精品资料（2021-2022年收藏）浅冷装置预冷单元节能技术改造..doc

红压浅冷装置预冷单元节能技术改造6目 录一、工艺现状1二、存在问题1三、改造方案2四、改造后工艺流程3五、方案对比与优选4六、效益分析5七、平面布置6八、工程量及投资7九、结论8 红压浅冷装置预冷单元节能技术改造一、工艺现状红压浅冷装置以采油厂输送的油田伴生气为主要生产原料，原料气经天然气压缩机增压（出口温度120130、出口压力1.65 MPa）后，进入水冷却器进行预冷（温度2025），然后进入一级三相分离器，将天然气中的游离水和少量轻烃分离出来，再进入贫富气换热器和蒸发器，天然气在蒸发器被冷却到-25后进入二级三相分离器进行气、轻烃、乙二醇三相分离，分离出的轻烃进入T-501稳定塔加热至46，经轻烃沉降罐沉降后外输，气体经回收冷量温度升至10，作为干气产品外输。图1 红压浅冷装置系统流程图C1、C2-主压缩机一、二段， E1-级间空冷器，E2-新建空冷器，E3-水冷器，E4-贫富气换热器，E5-蒸发器，F1-入口分离器，F2-级间分离器，F3-一级三相分离器，F4-二级三相分离器，F5-轻烃沉降罐，T1- 轻烃稳定塔二、存在问题1、新鲜水消耗量大浅冷装置虽然有循环水厂支持，仍需投入大量的清水对天然气进行冷却，造成新鲜水大量浪费；同时冷却水与120130天然气换热后容易在管束结垢，进一步造成设备腐蚀穿孔，影响装置正常生产。2、轻烃冷量资源浪费为了将轻烃中的轻组分闪蒸出来，装置采用T-501稳定塔对轻烃进行稳定，二级三相分离器出口-25左右的轻烃直接与120130的天然气换热，既浪费了轻烃的冷量资源，又不符合梯级换热的原则。3、外输干气仍具有冷量回收的潜力贫富气换热器贫气出口温度一般在10左右，还具有冷量回收的潜力。.三、改造方案1、改造原则及思路（1）针对装置目前新鲜水消耗量大，水冷器易腐蚀结垢的问题进行改造。（2）充分利用装置剩余冷量资源，冷换设备的物流匹配应符合梯级换热的原则。2、改造内容针对装置存在问题，对装置进行以下优化改造：图2 红压浅冷装置改造流程图C1、C2-压缩机， E1-级间空冷器， E2-贫富气换热器，E3-蒸发器，F1-入口分离器，F2-级间分离器，F3-一级三相分离器，F4-二级三相分离器，F5-轻烃沉降罐 1、增加一台多流道绕管式换热器停用T-501稳定塔，在原贫富换热器前增加一台多流道绕管式换热器，利用外输干气剩余冷量和轻烃冷量进一步降低天然气温度。2、原水冷器改为空冷器方案一：原水冷器改为干式空冷器。停用水冷器，新建一台干式空冷器，天然气冷却至1545（夏季最高可达到45，冬季最低为15）后进入水冷器（冬季可停运，其余时间需要保持低负荷运行）、绕管式换热器及贫富气换热器。方案二：原水冷器改为表面蒸发式空冷器。停用水冷器，新建一台表面蒸发式空冷器，天然气冷却至1530（夏季平均为30，冬季最低为15）先后进入水冷器（处于停运状态）、绕管式换热器及贫富气换热器。四、改造后工艺流程图3 改造后工艺流程图C1、C2-压缩机， E1-级间空冷器， E2-贫富气换热器，E3-蒸发器，F1-入口分离器，F2-级间分离器，F3-一级三相分离器，F4-二级三相分离器，F5-轻烃沉降罐， 原料气经天然气压缩机增压（出口温度120130、出口压力1.65 MPa）后，进入空冷器（及水冷器）进行预冷，然后进入一级三相分离器，将天然气中的游离水和少量轻烃分离出来，分离后天然气先后进入新建多流道绕管式换热器、贫富气换热器和蒸发器，冷却到-25后进入二级三相分离器进行气、轻烃、乙二醇三相分离，分离出的轻烃和干气经新建多流道绕管式换热器回收冷量，作为产品储存和外输。五、方案对比与优选空冷器的选型有干式空冷器和表面蒸发式空冷器两种方案，干式空冷器技术应用更为成熟，表面蒸发式空冷器冷却效果较好，可保证制冷系统的长周期平稳运行，以下对两种方案进行对比与选择：1、空冷后冷却温度对比大庆地区的平均气温较低，但全年温度波动较大，需要按月份考核空冷出口温度：表1 大庆地区空冷所能达到的温度单位：月份456789101112123平均气温6.214.520.423.021.214.45.4-6.2-15.6-18.7-14.2-4.4干式空冷器冷却温度3035404530351520表面蒸发式空冷器冷却温度2025253020251520运行天数408040180从所能达到的冷却温度来看，在大庆地区，全年采用干式空冷器，平均冷却温度能达到40左右，需要在经过水冷器进一步冷却才能满足工艺要求。表面蒸发式空冷器在夏季也能达到很好的冷却效果（最高为30，），停运水冷器也能保证装置的平稳运行。2、关键参数情况方案一：采用表面蒸发式空冷器表3 改造后预计关键参数表项目冷却温度（）干气外输温度（）轻烃外输温度（）氨蒸发器入口温度（）红压浅冷改造前2510464改造后3020105差值1010-361方案二：采用干式空冷器，水冷后温度取与采用表面蒸发式空冷器一致，其他运行参数也可达到采用表面蒸发式空冷器相同的水平。3、能耗对比表4 空冷器能耗对比表项目配用电机消耗水量年耗水量新建设备消耗电量设备投资占地面积干式空冷器37kW 夏季1800kg/h春秋季1600kg/h冬季不消耗水6600吨29×104kWh约60万元长6米，宽3米，高5米（两台风机）表面蒸发式空冷器16.5kW 不消耗水015×104kWh约60万元长3.5米，宽3米，高5米（单台风机）差值减少20.5kW减少6600吨减少14×104kWh通过上表可以看出：表面蒸发式空冷器相对于干式空冷器配用电机较小、空冷器耗电量较低，消耗水量也少。4、方案选择经过研究讨论，方案优选应用表面蒸发式空冷器。六、效益分析本次改造的目的是解决水冷器存在问题，减少装置新鲜水的消耗，降低水泵负荷，节约电能；充分回收干气和轻烃的冷量，降低氨压缩机负荷。下表中对优化改造前后的水电消耗情况进行了对比。 表5 改造前后能耗情况对比表装置名称设备名称电消耗（104kWh/a）水消耗（104t/a）改造前改造后改造前改造后红压浅冷空冷器01500水泵160水冷器240小计1615240减少减少1、节水情况改造后，浅冷装置年可节水24×104t。2、耗电情况改造后，浅冷装置年可减少耗电1×104kWh。3、效益分析装置年节水24×104t，每吨水按4元计算，年节约成本96万元；装置年需增加耗电1×104kWh，每度电按0.8元计算，年减少成本0.8万元。年共节约成本96.8万元。七、平面布置下面是新建设备在厂区的平面布置： 图4 红压浅冷改造平面布置图 八、工程量及投资改造项目所需要的投资估算见下表：表6 改造项目投资估算表项目表面蒸发式空冷器多流道绕管式换热器管线、阀门和仪表等施工费用其它费用合计红压浅冷604020155140九、结论1、该项目在装置原工艺流程的基础上，停用水冷器和T-501轻烃稳定塔，新增了表面蒸发式空冷器和一台多流道绕管式换热器。2、通过本次改造解决了装置新鲜水消耗量大、外输干气冷量未充分回收、轻烃冷量资源浪费等问题，同时降低了水泵负荷，节约电能。3、采用空冷器与现用的水冷方式相比，能够更有效地降低天然气预冷温度，充分利用冬季自然冷源，具有良好的节能效果，年可节水24×104t，年可减少耗电1×104kWh，降低成本96.8万元。