导　　师： 华贲

学科专业： H1701

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 能源、环境问题已经日益成为制约我国经济可持续发展的一个瓶颈，为了优化能源结构，我国开始大力从国外进口液化天然气(lng)。lng汽化时会释放出大量的冷量，充分高效地利用lng的冷量，不仅有利于节约能源，创造巨大的经济效益，而且可以减少lng汽化过程对周围环境造成的冷污染。 针对国外lng冷量利用过程存在的冷量利用率低，冷煳损失大、<火用>效率低等问题，本文利用流程模拟软件，建立了空气分离、废旧橡胶低温粉碎、低温冷库、二氧化碳液化和冷量发电等lng冷量利用工艺的模型，并对各个工艺利用lng冷量的节能量、冷煳损失和<火用>效率进行了计算和分析。结果表明，在这些工艺中，空气分离利用lng冷量的<火用>效率最高，达到52.1％，并且其节能效果也最显著，利用1.0 t lng的冷量可以节省用电256.5 kwh；二氧化碳液化和冷量发电工艺的<火用>效率较低，只有40.0％左右，其利用lng冷量的节能量不到100.0 kwh/t。单个工艺独立使用均无法充分、高效地利用lng的冷量。 由于不同工艺对lng冷量的温度品位需求不一样，本文提出了一种将多种冷量利用工艺集成，按照“温度对口，梯级利用”的原则逐级利用lng冷量的集成工艺。研究结果表明，集成利用可以大大提高lng冷量的利用效率，利用lng冷量的节能量是单独利用的1.48倍，冷<火用>损降低了45.6％，火用效率达到71.1％。 针对lng接收站面积较小，lng汽化量随时间波动较大等因素对lng冷量利用规模的限制，本文提出了一种以冷媒为介质的lng冷量集成利用方法。此方法中，先利用冷媒在接收站内同lng换热回收冷量，再将携带冷量的冷媒输送到接收站外供给冷量用户使用。通过这种方法将lng冷量的回收和利用分开，从而可将多个大型的冷量利用装置布置在接收站外，减少了接收站面积对冷量利用规模的限制。而且，由于lng无需送到接收站外进行冷量利用，其汽化过程全部在接收站内完成，解决了为保障安全供气无法将大量lng用于冷量利用的限制，有利于提高lng冷量的利用率。同时，当lng汽化量波动时，通过调节与lng换热的冷媒量可以回收更多的冷量，并且能够比较平稳的向冷量用户提供冷量。但由于多了一次换热过程，以冷媒为介质利用lng冷量比直接利用的<火用>效率要低10％～20％。在lng接收站，将这种冷量利用方法同lng冷量直接利用法结合起来，可以提高lng冷量的回收利用率。 lng在高压下汽化时有大量的冷炯转化为天然气的压力<火用>，并通过高压管网输送到下游市场。针对天然气高压管网压力波动频繁，压力火用的大小随时间变化，不便于利用的现状，本文提出了一种利用高压天然气压力<火用>的管道天然气液化新工艺，其流程的天然气液化率高于现有国内的同类工艺。同时，本文还提出了一种天然气压力煳拥于废旧橡胶粉碎的制冷装置，为压力炯的利用开辟了一个新的领域。这两种工艺对天然气压力波动均有较好的适应能力，压力<火用>的利用效率大于40.0％。 在我国进口的lng中，c<,2><'+>轻烃含量高的湿气将占有一定的比例。从进口lng湿气中回收轻烃，不仅有助于统一国内各种气源天然气的热值，而且也有利于优化我国乙烯工业的原料路线。针对现有lng轻烃分离工艺中存在的能耗高、无调峰能力和冷火用损失大等缺点，本文利用工艺过程用能的“三环节”模型对现有lng轻烃分离流程进行了分析，找出存在问题的症结，并针对症结对流程进行了相应的优化改进，提出了一种lng轻烃分离优化工艺。相比现有工艺，此优化工艺的耗电量降低了54.2％，<火用>效率也提高了14.8％。

关 键 词： 液化天然气 冷量利用 轻烃分离 工艺优化 工艺集成

分 类 号： [TE626.7 TU996.12]

领　　域： [石油与天然气工程] [建筑科学] [建筑科学]