混合制冷剂重烃组分对PRICO 液化流程的影响
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（上海交通大学制冷与低温工程研究所，上海 200240）
[摘 要] 混合制冷剂的组分是影响混合制冷剂（MR）液化流程性能的重要因素之一。在特定的液化天然气（LNG） 装置中，重烃组分影响设备的正常运行。本文分析了异丁烷（C4）和异戊烷（C5）组分对 PRICO 液化流程的影 响。模拟结果显示，相对于 C4 组分，C5 组分对降低流程能耗的作用更大，混合制冷剂中同时存在 C4 和 C5 工 况比不含有 C4 和 C5 工况的能耗降低 18%。最后，本文提出了采用预冷系统控制解决重烃组分含量的方案。 [关键词] 混合制冷剂；液化天然气；重烃；能耗；预冷
第36卷第3期 2016年6月
制冷技术 Chinese Journal of Refrigeration Technology
Vol.36, No.3 Jun. 2016
doi：10.3969/j.issn.2095-4468.2016.03.105
混合制冷剂重烃组分对 PRICO 液化流程的影响
贾荣*，宋阳，林文胜
Influence of Heavy Hydrocarbon in Mixed Refrigerant on PRICO Liquefaction Process
JIA Rong*, SONG Yang, LIN Wen-sheng
(Institute of Refrigeration and Cryogenics, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China)
本文以 PRICO 液化流程[11-13]为例，重点分析了 重烃组分中 C4 和 C5 对液化流程的影响，在分析比 较的基础上，提出控制 C4、C5 组分的可RICO 液化流程是 Black & Veatch（BV）公司 提出的一种适用于中小型液化规模的单混合制冷 剂（SMR）液化流程，在中小型天然气液化中占有 重要份额。因此，本文将其作为混合制冷剂液化流 程的典型代表，其流程示意图如图 1 所示。
分的沸点满足从室温到−160 oC 的范围。 通常混合制冷剂组分在 C1-C5 和 N2 中选取。
要使混合制冷剂的温度变化曲线与天然气更贴近， 混合制冷剂中应该包括 C4、C5 等重烃组分，但是， 重烃组分的加入会影响关键设备（例如喷液螺杆压 缩机）的正常运行。本文利用 Aspen HYSYS 2006 软件，模拟分析 C4 和 C5 对 PRICO 液化流程的影 响。具体分析内容包括以下 4 个工况，见表 1。
流程的运行原理是：从冷箱返回的低压混合制 冷剂经过吸入罐进入到压缩机，低压冷剂首先被压 缩到中压，经冷却器后分为气液两相，气相回到压 缩机，被加压到高压，液相由液泵加压到相同压力， 两相流体混合进入冷箱，经冷箱预冷后节流，返回 冷箱，提供冷量。天然气在冷箱中被冷却液化，经 节流到储存压力后，进入 LNG 储罐。
[Abstract] Mixed refrigerant (MR) component is one of the most important factors that influence the performance of MR liquefaction process. In certain kinds of liquefied natural gas (LNG) plants, heavy hydrocarbons in MR affect the operation of the equipment. In this paper, the influences of i-butane (C4) and i-pentane (C5) have been analyzed. The results show that i-pentane has better performance on power consumption decrease. Compared the condition (MR with C4 and C5) with the condition (MR without C4 or C5), the power consumption declines 18%. Moreover, liquefaction process with precooling system has been raised to control the heavy hydrocarbon in the MR. [Keywords] Mixed refrigerant; LNG; Heavy hydrocarbon; Power consumption; Precooling
0 引言
随着能源危机的不断加剧以及生态环境的极 度恶化，作为清洁能源的天然气越来越受到人们的 关注[1-4]，液化天然气（LNG）技术也随之有着高速 的发展。目前，混合制冷剂（MR）液化流程在天 然气液化技术中占据主要地位[5-7]，混合制冷剂组分 对 MR 液化流程设备和性能均有重要影响[8-10]。尤 其是混合制冷剂中的重烃组分，在改善液化流程的 能耗的同时，对液化装置的一些关键设备（比如喷 液螺杆压缩机）的正常运行也产生负面影响。
*贾荣（1991-），男，硕士研究生。研究方向：液化天然气技术。联系作者：林文胜，联系地址：上海市闵行区东川路上海 交通大学，邮编：200240。联系电话：021-34206533。E-mail：linwsh@。 本论文选自 2014 年第八届全国制冷空调新技术研讨会。
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第36卷第3期 2016年6月
制冷技术 Chinese Journal of Refrigeration Technology
Vol.36, No.3 Jun. 2016
图 1 PRICO 液化流程示意图
2 重烃组分对PRICO流程的影响
2.1 工况参数设定 根据传热学分析，两股冷热交换流体的温度变
化曲线越贴近，其换热效率越好[14-15]。通常情况下， LNG 储存在 112 K、0.1 MPa 的低温储罐中[16]。所 以在天然气液化过程中，天然气的温度需要从常温 降低到−160 oC 左右，这也要求混合制冷剂中各组
[摘 要] 混合制冷剂的组分是影响混合制冷剂（MR）液化流程性能的重要因素之一。在特定的液化天然气（LNG） 装置中，重烃组分影响设备的正常运行。本文分析了异丁烷（C4）和异戊烷（C5）组分对 PRICO 液化流程的影 响。模拟结果显示，相对于 C4 组分，C5 组分对降低流程能耗的作用更大，混合制冷剂中同时存在 C4 和 C5 工 况比不含有 C4 和 C5 工况的能耗降低 18%。最后，本文提出了采用预冷系统控制解决重烃组分含量的方案。 [关键词] 混合制冷剂；液化天然气；重烃；能耗；预冷
第36卷第3期 2016年6月
制冷技术 Chinese Journal of Refrigeration Technology
Vol.36, No.3 Jun. 2016
doi：10.3969/j.issn.2095-4468.2016.03.105
混合制冷剂重烃组分对 PRICO 液化流程的影响
贾荣*，宋阳，林文胜
Influence of Heavy Hydrocarbon in Mixed Refrigerant on PRICO Liquefaction Process
JIA Rong*, SONG Yang, LIN Wen-sheng
(Institute of Refrigeration and Cryogenics, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China)
本文以 PRICO 液化流程[11-13]为例，重点分析了 重烃组分中 C4 和 C5 对液化流程的影响，在分析比 较的基础上，提出控制 C4、C5 组分的可RICO 液化流程是 Black & Veatch（BV）公司 提出的一种适用于中小型液化规模的单混合制冷 剂（SMR）液化流程，在中小型天然气液化中占有 重要份额。因此，本文将其作为混合制冷剂液化流 程的典型代表，其流程示意图如图 1 所示。
分的沸点满足从室温到−160 oC 的范围。 通常混合制冷剂组分在 C1-C5 和 N2 中选取。
要使混合制冷剂的温度变化曲线与天然气更贴近， 混合制冷剂中应该包括 C4、C5 等重烃组分，但是， 重烃组分的加入会影响关键设备（例如喷液螺杆压 缩机）的正常运行。本文利用 Aspen HYSYS 2006 软件，模拟分析 C4 和 C5 对 PRICO 液化流程的影 响。具体分析内容包括以下 4 个工况，见表 1。
流程的运行原理是：从冷箱返回的低压混合制 冷剂经过吸入罐进入到压缩机，低压冷剂首先被压 缩到中压，经冷却器后分为气液两相，气相回到压 缩机，被加压到高压，液相由液泵加压到相同压力， 两相流体混合进入冷箱，经冷箱预冷后节流，返回 冷箱，提供冷量。天然气在冷箱中被冷却液化，经 节流到储存压力后，进入 LNG 储罐。
[Abstract] Mixed refrigerant (MR) component is one of the most important factors that influence the performance of MR liquefaction process. In certain kinds of liquefied natural gas (LNG) plants, heavy hydrocarbons in MR affect the operation of the equipment. In this paper, the influences of i-butane (C4) and i-pentane (C5) have been analyzed. The results show that i-pentane has better performance on power consumption decrease. Compared the condition (MR with C4 and C5) with the condition (MR without C4 or C5), the power consumption declines 18%. Moreover, liquefaction process with precooling system has been raised to control the heavy hydrocarbon in the MR. [Keywords] Mixed refrigerant; LNG; Heavy hydrocarbon; Power consumption; Precooling
0 引言
随着能源危机的不断加剧以及生态环境的极 度恶化，作为清洁能源的天然气越来越受到人们的 关注[1-4]，液化天然气（LNG）技术也随之有着高速 的发展。目前，混合制冷剂（MR）液化流程在天 然气液化技术中占据主要地位[5-7]，混合制冷剂组分 对 MR 液化流程设备和性能均有重要影响[8-10]。尤 其是混合制冷剂中的重烃组分，在改善液化流程的 能耗的同时，对液化装置的一些关键设备（比如喷 液螺杆压缩机）的正常运行也产生负面影响。
*贾荣（1991-），男，硕士研究生。研究方向：液化天然气技术。联系作者：林文胜，联系地址：上海市闵行区东川路上海 交通大学，邮编：200240。联系电话：021-34206533。E-mail：linwsh@。 本论文选自 2014 年第八届全国制冷空调新技术研讨会。
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第36卷第3期 2016年6月
制冷技术 Chinese Journal of Refrigeration Technology
Vol.36, No.3 Jun. 2016
图 1 PRICO 液化流程示意图
2 重烃组分对PRICO流程的影响
2.1 工况参数设定 根据传热学分析，两股冷热交换流体的温度变
化曲线越贴近，其换热效率越好[14-15]。通常情况下， LNG 储存在 112 K、0.1 MPa 的低温储罐中[16]。所 以在天然气液化过程中，天然气的温度需要从常温 降低到−160 oC 左右，这也要求混合制冷剂中各组