雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)在冷凝法處理油氣中的應(yīng)用

程江 炱瀟鐘 昌原

摘要：由于油氣中含有一些水分和易結(jié)晶物質(zhì)，用冷凝法處理油氣易造成換熱器結(jié)霜，進(jìn)而帶來換熱器換熱性能差、冷凝設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定現(xiàn)象。因而，是否能解決好換熱器結(jié)霜問題是冷凝設(shè)備能否良好運(yùn)行的必要條件。本文首先介紹了冷凝法處理油氣的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述了雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)，最后將雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)應(yīng)用到冷凝法處理油氣中。

關(guān)鍵詞：冷凝法 冷凝設(shè)備 雙蒸發(fā)器 制冷系統(tǒng)

引言：近幾年，冷凝法作為處理油氣的一種工藝在國內(nèi)得到較多應(yīng)用，但目前冷凝設(shè)備的運(yùn)行情況并不樂觀，究其原因主要有以下幾個(gè)方面：

a、設(shè)計(jì)條件特別是油氣的成分不準(zhǔn)確。

b、無有效的國標(biāo)規(guī)范或限制，設(shè)計(jì)隨意性較大。

c、低價(jià)競爭。

d、無測試平臺或測試平臺規(guī)模小，無法還原真實(shí)的油氣回收過程。

e、技術(shù)不過關(guān)，不能解決設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的問題。

針對以上問題，需要業(yè)主方、設(shè)計(jì)院和設(shè)備供應(yīng)方等協(xié)同合作，優(yōu)化冷凝設(shè)備的設(shè)計(jì)來應(yīng)對影響其穩(wěn)定運(yùn)行的不利因素。本文簡要介紹冷凝法處理油氣的優(yōu)缺點(diǎn)，著重闡述雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)和其在冷凝法處理油氣中的應(yīng)用，旨在提出一種促進(jìn)冷凝設(shè)備穩(wěn)定可靠運(yùn)行的措施。

一、冷凝法處理油氣的優(yōu)缺點(diǎn)

冷凝法作為一種回收處理油氣的方法.它是利用不同烴類物質(zhì)在不同溫度和壓力下具有不同的飽和蒸汽壓這一性質(zhì).采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力，使烴類組分凝結(jié)并從中分離出來。

（一）冷凝法處理油氣的優(yōu)點(diǎn)

a、實(shí)現(xiàn)不可再生能源的循環(huán)利用，具備良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

b、從油氣的熱物理性質(zhì)和遷移特性的角度來說，冷凝法是最適宜處理油氣的方法。

c、冷凝法是以降溫的方式處理油氣.整個(gè)過程中無高溫現(xiàn)象出現(xiàn)，具有極高的安全性。

d、工藝原理簡單，只需把握好冷負(fù)荷和換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算。

e、回收單一高濃度油氣，比如汽油，具有較高的回收率和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

（二）冷凝法處理油氣的缺點(diǎn)

a、來料的溫度、流量和成分等方面波動(dòng)大，對于冷凝設(shè)備來說，即是其負(fù)荷變化大，因而造成其運(yùn)行極為不穩(wěn)定。

b、冷凝設(shè)備主要由3或4個(gè)制冷系統(tǒng)組成，相對于其他油氣處理工藝而言，其動(dòng)設(shè)備和控制點(diǎn)多，控制邏輯復(fù)雜。某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就會(huì)造成冷凝設(shè)備無法按照實(shí)際要求輸出，進(jìn)而整個(gè)油氣處理系統(tǒng)癱瘓。

c、冷凝設(shè)備建立穩(wěn)定冷場需要一定的時(shí)間。在這期間內(nèi)，冷凝設(shè)備處理后的尾氣溫度無法達(dá)到設(shè)計(jì)值。給后級處理設(shè)備帶來較大的影響。

d、設(shè)備占地大，且不適合處理大流量、低濃度的油氣。

e、處理重組分或含水量較大的油氣時(shí).冷凝設(shè)備因換熱器結(jié)霜而出現(xiàn)冷量輸出不夠、甚至堵塞現(xiàn)象。

二、雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)

針對蒸發(fā)器需要融霜的制冷系統(tǒng)，較長時(shí)間工作時(shí)需要設(shè)置雙蒸發(fā)器，如果分別為蒸發(fā)器配置制冷系統(tǒng)，不但增加設(shè)備的造價(jià)，也不利于節(jié)能。本文所說的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)是一臺制冷壓縮機(jī)帶雙蒸發(fā)器，一個(gè)蒸發(fā)器用來制冷，另一個(gè)蒸發(fā)器用來除霜的系統(tǒng)。

針對雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)，難點(diǎn)是系統(tǒng)如何有效的除霜。

（一）利用壓縮機(jī)部分排氣除霜的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)

利用壓縮機(jī)部分排氣除霜的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)原理圖如圖1所示。制冷系統(tǒng)設(shè)置排氣旁通管路，將壓縮機(jī)部分排氣直接引入蒸發(fā)器，當(dāng)蒸發(fā)器E3101A需要除霜時(shí)，打開電磁閥XSV3101，關(guān)閉XSV3103；當(dāng)蒸發(fā)器除霜結(jié)束時(shí)，則關(guān)閉電磁閥XSV3i01。

此種除霜方式，能夠有效的除霜，系統(tǒng)較為簡單，但存在以下不足：

a、制冷系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮制冷和除霜各自需求的制冷劑量，增加了制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度

b、除霜后期，壓縮機(jī)的進(jìn)氣溫度較高，可能導(dǎo)致其內(nèi)置溫度或排氣溫度高。

c、利用壓縮機(jī)部分高溫排氣來除霜，除霜時(shí)間較長且受制于壓縮機(jī)排氣的溫度。

（二）利用壓縮機(jī)排氣除霜的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)

利用壓縮機(jī)排氣除霜的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)原理圖如圖2所示。當(dāng)蒸發(fā)器E3101A需要除霜時(shí)，打開電磁閥XSV3104、XSV3105、XSV3108和XSV3109。同時(shí)關(guān)閉電磁閥XSV310l、XSV3103、XSV3106、XSV3107、XSV3110即可。

此種除霜方式，雖然系統(tǒng)較為復(fù)雜，但除霜時(shí)間較短，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

三、雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)在冷凝法處理油氣中的應(yīng)用

冷凝法處理油氣一個(gè)難點(diǎn)是油氣冷凝器（即制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器）油氣側(cè)的結(jié)霜，其造成換熱器換熱性能差、甚至油氣通道堵塞。因此，油氣處理時(shí)間較長時(shí)冷凝設(shè)備的每一級須按雙油氣冷凝器設(shè)計(jì)，當(dāng)油氣某一路通道前后阻力較大時(shí)，切換到另一個(gè)通道來處理油氣?；诖?，雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)在冷凝法處理油氣中得到應(yīng)用。

冷凝設(shè)備工藝流程圖如圖3所示，其主要由3個(gè)利用壓縮機(jī)排氣除霜的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)組成，其中第三級制冷系統(tǒng)為復(fù)疊系統(tǒng)。通過閥門的控制可自動(dòng)切換油氣通道。壓差較大的油氣通道的蒸發(fā)器開始除霜。同時(shí)，也可以將利用壓縮機(jī)排氣除霜的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)應(yīng)用到冷凝設(shè)備中。將工藝流程圖中的三級制冷系統(tǒng)更改為圖2中的制冷系統(tǒng)即可。

在工程應(yīng)用中，當(dāng)油氣中重組分或水分較多時(shí)，建議選用除霜效果好的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)；當(dāng)油氣中重組分和水分較少時(shí)，可選用系統(tǒng)簡單的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)。

四、結(jié)語

a、本文介紹了冷凝設(shè)備運(yùn)行情況不樂觀的原因和冷凝法處理油氣的優(yōu)缺點(diǎn)。

b、本文著重闡述了雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)，利用壓縮機(jī)部分排氣除霜的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)較為簡單，但除霜時(shí)間較長；利用壓縮機(jī)排氣除霜的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)較為復(fù)雜，但除霜效果好，系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。

c、兩種雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)都可應(yīng)用到冷凝法處理油氣中，需根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。