液化石油氣直接壓縮制冷技術(shù)的探討

朱延煜 (東華工程科技股份有限公司,安徽 合肥 230024)

液化石油氣是在原油冶煉過(guò)程中得到的一種無(wú)色揮發(fā)性液體，其主要成分是丁烷、丙烷、丁烯、丙烯以及其他烴類(lèi)混合物，具有可燃性，同時(shí)燃燒值較高，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的有害產(chǎn)物較少，是一種與天然氣可相媲美的優(yōu)質(zhì)氣體燃料。

液化石油氣的應(yīng)用范圍很廣，除了工業(yè)方面的應(yīng)用之外，已經(jīng)廣泛地走入千家萬(wàn)戶(hù)，成為家庭環(huán)境中取暖、做飯等重要的能源，有效取代了傳統(tǒng)的煤炭能源應(yīng)用，凈化環(huán)境、減少污染。

但是，作為一種化石燃料，液化石油氣在運(yùn)輸方方面存在很大的問(wèn)題。液化石油氣是一種混合物，穩(wěn)定性較差；其氣體形式在運(yùn)輸中需要通過(guò)一定的方式方法保障安全，目前主要的有三種運(yùn)輸形式，包括：瓶裝供應(yīng)、管道供應(yīng)和分配槽車(chē)供應(yīng)。

其中，瓶裝供應(yīng)指的是鋼瓶灌裝的方式，液化石油氣可以通過(guò)煤氣罐的方式進(jìn)入家庭使用，也適應(yīng)一些小型公共建筑。而管道運(yùn)輸較為適應(yīng)一些集中程度較高的住宅小區(qū)、高層建筑以及工業(yè)化區(qū)域。

無(wú)論哪一種運(yùn)輸方式，液化石油氣都會(huì)采用壓縮制冷等技術(shù)，改變其物理狀態(tài)。目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)廣泛開(kāi)展了液化石油氣低溫液態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用，并作為未來(lái)一個(gè)極具影響力的發(fā)展方向，倍受?chē)?guó)內(nèi)行業(yè)關(guān)注。

我國(guó)傳統(tǒng)的壓縮制冷技術(shù)有兩種，分別是壓縮制冷和吸收制冷。針對(duì)于液化石油氣的物理性質(zhì)，采用直接壓縮制冷的方式更具有實(shí)踐意義。

1 壓縮制冷工藝參數(shù)應(yīng)用

丙烷是液化石油氣成分中臨界溫度較低的一種成分（零下42攝氏度），在壓縮制冷液化過(guò)程中，需要考慮臨界溫度下限，所以在實(shí)際的制冷工藝中參數(shù)的選擇是依據(jù)丙烷進(jìn)行的。

液化石油氣是一種混合物質(zhì)，顯而易見(jiàn)，對(duì)其的制冷即對(duì)丙烷、丁烷等物質(zhì)的制冷，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)壓縮的目的。低溫相對(duì)來(lái)說(shuō)其實(shí)現(xiàn)環(huán)境更加苛刻，在常溫下，有熱量的傳導(dǎo)會(huì)使原本液化的丙烷氣化，溫度壓力重新上升。要維持液化狀態(tài)，需要利用壓縮機(jī)重新改變其物理性質(zhì)，高壓環(huán)境的形成與低溫傳導(dǎo)是相互交替的。

為了確保這一環(huán)節(jié)的安全，應(yīng)該在壓縮機(jī)入口設(shè)置氣體、液體分離穩(wěn)壓裝置，即緩沖罐；盡管液化石油氣在氣化中需要一定的時(shí)間反應(yīng)，但考慮到泄露可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的影響，也應(yīng)該做好對(duì)接的密封工作。

在進(jìn)行多級(jí)壓縮的過(guò)程中同樣要進(jìn)行制冷控制，常用的裝備中利用兩級(jí)壓縮即可，由于對(duì)丙烷氣體直接壓縮再凝結(jié)，關(guān)鍵是壓縮機(jī)大量存在存儲(chǔ)罐中，對(duì)導(dǎo)熱氣體的物理參數(shù)進(jìn)行事先的計(jì)算和模擬。

2 壓縮制冷技術(shù)設(shè)備分析

2.1 壓縮機(jī)

壓縮機(jī)是石油氣液化操作中的核心裝置，目前采用的主要是活塞式壓縮機(jī)，軸功率通過(guò)被壓縮丙烷的初始狀態(tài)計(jì)算，參數(shù)主要包括大氣壓力、臨界溫度值、氣化量等設(shè)置。

同時(shí)，再利用活塞式壓縮機(jī)的過(guò)程中，要防止脈動(dòng)和喘息現(xiàn)象的出現(xiàn)，維持設(shè)備的平衡性，客觀上要求連鎖保護(hù)控制系統(tǒng)相對(duì)完善，如溫度、潤(rùn)滑、防爆、壓力、溫度等內(nèi)容甚至壓縮符合的變化，都要采用變頻形式；考慮到石油氣液化的易爆特點(diǎn)，在儲(chǔ)存中利用氮?dú)膺M(jìn)行密封。

2.2 冷凝器

針對(duì)二級(jí)壓縮的高溫、高壓氣體進(jìn)行換熱，使用制冷系統(tǒng)減少季節(jié)性影響，減少運(yùn)輸中產(chǎn)生的物理影響等。冷凝器在特定的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)石油氣液化，尤其是轉(zhuǎn)化作業(yè)場(chǎng)所，很少涉及應(yīng)用部分。

2.3 緩沖罐

緩沖罐的操作壓力要求并不高，作為中間部分，維持在0.5MPa即可，但材料抗低溫要達(dá)到零下三十度，否則就會(huì)造成設(shè)備抗壓力不夠。緩沖罐主要用來(lái)穩(wěn)壓，在不正常的情況下，當(dāng)氣體混合之后產(chǎn)生物理變化，維護(hù)緩沖罐體積的最大容和度。

2.4 接收罐

接收罐指的是通過(guò)緩沖罐之后，確保冷凝器冷凝下來(lái)的液體及時(shí)導(dǎo)出，以保障整個(gè)系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)能源的多樣性需求越來(lái)越迫切。液化石油氣一方面極大地彌補(bǔ)了我國(guó)氣體燃料的空缺，另一方面，具有高燃燒值、低污染的優(yōu)勢(shì)，符合我國(guó)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需求。根據(jù)現(xiàn)階段液化石油氣的直接壓縮制冷技術(shù)應(yīng)用情況，在工藝參數(shù)選擇上必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行，確保合理性、科學(xué)性，注意溫度和壓力的配合；在實(shí)際的操作中，根據(jù)工藝原理以及現(xiàn)代科技，增強(qiáng)設(shè)備的調(diào)節(jié)性和適應(yīng)性。

[1]趙來(lái)軍,肖志杰,張江華.我國(guó)液化石油氣運(yùn)輸安全事故預(yù)防與應(yīng)急對(duì)策研究[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2007,06:16-19.

[2]朱剛,魯雪生,汪榮順,顧安忠.半冷半壓式液化石油氣船再液化裝置研究[J].低溫工程,1999,04:310-314.

[3]徐文淵.液化石油氣（LPG）、壓縮天然氣（CNG）、液化天然氣（LNG）作汽車(chē)燃料的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].石油與天然氣化工,1995,03:163-166+219.

[4]李效春,王甲聚.液化石油氣與壓縮天然氣在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用前景[J].農(nóng)機(jī)使用與維修,2008,05:76-77.

[5]朱剛.半冷半壓式液化石油氣船再液化裝置研究[A].上海市制冷學(xué)會(huì).[C].上海市制冷學(xué)會(huì):,1999:5.