轻烃生产系统丙烷蒸发器的改进分析

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摘 要：近年来，随着社会生产和生活对水、电等动力资源的需求量不断增加，能源价格呈现大幅度增长，对能源的生产设备和工艺也提出更高的要求。轻烃是当前能源结构中一种应用较多的气体能源，而且轻烃产品受到市场周期变化的影响十分明显，因此通过对轻烃生产系统的有效改进来实现降低成本，也成为了一种必然的趋势。文章从轻烃生产系统丙烷蒸发器的改进着手，对其需要改进的原因以及改进的措施进行阐述，并且对其改进后的成果进行简单的分析。

关键词：轻烃产品 丙烷蒸发器 改进措施

丙烷蒸发器是轻烃生产系统中的主要装置，在生产轻烃的过程中，如果深冷温度不能达到-35℃以下，则对于膨胀机的制冷效果会产生严重的影响。新建北Ⅱ-2天然气处理厂的目的是将油田北部地区浅冷装置外输气进一步深冷，提高北部地区湿气深冷化率，增产轻烃，使伴生气中富含的轻烃资源得到有效回收。进一步完善大庆油田北部地区湿气集气、调气管网和干气外输管网，提高北部地区湿气调气和干气外输的可靠性和灵活性。确定新建140×104m3/d 的深冷装置。装置操作弹性70～110%，年操作时间为8000h。基于此，本文分析了对丙烷蒸发器需要改进的原因，针对如何增强深冷温度进行生产系统的改进，从而达到增产和节能的效果。

一、丙烷蒸发器改进的原因

1.丙烷蒸发器的进液流程存在弊端

丙烷蒸发器的结构如图1所示。

图1 丙烷蒸发器结构图

从图1可以看出，由于蒸发器的进液点只有一个，因此当原丙烷通过蒸发器进入到管线的内部以后很容易造成局部的蒸发速度过快，这就使得很多液态丙烷在没有完全发生相变时就被大量的气体带走，在这种情况下，深冷温度无法达到要求，就会导致制冷效果变差。与此同时，如果操作人员缺乏成熟的经验，仍然进行大量液态丙烷的注入，就容易造成内部管线的堵塞，对于正常的生产程序产生严重的影响。

2.节流阀的作用不显著

节流阀在丙烷蒸发器中有着十分重要的作用，其是否能够起到足够的节流作用，直接影响丙烷的制冷效果。通常情况下，一个完整的制冷过程应该由节流、蒸发、制冷、冷凝四种状态完成，如果能够保证生产系统的进液量不变的情况下，其降温的幅度越大，则制冷的效果越好。但是在实际的生产过程中，通过节流阀的作用影响下，装置内的压力会发生大幅度降低，温度通常智能达到26-35℃，并不能通过节流阀的作用实现装置内部温度的降低，所以制冷的效果并不明显。

3.制冷剂的纯度影响

在丙烷蒸发器的运行过程中，必然会对丙烷液体产生一定的损耗，因此需要定时加入。如果系统的压力保持不变的情况下，进液量也保持均衡，这时影响制冷效果的关键因素就是制冷剂的使用、如果制冷剂的纯度不能达到制冷要求，就会导致丙烷以上的成分含量偏高，这时就无法再蒸发器内达到沸点，液态的丙烷无法完成汽化的过程，甚至会造成压缩机带液运行，导致系统停转。

4.操作过程的影响

操作人员的熟练程度和操作流程的规范性对于丙烷蒸发器的制冷效果也有着十分重要的影响。如果操作人员经验不足，在进液时控制不当，一味的加大液体量，很容易造成装置内部管线的堵塞。另外，对于各项系统参数的控制也是影响制冷效果的关键一声怒，如果对参数调整不当，则容易造成丙烷的不完全汽化，这时制冷要求无法达到要求，便影响制冷效。

二、丙烷蒸发器改进措施

对于丙烷蒸发器的改进，如图2所示。

图2 改进后的丙烷蒸发器

从图2中可以看出，在原来的丙烷蒸发器的进液管位置处可以加装一条管线，将其与另一个入口进行连接，这样就形成两个进液管，能够提高进液的速度，同时将丙烷与蒸发器内部的接触面积扩大，有利于促进丙烷的蒸发。在这种情况下，丙烷蒸发器内部的压力能够达到0.01MPa左右，在这种压力下，丙烷能够实现完全相变，并且能够提高丙烷对载冷介质的热量吸收，使得载冷介质的温度能够快速下降，达到制冷的要求。

在丙烷蒸发器上安装一个节流阀，通过双节流的作用促进蒸发器温度的快速降低。同时，两个在两个节流阀的作用下，能够在保证进液的基础上降低节流的压力，这样能够有效的降低蒸发器内部的进液温度，从而达到增强制冷的目的。另外，通过加装节流阀的双节流作用，也能够保证在室温条件下达到降温的目的，这样便能在达到制冷要求的同时，确保轻烃的产量和质量。

为了达到节能减排的目的，可以利用热媒炉代替传统的渣油蒸汽锅炉系统。由于传统的锅炉系统在生产工艺方面存在一定的缺陷，因此在运行的过程中会产生的很大的能量消耗，在操作安全方面也有着较多的弊端，因此可以考虑利用先进的生产设备，利用热媒炉进行生产。热媒炉的操作简单，能够达到充分燃烧的目的，从而减少废弃物的生成，有效的降低轻烃生产对环境造成的影响。同时，热媒炉的自动化程度较高，因此能够大量的节约人力成本，有利于促进生产效益的提升。

三、改造后的效果

在现有的丙烷蒸发器系统中增加了进液管线之后，能够在生产装置上形成两个进液点，便能够提升进液的效率，同时促进甲烷的完全相变，使得装置内的温度大幅度降低，能够将装置内的温度维持在-35℃以下，从而实现更好的制冷效果。

加装节流阀以后，在节流效果上有了明显的提升。在两个节流阀的同时作用下，将丙烷蒸发器内部的压力值降低到0.55MPa，这与没有加装节流阀之前相比，有着大幅度的降低，而且在降温幅度方面，也达到了8-10℃。

由此可见，通过科学的改进措施，能够有效的提升丙烷蒸发器的制冷效果，在提升轻烃生产效率的同时，节约了能源，减少了对环境造成的污染，有利于促进轻烃生产工艺的持续发展。

参考文献：

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