天然气处理中丙烷制冷工艺的探讨

前言

在输送天然气的时候，伴随压力与温度逐渐降低，输配管线当中的天然气会出现反凝析且在地势低的地方形成积液的现象，会对正常输气造成影响，严重时甚至会导致管线的堵塞。这在很大程度上对管道的输送能力打了折扣，外输产品的天然气也不符合国家对于二类气质的鉴定标准。结合这样的现状，我们在工作中引入了丙烷制冷工艺，对天然气做集中脱水等的处理，同一时间，经此过程回收的产品也有较高的经济与使用价值。

1.天然气处理现状

伴随科技的不断发展进步，社会的日益强盛，石油这种不能再生的能源，它的储量却在加速降低。天然气这种绿色能源就随之应运而生了，勘探开发、应用与其他多个方面，它如雨后春笋般逐渐发展壮大，到现如今已经形成了相当大的规模，极大限度的影响了人们的日常生活与生产[1]。天然气主要由C4H10C3H8C2H6CH4与C5H12+共同组成，这当中CH4是构成天然气的最主要的成分，一般情况下含量在百分之八十五到百分之九十五之间，C2H6C3H8这些含量在百分之五到百分之十五之间，CH4现如今被城市燃气大量使用，C2H6C3H8C4H10这些成分作为有机化工必要原料，它们的价格要比CH4高出很多，假使不把这些成分从天然气当中剥离出来，它们也只能是被当成燃料气被不必要的浪费掉了，所以所谓的天然气处理指的就是把C2H6C3H8C4H10这些成分从天然气当中抽离出来，最终的目的是使经济效益大幅度提升。天然气处理一般采用的是低温分离的工艺技术，特别是在分离C2H6C3H8等成分的时候，人们习惯用膨胀和辅助制冷的技术，辅助制冷又是由氨制冷和丙烷制冷这两种方式构成的。氨制冷它的适用范围是原料气的冷却温度在零下三十度以上的时候，丙烷制冷它的适用范围是在零下四十度以上的时候，人们更多偏爱于天然气处理中丙烷的制冷工艺技术，该篇文章也将丙烷制冷工艺视为重点讨论对象[2]。

2.丙烷制冷工艺的探讨

我们可以把丙烷制冷工艺划分为一级和二级制冷这两种工艺类型，这两种工艺它们都有其各自的特点，适合使用的情况也是不尽相同的，该篇文章以天然气处理厂当中丙烷制冷的工艺系统为研究讨论对象，并对这两类制冷工艺进行区分。这套丙烷系统的低温冷却的温度是零下五摄氏度，冷却的负荷是180KW。我们把丙烷一级制冷的工艺流程按下述的方法进行简要分析，在储罐内丙烷由节流技术使得压力下降到120KPa温度也下降到零下五度，再由换冷器做换冷处理，丙烷流向缓冲罐当中，再由压缩机将它的压力增大到1800KPa，再到空冷器当中做冷却处理，最后将丙烷置于丙烷储罐中进行保存。

丙烷制冷工艺流程图

我们对丙烷压缩进行模拟计算，再把得到的结果做分析研究，计算出二级制冷的工艺压缩机在总负荷上已达到613KW，比一级制冷的工艺压缩机的832KW负荷值远远要低，我们简单分析一下造成这种结果的原因：丙烷换冷原理我们主要将其归结为用低温的液相丙烷经气化后的潜热当成冷源，当液相丙烷的压力值在120KPa的时候，它的饱和温度是零下三十八点二五摄氏度，液相丙烷再和热介质做换冷处理，液相的丙烷经冷却气化变为气相，再把经气化后产生的潜热释放出来，把被冷却处理后介质温度彻底降下来。在这个换冷的过程当中，多数功劳是归液态丙烷的气化所有，所以，经节流处理以后液态丙烷的气化率是决定整个过程成败的重点，当气化率升高时，液态丙烷的含量偏低，丙烷当中冷量也较低，相反的，当气化率较低时，液态丙烷的含量会很高，丙烷当中的冷量也是很高的。

对于一级的制冷工艺来讲，我们检测到丙烷经节流压力值前后分别是1800KPa与120KPa，它的节流比是1800比120，也就是说15比1，经节流以后的气化率是零点五六。二级的制冷工艺经过两次节流处理，第一次的丙烷压力值前后分别是1800KPa、630KPa，它的节流比是1800比630，也就是20比7，经节流后气化率达到零点三三，第二次的丙烷压力值前后分别是630KPa与120KPa，节流比是630比120，也就是说21比4，经节流后的气化率达到零点二七，我们来计算一下丙烷二级的制冷工艺综合气化率等于零点四九，比一级压缩的气化率零点五六要小，所以可以说丙烷在二级制冷当中的循环率较低，压缩机的功率也较小。丙烷一级的压缩工艺在功率上虽然比较大，但是涉及到附属设备却不多，仪表控制起来也相对容易。

3.结语

总之，伴随经济的日益发展与人们生产生活的需要，我们在天然气的处理当中引入丙烷处理工艺是极其有必要的，丙烷的一级和二级压缩工艺有它们各自的特点，一级的压缩工艺在投资方面投的比较少，对于小型天然气的处理装置是最佳的选择，丙烷二级的压缩工艺的能耗比较少，且效率相对较高，将它应用于大型天然气的处理厂中是最明智的抉择。