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天然气以其清洁安全、热值高的优点,成为二十一世纪备受关注的绿色清洁能源。天然气液化工业是天然气运输和储存的基础。我国的天然气液化工业起步较晚,天然气液化技术与发达国家仍有很大差距。通过对天然气液化流程的优化研究,可以减少天然气液化工厂的投入成本,提高生产效率,促进我国天然气液化工业的发展。论文针对天然气液化流程中的天然气入口压力、丙烷预冷温度、低压制冷剂压力和高压制冷剂压力等流程参数、混合制冷剂成分配比、板翅式换热器流道布置形式等方面进行了模拟及优化,分析了各种参数改变对丙烷预冷混合制冷剂液化流程的影响。利用Aspen HYSYS软件模拟了 100万Nm3/d丙烷预冷混合制冷剂液化流程的运行数据,分析了液化流程的流程参数对流程功耗的影响。得到了混合制冷剂在混合制冷剂循环中三个换热器入口处的气液相含量,分析了混合制冷剂各组分的作用。模拟了混合制冷剂组分发生变化时三个换热器入口的混合制冷剂流量的变化:第一个换热器中低压制冷剂流量为混合制冷剂总流量,不受组分含量的影响;第二个换热器中低压制冷剂流量随混合制冷剂中CH4和N2含量的升高而升高,随C3H8和C2H4含量的升高而降低;第三个换热器中低压制冷剂流量随N2含量的升高而升高随C3HB和C2H4含量的升高而降低。利用优化器,以流程最小功耗为目标函数,以流程参数和制冷剂配比为变量,对流程进行了优化,优化后的换热器内冷热流体复合曲线匹配情况变好,换热器对数平均温差降低,最终使流程功耗降低了4.24%。通过分析换热器内气相质量分率和热负荷分布,得到了制冷剂配比对换热器冷热流体复合曲线影响的结果。所得到的流程参数及制冷剂配比对流程的影响规律及分析可为工程实践中天然气液化流程的优化作参考。利用Aspen EDR软件对混合制冷剂循环中的深冷换热器进行了模拟,得到了流体流量分配不均匀程度对天然气液化率的影响规律,分析了流量分配不均造成的换热器各通道间以及沿工质流动方向的差异特征。以换热器热负荷和zigzag图为评价指标,对换热器的通道排布方案进行了评价,发现采用符合周期性和对称性的单叠通道排布方案换热器性能较优。比较了考虑流量分配不均的通道排布方案,发现将换热器中天然气的通道排布在换热器中间位置,高压制冷剂通道排布在换热器的边缘位置可以提高天然气液化率。