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随着世界经济的快速发展，能量优化及节能技术日益受到重视。在天然气液化及乙烯装置中混合制冷系统的能量优化是一个重要的研究方向。本文采用Aspen Plus软件对300kt/a乙烯装置甲烷-丙烯二元混合制冷系统，以及处理量为150万标方液化天然气(LNG)工厂混合制冷液化系统建立流程模型，进行有效能计算及流程、能量优化。
针对300kt/a乙烯装置甲烷-丙烯二元制冷系统的能耗及有效能进行优化与分析，建立流程模型，并验证了流程模型的可靠性。通过调整二元冷剂中甲烷与丙烯的含量来寻找最优冷剂比，使得系统能耗最低，并对此时系统中冷剂压缩、换热、节流阀节流降压及冷剂混合四个过程进行有效能分析。模拟计算结果表明：二元冷剂中甲烷含量为17.0％(mol)，一段压缩机进口流量为68000 kg/hr时，压缩机总功耗最低为4466kW，有效能损失为1944kW，换热系统、节流阀节流降压及不同的冷剂混合有效能损失分别为1148kW、242.3kW、1.7kW，总有效能损失为3336kW。甲烷-丙烯二元混合制冷系统的有效能损失主要发生在压缩过程和冷剂换热中，分别占有效能损失的58.7％、34.0％，所以这两个部分是节能降耗的重点。
针对国内某天然气处理厂液化制冷系统的能耗及有效能进行优化和分析，并提出了装置改进意见。该厂天然气液化制冷装置采用混合制冷循环工艺，本文用Aspen Plus软件建立流程模型，进行模拟计算，并根据计算所得热力学数据，分析冷剂压缩、换热、节流阀节流降压及冷剂混合等四个过程的有效能。结果表明，它们有效能的损失分别为9395kW、3887kW、1191kW、627kW，共计为15100kW。可见液化制冷循环的有效能损失，主要发生在压缩过程和冷剂换热之中，分别占总有效能损失的62.2％、25.7％，因此这两个过程是节能降耗的重点。通过改变天然气过冷温度，使得系统有效能以及能耗得到优化。在最优过冷温度-151.0℃条件下，经计算在冷剂压缩、换热、节流阀节流降压及冷剂混合四个过程有效能损失分别分别从实际生产时的9395kW、3887kW、1191kW、627kW，改变为9136kW、3659kW、1265kW、639.0kW。总有效能损失从15100kW下降为14699kW。可见制冷系统的有效能损失在过冷温度升高为-151.0℃时，有效能损失减少401kW。有效能损失同样主要发生在压缩过程和冷剂换热中，分别占总有效能损失的62.2％、24.9％。在最优过冷温度-151.0℃条件下，再对制冷系统进行流程优化，进一步降低系统能耗。经流程优化后，该厂能量损失每小时减少612kW。