LNG冷能用于低温粉碎橡胶的工艺方案及系统优化

摘要

LNG冷能可以在诸多方面进行利用，如空气分离、低温颗粒粉碎、发电技术、海水淡化等，但由于LNG为-162℃的液相混合物，在现有的利用方法中存在着用能效率较低的情况。
　　本文应用LNG分段利用模型，提出“高品位发电+低品位粉碎”的复合利用LNG冷能的设计思路，利用HYSYS模拟软件，以RKS方程为系统物性方程，以夹点分析法和T-H-Ω法作为系统的用能评价标准，设计了“一元循环工质+二级发电”流程和“有机混合循环工质+单级发电”流程。其中，“一元循环工质+二级发电”流程中一级发电、二级发电均采用R170作为循环工质，70％的冷量(火用)用于郎肯循环发电部分，而30％的冷量(火用)用于低温粉碎胶粉部分。而“有机混合循环工质+单级发电”流程将一级发电和二级发电合并为有机郎肯循环发电流程，较之一元循环工质，(火用)损失减少了9.8％。另外，还将有机混合郎肯循环发电部分分离出来单独进行分析，选取出最佳循环工质的质量流量使得系统各设备的平均效率达到最大值。模拟结果表明当循环工质的质量流量为145.3kg/h时，流程中各重点设备的平均效率达到最大值79.8％。
　　还针对LNG的混合烃类气体特性选定几种常用循环工质，并归纳出不同烃类循环工质的适用范围;再针对“一元循环工质+二级发电”流程和“有机混合循环工质+单级发电”流程在夹点温差分别为5℃、15℃、25℃时筛选出最佳循环工质以及最优循环工质配比，使得系统的用能效率达到最大值。
　　在“一元循环工质+二级发电”流程中，夹点温差25℃时一级发电循环工质选用R290，二级发电循环工质选用R50;夹点温差15℃时一级发电循环工质选用R170，二级发电循环工质选用R50;夹点温差5℃时一级发电循环工质选用R14，二级发电循环工质选用R170。在“有机混合循环工质+单级发电”流程中，当夹点温差为20℃时，最佳循环工质混合配比为63％R170+37％R290;当夹点温差为15℃时，最佳循环工质混合配比为31％R50+69％R170，(火用)效率为17.8％;当夹点温差为5℃时，最佳循环工质混合配比为87％R50+13％R170，(火用)效率为22.3％。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 LNG冷能利用

1．1．1 LNG冷能发电

1．1．2 LNG冷能低温粉碎技术

1．2 废旧橡胶轮胎

1．2．1 废旧橡胶再利用

1．2．2 低温橡胶粉碎技术

1．2．3 LNG冷能低温粉碎橡胶胶粉技术

1．3 本文的研究内容及目的

2 LNG冷能利用模型及模拟参数选择优化

2．1 HYSYS模拟软件

2．2 物性状态方程的选定

2．2．1 P-R方程

2．2．2 RKS方程

2．3 LNG冷能特性和胶粉用能特性

2．3．1 LNG冷能特性

2．3．2 胶粉用能特性

2．4 系统用能评价方法

2．4．1 传统(火用)分析法

2．4．2 夹点分析法

2．4．3 T-H-Ω用能分析法

2．5 本章小结

3 整体性流程优化及LNG冷能复合利用流程设计

3．1 传统LNG冷能单一利用流程分析

3．1．1 单一LNG冷能低温粉碎橡胶胶粉系统

3．1．2 单一LNG冷能郎肯发电循环系统

3．2 LNG分段利用模型

3．3 “一元循环工质+二级发电”复合LNG冷能利用流程设计

3．4 “有机混合循环工质+单级发电”复合LNG冷能利用流程设计

3．5 最佳循环工质流量的选取

3．6 本章小结

4 循环工质的优化组合设计

4．1 循环工质的选择

4．2 单一循环工质的优化筛选

4．2．1 换热器夹点温差25度

4．2．2 换热器夹点温差15度

4．2．3 换热器夹点温差5度

4．2．4 不同夹点温差对比分析

4．3 有机混合循环工质的组合设计

4．3．1 不同混合比例对设备(火用)效率的影响

4．3．2 “R170+R270”制冷剂的最优混合比

4．3．3 “R50+R170”制冷剂的最优混合比

4．3．4 不同夹点温差对比分析

4．4 本章小结

结论

参考文献

附录

致谢