【摘 要】
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我国液化天然气(LNG)进口量持续增长,由于我国接收站的储罐储量都比较少,现货接收量日益提高,为了优化接收站的运行能力,提高接收站的接收容量,贫富液混装势在必行。LNG特性差异决定不同气源的产品不宜混装,一方面会出现LNG大量挥发,超出工艺处置能力时会排放到大气中,造成能量损失和环境污染;另一方面会给储罐带来危险,严重影响接收站及周边环境的安全。因此,本文通过建立LNG大型储罐贫富液混装蒸发模型,
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我国液化天然气(LNG)进口量持续增长,由于我国接收站的储罐储量都比较少,现货接收量日益提高,为了优化接收站的运行能力,提高接收站的接收容量,贫富液混装势在必行。LNG特性差异决定不同气源的产品不宜混装,一方面会出现LNG大量挥发,超出工艺处置能力时会排放到大气中,造成能量损失和环境污染;另一方面会给储罐带来危险,严重影响接收站及周边环境的安全。因此,本文通过建立LNG大型储罐贫富液混装蒸发模型,研究混装时蒸发气(BOG)产生机理及规律,同时研究混装过程BOG产生对工艺的影响,为我国接收站LNG混装和接收站安全优化运行提供技术支持。本文首先分析评价PR方程、SRK方程、LKP方程及BWRS方程对天然气热力学参数和相平衡参数的预测精度,并建立储罐蒸发模型,比较四种状态方程在LNG接收站工艺模拟中的误差,结果表明:PR方程对LNG接收站物性参数的计算误差最小,误差仅为3.77%,综合考虑选用PR方程作为LNG接收站蒸发的基础物性计算模型。通过Fluent软件研究LNG贫富液混装过程密度场演化过程,建立流体混合系数指标,分析储罐内流体混合强度。基于LNG接收站现场数据和优选出的基础物性计算模型,利用流程模拟软件建立LNG接收站混装动态充装模型,通过敏感性分析得到不同参数对储罐压力和BOG量的影响。基于相平衡理论研究,分析贫富液混合时流体相包线转移过程,基此相包线提出流体混合条件,结合流体混合强度研究和蒸发特性选择合适的操作参数。研究表明:在LNG接收站卸船混装至16万方储罐过程中,建议温度差低于2℃,密度差小于50kg/m~3,并根据混装蒸发机理调节储罐操作压力,同时储罐初始充装率应控制在20~30%左右,卸料速度控制在9500~12000m~3/h之间,保证储罐处于安全范围之内。在卸船模型的基础上建立LNG接收站的动态模型,研究卸船过程BOG产生对工艺的影响,发现储罐压力波动较大,对高压泵、低压泵功耗及外输天然气温度、压力影响较小。分析接收站卸船时最小外输即BOG量最难达到稳定的工况,结合实际卸船方案以BOG产生量及稳定性为优化目标进行调整,优化后BOG处理量减小,且稳定性大大提高,降低了再冷凝器操作难度。
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