天然氣處理中丙烷制冷工藝的探討

郭健

摘 要：原材料天然氣本身帶有反凝析的現(xiàn)象，在下游溫度和壓力下降，會(huì)析出輕烴，在管線內(nèi)堆積，造成上游外輸壓力上升，就得進(jìn)行管線通球，最頻繁時(shí)，每20天就要進(jìn)行通球，存在管線運(yùn)行的安全隱患。因此在上游進(jìn)行脫烴處理。每天管輸天然氣60萬米?，F(xiàn)代人們在進(jìn)行天然氣處理的時(shí)候引入了丙烷制冷工藝，且在投入運(yùn)行一段時(shí)間以后，也取得了很不俗的成績。我們針對天然氣處理中丙烷制冷工藝現(xiàn)狀與出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，進(jìn)而提出了一些參考性的建議。

關(guān)鍵詞：天然氣處理;丙烷制冷工藝;現(xiàn)狀探討

前言

在輸送天然氣的時(shí)候，伴隨壓力與溫度逐漸降低，輸配管線當(dāng)中的天然氣會(huì)出現(xiàn)反凝析且在地勢低的地方形成積液的現(xiàn)象，會(huì)對正常輸氣造成影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致管線的堵塞。這在很大程度上對管道的輸送能力打了折扣，外輸產(chǎn)品的天然氣也不符合國家對于二類氣質(zhì)的鑒定標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合這樣的現(xiàn)狀，我們在工作中引入了丙烷制冷工藝，對天然氣做集中脫水等的處理，同一時(shí)間，經(jīng)此過程回收的產(chǎn)品也有較高的經(jīng)濟(jì)與使用價(jià)值。

1.天然氣處理現(xiàn)狀

伴隨科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，社會(huì)的日益強(qiáng)盛，石油這種不能再生的能源，它的儲(chǔ)量卻在加速降低。天然氣這種綠色能源就隨之應(yīng)運(yùn)而生了，勘探開發(fā)、應(yīng)用與其他多個(gè)方面，它如雨后春筍般逐漸發(fā)展壯大，到現(xiàn)如今已經(jīng)形成了相當(dāng)大的規(guī)模，極大限度的影響了人們的日常生活與生產(chǎn)[1]。天然氣主要由C4H10 C3H8 C2H6 CH4與C5H12+共同組成，這當(dāng)中CH4是構(gòu)成天然氣的最主要的成分，一般情況下含量在百分之八十五到百分之九十五之間，C2H6 C3H8這些含量在百分之五到百分之十五之間，CH4現(xiàn)如今被城市燃?xì)獯罅渴褂?，C2H6 C3H8 C4H10這些成分作為有機(jī)化工必要原料，它們的價(jià)格要比CH4高出很多，假使不把這些成分從天然氣當(dāng)中剝離出來，它們也只能是被當(dāng)成燃料氣被不必要的浪費(fèi)掉了，所以所謂的天然氣處理指的就是把C2H6 C3H8 C4H10這些成分從天然氣當(dāng)中抽離出來，最終的目的是使經(jīng)濟(jì)效益大幅度提升。天然氣處理一般采用的是低溫分離的工藝技術(shù)，特別是在分離C2H6 C3H8等成分的時(shí)候，人們習(xí)慣用膨脹和輔助制冷的技術(shù)，輔助制冷又是由氨制冷和丙烷制冷這兩種方式構(gòu)成的。氨制冷它的適用范圍是原料氣的冷卻溫度在零下三十度以上的時(shí)候，丙烷制冷它的適用范圍是在零下四十度以上的時(shí)候，人們更多偏愛于天然氣處理中丙烷的制冷工藝技術(shù)，該篇文章也將丙烷制冷工藝視為重點(diǎn)討論對象[2]。

2.丙烷制冷工藝的探討

我們可以把丙烷制冷工藝劃分為一級和二級制冷這兩種工藝類型，這兩種工藝它們都有其各自的特點(diǎn)，適合使用的情況也是不盡相同的，該篇文章以天然氣處理廠當(dāng)中丙烷制冷的工藝系統(tǒng)為研究討論對象，并對這兩類制冷工藝進(jìn)行區(qū)分。這套丙烷系統(tǒng)的低溫冷卻的溫度是零下五攝氏度，冷卻的負(fù)荷是180KW。我們把丙烷一級制冷的工藝流程按下述的方法進(jìn)行簡要分析，在儲(chǔ)罐內(nèi)丙烷由節(jié)流技術(shù)使得壓力下降到120KPa溫度也下降到零下五度，再由換冷器做換冷處理，丙烷流向緩沖罐當(dāng)中，再由壓縮機(jī)將它的壓力增大到1800KPa，再到空冷器當(dāng)中做冷卻處理，最后將丙烷置于丙烷儲(chǔ)罐中進(jìn)行保存。

丙烷制冷工藝流程圖

我們對丙烷壓縮進(jìn)行模擬計(jì)算，再把得到的結(jié)果做分析研究，計(jì)算出二級制冷的工藝壓縮機(jī)在總負(fù)荷上已達(dá)到613KW，比一級制冷的工藝壓縮機(jī)的832KW負(fù)荷值遠(yuǎn)遠(yuǎn)要低，我們簡單分析一下造成這種結(jié)果的原因：丙烷換冷原理我們主要將其歸結(jié)為用低溫的液相丙烷經(jīng)氣化后的潛熱當(dāng)成冷源，當(dāng)液相丙烷的壓力值在120KPa的時(shí)候，它的飽和溫度是零下三十八點(diǎn)二五攝氏度，液相丙烷再和熱介質(zhì)做換冷處理，液相的丙烷經(jīng)冷卻氣化變?yōu)闅庀啵侔呀?jīng)氣化后產(chǎn)生的潛熱釋放出來，把被冷卻處理后介質(zhì)溫度徹底降下來。在這個(gè)換冷的過程當(dāng)中，多數(shù)功勞是歸液態(tài)丙烷的氣化所有，所以，經(jīng)節(jié)流處理以后液態(tài)丙烷的氣化率是決定整個(gè)過程成敗的重點(diǎn)，當(dāng)氣化率升高時(shí)，液態(tài)丙烷的含量偏低，丙烷當(dāng)中冷量也較低，相反的，當(dāng)氣化率較低時(shí)，液態(tài)丙烷的含量會(huì)很高，丙烷當(dāng)中的冷量也是很高的。

對于一級的制冷工藝來講，我們檢測到丙烷經(jīng)節(jié)流壓力值前后分別是1800KPa與120KPa，它的節(jié)流比是1800比120，也就是說15比1，經(jīng)節(jié)流以后的氣化率是零點(diǎn)五六。二級的制冷工藝經(jīng)過兩次節(jié)流處理，第一次的丙烷壓力值前后分別是1800KPa、630KPa，它的節(jié)流比是1800比630，也就是20比7，經(jīng)節(jié)流后氣化率達(dá)到零點(diǎn)三三，第二次的丙烷壓力值前后分別是630KPa與120KPa，節(jié)流比是630比120，也就是說21比4，經(jīng)節(jié)流后的氣化率達(dá)到零點(diǎn)二七，我們來計(jì)算一下丙烷二級的制冷工藝綜合氣化率等于零點(diǎn)四九，比一級壓縮的氣化率零點(diǎn)五六要小，所以可以說丙烷在二級制冷當(dāng)中的循環(huán)率較低，壓縮機(jī)的功率也較小。丙烷一級的壓縮工藝在功率上雖然比較大，但是涉及到附屬設(shè)備卻不多，儀表控制起來也相對容易。

3.結(jié)語

總之，伴隨經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展與人們生產(chǎn)生活的需要，我們在天然氣的處理當(dāng)中引入丙烷處理工藝是極其有必要的，丙烷的一級和二級壓縮工藝有它們各自的特點(diǎn)，一級的壓縮工藝在投資方面投的比較少，對于小型天然氣的處理裝置是最佳的選擇，丙烷二級的壓縮工藝的能耗比較少，且效率相對較高，將它應(yīng)用于大型天然氣的處理廠中是最明智的抉擇。

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉子兵，陳小鋒，薛崗，王登海，王遇冬.長慶氣田天然氣集輸及凈化處理工藝技術(shù)[J].石油工程建設(shè)，2013，05：54-60+10.