丙烷制冷系统有关问题的探讨

要 求 。干 气换 热 后 温 度 约为 ２ ８ 。 Ｃ ， 不 会影 响其 外 输 ；
冬 季可 以让 外 输 干气 甩掉 换 热器 而 走 旁通 。 增 加 一列
管式 换 热 器 和一 温控 三通 阀及考 虑 施 工 费用 ， 全 部投 资约为 ３ ０ ￣ １ ０ 人民币， 投资较少 ， 所 以不 失 为解 决丙
改善 。
３ 频 繁 启 停 危 害
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１ ２ ． ４ ７
（ １ ）夏 季 丙 烷 机 组 的频 繁 启 停 会 造 成 丙 烷 机 组
开 机 率不 足 。有时 一 天停机 次数 达 ６ ～ ７次之 多 。 丙 烷 机 组 的 频繁 启 停会 影 响工 艺运 行 的平稳 性 ， 特 别 是在
石 西作 业 区天 然 气处 理 站设 计 日处 理 量 为 ｌ Ｏ Ｏ ｘ
１ ０ ｍ ３ ， 它采 用丙 烷 制 冷 （ 为 独立 冷冻 循环 系 统， 工 艺 流 程 图及 工 艺参 数 见 图 １ ） 和 气 体节 流 膨胀 制 冷 相 结 合 的 制冷 方 法 ， 可将 天 然 气 深 度 制冷 到一 ７ ０ 。 Ｃ。装 置 自
烷 机 组 开机 率如 表 １ 。 表 １
时间 ０ ６ — ２ ５ － ０ ７ — ２ ５ ０ ７ — ２ ５ ～ ０ ８ — ２ ５ ０ ８ — ２ ５ ～ ０ ９ — ２ ５
丙烷机组开机天数（ ｄ ） １ ５ ． ２ ３
３ ． ５ ８
开 机 率 ）
５ ０ ． ７ ３
组 分 名 称
Ｃ１ Ｃ２ Ｃ３ Ｉ Ｃ４ ＮＣ４ Ｉ Ｃ５ ＮＣ５ Ｃ６ Ｃ７
丙 烷制 冷 系统 运 行 中存 在 问题 做 初步 的探 讨 ， 并 提 出 解 决 问题 的 相应 办 法 。
的冷 量 ， 将 直 接 影 响 油 田气 的 液 体 收率 ， 是 油 田气 回 收技 术 考虑 的一个 重 要 方 面 。
２ 滑 油 差压 分 析
运动， 对丙 烷气 体 进行 压 缩 。 滑油 分离 器底 部 的润滑
白天 机组 即使勉 强 运行 也 不 能全 负荷 运 转 ， 负 荷 只能 打手 动 且 至 多 带 到 ５ ０ ％ ，负 荷稍 一 加 大 或 打 自动 则 机 组 马上 会 由于滑 油差 压 低而 自保 停机 ； 晚上 气温 低
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虽 厂家 更 换 了 ４台新 油 泵 但 使 用 效 果 仍 没得 到有 效
按 正 常采 油 一 厂 日产 液 量 为 ５ ０ ｔ 计算 ， 轻烃 和液
组 出现 频 繁停 机 主要 原 因就 是 滑 油差 压 低 。
（ １ ） 环境 温 度高 而 造 成压 缩 机 出 口压 力 高 。 石 西 作业 区地 处 沙漠 ，夏 季 气 温高 ， ７ － ８月 份 气 温经 常 在 ３ ５ 。 Ｃ 以上 （ 有 时可 达 ４ ２ ～ ４ ３ 。 Ｃ） 。在 夏 季 由 于丙 烷 储
用 的主 油 泵 为螺 杆 泵 ， 型 号 为 Ｍ８ ０ Ｐ 一 ４ Ｐ ＭＵ— Ｒ ８ ０ Ｈ ０ １ ， 设 计 出 口压 力 ： ２ ０ ｋ ｇ ｆ ／ ｃ ｍ２ ； 调整压力 ： １ ￣ ４ ｋ ｇ ｆ ／ ｃ ｍ２ 。 滑 油换 热器 前 的 自力 式 调 压 阀 可 根 据 压 缩 机 出 口压力
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丙 烷 压缩 机 为螺 杆 式压 缩 机 ， 它通 过 螺杆 的反 向
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此 制冷 系统 运 转 情况 如 何 ， 能否 为 工艺 装置 提 供必 需
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其 必要 条件 之 一 就 是要 油 田气在 低 温下 实 现分 离 ， 因
行 时滑 油差 压 （ Ｐ ｄ ＝ 主 油泵 出 口泵压 一 压 缩 机 出 口压
围有 限 ， 因此滑 油 差压 低 造 成机 组 在 夏 季 出现频 繁 停
机 的现 象；
繁起 停 而 造成 开 裂失 效 ； （ ３ ）夏 季 机 组 的频 繁启 停还 会增 加 工 人 的工 作
强度 。
（ ２ ）滑油 系统 （ 见图 １ ） 存 有 不 足 。滑 油 系统 中选
二 级 蒸 发器
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图 １ 图 丙烷 工 艺流 程 示 意简 图
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油通 过 主 油泵 的泵压 ， 经 过 冷却 和过 滤分 别流 向压缩
机 的轴 承 、 平衡 活 塞 、 轴封 、 压缩 机 机 体 以及 流 量液 控
阀以完 成 润滑 、 冷却 、 密封 、 平衡 及 液控 作 用 。正 常运
非 正常停机天数＝ ３ １ ＋ ３ １ ＋ ３ ０ — ４ ０ — １ ５ ． ２ ３ — ３ ． ５ ８ —
１ ２ ． ４ ７ ＝ ２ ０ ． ７ ２ ｄ 。
力） 应为 ４ ０ ｐ ｓ ｉ （ 磅／ 英寸 ２ ） ， 当Ｐ 低于 ２ ０ ｐ ｓ ｉ （ 磅／ 英寸２ ）
时机 组 会 由 于滑 油差 压 低 而 自保 停机 。 在夏 季 丙烷 机
主 题 词
丙烷 制 冷量
换 热 器 平 稳 操 作
１ 前 言
冷凝 分 离 是 回 收油 田气 中轻 烃 的 主要手 段 之 一 ，
１ ９ ９ ８年 １ Ｏ份 投 产 以来 ， 丙烷 制 冷 系 统基 本 上 可 以满
足工艺要求 ， 但 在 运 行 中仍 存 在 一 些 问题 ， 本 文将 对
上 所述 ， 此方 法 不 可取 ；
由于 压 缩 机 出 口压力 高 而 满 足 不 了滑 油 差 压 的正 常 建 立 而 造成 停 机 ， 所 以建 议 在 空 冷 器 （ Ｅ 一 ５ ２ ５ ０ ） 与 丙 烷 储罐 （ Ｖ 一 ５ ３ ０ ０ ） 之 间增 加一 列 管 式换 热 器（ Ｅ 一 ５ ３ ５ ０ ） 及 一
１ １ ． ５ ５
４ １ ． ５ ８
其 中这期 间扣 除大检 修时 间 ４ ０ ｄ则 ：
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尚 可满 足 运 行 要求 ； 而夏季气温一高 ， 出 口压 力 一 高 ，
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主油 泵 和改 造 滑油 系统 ， 但这 不 是 问题 的主要 症 结 所 问题 。 因为不 从 如何 降 低 压缩 机 出 口压 力方 面 解 决 问
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（ １ ）为 了适 应 夏 季运 行 ， 可考 虑选 用更 大扬 程 的
（ ２ ） 考 虑 滑 油 系统 可满 足冬 季 运 行 ， 只是 在 夏 季
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４ 解 决 方 法
烷 机 组 夏季 运 行 问题 的 有效 方 法 。计 算 论证 从 下 ：
Ｗ 一 丙 烷 液 的质 量 流量 。
在， 不 仅 不 能从 根 本 上 解 决 问 题 ， 而 且 还 会 带 来 新 的 题， 而 通过 提 高泵 压 来 勉 强 维 持 机 组 运 行 ， 机 组 夏季 运 行 就会 始 终 处 于超 负荷 状态 。 设备 长 时 间 的超 负荷 运 转 会 使 机 器 零 件 的疲 劳 及 磨 损 加 剧 ，使 用 寿命 降 低， 对 设备 自身 的运 行 带 来严 重 的安 全 隐患 。再者 改 选 油泵 和改 造 滑油 系统 投 资较 大 ， 运 行 成本 较 高 。综
动机 积 碳 、 敲缸 ， 影 响机 组 的安 全运 行 ；
罐前 的 ４台空 冷器 散 热 量不 足 ， 即使 在 ４台空冷 器 全 开 的情 况 下 ， 经散 热后 进 人 丙烷 储 罐 的丙 烷 会 比环境
温度高 １ ０ ～ １ ５ 。 Ｃ， 可达 ４ ６ 。 Ｃ， 导 致 压 缩 机 出 口压 力 过 高（ 达 １ ． ４ ～ １ ． ５ ＭＰ ａ ） ， 而 主 油 泵 出 口泵 压 的 自调 整 范
表２
样 品 名 称
取 样 地 点 样 源 温 度 样 源 压 力 外 输 干 气
１ 群厂
１ ６ ６２ Ｏ
时间 ： １ ９ ９ ９ — ０ ８ — ２ ７
取 样 时 间 ７ ： ０ ０
机组 １ ２ ０ ％ 的负 荷 运 行 时 』 － － ４ ． Ｏ １ ６ ｘ １ ． ２ － － ４ ． ８ １ ９ ｘ
自动 开 启 以调 整滑 油 差压 。 但 在 实 际运 行 中主油 泵 的
出 口压力 达 不 到设 计 压 力 ， 一般仅 为 １ ． ４ ～ １ ． ６ ＭＰ ａ ， 在 冬 季压 缩 机 出 口压 力一 般 为 １ ． １ ～ １ ． ２ ＭＰ ａ ， 所 以主 油泵
则不 得 不 同时启 用 辅 助油 泵 以勉 强 维持 滑油 差压 。 后
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情 况 稍好 一 些 。 这 一 系列 问题 不仅 会 使外 输 干气 品质 下 降， 影 响外 输 干 气 的外 输 ； 还 会 造 成 轻 烃 的液 收 下 降， 影 响 经济 效益 。现 以新 疆 油 田公 司 采油 一 厂丙 烷 机 组 为 例统 计 ２ ０ ０ ０年 ６月 ２ ５日至 ９月 ２ ５日期 间丙
（ ２ ） 机 组 的 频繁 启 停 还会 对 机 组本 身造 成危 害 ， 加剧 机 器零 件 的疲 劳 及 磨 损 ，降 低 零 部 件 的使 用 寿
命 。例 如 ， ２ ０ ０ ０年 ８月 份 ， 石 西 油 田作 业 区天 然 气 处
理 站 ２台丙 烷 机 组 发 动 机 输 出胶 盘 因 为 机 组 夏 季 频
温 控 三通 阀 （ 见图 ２ ） 。为 了增 加 换 热 效果 ， 采 用 逆 流
换热； 干气 走 壳程 ， 丙 烷走 管 程 ， 以加 大丙 烷 气体 的冷 凝， 从 而有 效 的降 低 压缩 机 的出 口压 力 。换 热器 的换 热介 质 可考 虑 利 用本 装 置 的外输 干 气 （ ２ ０ 。 Ｃ） 。在 夏 季， 可 利 用 外 输 干 气 加 大对 丙 烷 的制 冷 ， 使 丙 烷 储 罐 的温 度控 制在 ３ ８ 。 Ｃ 以下 。 ３ ８ 。 Ｃ时 丙 烷 压 力 约 为 １ ２ ｋ ｇ ｆ ／ ｃ ｍ２ ，机 组在 Ｐ ２低 于 １ ２ ｋ ｇ ｆ ／ ｃ ｍ ２ 时 的运行 状态 较 为理 想 ， 经计 算 论 证所 加 换热 器 可 以较 好 满足 使 用