丙烷浅冷轻烃回收系统节能改造.docxVIP

丙烷浅冷轻烃回收系统节能改造 1 回收率降低 2001年7月，阳木西轻烃完成。吐鲁普地区气温变化显著，空气湿度较低。装置设计天然气处理量为2.5±20%万方即2~3万方, 随着油田产量的增加, 进装置的实际天然气为3.6万方/天, 导致装置一直处于高负荷运行状态。原料气组分较设计时有所变化, 增加了后续设备的负荷;随着各换热设备运行时间增长, 传导系数下降, 换热效果变差, 导致关键部分的工艺参数发生一系列变化 (表1) , 影响了产品的质量和产量。 由于上述原因, 致使制冷系统负荷增加, 制冷压缩机不能满负荷运行, 效率降低、单位制冷量下降。C3回收率降低, 产量下降。 要达到设计要求, 保证产品的质量与产量, 需要更换大功率的制冷压缩机或者对装置系统进行优化改造, 提高现有制冷压缩机的有效输出功率。 2 冷量计算和当前分析 2.1 平均分子量lma 按照生产工艺参数所需冷量即为装置所需理论冷量, 目前原料气组分 (见表2) , 平均分子量为30.77, 日处理原料气的摩尔流量和质量流量分别为: m摩尔=日处理量#247;22.4#247;24=65.1mol/h; m质量=m摩尔×平均分子量=65.1×30.77=2003.1kg/h; 纯组分质量流量=m摩尔×组分 (%) ×纯组分的分子量 原料气在丙烷蒸发器的工艺参数为: 进蒸发器前温度T1=30℃ 蒸发器冷凝后温度T2=-20℃ 原料气压力P=1.8MPa 经查各组分在状态1 (进蒸发器前) 、状态2 (出蒸发器后) 下的焓值H为 (见表2) , 原料气各组分在丙烷蒸发器所能达到分离要求所必须的理论冷量为: 纯组分所需冷量= (H1-H2) ×纯组分质量流量×4.18 根据计算结果 (见表2) , 原料气达到分离要求所需的理论冷量: 2.2 等过程 依据制冷工艺流程图 (图1) 与运行工艺参数, 对目前制冷压缩机所提供的冷量进行核算 而冷凝温度在40℃时的实际工况如下图2 状态3到状态5为等焓过程, 因此, H3=H5 状态3的温度为40℃, 压力为14Bar的饱和液体; 状态1的温度为-17℃, 压力为2.45Bar的饱和气体; 状态2的温度为65℃, 压力为14Bar过热气体系统提供 查得焓H3=669.6k J/kg; 2.3 制冷设备的设计冷却量为 本装置制冷压缩机为FRICK公司的RWBⅡ-60-E型螺杆压缩机, 采用带经济器的节能系统。制冷压缩机的设计工艺参数见 (表3) 。 2.4 制冷压缩机输出效率较低 通过以上计算知道, 在目前的运行状况下, 制冷压缩机的实际输出功率为: 而要达到分离要求装置所需理论冷量为: 制冷压缩机的设计理论提供冷量为: 制冷压缩机有效输出功率为: 可以看出:Q需Q供(需求量远大于供给量) , 目前在该工况下制冷系统提供的冷量满足生产需求。而制冷压缩机的设计冷量Q理Q需Q供见 (图3) , 制冷压缩机的有效输出效率仅57.9%, 制冷压缩机运行效率相对较低, 说明制冷系统目前的运行效率有提升空间。在保证设备的安全运行前提下, 以不降低装置的生产能力为出发点来考虑解决方案。 3 冷系统改造方案的制定 3.1 影响制冷效果的因素 制冷系统的冷凝温度、经济器的投运、控制压力、蒸发温度、过冷度等几个参数对制冷效果都有一定的影响, 其中冷凝温度、经济器的投运、控制压力对制冷效果的影响最大。 3.1.1 不同冷凝器温度对制冷效果的影响 冷凝温度是直接关系制冷系统的制冷效果、安全可靠性和能耗水平的重要参数。由于冷凝温度TK与冷凝压力PK相对应, TK升高PK也升高, 直接导致输气系数降低, 功耗增大, 制冷系数下降。通过计算可知丙烷在不同温度下的冷凝器负荷和压缩消耗功的变化表4: 可见随着冷凝温度从25℃上升到45℃, 单位制冷量逐渐减少31.7%, 单位压缩功增加37.5%, 经计算冷凝热负荷也相应的增加13.2%。可见利用较低的冷凝温度对制冷效果较为有利。即降低冷凝温度可以提高制冷量。 3.1.2 膨胀式经济器的流程 本装置制冷压缩机为FRICK公司的RWBⅡ-60-E型螺杆压缩机, 采用带经济器节能的制冷系统, 经济器的投运值出厂设定为制冷压缩机载荷≥90%时经济器自动投用, 载荷小于85%自动停运。结合经济器流程图分析影响投运因素。图4为直接膨胀式经济器系统流程图。 由流程图可以分析出影响经济器投运的主要因素即: a.热力膨胀阀感温包内冷媒的种类及添加量:由于热力膨胀阀为定型产品, 所以对其选型、感温包大小及冷媒类型和数量将不作为研究对象。 b.电磁阀的开启与关闭的设定值:由于电磁阀的开启受制冷压缩机载荷的控制, 出厂时电磁阀在制冷压缩机载荷≥90%时自动开启, 载荷≤85%时自动关闭, 即设定值在负荷的90%, 该值降低会直接导致