工艺包设计是低温系统从概念到工程的第一步，决定了流程走向、设备规格、管道布置与控制方案，直接左右系统的能效与可靠性。在天然气液化领域，研究者设计了预冷段四级节流和液化段二级节流的级联混合制冷液化新流程，以系统最小比功耗为目标进行优化。另一项研究针对低压天然气特点，设计了3套闭式膨胀液化流程，采用PR方程进行相平衡计算，比较了不同流程的关键热力学参数。工艺包设计包含六大模块：热力学计算（冷量平衡、换热面积、制冷剂配比）、流程模拟（PFD、物料衡算、相平衡）、设备选型（换热器、压缩机、泵阀规格书）、管道设计（走向、管径、保冷厚度）、控制系统设计（I/O点位、控制逻辑、联锁矩阵）和安全分析（HAZOP、安全阀泄放量）。低温介质的特殊物性给工艺设计带来额外约束——在LNG气化站工艺设计中，需特别注意管道材质选用、柔性设计、绝热结构、管架管托和预冷方案。普通碳钢在低温下会变脆，这些约束必须在工艺包阶段就纳入考虑。
江苏航烨能源已形成从概念设计、工艺包开发、三维建模、CFD仿真优化到制造交付的全流程能力，实现低温工程“交钥匙”式的一站化履约。
一、工艺包设计到底做什么？
工艺包设计是低温系统从概念到工程的第一步。它决定了流程怎么走、设备选多大、管道怎么布、控制怎么设。
在天然气液化领域，工艺包设计的核心是制冷循环的选择和优化。研究者设计了预冷段四级节流和液化段二级节流的级联混合制冷液化新流程，使用Aspen HYSYS和Matlab的遗传算法工具箱，以系统最小比功耗为目标进行优化-。
另一项研究针对低压天然气特点，设计了3套闭式膨胀液化流程，采用PR方程进行相平衡计算，比较了不同流程的关键热力学参数。这些工作都属于工艺包设计的范畴。
二、工艺包设计决定设备选型
工艺包设计不是纸上谈兵——它直接决定了后续的设备选型和采购。
在船用BOG再液化工艺设计中，研究者需要考虑LNG储运过程中闪蒸气的产生量、液化系统的冷量匹配、压缩机的选型参数等-。这些参数一旦定下来，换热器、压缩机、泵阀的规格就基本确定了。
工艺包设计核心内容
设计模块 | 主要工作内容 | 交付成果 |
热力学计算 | 冷量平衡、换热面积计算、制冷剂配比 | 热量平衡表 |
流程模拟 | 工艺流程PFD、物料衡算、相平衡计算 | 流程图、模拟报告 |
设备选型 | 换热器、压缩机、泵阀、仪表规格书 | 设备数据表、询价文件 |
管道设计 | 管道走向、管径计算、保冷厚度 | 管道布置图、单线图 |
控制系统设计 | I/O点位、控制逻辑、联锁矩阵 | 控制逻辑图、I/O清单 |
安全分析 | HAZOP分析、安全阀泄放量计算 | 安全分析报告 |
三、低温工艺有特殊要求
低温介质的特殊物性给工艺设计带来了一系列额外约束。
在LNG气化站工艺设计中，需要特别注意低温管道的材质选用、柔性设计、绝热结构设计、管架管托设计和预冷方案。普通碳钢在低温下会变脆，不能用于LNG储存和输送。这些约束必须在工艺包设计阶段就纳入考虑。
四、总结
我们在低温系统集成方面已形成从概念设计、工艺包开发、三维建模、CFD仿真优化到制造调试交付的全流程能力。以客户需求为起点，以最终交付的可运行系统为终点，实现低温工程领域“交钥匙”式的一站化履约能力。
