混合制冷劑對天然氣液化的影響范文
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《大眾科技雜志》2015年第三期
制冷劑的選擇主要依據其本身的基礎熱物性及節(jié)流特性，其中常壓沸點、臨界參數等是選擇制冷劑最為基礎的數據，然后還要考慮如三相點溫度等，以避免因三相點溫度過高，導致制冷劑在低溫下出現固相析出而堵塞管道。通常混合制冷劑由氮氣、甲烷、乙烷、丙烷等組成。為了把天然氣液化，必須用低沸點工質，才能獲得液化甲烷等級的溫度。沸點較高的重組分在預冷和液化循環(huán)中使用；而沸點較低的輕組分則在液化和深冷循環(huán)中使用。由表1可知，丙烷、異戊烷和乙烷可用于天然氣的預冷，甲烷、乙烯和氮氣用于天然氣的液化。根據氣源組分不同、地域不同，選擇不同的制冷劑，由物料和熱量平衡計算確定制冷劑以一定比例混合來滿足工藝要求。
2混合制冷劑的高效利用
制冷劑的冷量利用大多都是通過節(jié)流制冷和回熱獲得。節(jié)流制冷是高溫高壓氣體通過節(jié)流元件后焓不變而壓力降低伴隨著溫度下降。結合回熱措施，天然氣液化單元現在常用帶氣液分離器的內復疊循環(huán)。在內復疊循環(huán)系統(tǒng)內出現兩相流動，基本氣液相流速不同，會導致液相或氣相積存，由于非共沸混合物氣液相濃度不同會造成循環(huán)濃度變化，在節(jié)流元件處相變潛熱產生不同溫度等級的冷量，由表1、2知甲烷的氣化潛熱最大，但絕熱指數大，壓縮功耗也大，因此甲烷含量對循環(huán)系統(tǒng)提供深冷量很關鍵。采用高沸點的制冷劑可以減小因工質壓力差而造成相變區(qū)間的差異，并充分利用低壓相變潛熱大于高壓相變潛熱，從而改善兩相區(qū)回熱換熱器內的熱當量匹配，進而減小回熱換熱器內固有換熱器溫差，最終減小換熱器固有換熱㶲損失；換熱程度好，節(jié)流前溫度低，節(jié)流過程的㶲損也小，因此丙烷、異戊烷可以達到這個效果。
每一個制冷劑在內復疊循環(huán)系統(tǒng)內都很重要，有效的配比可以提高制冷循環(huán)系統(tǒng)的熱力學效率。
混合制冷劑液化流程運行時，原料氣的壓力、溫度、組分，混合制冷劑組分和循環(huán)壓力，LNG的儲存溫度、壓力等都會影響比功耗，運行成本。而這些參數又是相互關聯、互為影響的，因此在組織液化流程、確定工藝參數時需要借助工藝模擬反復計算調整、不斷優(yōu)化參數、在流程合理可行的基礎上，調整混合制冷劑的最佳配比，實現高液化、低功耗。
作者：鄭華賈菁王天將單位：河南中原綠能高科有限公司