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丙烷辅助制冷节能技术尹琦岭尹锋何俊中原油气高新股份有限公司天然气处理厂河南濮阳摘要对天然气深冷处理装置中丙烷辅助制冷节能流程进行了介绍就压缩机级数和冷凝剂冷凝温度对压缩机功率的影响进行了对比分析提出了确定压缩机级数的优化方案及操作中的节能方法∀关键词丙烷制冷节能流程级数冷凝剂中图分类号×±文献标识码文章编号原料伴生气天然气从装置界区外输进来经过分离!增压!脱水干燥!深冷后送到分馏塔分馏将甲烷!乙烷!丙烷!丁烷!石脑油等产品分离出来以满足不同用户的需要∀在深冷工艺中除了通过膨胀机和节流阀制冷外还采用了三级丙烷辅助制冷∀1丙烷辅助制冷工艺流程介绍丙烷辅助制冷系统主要设备是一台汽轮机驱动的丙烷压缩机为各个工艺部位提供所需辅助冷量∀正常操作时气相丙烷经三级压缩后再经过出口空冷器∞冷却变成液相丙烷而后进入丙烷储罐∂中再将积存在该罐中的液相丙烷分别送到三个压缩机入口分离器∂!∂和∂中通过分离器将液相丙烷分别送到各个单元需要制冷的工艺气主冷箱∞脱乙烷塔顶冷凝器∞和工艺气冷凝器∞中提供辅助冷量丙烷制冷后又汽化成气相回到压缩机入口循环压缩∀丙烷压缩机分为三级该机二!三级入口气体除有前一级压缩过来的丙烷气体外还有与本级进口压力相当的循环丙烷气体∀为了防止压缩机/喘振0从该压缩机最后一级出口的气体可由防喘控制器调节必要时可直接返回到各级入口分离器进行防喘调节∀为了避免丙烷气体中含有过量的轻组分不凝气影响丙烷制冷在丙烷储罐∂上部装有一个小分馏器将分馏出来的部分可能含有的轻组分或不凝气送到气相乙烷中∀如果在液相丙烷中混有从压缩机中窜入的比丙烷更重的组分或少量润滑油则可将丙烷分批送到重烃收集罐∂中进行闪蒸经过闪蒸气相丙烷仍回收到系统中循环使用在重烃收集罐∂中留下的残液最后被送到排放系统中∀2丙烷压缩过程中的节能技术2.1丙烷三级压缩制冷工艺在天然气深冷处理装置设计中原料气含轻烃量比较高在深冷条件下回收轻烃必然要多一些而设计又规定贫气出装置界区时压力比较高因而仅用膨胀制冷提供的冷量不足时必须提供辅助制冷∀为此我们设计了丙烷三级压缩制冷工艺流程图见图∀一级压缩一级入口分离器一级制冷二级压缩二级入口分离器二级制冷三级压缩三级入口分离器三级制冷空冷器丙烷储罐图丙烷三级压缩制冷工艺流程图收稿日期作者简介尹琦岭男高级工程师从事化工设备管理工作电话∀##河南化工2003年第7期从图可以看出丙烷循环气并不全部从压缩机第一级进入而分三级进入∀这样在第一!第二级压缩中减少了丙烷的循环压缩量因此与单纯采用一级压缩相比可以节省功率∀另外该压缩机虽分三级压缩却没有级间冷却器这是因为第二!第三级压缩机的入口气体中除了前一级压缩出口的热气体还有制冷后循环冷丙烷气由于冷丙烷气的加入使进入压缩机的丙烷气体温度降低体积减小压缩功率下降这就是该流程的节能特点∀我们计算了在一定的冷冻负荷条件下分别采用级!级!级压缩方案所需功率数值见表∀表丙烷冷冻中分级压缩效果对比级数冷冻负荷#冷冻温度ε冷冻剂冷凝温度ε需要压缩功率•从表数据可以看出在一定的冷冻负荷条件下随着压缩级数的增加所需要压缩的功率减少能耗降低∀但设备费用却随着级数的增加而增加所以最优化的选择应当是能耗减少!设备费用最少∀经过长时间的实践和总结我们推荐采用一个确定冷冻级数优化值的一般规律图见图∀图中Ρ表示压缩机的总出口压力与一级入口压力之比∀从图可以看出当Ρ时压缩机采用一级最经济当[Ρ[时压缩机采用两级最经济当Ρ时压缩机采用三级最经济∀我厂丙烷压缩机Ρ因此采用三级压缩最经济和节能∀图压缩机级数优化选择图2.2冷凝温度对压缩机功率的影响分析压缩机的功率不但受压缩机的级数影响而且还受冷凝的温度影响∀为便于说明问题我们计算了在单级丙烷冷冻系统中不同温度下压缩机所需的功率详见表∀表单级丙烷冷冻冷凝温度对压缩机功率的影响冷凝温度ε冷冻负荷#总压缩功率•冷凝负荷#从表可以看出随着冷凝剂的冷凝温度降低不仅总压缩功率减少冷凝负荷亦减少因此可以根据气温的变化通过调节驱动机而达到节能目的∀3结束语冷冻压缩机的功率不仅和压缩级数有关而且还和冷凝剂的温度有关∀因此在设计制冷流程时应合理选用压缩级数以达到节能和减少投资的目的∀在运行中可根据环境温度的变化通过调整驱动机的输出功率达到节能的目的∀上接第页表料测试情况项目用户要求测试结果测试方法拉伸强度°∴拉伸断裂伸长率无要求悬臂梁缺口冲击强度#∴简支梁缺口冲击强度#无要求弯曲模量°∴热变形温度ε无要求熔体流动速率#∗密度#无要求4存在问题及研究方向由于小本体聚丙烯粉料自身的一些缺陷性还存在由于运输和存放发生降解造成熔融指数变大的情况给用户后加工带来麻烦这种情况在夏季更明显初步推测是由于聚丙烯产品中残留的活化剂!催化剂等微量金属元素偏多引起∀为避免这种情况的发生一是从源头上控制活化剂!催化剂的加入量二是建议用户先把粉料与抗氧剂共混造粒后再长期存放∀另外由于小本体生产的间歇性产品质量的不稳定性仍然存在生产中曾出现了相同的原料!相同的催化剂!工艺配比!操作控制但熔融指数相差较大这种情况还有待于进一步深入探索∀参考文献≈李玉贵陈宁观等液相本体法聚丙烯生产及应用≈北京中国石化出版社##河南化工2003年第7期