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制冷设备在石油和天然气工业中的主要应用领域

气体冷却过程以及支持这些过程的制冷机和设备是天然气工业主要技术生产的组成部分。天然气工业中使用的制冷设备的特征是:单位容量大;广泛使用压缩机的气体驱动器(燃气轮机或气体活塞);主要使用空气冷却器作为制冷剂冷凝器; 使用廉价的制冷剂(给定生产中的主要或副产品);高可靠性 相当大的工作资源和最大程度的自动化。

 天然气行业使用冷却系统的主要工艺流程:

-在将天然气供应到主要天然气管道以输送到消费者之前,先对其进行现场处理。进行气体处理是为了将其干燥至水和碳氢化合物所需的露点。该工艺用于天然气和凝析气田的气体处理厂。冷却气体进行至温度0-20°C Ç。

-在将其送入主燃气管道之前,先进行气体冷却,使其温度接近永久冻土的温度。此工艺过程用于位于永久冻土带的北部田地,以防止土壤冻结。气体冷却是使用气体冷却站的-2的温度… -4 0 °С.

-将天然气和石油分离成组分,并以商业产品的形式生产乙烷馏分,丙烷,丁烷等,该过程在天然气加工厂(GPPs)和设施中实施。取决于类型获得的产品与目标组分提取的程度时,气体可以被冷却至-100 0° С.

-液化天然气,以通过各种运输方式(LNG技术)进行后续运输。天然气液化在大型工厂生产液化天然气(LNG)以及位于气体分配站(GDS)和汽车加气站(CNG加气站)的小型工厂中进行。根据LNG生产工艺的操作压力,该气体被冷却到的温度- 162 0 С(甲烷缩合的在大气压力下的温度)。

在实现一个或另一个制冷循环的系统中,可以在任何给定的温度水平下进行冷生产。当前,在天然气工业技术单元的低温过程中使用以下技术方案:

-具有基于各种类型制冷机的外部制冷循环。在这种情况下,单组分制冷剂(丙烷,乙烷,氨等)和多组分混合制冷剂(烃混合物)都可用作工作流体。对于深冷,使用级联制冷循环。

-对于内部制冷循环,当通过工艺流的节流(等焓)或膨胀机(等熵)膨胀直接冷却过程流时。

-采用联合制冷循环,例如在初始阶段,使用制冷机冷却气流,然后对其进行节流或膨胀。

让我们更详细地考虑在天然气工业的各种工艺过程中使用的蒸气压缩式制冷机的设计,技术特征和运行特性。

在天然气工业中,优先考虑的是天然气及其混合物的制冷剂:丙烷,乙烷,丙烷-丁烷混合物等。就汽化热而言,它们以氨的形式产生,是廉价且负担得起的制冷剂,用于生产其中天然气可在该技术站点上建立。

表1列出了最常见的制冷剂的主要热力学性质。

表1.制冷剂的热力学特性。

制冷剂 公式 分子量μ,kg / kmol 正常沸点点t小号,0 С 临界温度T CR,0 С 临界压力P cr,MPa 汽化热r,kJ / kg
R717 NH 3 17.03 -33.35 132.4 11.397 1360
R170 C 2高6 三十 -88.6 32.1 4.872 486.23
R290 C 3高8 44.1 -41.97 96.81 4.269 419
R600 C 4 H 10 58.1 -0.5 152.8 3.796 387.81

除了这些制冷剂,氨和各种氟利昂也被广泛使用。

制冷系统的特征是创建带有蒸发单元的集中式制冷站,通常将其放置在涡轮机房的外部,更靠近技术生产设施。

直接膨胀更经济,但是由于吸入管线中的显着压力损失或由于制冷剂与在蒸发器中冷却的过程产品的不相容性,可能不适合进行直接膨胀。在这种情况下,建议使用带有中间冷却剂的回路。乙二醇(例如乙二醇和丙二醇)的水溶液主要用作冷却剂。