液化石油氣直接壓縮制冷技術的探討

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程中得到的一種無色揮發性液體，其主要成分是丁烷、丙烷、丁烯、丙烯以及其他烴類混合物，具有可燃性，同時燃燒值較高，燃燒過程中產生的有害產物較少，是一種與天然氣可相媲美的優質氣體燃料。

液化石油氣的應用范圍很廣，除了工業方面的應用之外，已經廣泛地走入千家萬戶，成為家庭環境中取暖、做飯等重要的能源，有效取代了傳統的煤炭能源應用，凈化環境、減少污染。

但是，作為一種化石燃料，液化石油氣在運輸方方面存在很大的問題。液化石油氣是一種混合物，穩定性較差；其氣體形式在運輸中需要通過一定的方式方法保障安全，目前主要的有三種運輸形式，包括：瓶裝供應、管道供應和分配槽車供應。

其中，瓶裝供應指的是鋼瓶灌裝的方式，液化石油氣可以通過煤氣罐的方式進入家庭使用，也適應一些小型公共建筑。而管道運輸較為適應一些集中程度較高的住宅小區、高層建筑以及工業化區域。

無論哪一種運輸方式，液化石油氣都會采用壓縮制冷等技術，改變其物理狀態。目前，國內外已經廣泛開展了液化石油氣低溫液態存儲技術的應用，并作為未來一個極具影響力的發展方向，倍受國內行業關注。

我國傳統的壓縮制冷技術有兩種，分別是壓縮制冷和吸收制冷。針對于液化石油氣的物理性質，采用直接壓縮制冷的方式更具有實踐意義。

1 壓縮制冷工藝參數應用

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），在壓縮制冷液化過程中，需要考慮臨界溫度下限，所以在實際的制冷工藝中參數的選擇是依據丙烷進行的。

液化石油氣是一種混合物質，顯而易見，對其的制冷即對丙烷、丁烷等物質的制冷，并進一步實現壓縮的目的。低溫相對來說其實現環境更加苛刻，在常溫下，有熱量的傳導會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，需要利用壓縮機重新改變其物理性質，高壓環境的形成與低溫傳導是相互交替的。

為了確保這一環節的安全，應該在壓縮機入口設置氣體、液體分離穩壓裝置，即緩沖罐；盡管液化石油氣在氣化中需要一定的時間反應，但考慮到泄露可能會對環境造成一定的影響，也應該做好對接的密封工作。

在進行多級壓縮的過程中同樣要進行制冷控制，常用的裝備中利用兩級壓縮即可，由于對丙烷氣體直接壓縮再凝結，關鍵是壓縮機大量存在存儲罐中，對導熱氣體的物理參數進行事先的計算和模擬。

2 壓縮制冷技術設備分析

2.1 壓縮機

壓縮機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，軸功率通過被壓縮丙烷的初始狀態計算，參數主要包括大氣壓力、臨界溫度值、氣化量等設置。

同時，再利用活塞式壓縮機的過程中，要防止脈動和喘息現象的出現，維持設備的平衡性，客觀上要求連鎖保護控制系統相對完善，如溫度、潤滑、防爆、壓力、溫度等內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，在儲存中利用氮氣進行密封。

2.2 冷凝器

針對二級壓縮的高溫、高壓氣體進行換熱，使用制冷系統減少季節性影響，減少運輸中產生的物理影響等。冷凝器在特定的環境下實現石油氣液化，尤其是轉化作業場所，很少涉及應用部分。

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，但材料抗低溫要達到零下三十度，否則就會造成設備抗壓力不夠。緩沖罐主要用來穩壓，在不正常的情況下，當氣體混合之后產生物理變化，維護緩沖罐體積的最大容和度。

2.4 接收罐

接收罐指的是通過緩沖罐之后，確保冷凝器冷凝下來的液體及時導出，以保障整個系統的高效穩定運行。

3 結語

隨著我國經濟的快速發展，社會對能源的多樣性需求越來越迫切。液化石油氣一方面極大地彌補了我國氣體燃料的空缺，另一方面，具有高燃燒值、低污染的優勢，符合我國社會可持續發展戰略的需求。根據現階段液化石油氣的直接壓縮制冷技術應用情況，在工藝參數選擇上必須根據實際情況進行，確保合理性、科學性，注意溫度和壓力的配合；在實際的操作中，根據工藝原理以及現代科技，增強設備的調節性和適應性。

[1]趙來軍,肖志杰,張江華.我國液化石油氣運輸安全事故預防與應急對策研究[J].中國安全生產科學技術,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）作汽車燃料的現狀和發展[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動機上的應用前景[J].農機使用與維修,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].上海市制冷學會.[C].上海市制冷學會:,1999:5.