油气储运专业课LNG复习资料

Jane 12问题(条带化响应，关键字)绘制流程图6问题第一章简介1，液化天然气(LNG):在大气压力下将天然气冷却到约-162 ，在天然气中称为液化天然气。2、LNG的基本特征：(1)无色、无味、无毒、无腐蚀性；(2)其体积约为气体天然气体积的1/625。(3)重量只有相同体积的水的大约45%。(。(4)节省存储和运输空间和成本，散热量大，性能高。第二章天然气净化技术1，LNG有什么杂质吗？H2O、SO2、H2S、COS、Hg、芳香烃、N2、He、O2为什么从天然气中去除水分？(1)天然气含有CO2和H2S，在有水的情况下形成酸液腐蚀管道和设备。(2)在一定条件下形成天然气水合物，堵塞阀门、管道和设备；(3)减少管道容量，造成不必要的功耗。第三章制冷原理和方法1、冷却原理基本上可分为气体膨胀冷却和相变冷却两类(1)气体膨胀制冷：利用高压力的气体都通过节流或膨胀机的绝热膨胀，使气体发生低血压，从而获得冷量。(。该方法分为两种类型：节流膨胀制冷和绝热膨胀制冷。(2)相变冷却：相变时使用特定物质(即制冷剂)的吸热效应产生冷量。将特定物质(制冷剂)从液体转换为蒸汽的最常见的吸热冷却也称为蒸汽冷却，一般有三种类型：蒸汽压缩、蒸汽喷射和吸收。注：气体液化中常用的冷却方法(3种)为异径管膨胀制冷、膨胀机绝热膨胀制冷、蒸汽压缩冷却。2、膨胀机制冷循环(绝热膨胀过程)膨胀制冷循环流程图(与书P26的图3-3稍有不同，翻翻书页就能看到)1-压缩机；2-烘干机；3-冷凝器；4-气液分离器；5-膨胀机；6-节流膨胀机冷却循环是输出能量的绝热膨胀过程，可以大大提高循环的热性能，获得更大的温度降。工艺：温度为T0，压力为P0的原料气体冷凝换热器在传热后降低到温度T2，压力P2，部分凝结分离的凝结水从气液分离器分离减压后排出，未冷凝的气体通过膨胀机绝热膨胀到压力P3，温度T3。在膨胀过程中，输出部分机械能或热，低温低压干燥气体通过冷凝热交换器吸收热，加热到T4后输出。注：在膨胀机冷却循环中，冷量主要发生在膨胀机上，其次是冷凝热交换器产生的等温节流效应。冷耗主要用于液化凝结水和冷却损失补偿。绝热过程：当系统和外部世界之间没有热交换时，系统状态变化所经历的过程称为绝热过程。等熵过程：如果绝热过程是可逆过程，那么这个过程就是等熵过程。隔热材料必须是不等待熵的可逆绝热过程，才是等熵过程。3、说明执行外部工作的气体的绝热膨胀效果吗？-下面介绍的等熵膨胀效果类似高压天然气通过涡轮膨胀机进行绝热膨胀的同时，外孔的过程可以逆转的话，必然是等熵过程。这个过程的特点是，随着气体膨胀的对外作用，熵不变，膨胀后气体温度降低，冷水发生。等熵膨胀效果：气体进行等熵膨胀时压力变化引起的温度变化称为等熵膨胀效果。4、蒸汽压缩制冷是相变在制冷中常用的一种，利用液体汽化时的吸热效应获得低温，即液体气相转变制冷。蒸汽压缩冷却循环包括四个过程：节流膨胀、液体冷却剂蒸发、气体冷却剂压缩和过热气体冷凝。(1)A-B工艺节流膨胀过程:冷凝器中的制冷剂液体(A)，通过节流膨胀到蒸发压力pB，温度下降到之前相应的饱和温度TB，形成两相状态的气液混合物。点a是饱和压力pA和焓HLA的气泡点液体。液体在一个节流下闪光，压力减少到Pb，温度也减少到TB。膨胀后的压力值pB由预计制冷温度TB(点b)确定。气液共存，因为点b位于p-H图的包络区域。充气阶段A-B是通过膨胀阀生成的，不会交换能量，所以这个过程可以被视为焓过程，所以阀门出口处整个物流的焓必须等于进口处物流的焓。节流过程是不可逆的，因此随着过程的进行，熵会增大。(2)B-C过程液体蒸发过程:在A-B膨胀期间生成蒸汽不会提供所需的冷却效果。在蒸发器B-C阶段，制冷剂液体吸收热量并蒸发，因此产生冷却效果。这是恒温恒压的阶段。在c点，蒸汽的焓等于b点蒸汽的焓。(3)C-D工艺气体压缩工艺:制冷剂蒸汽离开饱和压力pC上的蒸发器进入压缩机助推器，加压目的是在高压下重新液化循环制冷剂。如果焓值为HVB，则该温度为TC，在这一点上熵为SC。对于理想气体等熵压缩过程，直线C-D 、等熵压缩为压力pA。(4)D-A过程过热气体冷凝过程:离开压缩机的压力为pD=pA，温度为TD的过热制冷剂在几乎一定压力下通过冷凝器冷却到露点温度TA，此时制冷剂蒸汽在恒温下开始凝结。气相制冷剂由过热状态下露点温度，露点温度下的气体凝结成饱和液体两个过程组成。在过热和冷凝过程中，蒸发和压缩过程中添加到制冷剂的所有热量和操作都必须返回到p-H图的a点(起点)，并移动以完成一个周期。在这四个过程中熵和焓是如何变化的？积分！4、天然气液化行业常用的制冷剂是什么？制冷剂，也称为制冷剂，是在制冷剂系统中完成制冷剂循环的工作介质。按化学成分可分为四类。(1)无机化合物制冷剂(2)氟利昂制冷剂(3)碳氢制冷剂(4)空比溶液制冷剂。在天然气液化装置中，碳氢化合物经常用作制冷剂。常用的碳氢化合物制冷剂是甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、乙烯和丙烯。天然气冷却装置中最常用的是丙烷、乙烯、乙烷、甲烷等制冷剂。4、蒸汽压缩制冷循环工艺可以分为单个制冷剂压缩制冷、级联制冷、混合制冷剂制冷等多种形式。(1)单制冷剂压缩制冷(以纯丙烷制冷为例)1)单制冷剂单级压缩制冷系统2)单制冷剂双级制冷系统具有双级冷却和级间闪存节能装置，通常可以节省20%的能源。3)单制冷剂三级制冷系统注：随着压缩机的增加，能耗迅速减少。但是随着压缩机的增加，安装制冷系统的费用也会增加。(2)级联制冷级联冷却循环流程图：此图与书P32中的图不同，可能是错误的。使用两个制冷剂的级联制冷。可以获得比单个制冷剂压缩制冷剂低的温度。级联冷却通常由高温和低温两部分组成。高温部分使用中温制冷剂，低温部分使用低温制冷剂。这两个部分分别在高温部分系统中，制冷剂的蒸发成为制冷部分系统(单阶段或两阶段压缩)，该系统使用单个制冷剂在低温部分系统中冷凝制冷剂。高低温两部分用一个凝结水蒸发器连接，低温部分的冷凝器和高温部分的蒸发器。然后，低温部分的制冷剂吸收的热量被传送到高温部分的制冷剂中，高温部分的制冷剂又可以将热量传送到周围介质(空气或水)中。(3)混合制冷剂制冷(掌握工艺)混合两种或多种制冷剂以获得低制冷剂温度而制成的混合制冷剂制冷循环。上图是使用R12和R13混合制冷剂运行的单级压缩单级凝固低温冷却系统。过程是由压缩机压缩的蒸汽向冷凝器排出。在这里，许多中温成分R12和少量低温成分R13凝结成液体，流入储存装置3。以低温成分R13为基础的非冷凝蒸汽从冷凝器顶部引导到冷凝蒸发器，在这里，管内蒸发的液体凝结，冷凝液流入储物5，通过5到节流9冷却到蒸发器7。为了减少损失，系统中还安装了播放器6。第四章天然气液化技术(重点)LNG生产分为原料气预处理、液化和储存三个阶段。天然气液化是低温过程。原料天然气经过净化预处理后进入热交换器进行低温冷冻循环，冷却到-162 时液化。第一，天然气液化技术，液化流程是什么？气体液化过程如下：(1)级联循环(2)混合制冷剂液化流程，即MRC(3)膨胀机冷冻液化流程(4)液氮液化天然气流程(5)CII液化流程1，级联循环典型的级联循环由三个单独的冷却循环(丙烷、乙烯、甲烷)螺纹(三个温度级别)。使用9个温度级别(丙烷段、乙烯段、甲烷段-160)代替3个温度级别(丙烷段、乙烯段、甲烷段3个)，使实际阶段之间的工作温度尽可能接近原料气体的冷却曲线。天然气3温度水平和9温度水平差周期的冷却曲线如下：级联液化工艺也称为阶水液化工艺、叠置液化工艺、串联蒸发冷凝液化工艺。级联液化工艺的优点：(1)能耗低；(2)制冷剂是纯物质，没有比例问题，运行稳定。(3)技术成熟，压缩机哮喘减少。缺点：(1)单位数(3台压缩机)，过程非常复杂，投资成本高；(2)辅助装置很多。(3)管道和控制系统复杂，维护不便。级联液化流程图如下：解释流程：级联液化工艺由分阶段供应冷量液化天然气的三阶段压缩制冷剂组成，每个水平使用的制冷剂分别为丙烷、乙烯、甲烷，每个冷却循环包括3个换热器。在级联液化过程中，低温度水平的循环将热量移动到相邻的较高温度水平的循环中。第一丙烷制冷循环为天然气、乙烯和甲烷提供冷量。二次乙烯制冷循环为天然气和甲烷提供冷却能力。第三次甲烷制冷循环为天然气提供冷量。级联冷却循环过程包括三个密封的纯碳氢化合物制冷循环：丙烷循环、乙烯循环和甲烷循环。2、混合制冷剂液化流程(MRC)使用5种以上多组分混合制冷剂(如C1到C5的碳氢化合物和N2)作为工作流体，进行逐步冷凝、蒸发、节流膨胀，从而获得不同温度水平的冷却能力，以供逐步冷却和液化天然气使用。与纯成分制冷剂不同，混合制冷剂产生的制冷剂量是在一个连续范围内，纯成分制冷剂产生的制冷剂量是在一个固定温度下产生的。与级联液化流程相比，MRC的优点包括：(1)单位设备少，只有循环压缩机的情况下，过程简单，投资也节约；(2)管理方便。(3)混合制冷剂成分可以部分或全部从天然气本身提取和补充。MRC的缺点是：(1)能耗高，比级联液化流程约高10%-20%；(2)混合制冷剂的合理比例更为困难。a、预冷混合制冷剂液化工艺无MRC主换热器的下部称为温度端，上部称为冷却端。净化后的天然气由主换热器的底部(温端)进入，从主换热器的顶部(冷端)出发。图4-5工艺说明：混合制冷剂在高压下压缩，首先用水冷却，移除部分热量，然后进入气体-液体分离器S1，分离为气体相和液体。其中，液体通过预冷换热器E1与冷却后通过节流、冷却、低压回流的混合制冷剂混合，然后向预冷换热器E1提供冷量，冷却天然气，混合分离器产生的气相和液体。另外，气相制冷剂由预冷换热器E1冷却后进入气液分离器S2，将其分离为气相和液相，液体由主换热器E2冷却后与节流、冷却、降压、逆流混合制冷剂混合，然后由主换热器E2冷却，用于冷却天然气和混合分离器产生的气相和液相。E2发出的气相制冷剂通过冷热交换器E3冷却，然后节流、冷却，进入用于冷却气体和气相混合制冷剂的过冷换热器E3。预处理的天然气依次经过预冷换热器E1、主换热器E2、过冷换热器E3，经过从气相转变为液相的冷却、冷凝、过冷过程。过冷换热器E3出口的高压液体天然气通过节流节流到储存压力，从而温度降低到储存温度，液体天然气进入部分汽化的两相区域，注入LNG罐。丙烷预冷混合制冷剂天然气液化工艺(C3/MRC工艺)这是以MRC工艺为基础开发的下一代液化工艺。第五章LNG生产主要设备问题1，在小型液化天然气项目中如何选择制冷压缩机，需要计算哪些参数？问题2，膨胀机工作原理，工作过程？液化流程的主要工艺设备有制冷压缩机、换热器、膨胀机等。第一节制冷压缩机冷冻压缩机(原动机)，包括压缩机和驱动装置。制冷压缩机的选择与液化工艺的选择密切相关。每个液化工艺的所需功率和压缩设备各不相同，尤其是物流的相对分子量、压缩比和流量会因工艺而异。一、压缩机的选择大型基本负荷天然气液化厂压缩机选型，总结说：(1)预冷循环更多地选择离心压缩机。(2)气体液化周期一级压缩多选择轴流压气机、带二级压缩中间冷却器的离心压气机的选择；(3)甲烷压缩机多选择离心压缩机。小型LNG工厂需要的电力少，因此常用往复式、螺杆、回转式压缩机。低压混合制冷剂(LPMR)压缩机选