冷凝回收工艺

关于3S制冷工艺与传统制冷工艺对轻烃凝液回收的认识与分析

冷凝回收的目的是在一定的压力下， 通过降温将需要从天然气中分离的轻烃组分液化，相关组分的液化率决定其收率。针对回收c3+组分为目的的轻烃回收装置中，通常采取以下制冷工艺方法来获取c3+组分的凝液：

一、节流膨胀制冷

利用焦耳-汤姆逊效应，属于不对外做功的“绝热膨胀”，它是一个等焓过程。采用节流膨胀制冷，轻烃凝液的回收量主要取决于节流前天然气的温度以及节流阀前后的压差：节流前自身温度越低、节流阀前后压差越大，则轻烃凝液的回收量就越多。此法依靠天然气自身压力制冷，不外加能量，工艺设备简单，易操作实施。但由于节流后天然气压力要满足外输要求，所以此法一般采用于天然气自身压力较高的油气集输场所。

二、膨胀机制冷

通常利用透平膨胀机进行对外做功的“绝热膨胀”，它是一个等熵过程。主要原理是利用有一定压力的气体在透平膨胀机内进行绝热膨胀对外做功而消耗气体本身的内能，从而使气体自身强烈地冷却而达到制冷的目的。天然气通过透平膨胀机膨胀后制冷，从而获得其中的轻烃凝液，并回收部分能量为外输天然气增压。在膨胀机制冷工艺过程中，凝液冷量全部由膨胀机提供，膨胀比大，则膨胀机出口压力低，可为装置提供充足的冷量，c3+收率高，但装置能

耗高；膨胀比小，则膨胀机出口压力高，c3+收率低，干气增压的能耗低。因此在实际操作中，选用膨胀机制冷一般要求操作弹性大，原料气与销售气之间存在较大压差，尽量避免因气体增压而带来的附加费用。

三、外加冷源制冷

利用制冷剂制冷直接提供冷量，制冷剂的温度直接影响轻烃凝液的回收量，通常采用制冷剂：丙烷、氨等。外加冷源制冷通常可采用单级制冷、多级制冷和混合制冷。多级制冷和单级制冷相比，能获得较多的轻烃凝液量，且制冷级数越多，轻烃冷凝量也越多，但增加设备费用越高，人工成本也越高。混合制冷是几种制冷剂按照不同比例混合构成，这种混合制冷剂由于含有不同沸点的制冷剂，因此只要确定天然气各个组分的含量，就能匹配出与该天然气降温曲线相符合的制冷剂蒸发曲线，从而确定混合制冷剂中各个制冷剂的比例。此法能获得较高的轻烃凝液量，设备投资小，但缺点是混合剂的选择较难，且混合剂的制备需要消耗较多能量。

三次油气回收工艺的原理

三次油气回收工艺主要是通过物理和化学原理来实现的。具体的原理如下：

1. 蒸馏原理：三次油气回收工艺首先将废油通过蒸馏装置进行加热，将废油中的轻质组分（如溶剂、汽油等）蒸发出来，形成蒸馏汽，然后冷凝成液体。这一过程可以根据轻重组分的沸点差异来实现分离。

2. 冷凝原理：蒸馏后的蒸馏汽在冷凝器中冷却，使其转变成液体。冷凝是利用物质从气态向液态的相变特性，通过提供冷却条件来促使废油中的蒸发物成为可回收的液体。

3. 吸附原理：废油中可能含有一些化学物质（如有机溶剂），这些物质可以通过吸附剂（如活性炭）吸附的方式进行回收。吸附是利用吸附剂表面的化学吸附力将废油中的有机物吸附到吸附剂上，从而实现回收。

这些原理的综合应用可以将废油中的有用组分进行有效分离和回收，达到资源利用和环境保护的目的。

油气回收方法的分析与比较

目前，油气回收方法主要有四种：活性炭吸附法；吸收法；膜分离法；冷凝法。

1.活性炭吸附法油气回收技术

储运过程产生的含烃气体通过活性炭吸附剂床层，其中的烃类被吸附剂吸附，吸附过

程在常温常压下进行。吸附剂达到一定的饱和度后，进行抽真空减压再生，再生过程中脱

附出的油气再用油品进行吸收，吸收后的贫气再返回到吸附过程进行吸附。

主要工艺单元包括：油气收集、吸附过程、再生过程、压缩过程、吸收过程、换热和

密封。吸附法的最大优点就是可以通过改变吸附和再生运行的工作条件来控制出口气体中

油气的浓度。缺点是,工艺复杂、吸附床层易产生高温热点（实验室试验已证明）。三苯易

使活性炭失活；失活活性炭的处理问题。国内尚未有国产的工业装置运行，有四套进口的

装置在石油库运行，装置购置费用高。 工艺流程：在装车地点产生的油气通过密闭鹤管进入油气回收装置。在油气进入装置

之前，先通过一个排水罐以保证不含汽油的油气微粒进入碳床。另外，油气母管上还设有PVV（真空／压力阀）紧急出口，可以确保装置在停工状态下将油气母管内的油气释放。

PVV紧急出口或其他紧急出口应该配有相应的阻燃阻火栓。

回收装置由2个碳床组成，一个通过阀门连接在油气进入管上，处于“吸附”状态，另

一个则通过真空泵进行“再生”。两个炭床同时工作，保证对源源不断进入装置的油气及时

进行回收处理。即：一个炭床用于吸附油气中的烃，另一个炭床则将吸附的烃通过真空泵

排出；当第一个炭床的吸附烃达到饱和后，立即转入“再生”操作（即脱附阶段），而在此

之前已排空的第二个碳床进入下一个阶段的“吸附”状态。

活性炭的再生需要通过两个阶段完成。首先，活性炭容器内被抽真空，所吸附的烃从

炭床中分离出来，使大部分烃被脱附。然后，为了保证炭床中的烃被尽可能彻底地清除干

净，有必要引入少量空气对碳床上可能残留的烃进行吹扫。本装置采用的真空泵是液环泵。

需要一个液气分离罐和一个换热器。真空泵的封液是乙二醇和水的混合物。换热器的标准

国内七项蒸汽冷凝水除铁离子工艺比较

蒸汽冷凝水含有大量的热能，热值大约为蒸汽热值的20～30%。蒸汽冷凝水接近蒸馏水，冷凝水的含盐量远低于软化水，重复循环使用可以使锅水的浓缩过程延长，回收合格的蒸汽冷凝水可以改善锅炉的运行工况，减少锅炉排污以及排污热的损失，提高锅炉补水的温度，减少软化水的生产，节能效益非常可观，回收蒸汽冷凝水作为锅炉补水是锅炉节水节能的最佳措施，得到了很多企业的重视。

蒸汽冷凝水回收利用了大多企业的重视，但对于冷凝水回收过程因隐性腐蚀造成的铁超标大多不太重视，往往水质出现了明显的问题才处理。由于冷凝水一般比较纯净缓冲性差，很容易受外界干扰容易形成回收系统弱酸性腐蚀，回收过程中再有氧腐蚀铁离子很容易超标。铁离子超标严重的水质直接显红色或酱油色，这是铁呈三价产物状态，若是亚铁产物大多呈无色，进炉里被氧化成三价铁，造成锅炉水颜色发红。超标水进锅炉会产生形成氧化铁垢，和氧化铁垢 下腐蚀，造成局部过热能耗升高以及管壁腐蚀穿孔甚至爆管，若进水除氧不佳腐蚀会更严重，对锅炉安全运行形成较大的隐患。

蒸汽冷凝水除铁离子一般有两种方式，物理设备除铁离子和化学药剂除铁离子。设备除铁离子就是在冷凝水回收的末端进设备除去铁离子，设备除铁离子适用于任何工况，能解决进水安全达标进锅炉，适用于各种用汽场合，但是不能控制用汽设备及回收管网的腐蚀, 用汽设备及回收管网的腐蚀还是在持续进行，冷凝水中因腐蚀铁离子来源一直曾在，属治标补治本，设备除铁离子滤料需要定期更换。药剂除铁主要针对间接换热的用汽的场合，药剂会对整个回收系统以及换热器进行整体的保护，不会受到腐蚀穿孔,长期综合效益好。具体采用那种方法跟企业生产工艺和技术实施的目的要求结合选择。

通过统计发现，当前蒸汽冷凝水除铁离子工艺主要有以下七项：

第一项蒸汽冷凝水除铁离子工艺：常规的除铁过滤器

常规的除铁过滤器大多采用锰砂或石英砂作为除铁的滤料，做成的储罐式的除铁过滤器，水通过锰砂或石英砂滤料过滤掉铁，锰砂或石英砂过滤技术，在温度高时，会释放出少量的硬度杂质，使处理后的水硬度超过锅炉给水标准，不能直接进入锅炉，只适用于地下水和对水质要求低的处理项目中，不适用于高温冷凝水的处理。如果用于高温水处理，需要先将水温降低到40-50摄氏度，超过此40摄氏度温度会再次析出硬度，然后在过滤后，再经过离子交换或阳离子树脂处理，去除硬度。此技术虽然条件限制多，但是成本低，目前各地的一些规模较小的企业还在使用，因为浪费了大量的热量，使用范围小。