苏里格气田天然气制冷系统能耗分析

苏里格气田天然气制冷系统能耗分析

苏联海参崴天然气的主要成分是ch。对于需要同时脱水脱烃的天然气,其净化工艺目前普遍采用低温冷凝分离法在有压力能可供利用时,可通过节流膨胀制冷获得低温;而苏里格气田属于典型的低压气田,采取中低压集气模式,没有剩余的压力能可供利用,需采用外部致冷法(丙烷或氨冷剂制冷)达到制冷降温、气液分离的目的。本文旨在不改变目前制冷工艺的前提下,探讨节能降耗、高效制冷工艺的技术可行性。1低温分离器放空气体水、烃露点的确定苏里格气田的6座天然气处理厂均采用丙烷制冷、低温脱水脱烃工艺由图1可知,换热器的作用是回收利用低温分离器分离出的低温气体的冷量,使原料气在与低温气换热后达到预定设计的低温值理论上讲,气体在低温分离器中的分离温度即为外输气体水、烃露点。实际运行时,该温度比要求的露点值低2℃左右。2表1和表2中的制装置工作分析苏里格气田冬季某处理厂原料气组分如表1所示。2.1原料气生产工艺参数原料气处理量为500×10本文运用HYSYS软件模拟计算,对不同温降值的2种制冷工况进行分析和比较。2.2当前的冷却结构苏里格气田低温脱水脱烃工艺中,目前采用的换热器为管壳式换热器。原料气在丙烷蒸发器中的温降值为10℃。2.2.1丙烷蒸发器制冷负荷计算由于管壳式换热器换热效率较低,为保证换热器有效换热,换热器设计制造供应商要求换热器运行时热端温差(ΔT为满足天然气低温冷凝分离后的水、烃露点≤-13℃,设计原料气经换热器与冷干气换热后的温度T经计算,此工况下丙烷蒸发器制冷负荷:Q2.2.2复热后外输天然气温度通过低温分离器分离出水和液烃,气体进换热器换热,复热后外输。经计算,复热后外输天然气的温度为T换热器的冷端温差ΔT换热器的换热量公式为式中:i所以,换热器的换热量Q=4361kW。由公式Q=KAΔT式中:A为换热器的换热面积,m经计算可得换热器总换热面积A=1750m2.2.3田丙烷制冷工艺丙烷制冷系统主要有压缩、冷凝、节流、蒸发4个基本过程。苏里格气田丙烷制冷工艺流程如图2所示。从丙烷蒸发器中吸收了原料气的热量而蒸发为气体的丙烷蒸气压力p丙烷冷凝器采取空冷,选取丙烷冷凝温度为30℃;由于原料气冷凝分离温度为T经计算,当蒸发器制冷负荷Q2.3为改善冷设备设计创造条件拟改进工况工艺流程不变,原料气及外输气的工艺参数同原工况,换热器采用绕管式换热器,原料气在丙烷蒸发器中的温降值为5℃。2.3.1丙烷源的冷却负荷计算根据换热器设计制造供应商要求,该工艺中换热器热端温差(ΔT设计原料气经换热器换热后的温度T经计算,此工况下丙烷蒸发器制冷负荷Q2.3.2换热器传热系数计算t低温分离器分离后的气体温度T换热器的冷端温差ΔT已知进换热器原料气的总焓i由换热器厂家提供的数值,换热器总传热系数K=400W/(m2.3.3计算制冷机组的功率消耗丙烷冷凝温度为30℃,选取丙烷蒸发温度为-20℃。经计算,实际丙烷蒸发温度为-20.27℃。2.4增设绕管式换热器经过上述计算、分析与比较(表2)可以看出,通过将换热器由管壳式换热器改换成绕管式换热器,当天然气制冷温降由10℃降至5℃时,完全能满足净化气烃、水露点≤-13℃的要求,而制冷机理论功耗值将由494.8kW降至249.3kW,降低了245.5kW。日处理气量500×103小植物设计的高效换热器冷却法小制冷工艺由于制冷温降的大小决定了运行功耗的大小,因此在合理的范围内应尽可能缩小原料气在丙烷蒸发器中的制冷温降。为此,应采用可满足小温差换热要求的高效换热器,如绕管式、板翅式换热器等,以尽可能回收低温气体中的冷量,减小丙烷蒸发器的制冷负荷。采用小温差制冷工艺将增大换热器的换热面积。一方面,由于高效换热器换热的总传热系数要大于普通的换热器,换热面积增加的幅度将会减小;另一方面