级联型天然气液化HYSYS计算模型研究-.pdf

OI L AND GAS TR E ATI NG AND 第 P 3 R O 卷 CES 第 SI 3 N 期 G I油 号 加 工 l 3 9 I油 号 加 工 l、’ 级联型天然气液化HY S Y S 计算模型研究 王勇 张玉玺 李娟花’ 李 占生z 齐园园 1 ． 西安长庆科技工程有限责任公司 ， 陕西西安7 1 0 0 1 8 ； 2 ． 中国石油长庆油 田公司监理公司， 陕西西安7 1 0 0 1 8 摘 要 L N G 调峰站 主要用 于天 然气液化调峰使用 ， 调峰装置 的推广使用会 对我 国液化天然 气 工业发展产 生深远影响。法 国燃气公 司所采用 的新型级联 型天 然气液化流程调 峰装置 代表 了 目前 国际上天 然气液化流程 的发展趋势 。由于 国外公 司并没提供该装置 的模拟计算 ， 致使 生产运行 中有 些参数无 法进行优 化控制。结合该装置 的生产运 行参数 ， 采用 国际上著名 的H Y S Y S 软件进行模拟 、 分析 、 研 究和计算 ， 找 出其 中的关键参数控制 点。 该模型研究不仅对天然气液化设计提供理论依据 ， 还可对所建装置进行 生产分析 ， 优化 系统参数 ， 提高运行 负荷 ， 以最少 的能耗获得更 高的产 率。 该计 算模 型研 究对于 国内开展 天然气液化设计提供理 论上 的指 导；对所建 天然气液化装置提供 参数优 化 、 工况考核等技术支撑 。 关键词 级联型； 天然气液化 ； H YS Y S ； 模拟 ； 调峰 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 ． 2 0 1 3 ． 0 3 ． 0 1 1 0前 言 天然气液化调峰装置主要分布在欧洲和北美 。其 主要分布情况为 美 国6 2 座 、 英 国5 座 、 加拿大3 座 、 德 国2 座， 澳大利亚 、 阿根庭 、 中国、 比利时和荷兰各1 座口 ] 。 国内某L N G调峰站是 我国第一座调峰 型天然气 液化装置。该装置建成推动了我国液化天然气工业的 发展 ， 是东海天然气早期开采供应上海城市燃气工程 下游部分 中的一个重要组成部分。主要用于天然气早 期开采中上游工程 因不可抗拒 的因素 如台风等 停 产 ， 输气管线事故 ， 或冬季调 峰时向管 网提供安全可 靠的天然气 。该装置由法 国燃气公 司设计制造 ， 1 9 9 9 年投入运行 ] 。 法国燃 气公司在研究世界各种天然气液化流程 基础上 ， 从优化流程 、 减少投资上开发 了新型 的混合 冷剂液化流程 ， 即整体结合式级联型液化流程 。该流 程吸收了国P L N G技术最新发展成果 ， 与当今 天然气 液化技术发展趋势相吻合。国内某L N G 装置作为调峰 引进 了该流程 ，实际运行证明该工艺具有实用价值。 由于国外资料没有提供具体的计算模 型， 因而生产操 作 中无法对装置进行参数的最优控制。本文通过运用 国际上著名 的HY S Y S 软件对该L N G调峰站进行模拟 计算 ， 结果表明 模拟与实际运行吻合得较好 。 1 级联型天然气液化流 程特 点 级联型天然气液化流程具有 流程精简 、 降低设备 投资和操作费用的特点 ， 主要是简化了预冷制冷机组 的设计 。在流程中增加了精馏塔 ， 并将冷剂分馏为以 丁烷和戊烷为主的重组分和 以氮 、 甲烷 、 乙烷为主的 轻组分 。重组分在冷却和节流降温后返流 ， 作为冷源 进入冷箱上部预冷天然气和混合冷剂 ； 轻组分气液分 离后进入冷箱下部 ， 用于冷凝和过冷原料气 。 本工艺中冷箱采用高效钎焊板翅式换热器。该换 热器具有体积小 ， 便于安装 的特点。整体冷箱分为上 下两部分 ， 结构紧凑 ， 换热器平行排列 ， 换热面积大 ， 收稿 日期 2 0 1 3 - O 1 0 3 基金项 目 中国石油 天然气集 团公 司资助项 目 C Q Y T 0 2 0 K 一 2 0 1 1 作者简介 王勇 1 9 7 8 一 ， 男 ， 甘肃庄 浪人 ， 工程师 ， 硕士 ， 主要从 事油气 田设备及装置研究设计工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 实际上支撑剂颗粒在裂缝 中的输送沉 降过程 是 复杂的 ， 为简化计算过程 ， 此模 型没有考虑 液体在裂 缝 中的滤失 ， 如能在模拟 中加入滤失模块 ， 可进一 步 提高模型的准确性 。 参考文献 [ 1 ] S t o k e s G G． On t h e E fl e e c t o f t h e I n t e r n a l F ri c t i o n o f F l u i d s o n t h e Mo t i o n P e n d u l u ms [ J ] ． Ca mb ri d g e P h i l o ． S o c ， 1 8 5 1 ， 9 2 81 6． [ 2 ] Cl a r k P E ． T r a n s p o r t o f P r o p p a n t i n Hy d r a u l i c F r a c t u r e s[ C] ． SPE 1 0 31 6 7， 2 00 6． [ 3 ] 乔继彤 ，张若京 ，姚 飞． 水力压裂的 支撑剂输送分析 [ J ] ． 工程力学 ， 2 0 0 0 ， 1 7 5 8 9 9 1 ． Qi a o J i t o n g ， Z h a n g Ru o j i n g ， Ya o F e i ． A S t u d y o f P r o p p a n t T r a n s p o r t i n Hy d r a u l i c F r a c t u ri n g[ J ] ． E n g i n e e ri n g Me c h a n i c s ， 2 0 0 0， 1 7 5 8 9 -9 1 ． [ 4 ]朱红钧 ， 林元华 ， 田 博 ， 等． 气体钻 井偏 心环 空气 固两相流 模拟研 究[ J ] ． 石 油钻采 工艺， 2 0 1 0 ， 3 2 1 2 3 2 4 ． Z h u Ho n g j u n ， L i n Y u a n h u a ， T i a n B o ， e t a 1 ． Nu me ri c a l S i mu l a t i on of t he Ga s Cut t i ng s F l o w Pr ope rti e s i n Ec c e nt ric Ann u l u s b y G a s D ri l l i n g[ J ] ． Oi l Dr i l l i n g a n d P r o d u c t i o n T e c h n o l o g y ， 2 0 1 0， 3 2 1 2 3 - 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