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[学位]

低温液体乙烯船的再液化流程比较研究与性能改进

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Author:

孙楠楠 (孙楠楠.)

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学位论文库

Abstract:

近年,我国乙烯需求量急剧增加,需大量进口以弥补巨大的供需缺口,同时通过化工行业技术革新以节约乙烯原料消耗。低温乙烯运输船是长途远洋运输的重要工具,随着乙烯贸易量持续增长,乙烯运输船成为化工原料商业运输领域的一大关注点。液态乙烯在储运过程中会产生BOG (Boil Off Gas),使储罐压力增大。当BOG产生量较大时,传统的BOG处理方法不仅造成巨大的经济损失,而且严重污染环境,因此寻求一种更高效、合理的处理工艺流程成为乙烯船舶亟待解决的问题。
本文分析了国内外乙烯工业、液化气船的发展,以及BOG再液化技术的研究现状。目前,BOG再液化装置有直接式、间接式和复叠式三种类型。复叠式再液化循环一般用于再液化沸点低于198 K的液货,已见报道的几种复叠式乙烯再液化装置采用不同的制冷工质,具有不同的系统参数,很难客观地比较其性能优劣。本文旨在科学地比较这些系统的再液化性能和能耗特性,在此基础上提出一种优化的改进系统。
本文从环境和热力学性能两方面对比分析了五种替代工质,并选取R290作为替代制冷剂。在文献中选择四种LEG运输船BOG再液化流程作为研究对象,基于相同的工质及基准参数对比四种流程,并分析了乙烯储存压力、丙烷冷凝温度、丙烷蒸发压力、制冷循环及再液化循环中间压力对系统性能系数COP及㶲效率的影响。基于以上分析,以系统性能COP为目标函数优化四个流程的设计参数。从COP和㶲效率方面看,流程1优于其他三个流程,优化后COP 可达0.767,相应的㶲效率为60.9 %。本工作可为LEG运输船BOG再液化流程的选择提供一定的参考。
作者在现有的最优流程的基础上,提出一个带喷射器的乙烯再液化流程(EERP),有效降低系统的不可逆损失。利用Aspen HYSYS软件,基于能量、质量守恒及动量方程建立两相喷射器模型,对改进流程进行模拟,并分析了丙烷蒸发压力、制冷循环及再液化循环中间压力对系统性能的影响规律。结果表明:引射比和升压比是影响改进流程节省耗功量的两个关键因素,其中,升压比影响更大;在EERP中,喷射器2对其节省耗功量的贡献比喷射器1更显著;在基准参数条件下,现有流程的最优制冷循环、再液化循环中间压力分别为400 kPa、450 kPa,而EERP的两个最优中间压力分别提升至500 kPa、600 kPa;最优工况下,改进流程EERP总的㶲损失比现有流程CRP减小8.4%,再液化3000 kg·h-1的乙烯BOG,EERP的总耗功比现有流程减少19 kW。

Keyword:

BOG再液化流程 喷射器 性能改进 乙烯运输船

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学能源与动力工程学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 谭宏博

Year: 2017

Language: Chinese

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WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 7

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