液化石油气自然气化能力的计算

   发布时间：2008/11/13 11:07:01　浏览次数：次

引 言 
　　 在液化石油气气化站、混气站、瓶组站的设计上，经常定的研究。计算液化石油气自然气化能力的关键 在于计算一定剩液组成。根据现有资料，可以查图确定由丙烷、正丁烷2种物质组成的液化石油气计算温度15时的剩液组成。在实际工作中，一般国产液化石油气的组成不是丙烷和正丁烷的混合物，而是丙烷、丙烯、异丁烷、丁烯－1、异丁烯、异烷等多物质的混合物。对不同产地、不同厂家、不同工艺生产的液化石油气，其中各种物质的组成均不相同，计算温度也不总是15。
　　 以前，当计算温度不是15，或液化石油气的组成不是丙烷和正丁烷两种物质时，确定剩液组成只能采取近似估算的办法，其结果往往偏差较大。本文提出了渐次气化的简化过程，从而计算出在任一计算温度下任意组成液化石油气在一定剩液量时的剩液组成，从而计算各种规格地上或地下储罐及钢瓶的自然气化能力。
计算方法 
2．1 确定剩液组成的简化过程
　　液化石油气自然经与强制气化不同，可视为渐次气化，其过程可简化为：在很短时间间隔内，将气相空间的液化石油气部导出，液相的组成相应发生变化，同时产生新的相平衡状态。再将气相空间内的液化石油气全部导出，如此重复此过程，直至液相达到所要求的剩液量，此时的液相级成就是所要计算的剩液组成。已知条件：环境温度T；灌装LPG液相组成；容器容积V0；设在整个导出过程中液温不变。待求：当剩液量为mE时，液相的分子分数和质量分数。
　　 将灌装完毕后的初始状态设为状态0。在状态0时容器中存在着气相和液相。由于LPG灌入容器后气化量不大，可以认为此时的液相分子分数x0yi=xgzyi为已知值。
　　 由液相的分子组成x0yi,可计算出液相的质量组成g0yi,进而计算出液相的平均比体积v0ys。则状态0时的液相总质量G0ys为：
　　 G0ys=V0liq/voys=V0*0.9/v0ys (1)
　　 式中;V0liq－状态0时的液相体积。
　　　　 对每一种组分的液相质量G0yi:
　　　　 G0yi=G0ys.g0yi 　　　　　(2)
　　　 气相和液相相平衡，气相中各种组分的气相分P0i:
　　　　 P0i=x0yi.P’I 　　　　　　(3)
　　 式中：P’I－第i种组分的饱和蒸气压力。
　　　 气相的总压P0s:
　　　　 p0s= 　　　　　　　　　　(4)
　　 由式（3）（4）可计算出气相各组分的分子分数x0qi。由各组分的p0i,气相体积V0gas可计算出各级分的气相质量G0qi。
　　 渐次气化简化过程为：瞬时将气相全部导出，液相中有一小部分液化石油气气化，气液两相重新达到平衡状态，称为状态1。由于状态1的x1yi与x0yi变化很小。液相体积变化很小，因此可用G0qi近似代替 G1qi。
　　 则对每种组分：
　　 G1yi=G0yi-G1qi=G0yi-G0qi 　　(5)
　　 液相总质量为：
　　 G1YS= 　　　　　　　　　　　(6)
　　 由式（5）（6）可计算出液相的质量分数g1yi,进而可计算出分子分数x1yi,及平均比体积v1ys
　　 液相的体积V1liq为：
　　 V1liq=G1ys.v1ys
　　 气相的体积V1gas为：
　　 V1gas=V0 - V1liq
　　 由V1gas，参照式（3）（4）可计算出各种介质的气相质量，再将气相瞬时导出，从状态1到状态2，直至状态KE。
在状态KE时，,此时的xKEyi，gKEyi就是所求的剩液组成。
2.2 自然气化能力计算
　　在计算自然气化能力时，采用文献的方法，液化石油气的组成取状态KE时的组成，计算方法如下。
　　 （1） 传热的气化速度
　　　　 Wh= 3600KF(t - ty)/r　　(7)
　　 式中：WH－传热气化速度，kg/h
　　　　　 K －总传热系数，Kw/(m2.0C)
　　　　　 F －在设定液量时的传热面积，m2
　　　　　 ty －周围环境温度,0C
　　　　　 t1 －液相温度，当液相温度变化时取平均温度，ty=(t1+ts)/2
　　　　　 t1－气化开始时的液温，0C
　　　　 －在设定压力Ps（调压器最低进口压力时的液温，0C；
　　　　 －液化石油气的平均气化潜热，kj/kg。
　　 （2） 显热气化量
　　　　 G c ＝ Gcp(t1-ts)/r 　　(8)
　　 式中：G－显热气化量，kg;
　　　　　 G－容器内的平均液量，kg;
　　　　　 cp－液态液化石油气的平均比热容，Kj/(kg.0C)。
　　 （3） 原有气体导出量
　　　　 Gv=(V0 -G.v)(p1 -ps) 　　(9)
　　 式中： G0－原有气体导出量，
　　　　　 V0－容器的容积
　　　　　 v－液态液化石油气的平均比体积，
　　　　　 P1－液温下的饱和蒸气压力，
　　　　　 Ps－液温下的饱和蒸气压力（绝），
　　　　　 P0－大气压力
　　　　　 P0－标准状态下的气体密度，
　　 （4） 利用自然气化适应性时的高峰时气化能力
　　　　　 W = Ge+Gv+Wh (10)
　　 式中：W－高峰时的气化能力，kg/h。
　　　　 －高峰小时时数，h。
　　 （5） 设计条件下的边续气化能力
　　 连续气化能力为液温降至设定最低液温时的传热气化速度，可按式计算，此时为，即：
　　　　 Ws =3600KF(t -ts)/r (11)
　　 式中：W－连续气化能力，kg/h。
3.0 计算程序框图
　　用上述方法计算任意组分液化石油气在某一温度下，任意剩液量时的自然化能力。
程序由1个主程序和9个子程序组成。9个子程序为：
　　 （1） 计算LPG露点子程序；
　　 （2） 计算混合液体饱和蒸气压子程序；
　　 （3） 计算单一液体饱和蒸气压等参数子程序；
　　 （4） 由饱和蒸气压计算混合液体饱和温度子程序； 
　　 （5） 计算气相组成子程序；
　　 （6） 计算混合液体各组分物性参数子程序；
　　 （7） 由容器容积计算表面积子程序。
4.0 结 语
　　 渐次气化的简化过程建模关系简洁，据此可很简便地计算各种液体石油气的剩液组成，从而计算自然气化能力，具有很强的实用性。