原则流程图,绘制
气相分数C.0000.55231.001.C001.00
HYSYS软件计算模型,见图2
湍度,C
3.49-154.9-92.06一22.30-60.34
110
因为原料气中含有3.9%的CO)2,因此,必须脱摩尔流率,kmod/h2520
出,否则将会造成换热器的堵塞。
质量流率,kg/h40430404:30404304013040430
流号
38燃料气
气相分数
000)1.00000,090
6201,201
温度,℃
2.30-73.00-149.4
压力,kPa10230250
摩尔流率,kmol/h252011.