冷箱和脱甲烷塔流程模板(打印).ppt

深冷操作,冷箱和脱甲烷塔,冷箱是一组高效、绝热保冷的低温换热设备。在深冷分离过程中经常采用，如在天然气深加工的深冷分离过程中就采用在-100左右工作的冷箱 。它由结构紧凑的高效板式换热器和气液分离器所组成。因为低温极易散冷，要求极其严密的绝热保冷，故用绝热材料把换热器和分离器均包装在一个箱形物内，称之为冷箱。,冷箱简介,2-E1,2-E2,2-E3,作为本厂深冷核心的2-E1冷箱在天然气NGL回收系统中起着至关重要的作用，是天然气深冷装置的主冷箱，为各个物流的换热提供了场所。,错逆流冷箱为单元体叠积结构，其结构单元由翅片、隔板、封条组成。翅片上下放置隔板，两侧边缘用封条密封，即构成翅片单元体。,冷箱结构简介,冷箱结构简介,错逆流式冷箱具有结构紧凑；轻巧牢固；传热系数高等优点。 错逆流式冷箱的缺点是：由于工艺设计流道很小，易堵塞，而形成较大压降，要求介质杂质低；清洗和检修困难；要求介质对铝不腐蚀。,2-V1,2-E1,2-E3,2-E2,2-C1,原料气（2-E3）,2-E2,2-C1塔底,3-V6,3-V7,干气,2-C1第7层,2-C1第8层,4-C1,原料气,外输,2-E1冷箱为钎焊铝合金换热器，共有89层换热通道，换热通道多，七股物流在其中换热，此冷箱重量轻，单位体积换热面积大，换热效率高，结构紧凑复杂。,天然气处理厂,冷箱参数,天然气处理厂,冷箱参数,冷箱参数,铝合金材料本身的特点以及分离装置生产工艺的特殊性，决定了铝合金管道的脱脂加工、组装、焊接，探伤等工艺技术标准远远高于碳钢材料。,2-E1冷箱为钎焊铝合金换热器。铝合金材料特性：铝合金管主要化学成份：含Mg为2.0-2.8，含Mn为0.4-1.5，其余为Al。机械性能：在热轧状态下，其抗拉强度不小于226Mpa,熔点均为650，熔化时无颜色变化。,天然气处理厂三气厂,技术特点,2-E1、2-E2、和2-E3冷箱是多物流板翅式换热器，铝质材料，设计压力最高4.9MPa，设计温度最低-120。采用整体焊接形式，所以本换热器是不可拆卸的，故所选冷箱性能要稳定可靠，符合工艺参数要求。,脱甲烷塔是带有中间侧沸器的复杂精馏塔。中间侧沸器就是在塔的中部抽出一股液体，通过中间侧沸器加入部分热量，以降低塔底重沸器的热负荷，降低能耗，又达到回收冷量的目的。从某一块塔板上抽出的液体，经过中间侧沸器汽化后，所得气体中易挥发组分含量低于原抽出板的上升蒸汽中易挥发组分的含量。所以液体经过中间侧沸器汽化后的气体一般都返回到抽出板以下的某一块塔板。,脱甲烷塔的控制,由于脱甲烷塔塔顶和塔底温度差达到100以上（塔顶-955和塔底0），浓度差（塔顶含有甲烷95%99%和塔底含有1%1.25%）。 脱甲烷塔通常均在低温下运行，是各分馏塔中温度最低，投资最多和能耗最大的一个塔。此外，脱乙烷塔的塔顶部位一般也是在低温下运行。当装置以回收C3+为目的时脱甲烷塔对保证乙烷收率起着决定性作用，而且它的冷量消耗在凝液分馏系统中占绝大多数比例。当装置以回收C3+为目的时，脱乙烷塔对保证丙烷的收率也起着决定性的作用。,脱甲烷塔的控制,2、塔侧重沸器 分馏塔的温度自下而上逐渐降低。对于塔顶温度低于常温，塔底温度高于常温，而且塔顶，塔底温差较大的分馏塔，如在精馏段设置塔侧冷凝器或冷却器(中间冷凝器或冷却器)，就是利用比塔顶冷凝器温度等级较高的冷剂作为冷源，以代替一部分塔顶原来用的温度等级教的冷剂提供的冷量，故可降低能耗。同理，在提馏段设置塔侧重沸器（中间重沸器），就可利用比塔底重沸器温度等级较低的物流作为热源，也可降低能耗，对于脱甲烷塔，由于器塔底温度低于常温，因此塔底重沸器本身就是回收冷量的设备。此时如在提馏段适当位置设置侧塔重沸器，就可回收温度等级比塔底更低的冷量。,脱甲烷塔的控制,由于脱甲烷塔全塔通常在低温下运行，而且塔顶，塔底温差较大，如果设置塔侧冷凝器（或冷却器）和塔侧重沸器，就会显著降低能耗。天然气液回收装置中的脱甲烷塔，一般是将冷凝分离系统获得的各级低温凝液以多股进料形式分别进入精馏段的相应部位（尤其是将透平膨胀机出口物流分离出来的低温凝液或将膨胀机出口低温混合相物料作为塔顶进料）同样也可起到塔侧冷凝器(或冷却器)那样的效果。此外，由于脱甲烷塔提留段的温度比初步预冷后的原料气温度还低，故可用此原料气作为塔侧重沸器的热源，即回收了脱甲烷塔的冷量，又降低了塔底重沸器的能耗，甚至可以取消塔底重沸器。,脱甲烷塔的控制,必须在此强调的是，利用复杂精馏塔来提高塔内分离过程的热力学效率，不是靠降低塔的总热负荷，而是借助所用冷量和热量温度等级不同而实现的。 从提高塔的热力学效率来看，带有塔侧换热器的复杂精馏更适合于塔顶，塔底温差较大的分馏塔。由于这时冷量或热量的温度等级差别较大，故设置塔侧冷凝器和塔侧重沸器的效果更好。因此，凝液分馏系统中的脱甲烷塔多采用之（塔侧重沸器12台）。,脱甲烷塔的控制,当脱甲烷塔进料组成和乙烷收率一定时，塔顶温度随塔的压力降低而降低。如果要求塔顶的乙烷损失更少，则在相同塔压下所需的塔顶温度更低。因此，从避免采用过低温度等级的冷量考虑，应尽量采用较高的运行压力。而且，运行温度过低，对塔的材质要求也更高。但是随着塔压增加，甲烷对乙烷的相对挥发度降低。当塔板数一定时，要保证一定的分离要求，就必须增加回流比，或者保持回流比恒定而增加塔板数。而且，塔压增加后无论是保持回流比恒定还是增加回流比，都会使塔的热力学效率降低，能耗增加。在对上述因素总和考虑之后，脱甲烷塔不宜采用较高的压力。此外，由于塔压较低，低压下塔内物流的冷量也可通过塔侧重沸器和塔底重沸器回收，降低整个装置的能耗，如果是以低压伴生气为原料气，采用压缩机增加且干气外输压力要求不高时，脱甲烷塔就更应采用较低压力。,脱甲烷塔的控制,通常，脱甲烷塔压力为0.73.2MPa。当脱甲烷塔运行压力高于3.0MPa时，称之为高压脱甲烷塔，当脱甲烷塔运行压力低于0.8MPa时，称之为低压脱甲烷塔，脱甲烷塔运行压力介于高压和低压之间时，称之为中压脱甲烷塔。 对于回收乙烷的装置，脱乙烷塔及其后各塔的运行压力应根据塔顶产品的要求，状态（气相或液相）及塔顶冷凝器或分凝器冷却介质的温度来确定。对于脱丙烷塔，脱丁烷塔（或脱丙，丁烷塔），塔顶温度宜比冷却介质温度高于1020，产品的冷凝温度最高不应超过50。,脱甲烷塔的控制,4、回流比及进料状态对分馏塔能耗的影响，回流比会影响分馏塔塔板数，热负荷及产品纯度等，当产品纯度一定时，降低回流比会使塔板数增加，但由重沸器提供的热负荷及由冷凝器取走的热负荷减少，故会提高塔的热力学效率。 当装置以回收C2+为目的时，凝液分馏系统中的脱甲烷塔回流占系统冷量消耗的比例相当大。如分离要求相同，回流比越大，塔板数虽可减少，但所需冷量也越大，因此，对脱甲烷塔一类的低温分馏塔，回流比要严格限制，即使对在常温以上运行的脱丙烷塔，脱丁烷塔（或脱丙烷，丁烷塔）回流比也不宜过大。,脱甲烷塔的控制,5、分馏塔的选型，塔型的选择应考虑处理量，操作范围，塔板效率，投资和压力降等，因素，一般可选用填料塔，直径较大（大于1.5m）也可选用浮阀塔。填料宜选用规整填料，如金属板波纹填料。这种填料效率高，压降小，通量大，具有良好的传质性能，是一种高效填料。它在加大直径的塔内等板高度仍为0.20.3m，其缺点是价格较高。采用金属板波纹填料时，喷淋密度一般不小于5m3/（m2h）。当选用浮阀塔时，由于凝液在