论文部分内容阅读
提高煤炭利用效率，减少污染，实现煤炭资源的清洁高效利用是节能减排的必然要求。在各种煤炭清洁利用技术中，煤制合成天然气(Synthetic natural gas, SNG)具有设备流程相对简单、技术成熟可靠、单位热值投资成本低、生产过程污染物较少等优点。低温液化是SNG输运的一种有效方式。经预处理的SNG除主要组分甲烷外，还含有氮气、氢气(0.7-9.8%)等非常规组分，其中氢气与其他组分的热物性相差最大，对液化流程的影响也最为显著。本文具体开展了以下几方面的工作：1、优化改良了低温汽液相平衡实验测定装置，实验测定了H2+CH4二元体系在100.1-120.5K，0.1-3.0MPa下的汽液相平衡，验证了实验装置在测定含氢天然气汽液相平衡上的可靠性。然后实验测定了H2+CH4+N2三元体系在100.0-125.0K，0.1-5MPa下的汽液相平衡。2、采用Zudkevitch Joffee (ZJ)和GERG状态方程对实验测定条件下的H2+CH4+N2三元体系的汽液相平衡进行计算，通过比较，认为ZJ和GERG状态方程均具有较好的准确性和预测性。3、基于Peng-Robinson(PR)方程，采用实验测定的H2+CH4体系汽液相平衡的压力、温度及液相组分（p-T-xi），关联了H2+CH4体系的二元交互作用系数，有效提高了PR状态方程在低温低压条件下，含氢甲烷体系汽液相平衡计算中的准确性。4、分别考察GERG、PR和ZJ状态方程，推荐GERG状态方程作为SNG液化等流程模拟中最合适的物性方法。并使用GERG状态方程，对氮膨胀循环联合常压精馏，带压精馏及闪蒸+精馏三种不同的脱氢方案进行模拟优化，给出了适用于低含氢量（<10%）SNG液化脱氢的最优方案。