摘要：近年来，我国对混合制冷剂循环液化天然气的应用十分广泛，其具有流程简单、成本少等优势。本文主要通过目标函数、约束条件、最优值及对应的流程参数值，分析和讨论优化混合制冷剂循环液化天然气的流程，并通过优化换热系统，降低工艺系统的能耗，从而提高混合制冷剂循环液化天然气流程的制作工艺。
关键词：混合制冷剂循环液化天然气；工艺探究
引言
混合制冷剂的最佳配比与流程运行参数互相影响，使计算十分困难，有必要借助过程模拟技术对天然气液化过程进行模拟优化和流程参数分析。在能耗方面，DMR液化单元占据整个液化工厂能耗的80%左右，因此对DMR液化流程进行模拟优化和流程参数分析十分重要。
1混合制冷剂循环液化天然气流程
混合制冷剂循环液化天然气流程包括两部分：混合制冷循环和天然气液化回路。混合制冷剂循环指混合制冷剂经过低、高压压缩机压缩升压，经冷水进入第三换热器进行气液分离。液相制冷剂经第一换热器冷却，经一系列节流、降温、降压措施并与返流的混合制冷剂混合，为第一换热器提供工艺所需冷量。气相制冷剂经换第一换热器冷却后，进入第三分离器进行气液分离。液相经换第二换热器冷却，继续进行节流、降温、降压，与返流的混合制冷剂混合，为后续第二换热器提供运行所需冷量，并与从第二换热器出来的气相制冷剂混合，经过第三换热器冷却后，进入到第三换热器中，为后续冷却工艺提供所需冷量。天然气液化回路工艺主要处理净化后的天然气，使其符合液化天然气的相关标准和要求。净化以后的天然气经第一换热器预冷进入分离器进行重烃分离，液相返回第一换热器后进入凝析油闪蒸系统，气相经换第二换热器冷却后，进行节流、降压、存储，进入第三分离器进行气液分离，液体则为天然气标准产品被存储到低温液化罐中。
2冷剂压缩机运行计算
2.1在原有流量不变的情况下增加丁烷2mol%，减少乙烯2mol%，计算压缩机功率及一二段出口温度。
2.2在原有流量不变的情况下增加丁烷2mol%，减少甲烷2mol%，计算压缩机功率及一二段出口温度。
计算结果总结：模拟计算发现，保证低温冷量充足的情况下，总冷剂循环量不变的情况下，适当增加重冷剂组分，优化调节冷剂配比，可作为降低装置运行负荷的必要条件。
3混合制冷剂循环液化天然气工艺
3.1冷剂冷量调节措施
提供冷量的冷剂包括两方面，一是由氮气、甲烷、乙烯、丙烷和异戊烷组成的混合冷剂；二是循环氮气。冷剂冷量调节，包括冷剂流量的调节和冷剂压力的调节：混合冷剂流量增加，制冷量增加；混合冷剂流量减小，制冷量减小。通过调节冷剂压缩机入口和回流阀调节，实际运行中调节幅度较大时优先考虑入口阀，以降低能耗。冷剂压缩机出口压力上升，入口压力下降，制冷量增加；出口压力下降，入口压力上升，制冷量减少。正常操作中即可根据系统所需冷量的多少适当调节压缩机出入口压力。
3.2混合制冷剂循环液化天然气流程约束条件
第一，第一个换热器热端面和高压制冷剂处于两相区，确保混合制冷剂进入分离器时产生气液两态。第二，第一个换热器热端面的低压制冷器处于气相状态。第三，确保第一个换热器端面不产生负温差。低、高压制冷剂、天然气之间至少有3℃的传热温差，其他换热器的传热温差根据各自的换热器端面温差作为决定。第四，将换热器熵增设置为1J，确保各换热器熵增大于0，避免出现负温差。第五，各个节阀开关设置降温措施，为温差效应提供驱动力，确保各换热器中、低压熵增和中、高压制冷剂及天然气之间相互传热。第六，确定流程以后，各分离器中必须产生气液两态。第七，将目标函数最优值生成流程参数，确保各换热器满足换热要求，符合能量守恒定律。
结语
综上所述，混合冷剂制冷液化天然气新方案经过在小型装置上的试验，实际产量超过合同设计指标要求，液化率高，单位功耗降低，增加了混合冷剂制冷过程的温度梯度，变工况适应能力强，省去了液化工序的混合冷剂泵，可操作性强，使能量效率接近传统阶式制冷工艺的同时，又保持了混合冷剂单循环工艺的流程简洁性和操作简单性。
参考文献：
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论文作者:马成
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
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