文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
小型天然气液化流程模拟及优化技术研究
姓名:王保庆
申请学位级别:硕士
专业:动力工程
指导教师:顾安忠;杨志毅
20071001
小型天然气液化流程模拟及优化技术研究
摘要

小型 LNG 工厂的设计首先要处理好投资与回收效益之间的关系,即
在满足产量和生产安全可靠的前提下,以最小的设备投资和较低运行成
本获得最大的经济效益。正确地对小型液化流程进行模拟优化,可以降
低装置建设过程中不必要的投资,缩短项目建设周期,收到较大经济效
益。本文建立天然气物性数据库的基础上,对小型天然气液化流程进行
系统地分析、模拟和优化,探讨了液化流程以及流程参数选择的原则,
对立足国内技术设计和建设小型天然气液化装置具有重要的理论和应
用价值。
本文对不同类型的天然气液化流程进行了分析与总结,从不同类型
的天然气液化流程工艺原理、技术特点、安全性、易操作性和工艺系统
复杂性等方面进行了分析和论述。选择氮气膨胀制冷流程作为本文研究
的目标,符合国内天然气气源分布、资源储量和不具备建造大型基本负
荷天然气液化工厂的建设条件。
结合课题目标和要求, 工艺设计软件作为研
究平台,组建了氮气膨胀液化流程模拟模型,利用氮气膨胀液化流程模
拟模型完成了原料天然气操作压力、高压液态天然气节流前温度和液态
天然气储存条件的确定;并通过初步的物料平衡和热平衡模拟计算发现
氮气膨胀液化流程模拟模型的不足和缺陷,提出改进措施。
从氮气膨胀液化工艺制冷剂热物理性质研究为出突破口,利用
工艺设计软件建立了氮气膨胀制冷循环简化模拟模型。
通过对氮气膨胀制冷循环局限性、膨胀机出口压力对增压机输入功率的
影响、膨胀机出口压力对系统的制冷效率的影响的模拟计算,确定出氮
气膨胀制冷循环适宜的膨胀机出口端压力;利用氮气膨胀液化流程模拟
模型,对不同氮气膨胀机机械效率、环境温度和工艺过程设备压力降条
件下的氮气压缩机组功耗进行了模拟计算和系统研究。
随着我国天然气工业的蓬勃发展,“西气东输”和“川气出川”等
大型天然气输配工程以及一批 LNG 装置的投运,我国液化天然气工业已
经进入一个迅猛发展的时期。本文以小型天然气液化流程模拟及优化技
术研究为题,对小型天然气液化流程进行优化研究,具有现实意义和深
远的社会和经济效益。

关键词:天然气液化流程工艺模拟优化低温
Technical Study of Simulation and Optimization of Small Scale Natural
Gas Liquefaction Process
Abstract
The design of small scale LNG plant first need to handle well with relationship between
investments and return efficiency, that is, under the precondition of meeting production
capacity and operation security, to gain the Max economic efficiency by the minimum
Capital investment and lower operation cost. Proper Simulation and optimization of
Small scale natural gas liquefaction process can lower unnecessary investment during
construction and speed up project schedule. Based on natural gas physics data base, the
dissertation systematically analyzes, simulate and optimize the liquefaction process,
discussing principle of process and its data selection, which is of both theory and
application importance to domestic design and construction of small scale natural gas
liquefaction installations