实用节能技术
基于脉管制冷机的小型天然气液化流程的设计与研究
黄晶晶，陈曦，张吉尧，刘墨洲，汪婷，赵晓婕，杭伊煊，栋梁
（上海理工大学制冷技术研究所上海200093）
摘要：设计了将脉管制冷机与自复叠制冷循环相结合的新型天然气液化流程，运用HYSYS软件对该流程进行模拟计算。模拟结果表明，该新型天然气液化流程的比耗功为29222kJ/kmol，减化率为85.5%。当天然气入口压力从6.0MPa降低到4.8MPa时，液化系统的比耗功增加了13%。当脉管制冷机入口温度为-140℃ 时，液化流程的比耗功最小，为24640kJ/kmol。
关键词：天然气；脉管制冷机；自复叠制冷循环；液化流程
中图分类号：TE646
文献标识码：A
文章编号：10043950(2015)05006305
Designandstudyofsmallscalenaturalgasliquefactionprocess
basedonpulsetubecooler
HUANG Jing-jing, CHEN Xi, ZHANG Ji-yao, et al
(Institute of Refrigeration Technology, University of Shanghai for Seience and Technology, Shanghai 200093, China) Abstract: A new natural gas liquefaction process was put forward based on the combination of Pulse Tube Cooler and auto-cascade refrigeration cycle. Using HYSYS software, the simulation of the new natural gas liquefaction process was completed. Calculation results showed that the power of the new type of natural gas liquefaction process was 29222 kJ/ kmol,and the liquefaction was 85. 5% . With naturalgas inlet pressure form 6. 0MPa to 4. 8 MPa ,the power of the liq uefaction system increased by 13% . When the pulse tube refrigerator inlet temperature was 140 °C , power consump tion of the liquefaction process was the minimum power consumption of 24640 kJ / kmol.
Key words:natural gas; pulse tube cooler; auto-cascade refrigeration cycle; liquefaction process
0引言
随着当今世界能源需求量的不断增大，能源
消费结构也正在逐步发生变化。为改善温室效应和各种有害物质的排放对人类生存环境的破坏，低碳化的能源结构是今后发展的主要方向。天然气作为优质、高效、清洁的能源正日益受到人们的重视，但我国存在大量的分散气田、油气残井，由于产量低，开采时间短，在当地铺设管道投资高，经济性较差，难以进人天然气市场。
小型天然气装置对我国边远地区分散气田的开采，充分开发我国天然气资源是非常有意义的。然而小型天然气装置设备筒单、体积小、撬装化等特点对液化流程要求较高，所以提高当前流程的
收稿日期：2015-0528
效率、降低液化能耗和改进或研发新型的液化流程是当今小型天然气装置研究的目标。
挪威科技大学的CASTILLO等设计了混合制冷剂循环预冷模块使用纯丙烷和乙烷、丙烷混合物的两种流程，并提出混合制冷剂流程预冷的选择原则。Kryopak公司针对小型天然气液化装置设计了KryopakEXP流程、KryopakPCMR流程。KryopakEXP流程利用膨胀机胀制冷，并采用自蒸发气体作为制冷剂。其优点是与混合制冷循环相比，在低温下操作的设备少、流程简单，在热启动时可快速达到平衡，且对原料气组分的变化不敏感[2]。美国爱达荷州国家实验室[3]开发的小型天然气液化装置利用输气管网的压差能量来液化天然气，其工艺是将输气管网的天然气
基金项目：上海市大学生创新创业训练计刘（201510252014）
作者简介：黄品品（1991-），女，江苏扬州人，硕士研究生，研究方向为制冷及低温技术
能源工程2015年，第5期-63-
万方数据