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摘 要：天然气是一种非常重要的资源，它对人们的生产生活都有着十分重要的意义，同时我国的人口数量在不断的增加，工农业也在不断的发展，在这样的情况下也会消耗大量的天然气资源，所以天然气回收装置也越来越受到人们的关注和重视，本文主要分析了天然气回收装置换热网络优化设计，以供参考和借鉴。
关键词：天然气；换热网络；翻新设计；夹点分析；节能
换热网络在实际的应用中主要是实现提高能源的利用效率，除此之外，它还能有效的降低生产过程中的能源消耗，从而也大大的降低了生产过程中的资金投入，在天然气回收装置热网络优化设计的过程中，夹点分析法是一个经常使用的方法，这一方法在很多方面都能体现出明显的优势。天然气是一个加工行业经常要使用到的一个资源类型，其消耗量也是非常大的，所以需要使用天然气回收装置对换热网络进行优化设计。
1 工艺流程简介
天然气回收装置的工艺流程图如图1所示。
1.1 原料气压缩预冷阶段
原料气在经过压缩之后，使其压缩离要能够达到38.5kg/cm2，之后将原料气放入到E3、E2进行换热，当换热使其温度能够降低到零下45摄氏度的时候停止。其中E3所使用的冷却器内使用的是氨水作为制冷剂，E2是多物流的高效板翘式换热器。原料气会通过E2进行换热和冷却。
1.2 脱甲烷塔工段
冷却后的原料会呈现出气液混合的状态，其会进入到脱甲烷塔里，塔顶的气体经过E5进行冷却，一部分会经过冷凝，并为回流服务，气体排出之后会进入到E5和E2当中，从而为原料气提供其所需要的冷量，脱甲烷塔排出的气体在不断的膨胀，换热之后还要经过压缩机进行压缩，气体的压力要比界区的压力更高一些，这一原料气会经过E7被冷却到50℃，之后就会立即排到界区之外。脱甲烷塔底部所使用的是独立的再沸器，还要在这一过程中使用温度为236℃的贫氨水作为加热剂，使其温度能够一直保持在61℃，这样就可以充分的满足产品在乙烷中的百分比的相关要求，甲烷塔提馏短的侧限引出的液体会进到E2当中，这样也就使得液体的温度有所升高。
1.3 脱乙烷塔工段
脱甲烷塔底物流流入脱乙烷塔，气相上行从塔顶流出进入氨冷却器，部分冷凝提供回流，未被冷凝的乙烷产品气体排出界区。脱乙烷塔底部使用独立的再沸器，并使用236℃的贫氨液热剂，使塔底温度保持110℃，以满足丙烷产品中对乙烷含量的要求。
1.4 脱丙烷塔工段
脱乙烷塔底物流流入脱丙烷塔，气相上行从塔顶流出进入空气冷却器。全部冷凝液经接收器后一部分回流，另一部分作为丙烷产品经水冷器冷却至38℃后进入储罐。脱丙烷塔底部使用独立的再沸器，并使用236℃的贫氨液热剂，使塔底温度保持136℃，以满足丁烷产品中对丙烷含量的要求。
1.5 脱丁烷塔工段
脱丙烷塔底物流和预处理残油混合流入脱丁烷塔，气相上行从塔顶流出进入空气冷却器，全部冷凝液经接收器后一部分回流，另一部分作为丁烷产品经水冷器冷却至38℃后进入储罐。脱丁烷塔底部使用独立的再沸器，并使用236℃的贫氨液热剂，使塔底温度保持130℃，以满足轻油产品中丁烷的含量要求。塔底轻油产品经空气冷却器冷却至50℃进入储罐。
2 换热网络用能分析
2.1 提取数据
为了能够将加点分析顺利的进行下去，需要对工艺予以充分的了解，同时还要按照系统物料平衡和能量平衡的原则进行夹点分析，同时还要对分析过程中所使用的材料进行详细的分析还要提供这些材料的初始温度、目标温度等重要的参考数据，要按照夹点分析过程中的相关要求去提取物流，热物流和冷物流的提取数量应该是完全一致的，这样才能给分析提供更加准确的数据支持。
经过初始温度和目标温度热焓的具体数值计算出该温度范畴之内的热熔流量率，结果显示大部分都是变小的趋势，而也有几个物流在目标温度范围内出现相变不断增大的现象，针对这样的情况，研究人员对其做了合理的分段处理，这样就可以更加准确的计算出该温度范围内的热容流率。
2.2 原换热网络
换热网络网格图可以清晰、方便地表示和设计过程工业的换热网络。现过程（天然气回收装置）换热网络网格图如图2所示。
由图2可知，现有换热网络使用了2个换热器、4个再沸器和8个冷却器。其中，E2、E5均为高效多物料流板翅式换热器，它们分别对多股冷热物料流进行高效换热；8个冷却器包含2个液氨冷却器（C1）、4个空气冷却器（C3）和2个水冷却器（C2）。经过对现有换热网络网格图的分析可知，冷却公用工程消耗能量9.454MW，加热公用工程消耗能量6.8736MW。当前换热网络中冷热物料流最小传热温差为5K，即ΔTmin=5K。
3 换热网络翻新设计
在对原有的换热网络和夹点进行详细分析的基础上，设计人员采用了不符合夹点分析三原则的设计方式，这样做的目的主要是为了能够有效的提高天然气的回收效率。
在尽量减少对原设计改造的基础上，分别在夹点以上和夹点以下针对几个物料流进行了一定的改进，在改变设计方式之后，得到的天然气回收量有了很大的提升，所以这种新的设计方案是切实可行的。设计图如图3所示。
改进后的方案使用干气产品和丙塔顶料的热量与甲塔底再沸料换热，节省了制冷和加热公用工程。与最大能量回收方案相比，改进的设计方案减少了2个换热器，避免了物料的分流改造，且克服了最大能量回收方案中换热器冷端温差较小的弱点，大大提高了翻新设计的效果。
结束语
夹点分析法应用在天然气回收装置的改进上有着非常重要的意义，改进后的系统大大的提高了系统回收天然气的效率，同时也减少了回收过程中的资金投入，提高了天然气资源回收效率的同时，也大大的降低了回收成本，为企业经济效益的实现提供了更好的条件，所以也很好的达到了减少能耗的效果。
参考文献
[1]马晓明，高凯，夏力，项曙光.连续重整装置换热网络节能研究[J].华北电力大学学报（自然科学版），2012（2）.
[2]葛玉林，杨洪源，沈胜强.夹点分析在原油常减压蒸馏换热网络的应用[J].热科学与技术，2007（2）.
关键词：天然气；换热网络；翻新设计；夹点分析；节能
换热网络在实际的应用中主要是实现提高能源的利用效率，除此之外，它还能有效的降低生产过程中的能源消耗，从而也大大的降低了生产过程中的资金投入，在天然气回收装置热网络优化设计的过程中，夹点分析法是一个经常使用的方法，这一方法在很多方面都能体现出明显的优势。天然气是一个加工行业经常要使用到的一个资源类型，其消耗量也是非常大的，所以需要使用天然气回收装置对换热网络进行优化设计。
1 工艺流程简介
天然气回收装置的工艺流程图如图1所示。
1.1 原料气压缩预冷阶段
原料气在经过压缩之后，使其压缩离要能够达到38.5kg/cm2，之后将原料气放入到E3、E2进行换热，当换热使其温度能够降低到零下45摄氏度的时候停止。其中E3所使用的冷却器内使用的是氨水作为制冷剂，E2是多物流的高效板翘式换热器。原料气会通过E2进行换热和冷却。
1.2 脱甲烷塔工段
冷却后的原料会呈现出气液混合的状态，其会进入到脱甲烷塔里，塔顶的气体经过E5进行冷却，一部分会经过冷凝，并为回流服务，气体排出之后会进入到E5和E2当中，从而为原料气提供其所需要的冷量，脱甲烷塔排出的气体在不断的膨胀，换热之后还要经过压缩机进行压缩，气体的压力要比界区的压力更高一些，这一原料气会经过E7被冷却到50℃，之后就会立即排到界区之外。脱甲烷塔底部所使用的是独立的再沸器，还要在这一过程中使用温度为236℃的贫氨水作为加热剂，使其温度能够一直保持在61℃，这样就可以充分的满足产品在乙烷中的百分比的相关要求，甲烷塔提馏短的侧限引出的液体会进到E2当中，这样也就使得液体的温度有所升高。
1.3 脱乙烷塔工段
脱甲烷塔底物流流入脱乙烷塔，气相上行从塔顶流出进入氨冷却器，部分冷凝提供回流，未被冷凝的乙烷产品气体排出界区。脱乙烷塔底部使用独立的再沸器，并使用236℃的贫氨液热剂，使塔底温度保持110℃，以满足丙烷产品中对乙烷含量的要求。
1.4 脱丙烷塔工段
脱乙烷塔底物流流入脱丙烷塔，气相上行从塔顶流出进入空气冷却器。全部冷凝液经接收器后一部分回流，另一部分作为丙烷产品经水冷器冷却至38℃后进入储罐。脱丙烷塔底部使用独立的再沸器，并使用236℃的贫氨液热剂，使塔底温度保持136℃，以满足丁烷产品中对丙烷含量的要求。
1.5 脱丁烷塔工段
脱丙烷塔底物流和预处理残油混合流入脱丁烷塔，气相上行从塔顶流出进入空气冷却器，全部冷凝液经接收器后一部分回流，另一部分作为丁烷产品经水冷器冷却至38℃后进入储罐。脱丁烷塔底部使用独立的再沸器，并使用236℃的贫氨液热剂，使塔底温度保持130℃，以满足轻油产品中丁烷的含量要求。塔底轻油产品经空气冷却器冷却至50℃进入储罐。
2 换热网络用能分析
2.1 提取数据
为了能够将加点分析顺利的进行下去，需要对工艺予以充分的了解，同时还要按照系统物料平衡和能量平衡的原则进行夹点分析，同时还要对分析过程中所使用的材料进行详细的分析还要提供这些材料的初始温度、目标温度等重要的参考数据，要按照夹点分析过程中的相关要求去提取物流，热物流和冷物流的提取数量应该是完全一致的，这样才能给分析提供更加准确的数据支持。
经过初始温度和目标温度热焓的具体数值计算出该温度范畴之内的热熔流量率，结果显示大部分都是变小的趋势，而也有几个物流在目标温度范围内出现相变不断增大的现象，针对这样的情况，研究人员对其做了合理的分段处理，这样就可以更加准确的计算出该温度范围内的热容流率。
2.2 原换热网络
换热网络网格图可以清晰、方便地表示和设计过程工业的换热网络。现过程（天然气回收装置）换热网络网格图如图2所示。
由图2可知，现有换热网络使用了2个换热器、4个再沸器和8个冷却器。其中，E2、E5均为高效多物料流板翅式换热器，它们分别对多股冷热物料流进行高效换热；8个冷却器包含2个液氨冷却器（C1）、4个空气冷却器（C3）和2个水冷却器（C2）。经过对现有换热网络网格图的分析可知，冷却公用工程消耗能量9.454MW，加热公用工程消耗能量6.8736MW。当前换热网络中冷热物料流最小传热温差为5K，即ΔTmin=5K。
3 换热网络翻新设计
在对原有的换热网络和夹点进行详细分析的基础上，设计人员采用了不符合夹点分析三原则的设计方式，这样做的目的主要是为了能够有效的提高天然气的回收效率。
在尽量减少对原设计改造的基础上，分别在夹点以上和夹点以下针对几个物料流进行了一定的改进，在改变设计方式之后，得到的天然气回收量有了很大的提升，所以这种新的设计方案是切实可行的。设计图如图3所示。
改进后的方案使用干气产品和丙塔顶料的热量与甲塔底再沸料换热，节省了制冷和加热公用工程。与最大能量回收方案相比，改进的设计方案减少了2个换热器，避免了物料的分流改造，且克服了最大能量回收方案中换热器冷端温差较小的弱点，大大提高了翻新设计的效果。
结束语
夹点分析法应用在天然气回收装置的改进上有着非常重要的意义，改进后的系统大大的提高了系统回收天然气的效率，同时也减少了回收过程中的资金投入，提高了天然气资源回收效率的同时，也大大的降低了回收成本，为企业经济效益的实现提供了更好的条件，所以也很好的达到了减少能耗的效果。
参考文献
[1]马晓明，高凯，夏力，项曙光.连续重整装置换热网络节能研究[J].华北电力大学学报（自然科学版），2012（2）.
[2]葛玉林，杨洪源，沈胜强.夹点分析在原油常减压蒸馏换热网络的应用[J].热科学与技术，2007（2）.