液化天然气相平衡计算 液化天然气相平衡计算

液化天然气相平衡计算

  • 期刊名字:煤气与热力
  • 文件大小:306kb
  • 论文作者:李军,吴洪松
  • 作者单位:天津城市建设学院,中国市政工程华北设计研究院
  • 更新时间:2020-06-12
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论文简介

第27卷第10期煤气与热力Vol 27 No 102007年10月Gas heatOct液化天然气相平衡计算李军,吴洪松(1.天津城市建设学院能源与机械工程系,天津300384;2.中国市政工程华北设计研究院设计四所,天津300074)摘要:阐述了SRK状态方程和逸度方程,探讨了应用SRK方程进行相平衡计算的过程。结合计算实例,分析了计算相对误差。关键词:液化天然气;液化;相平衡中图分类号:TU996文献标识码:A文章编号:1000-4416(2007)10-0018-04Phase Equilibria Calculation of LNGLI Jun, WU Hong-song(1. Dept. of Energy Source and Machine Engineering, Tianjin Institute of Urban ConstructionTianjin 300384, China; 2. Fourth Design Department, North China Municipal EngineeringDesign Research Institute, Tianjin 300074Abstract: The SRK state equation and fugacity equation are described, and the process of phaseequilibria calculation using SRK equations is discussed. The relative calculation error is analyzed with acalculation exampleKey words: LNG; liquefaction; phase equilibrium当前,大多数天然气液化装置采用混合制冷剂T——天然气温度,K液化流程。混合制冷剂由C1~C5碳氢化合物及氮V——天然气摩尔体积,m/mol气组成,通过逐级冷凝、蒸发、节流膨胀,逐步冷却和a、b天然气的系数液化天然气。混合制冷剂和天然气的相态和组成通a、b与天然气的组成有关。a的计算式为过相平衡来确定,相平衡计算是闪蒸计算的基础,而(2)闪蒸计算又是各设备模块计算的基础。本文对应用a=2(a)032(1-k)0.42747R2TSRK方程的相平衡计算进行探讨。1+m(1-r01SRK状态方程和逸度方程-31m2=0.48+1.574a4-0.1760①SRK状态方程对由n种组分组成的天然气,其SRK状态方程(5)为式中a—组分i的系数组分i的摩尔分数Pv-6 v(V+6)e一后中国煤化工数式中天然气压力,P度,KR——摩尔气体常数,J/(mol·K),取CNMHG8.3145J/(mol·K)m:组分i的常数www.watergasheat.com李军,等:液化天然气相平衡计算第27卷第10期T—组分i的对比温度式(1)~(13)适用于气相和液相。对式(13)——组分i的偏心因子在已知y、x的情况下,计算组分i的气相逸度系数二元交互作用系数k,与所选的状态方程有关,d时,取组分i的气相摩尔分数y;计算组分i的般查表。部分气液相平衡体系中状态方程的二元液相逸度系数时,z取组分i的液相摩尔分数交互作用系数见文献[2],当表中查不到时,可按下x。式计算:2相平衡计算过程Vv2.1相平衡状态下的关系(6)当达到相平衡时,存在以下关系:式中V、V,组分i的临界摩尔体积,m3/xd:x中(14)(15)b的计算式为(16)(7)L=9L(17)0.08664RTe=1-L式中b—组分i的常数式中K—组分i的相平衡常数天然气压缩因子Z的计算式为:L—天然气的液化分率(9)q—液相摩尔流量,molsq—原料气的摩尔流量,mo式中天然气压缩因子e天然气的气化分率p天然气密度,kg/m2.2已知条件和待求量R气体常数,J/(kg·K)已知条件为天然气压力温度和组成,天然气组当用于气相时,p取天然气气相密度;当用于液成以气态各组分的摩尔分数表示。待求量为各组分相时,p取天然气液相密度。的气相摩尔分数y、液相摩尔分数x1相平衡常数SRK状态方程用压缩因子Z表示为:K1,i=1,…,n;天然气气化分率e和液化分率L。Z-z2+(A-B-B)z-AB=0(10)2.3相平衡计算过程(11)2.3.1第1种方法2(RT)①由气态各组分的摩尔分数2、天然气压力pB=9(12)和温度T,计算中、。式中A、B—天然气的系数由z、P、T按式(2)~(8)计算出a、b式(10)适用于气相和液相。式(10)是一元三b.按式(11)、(12)计算出A、B。次方程,可采用卡尔丹公式求解解方程(10),对单相(气相或液相)天然气②SRK逸度方程式(10)只有1个实根,这个实根等于该相的压缩因SRK逸度方程为:子。对两相天然气,式(10)有3个实根,最大的实b根为气相的压缩因子z,最小的实根为液相的压缩d=1(Z-1)-ln(2-B)因子Z,中间的实根无意义。d将气相压缩因子z、x:等代入式(13),计算2点()2(1-)-1得中国煤化工代入式(13),计算(13)得φCNMHG式中d—组分i的逸度系数按下式设定各组分相平衡常数K的初值第27卷煤气与热力ww.watergasheat comexp. 42(19)a由y、x1、P、T,按式(2)~(8)分别计算出气相和液相的a、b。③求解气化分率e。b.按式(11)、(12)分别计算出气相和液相的在相平衡状态下,存在关系A、Bc.分别解方程(10),得到气相的压缩因子Zx=1+e(K1-1)(20)和液相的压缩因子z。K(21)d将气相压缩因子zY、y1等代入式(13),计算1+e(K:-1)得d。将液相压缩因子z、x等代入式(13),计算由式(15)、(16)可得得d②按下式计算各组分相平衡常数K将式(21)、(20)代入式(22)得,(25)(K:-1)1+e(K1-1)(23)③由计算得到的K和液化分率L,计算新的对式(23)进行迭代求解,可得e,进而由式(18)液相摩尔分数x1、新的气相摩尔分数y求得L。④按式(20)、(21)计算x1、y,并进行归一化K2+L(1-K)(26)使得:KK;+L(1-K1)(27)④判断下式是否成立:

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