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象，在下游溫度和壓力下降，會析出輕烴，在管線內堆積，造成上游外輸壓力上升，就得進行管線通球，最頻繁時，每20天就要進行通球，存在管線運行的安全隱患。因此在上游進行脫烴處理。每天管輸天然氣60萬米。現代人們在進行天然氣處理的時候引入了丙烷制冷工藝，且在投入運行一段時間以后，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狀與出現的問題進行分析，進而提出了一些參考性的建議。

關鍵詞：天然氣處理;丙烷制冷工藝;現狀探討

前言

在輸送天然氣的時候，伴隨壓力與溫度逐漸降低，輸配管線當中的天然氣會出現反凝析且在地勢低的地方形成積液的現象，會對正常輸氣造成影響，嚴重時甚至會導致管線的堵塞。這在很大程度上對管道的輸送能力打了折扣，外輸產品的天然氣也不符合國家對于二類氣質的鑒定標準。結合這樣的現狀，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，同一時間，經此過程回收的產品也有較高的經濟與使用價值。

1.天然氣處理現狀

伴隨科技的不斷發展進步，社會的日益強盛，石油這種不能再生的能源，它的儲量卻在加速降低。天然氣這種綠色能源就隨之應運而生了，勘探開發、應用與其他多個方面，它如雨后春筍般逐漸發展壯大，到現如今已經形成了相當大的規模，極大限度的影響了人們的日常生活與生產[1]。天然氣主要由C4H10 C3H8 C2H6 CH4與C5H12+共同組成，這當中CH4是構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現如今被城市燃氣大量使用，C2H6 C3H8 C4H10這些成分作為有機化工必要原料，它們的價格要比CH4高出很多，假使不把這些成分從天然氣當中剝離出來，它們也只能是被當成燃料氣被不必要的浪費掉了，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中抽離出來，最終的目的是使經濟效益大幅度提升。天然氣處理一般采用的是低溫分離的工藝技術，特別是在分離C2H6 C3H8等成分的時候，人們習慣用膨脹和輔助制冷的技術，輔助制冷又是由氨制冷和丙烷制冷這兩種方式構成的。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候，丙烷制冷它的適用范圍是在零下四十度以上的時候，人們更多偏愛于天然氣處理中丙烷的制冷工藝技術，該篇文章也將丙烷制冷工藝視為重點討論對象[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，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中丙烷制冷的工藝系統為研究討論對象，并對這兩類制冷工藝進行區分。這套丙烷系統的低溫冷卻的溫度是零下五攝氏度，冷卻的負荷是180KW。我們把丙烷一級制冷的工藝流程按下述的方法進行簡要分析，在儲罐內丙烷由節流技術使得壓力下降到120KPa溫度也下降到零下五度，再由換冷器做換冷處理，丙烷流向緩沖罐當中，再由壓縮機將它的壓力增大到1800KPa，再到空冷器當中做冷卻處理，最后將丙烷置于丙烷儲罐中進行保存。

丙烷制冷工藝流程圖

我們對丙烷壓縮進行模擬計算，再把得到的結果做分析研究，計算出二級制冷的工藝壓縮機在總負荷上已達到613KW，比一級制冷的工藝壓縮機的832KW負荷值遠遠要低，我們簡單分析一下造成這種結果的原因：丙烷換冷原理我們主要將其歸結為用低溫的液相丙烷經氣化后的潛熱當成冷源，當液相丙烷的壓力值在120KPa的時候，它的飽和溫度是零下三十八點二五攝氏度，液相丙烷再和熱介質做換冷處理，液相的丙烷經冷卻氣化變為氣相，再把經氣化后產生的潛熱釋放出來，把被冷卻處理后介質溫度徹底降下來。在這個換冷的過程當中，多數功勞是歸液態丙烷的氣化所有，所以，經節流處理以后液態丙烷的氣化率是決定整個過程成敗的重點，當氣化率升高時，液態丙烷的含量偏低，丙烷當中冷量也較低，相反的，當氣化率較低時，液態丙烷的含量會很高，丙烷當中的冷量也是很高的。

對于一級的制冷工藝來講，我們檢測到丙烷經節流壓力值前后分別是1800KPa與120KPa，它的節流比是1800比120，也就是說15比1，經節流以后的氣化率是零點五六。二級的制冷工藝經過兩次節流處理，第一次的丙烷壓力值前后分別是1800KPa、630KPa，它的節流比是1800比630，也就是20比7，經節流后氣化率達到零點三三，第二次的丙烷壓力值前后分別是630KPa與120KPa，節流比是630比120，也就是說21比4，經節流后的氣化率達到零點二七，我們來計算一下丙烷二級的制冷工藝綜合氣化率等于零點四九，比一級壓縮的氣化率零點五六要小，所以可以說丙烷在二級制冷當中的循環率較低，壓縮機的功率也較小。丙烷一級的壓縮工藝在功率上雖然比較大，但是涉及到附屬設備卻不多，儀表控制起來也相對容易。

3.結語

總之，伴隨經濟的日益發展與人們生產生活的需要，我們在天然氣的處理當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，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，將它應用于大型天然氣的處理廠中是最明智的抉擇。

參考文獻：

[1]朱砂.天然氣輕烴制冷工藝[J].中國石油和化工標準與質量，2013，03：22.

[2]解永剛，張昆，魏超，毛先榮，徐龍，王娜.天然氣處理廠丙烷制冷系統節能改造[J].天然氣工業，2013，02：99-104.

[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[J].石油工程建設，2013，05：54-60+10.