对双循环混合冷剂天然气液化流程相关思考与分析

伍运昌

摘要：本文主要分析了双循环混合冷剂天然气液化流程的相关研究，重点介绍了混合制冷剂天然气流程的优点，它不仅可以提高液化的效率，还能降低能耗，因此被广泛应用在大型LNG液化装置中，而且还因为其独特的优势更适合应用在大型的天然气液化装置中。通过对该装置的分析和研究，结合DMR液化流程中混合制冷剂循环节流级数的差异，就需要对流程进行下一步的优化和升级，并根据模拟环节得出流程消耗，计算比功耗等数值。

关键词：双混合冷剂;天然气液化;HYSYS模拟

随着全球经济的发展，全球变暖和空气质量问题成为关注的重点。并且，人们对生存环境要求逐渐提高，很多国家都将解决使用化学燃料造成的环境问题列成重点。并且，经济的发展需要能源作为支撑，但是，大多数能源都属于不可再生资源，尤其是煤炭和石油，还对生态环境造成了严重的破坏。煤炭和石油作为能源结构中的重要组成部分，更需要进行研究。而天然气在世界能源结构中占比逐渐加大，就需要进行思考和研究。

1.双循环天然气液化流程确定和冷剂选择

混合制冷剂压缩机段数选择时，需要综合考虑各方面的因素。并且，气体在压缩过程中大多会有多种表现形式，如果是等温压缩，将会降低相应的功耗。在气体增压过程中，大多数压缩机设备都被认为是绝热压缩过程，并导致气体压力和温度呈现出升高的趋势。实际上，大部分压缩机的功耗都比较大，此时为了确保机器的安全运行，也需要对出口温度进行控制。那么，为了降低功耗，可以结合实际情况来对压缩过程进行分段，且每一过程结束后，气体将会通过冷却、温度降低处理后进行压缩阶段。在压缩段数确定之后，要根据功耗来确定每一段的压比。在对双循环天然气液化流程进行选择的过程中，一般会将制冷工艺的液化冷剂系统给予科学、合理的划分，其主要包括深冷制冷循环和预冷制冷循环两种。换句话说，缓和制冷剂系统一般是由深冷混合制冷剂液化系统和混合制冷剂液化系统两部分构成，他们之间相互独立，然而又被称之为双循环混合制冷剂系统。另外，在DMR流程中两个循环也会有各自的换热温区，也需要根据具体的情况对混合制冷剂进行组分和配比。实际上，深冷冷剂和预冷冷剂要按照一定要求压缩处理后才可以送入冷箱内进行冷凝。在整个过程中，混合制冷剂和冷却天然气为冷箱提供热量，这样才能有效的达到液化天然气的作用。在混合制冷剂的选择上也要按照实际情况给予科学、合理的选择，以此来发挥其作用。通常情况下，天然气的液化一般是在换热器内天然气和混合制冷剂换热而形成，而且在天然气液化过程中，冷量一般来源于换热器内混合制冷剂蒸发而产生。在混合制冷剂组分中，每一个组分都具有不同的制冷温度范围，此时要结合实际情况给予选择。如果组分沸点较高时，汽化量在温度较高的制冷区域更大。相反，如果组分沸点较低时，汽化量在温度较低的制冷区域更大。也就是说，在相同温度范围内，不同沸点的组分可以起到的制冷作用存在一定的差异。因此，在混合制冷剂配比选择上也要根据具体情况进行分析。并且，混合制冷剂具有多元化的组分。但是，如果种类过多也会面临储存、调配系统更加复杂的情况。因此，就需要在选择混合制冷剂组分时合理分析。具体情况如下图 1所示：

2.天然气和混合制冷剂的热物性计算

一般情况下，在DMR整个流程中需要進行HYSYS模拟，而在这一过程中，物流物性数据的精准度也会直接关系到最后实验结果的准确度。基于上述情况，就需要天然气液化流程中做好混合物物理特性分析，以便更好的了解和掌握混合物特征。在天然气液化过程中，要综合考虑天然气和混合制冷剂的相变特征，对于预处理后的混合制冷剂和天然气基本上是由不同配比的多元混合物构成。因此，在对这种物质进行模拟时就需要使用相同的热力学计算模型。然而，在DMR流程实际应用过程中，最好将混合制冷剂和天然气的温差变化按照要求控制在100℃～170℃。但是在物流的冷却阶段，会导致其状态出现比较大的变化，一般是从气态转化成气液平衡态，随后成为液态。实际上，在气态和液态状态下，物流液相部分和气相部分间会出现组分改变，此时就需要合理选择热力学计算模型，以便对物流的相平衡给予准确计算，最后还需要对密度、熵值和焓值等参数给予准确计算。在计算气液相平衡中，通常会有两大类的方法。一种是状态方程法，另一种是活度系数法。两者所适用的条件和范围都不同。由于在DMR过程中，整个系统都处在高压的状态下，就需要选择更加合适的计算高压天然气的方法，提高实验的准确度。具体情况所下所示：

3.结束语

综上所述，混合制冷剂液化天然气流程有着其他方式不可比拟的优势，并且液化效率高、能耗低等优点也被广泛应用在生产过程中。在混合制冷剂使用阶段，双循环混合制冷剂天然气液化流程具有其他流程不可比拟的优势，并且还可以在大型的天然气液化装置中进行使用。但是，在使用过程中仍然存在很多的问题需要解决，以此来提高应用的水平，还要提高DMR流程的适应性和效率，提高对能源的利用率。

参考文献：

[1]肖荣鸽，高旭，靳文博， 等.双循环混合制冷剂天然气液化流程的优化模拟[J].化学工程，2019，47（3）：62-67，73.

[2]沈晓谋，马维新.关于混合制冷剂循环液化天然气工艺的研究[J].现代制造技术与装备，2019，（10）：183-184.

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