某城市LNG气化站工艺设计【毕业论文】.doc

1、毕业论文 文客久久 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 某 城市 LNG 气化 站工艺设计 学 院： 学生姓名： 专 业： 油气储运工程 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 文客久久 目录 某城市 LNG 气化站工艺设计 .I 【 摘要 】 .I 【 Abstract】 . II 1.设计背景 . 1 2 天然气的基本参数计算 . 1 2.1 天然气的组分 . 1 2.2 液化天然气组分的质量分数 . 3 2.3 混合气体的平均分子量（ M） . 3 2.4 混合气体的平均密度和相对密度 . 3 2.5 混合气体的相对密度 . 4 2.6 混合气体的低热值 . 4 2.7 混合气体的临界参

2、数（标准 状态下） . 4 2.8 混合气体的平均爆炸极限 . 5 3. 各类用户的用气量计算 . 6 3.1 用气量计算的原则 . 6 3.2 各类用户的年用气量 . 7 4. 气化站工艺设计 . 12 4.1 供气能力 . 12 4.2 储罐容积 . 12 4.3 设计温度和设计压力 . 12 5. 气化站工艺流程 . 13 5.1 等压强制 气化工艺流程 . 13 5.2 加压强制气化工艺流程 . 14 5.3 液化天然气钢瓶的灌装 . 14 6. 气化站主要工艺设备 . 14 6.1 储罐 . 14 6.2 增压器 . 15 6.3 气化器 . 16 6.4 加热器 . 18 7. 站

3、址选择和总平面布置 . 22 7.1 站址选择 . 22 7.2 总平面布置 . 23 7.3 公用与安全设施 . 27 小结 . 30 参考文献 . 31 I 某 城市 LNG 气化 站工艺设计 【 摘要 】 本次设计取富阳市为列，设计规模为人口为 62 万，气化率取 60%，液化天然气的组分主要为甲烷，乙烷，丙烷，各自的百分比为 94.5%， 2.8%， 1.8%，气化站采用等压强制工艺流程，在本次设计中要先了解天然气的组分和一些物性参数以便利于查表计算，混合气体的平均分子量为 17.1439，相对密度和平均密度为 0.5938 和 0.7678 kg/Nm3，混合气体的低热值为lH =3

4、7.5MJ/Nm3 ,临界温度为 197.86K，临界压力为 4.64MPa， 该城市年用气量为 4309.2 104 Nm3/a，储罐的设计容量为 284.3m3 。其工艺流程为液化天然气槽车进气化站后用卸车软管将槽车与卸车台的气液两相管连接，依靠增压器使槽车与 LNG 储罐形成压差，使液化天然气卸入储罐。 【关键词】 液化天然气 ； LNG气化站 ；工作原理；布局 II 【 Abstract】 The design take Fu yang City for example ， the population is 620,000 ， the gasification rate take o

5、f 60%， the components of the liquefied natural gas is mainly methane， ethane， propane， and the respective percentage was 94.5%， 2.8%， 1.8% station using gasification pressure to force process， the design must first understand the natural gas composition and some physical parameters in order to facil

6、itate the look-up table calculation, the average molecular weight of the gas mixture to 17.1439， the relative density and average density of 0.5938 and 0.7678 kg/Nm3， a mixed gas of low calorific value for = 37.5MJ/Nm3， the critical temperature of 197.86K， the critical pressure 4.64MPa， the annual g

7、as consumption of the city 4309.2 104 Nm3 / a tank design capacity of 284.3m3 【 keywords】 ： Liquefied natural gas； LNG gasification station； Working principle； Layout1 1.设计背景 液化天然气气化站其主要任务是将槽车或槽船运输的液化天然气进行卸气、储存、气化、调压、计量或加臭，并通过管道将天然气输送到燃气输配管道。 气化站也可设置灌装液化天然气钢瓶功能。 液化天然气气化站总储量不大于 2000m3 时，应以城镇燃气设计规范 GB

8、50028 为主要设计依据。当总储量大于 2000m3 时，可执行石油天然气工程设计防火规范。除此之外，还需参照执行的主要规范如下： 1液化天然气（ LNG)生产、储存和装卸 GB/T20368； 2建筑设计防火规范 GB50016； 3爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058； 4 其他各专业国家现行设计规范及标准； 5液化天然气设备与安装 -陆上装置设计 EN1473。 本设计人口为 62万，气化率取 60%，液化天然气的组分主要为甲烷，乙烷，丙烷，各自的百分比为 94.5%， 2.8%， 1.8%。 2 天然气的基本参数计算 2.1 天然气的组分 液化天然气组分是气化站工艺设计

9、计算和设备选型的重要参数，准确掌握其物性参数和性质是保障生产安全的重要依据。 在进行气化站设计时，应收集可以利用的天然气液化工厂的组分，当缺乏这方面的资料 时，可参照下表中的液化天然气组分和物性参数进行初步计算。 表 2-1 液化天然气组分和物性参数表 组分 中原油田 新疆广汇 福建 LNG 广东 LNG 1C %mol 95.857 82.3 96.299 91.46 2C %mol 2.936 11.2 2.585 4.74 3C %mol 0.733 4.6 0.489 2.59 4iC %mol 0.201 0.100 0.57 4nC %mol 0.105 0.118 0.54 5i

10、C %mol 0.037 0.003 0.01 5nC %mol 0.031 0.003 其他碳烃化合物 0.015 1.1 0.003 2 2N %mol 0.085 0.8 0.400 0.09 华白指数（ MJ/ 3m ） 54.43 56.70 51.06 55.71 低热值（ MJ/ 3m ） 37.48 42.40 34.94 39.67 分子量（ kg/kmol） 16.85 19.44 16.69 17.92 气化温度 ( 0C ) -162.3 -162.0 -160.2 -160.4 液相密度 (kg/ 3m ) 460.0 486.3 440.1 456.5 气相密度 (

11、kg/ 3m ) 0.754 0.872 0.706 0.802 表 2-2 天然气的容积组分表及成分数据（） 燃气成分 CH4 C2H6 C3H8 C4 H10 CO2 N2 容积成分 （ %） 94.50 2.80 1.80 0.20 0.22 0.48 分子量 （ ） 16.0430 30.0700 44.0970 58.1240 44.0098 28.0134 密度 （ kg/Nm） 0.7174 1.3553 2.0102 2.7030 1.9971 1.2504 相对密度 （ s） 0.55 1.048 1.554 2.090 1.5445 0.9671 临界温度 （ K） 191

12、.05 305.45 368.85 425.95 304.2 126.2 临界压力（ Mpa） 4.6407 4.8839 4.3975 3.6173 3.994 7.3866 高热值 (MJ/m) 39.842 70.351 101.266 133.886 低热值 (MJ/m) 35.902 64.397 93.240 123.649 爆炸上限 （体积 %） 5.0 2.9 2.1 1.5 爆炸下限 （体积 %） 15.0 13.0 9.5 8.5 动力粘度610 Pa s 10.393 8.600 7.502 6.835 14.023 16.671 3 1 ( 94 .5 0 0. 71

13、74 2. 80 1. 35 53 1. 80 2. 01 02 0. 20 2. 70 30 0. 22 1. 97 711000. 48 1. 25 04 )1 67 .7 94 3 3. 79 48 4 3. 61 83 6 0. 54 06 0. 43 49 62 0. 60 0 1921000. 76 78 1 2 21 ()100iinnyy y y 2.2 液化天然气组分的质量分数 甲烷 = 903.0097.44018.007.30028.0043.16945.0 043.16945.0 乙烷 = 0 5 0.00 9 7.440 1 8.007.300 2 8.00 4 3.

14、169 4 5.0 07.300 2 8.0 丙烷 = 0 4 7.00 9 7.440 1 8.007.300 2 8.00 4 3.169 4 5.0 0 9 7.440 1 8.0 2.3 混合气体的平均分子量（ M） 按公式计算 M=(y1M1+y2M2+ +ynMn)/100 （ 2-1） 式中： M 混合气体平均分子量； y1、 y2 yn 各单一气体容积成分（）； M1、 M2 Mn 各单一气体分子量。 计算结果： M=(94.5 16.0430+2.80 30.0700+1.80 44.0970+0.20 58.1240+0.22 44.0098+0.4828.0134)/10

15、0 =(1516.0635+84.196+79.3726+11.6248+9.6822+13.4464)/100 =17.1439 2.4 混合气体的平均密度和相对密度 按公式计算 （ 2-2） 式中 : 混合气体的平均密度（ kg/Nm3）； y1、 y2 yn 各单一气体容积成分（ %） 、 2 n 标准状态下各单一气体的密度 （ kg/Nm3）； 计算结果： 4 5938.0293.1 7678.0293.1 S ilil HyH3/5.37)6 4 9.1 2 32.02 4 0.9380.13 9 7.6480.29 0 2.355.94(1 0 01NmMJ .1 ( 94 .5

16、19 1. 05 2. 80 30 5. 45 1. 80 36 8. 85 0. 20 42 5. 9 51000. 22 30 4. 2 0. 48 12 6. 2)1 18 05 4. 23 85 5. 26 66 3. 93 85 .1 9 66 .9 2 60 .5 810019 7. 86m c i c iT y TK 12121 ()100nm c c c n cP y P y P y P 12121100nm c c c n cT y T y T y T MVMS 293.1293.1 2.5 混合气体的相对密度 按公式计算 （ 2-3） 式中 ： MV 为混合气体平均摩尔容积

17、 (Nm3/kmol) 293.1 为标准状态下空气的密度 (kg/ Nm3) 计算结果： 2.6 混合气体的低热值 低热值计算公式 : （ 2-4） 式中 ： Hl 混合物气体的平均低热值 (MJ/Nm3) yi 各单一气体的容积成分（ %） Hli 各单一气体的低热值 (MJ/Nm3) 2.7 混合气体的临界参数（标准状态下） 按公式计算 （ 2-5） （ 2-6） 式中 : mcP 、 mcT 混合气体的平均临界压力和平均临界温 度； 1cP、2cPncP 各组分的临界压力； 1cT、2cTncT 各组分的临界温度； y1 、 y2 yn 各组分的容积成分（）。 计算结果 ： 混合气体的

18、临界温度 5 0 0001 11 1VVLLVLV 混合气体的临界压力 cmP, =101 3975.480.18839.480.26407.450.94( )3944.348.03866.722.06173.320.0 = MPa64.4 对比温度和对比压力： cTTTr = 58.186.197 4015.273 cr PPP = 08.164.45 查表得压缩因子 Z=0.93 2.8 混合气体的平均爆炸极限 天然气在空气中的含量达到一定比例时，就与空气构成爆炸性的混合气体，这种气体遇到火源就会发生燃烧和爆炸。 在形成爆炸的混合气体中，天然气在混合气体中的最低含量叫爆炸下限，低于爆炸下限

19、就不会爆炸；天然气在混合气体中的最高含量叫爆炸上限，高于爆炸上限也不会爆炸。在常温、常压下，天然气的爆炸范围约为 5%-15%。 常温常压下，对不含氧或惰性气体的天然气，其爆炸极限 可按下式计算： iiLvL100 （ 2-7） 式中 ： L 爆炸的上限或下限，用体积分数表示； iL 爆炸上限或下限，用表示； iV 组分 i 的体积分数。 当天然其中含有惰性气体时，对应的爆炸极限应当进行校正： （ 2-8） 6 式中 ： L 按上式计算的爆炸极限； 0V 惰性气体的体积分数。 爆炸上限： %795.4%5.1%2.0%1.2%8.1%9.2%8.2%5%5.94 100 L因为含 2N 和 2

20、CO ,需修正： L = %8 2 7.4%)48.0%22.0(1%)48.0%22.0(%7 9 5.41%)48.0%22.0(1%)48.0%22.0(1%7 9 5.4 爆炸下限： %8 6 2.14%5.8%2.0%5.9%8.1%13%8.2%15%5.94 1 0 0 L因为含 2N 和 2CO ,需修正： L =%)48.0%22.0(1%)48.0%22.0(%8 6 2.141%)48.0%22.0(1%)48.0%22.0(1%8 6 2.14 =14.951% 3. 各类用户的用气量计算 3.1 用气量计算的原则 1、设计用气量根据当地供气原则和条件确定 ,包括下列各种用气量 :