轻烃回收

F=V+L
某一组分有:
fi=vi+li
xf=fi/Fi yi=vi/Vi xi=li/L
汽液平衡
yi=KiXi
yi=kixi=1.0
热量平衡方程 ：
FHf VHV LH L
节流阀
气体的制冷能力是在等温压缩时获得的，但通过 节流才能表现出来，节流只是产冷的一个条件，而 节流过程本身并不产生冷量。
剖面图
膨胀制冷与节流制冷的比较
节流过程用节流阀，结构比较简单，便于调节； 等熵膨胀过程用膨胀机，结构复杂；
在膨胀机中实际上不可能实现等熵膨胀过程，因 而所得的温度效应和制冷量比理论值小；
节流阀可以在气液两相区内工作，即节流阀出口 可以带很大带液量，而膨胀机带液量有限。
膨胀机的计算框图
相平衡方程：
按气体在工作轮中是否继续膨胀分为反作用式(反击式)和冲动式 (冲击式)； 按工作压力范围不同分为单级和多级； 按照工质在膨胀过程中的状态分为气相膨胀和气液两相膨胀； 按工作压力分为低压（0.5～0.6MPa膨胀到0.13～0.14MPa）、中 压（1.5～1.6MPa膨胀到0.1MPa或0.5～0.6MPa）和高压（≥1.6MPa ）； 按处理气体的体积流量分为大型（≥10000m3/h）、中（400～ 10000m3/h）、小（≤1000m3/h）及微型（≤250m3/h）； 按工作转速可分为高速（15000r/min）、中速（7000～ 15000r/min）、低速（1500～3000r/min）。
概述 轻烃回收基本方法及原理 浅冷与深冷工艺
3.轻烃回收浅冷与深冷工艺
工艺方法 浅冷回收工艺 深冷回收工艺
工艺方法
浅冷分离:冷冻温度不低于-30℃的分离工艺； 深冷分离:冷冻温度达到-100℃(或至4．2K) 。
天然气液回收工艺方法主要由原料气预处理、 压缩、冷凝分离、凝液分馏、干气再压缩以 及制冷等部分组成。
轻烃回收装置的产品一般有干气、液化气和轻 油三种。干气可直接外输，液化气和轻油应设 置相应的储存和分配设施以供销售。
回收膨胀制冷元件
常用的膨胀制冷元件有节流阀、透平膨胀机 及热分离机等。
节流阀
节流阀的工作原理是气流产生了焦 耳－汤姆逊（J-T）效应——在节流膨 胀时随压力的变化为维持焓值不变其 温度也要变化。
节流阀过程计算框图
节流阀的计算与绝热闪蒸计算过程相同
流量为F（kmol/h），组成为fi （摩尔分数）的物料在压力PI、 温度TI下经节流阀在绝热情况 下减压至P2，工艺计算的任务 是求节流后的温度T2，平衡汽、 液相组成yi、xi，汽、液相量V、 L及焓值HV，HL等。
节流阀过程计算框图
物料平衡:
节流阀是压力气体通过节流膨胀， 从而降压、降温。降压后，使其变成 了温度更低的冷流。
节流效应
气体节流时温度的变化与压力的降低 成比例。气体节流后压力总是降低，比容 增大，内位能增大。而内动能大小与气体 温度有关，因而对实际气体，随着节流后 气体内动能的减少、增大或不变，就会出 现气体节流后温度降低、升高或不变。
活塞式膨胀机(容积型) 透平式膨胀机(速度型)
热分离机 气波制冷机
膨胀机结构
透平膨胀机是由通流部分、制动器及机体 三大部分组成。透平膨胀机的结构示意图 如图所示 。
膨胀机结构
透平膨胀机分类
按气体在工作轮中的流向分为轴流式、向心径 流式(径流式)和向心径-轴流式(径-轴流式) ；
透平膨胀机分类
凝液分馏
干气再压缩
当采用透平膨胀机制冷时，由膨胀机出口物流分离 出来的干气或由脱甲烷塔(或脱乙烷塔)塔顶馏出的 干气压力一般可满足管输要求。但是，有时即使经 过膨胀机驱动的压缩机增压后，其压力仍不能满足 外输要求时，则还要设置再压缩机，将干气增压至 所需之值。
制冷
制冷系统的作用是向需要冷冻至低温的原料气及 分馏塔塔顶冷凝器提供冷量。
当装置采用冷剂制冷法时，由单独的制冷系统提 供冷量。
当采用膨胀制冷法时，所需冷量是由原料气或分 离出凝液后的气体直接经过工艺过程中各种膨胀 设备来提供。
凝液稳定、切割
将轻油进一步稳定，脱除其中的丙烷和丁烷。 稳定操作一般在精馏塔内进行，塔顶产品即 是液化气(丙烷和丁烷)，塔底为稳定轻油。
产品储配
净化
脱除气态水分和C02等，防止在冷凝操作时，由于 温度过低而在管道或设备中出现冰堵。 脱水设施应设置在气体可能产生水合物的部位之 前。当需要脱除原料气中的酸性组分时，一般是 先脱酸性组分再脱水。
多级冷凝与分离
净化后的原料气，在某一压力下经过一系列 的冷却与冷冻设备不断降温，其中的重组分 冷凝出来。
通常每降低0.1MPa，可使气温下降0.5℃～1℃。
透平膨胀机
利用气体作外功进行绝热膨胀 来获得低温的核心设备。
优点：体积小、重量轻、结构
较简单、气体处理量大、冷损 少、不污染气体、不需润滑、 运行效率高、调节性能好、操 作维护方便、安全可靠和使用 寿命长。
透平膨胀机工作原理
高压天然气流过透平式膨胀机的喷嘴和工作轮 时，气体膨胀产生的高速气流，冲击透平膨胀 机的工作叶轮，叶轮产生高速旋转。高速旋转 的叶轮可产生一定的动力，能对外做功。与此 同时，膨胀后的气体温度和压力下降。
当原料气采用压缩机增压，或者采用透平膨 胀机制冷时，这种冷凝分离过程通常是在不 同压力与温度等级下分几次进行的。
凝液分馏
凝液分馏系统实质上就是对天然气液进行分 离的过程。
天然气液回收装置的凝液分馏系统大多采用 按烃类相对分子质量从小到大逐塔分离的顺 序流程，依次分出乙烷、丙烷、丁烷(或丙、 丁烷混合物)、天然汽油等。

yi Ki xi 1 i n

n
xi 1

i 1

n

yi 1

i 1

物料平衡方程 ：Fzi Vyi Lxi 热量平衡方程 ：FS1 VS V LS L
膨胀机出口的实际焓值 ：
H2 H1 (H1 H2 )
计 算 膨 胀 机 入 口 条 件 下 的 H1 、 S1
回收工艺原理流程图
原料气预处理
脱除原料气中携带的油、游离水和泥砂等杂质。
原料气增压
当原料气为低压伴生气时，由于压力通常仅为 0．1～0．3MPa，为了提高天然气的冷凝率，以及 干气要求在较高的压力下外输时，通常都要将原料 气增压至适宜的冷凝分离压力后再进行冷凝分离。
当采用膨胀机制冷时，为了达到所要求的冷冻温度， 膨胀机进、出口压力必须有一定的膨胀比，应保证 膨胀机入口气流的压力。
源自文库
在 膨 胀 机 出 口 压 力 P2 下 假 定 出 口 温 度 T2
作 平 衡 闪 蒸 计 算 ， 求 H2、 S2 和 汽 化 率 e
否
N
比 较 S1=S2 ？
是 Y 计 算 等 熵 出 口 焓 差 H1-H2
计
算
实
际
出
口
焓H
' 2
计算实际出口温度和实际功
膨胀机的类型
输出 功类 膨
胀
机
`
输出
热类