以褐煤作为基础原料的甲烷气生产项目中，对于粗合成气净化低温甲醇洗的装置制冷方式问题而言，尤其是气化技术应用Lurgi气化炉生产粗合成气的装置方面，副产物低压蒸汽相对比较多，为了更好的应用这一些资源，应用混合制冷的方式或者是丙烯为主要介质平衡制冷的方式均属于可行方案。对此，本文针对上述两种方案从多方面进行对比研究，从而明确最佳制冷方案。
1.制冷流程
混合制冷的流程主要是通过低温甲醇洗设备制冷的深冷器气氨划分为两股，分别为微压-40℃的按期通过压缩机提升到0.3MPa，并通过冷却成为另一股0.4MPa的0℃氨气[1]。在吸收器当中氨气可以通过精馏塔底部的贫液接触吸收从而成为富氨浓溶液，借助水泵提升到精馏塔，塔底的贫液循环到吸收器当中，塔顶的氨气通过冷凝器采用循环水冷凝并呈现为液氨贮槽，自液氨贮槽14%的液氨采用泵送入到精馏塔当中，在氨过冷器形成冷量之后返回到吸收器的入口，并通过氨过冷器的液氨过冷到5℃并送入到低温甲醇洗装置中，从而形成一个循环。整个训话那种损失的液氨需要通过新液氨进行补充。
丙烯制冷与混合制冷基本相似，主要是将气体丙烯划分为两股，一股是-35℃、0.12MPa的丙烯气体通过丙烯分离器气液分离之后进入到压缩机当中[2]；另一股是5℃、0.55MPa的丙烯气体通过分离器气液分离并进入到压缩机的二段，丙烯分离器的地步液体丙烯可以通过泵进入到丙烯罐当中，两股丙烯气通过压缩机提升到1.9MPa，采用循环水冷凝成为液体之后进入到丙烯罐。从罐底部送出丙烯通过省功器过冷并抽出21%的液体丙烯作为过冷介质，后续流程与混合制冷相同。
两种制冷方式的压缩机均应用高压蒸汽机进行驱动，流程方面，第一个属于介质气化、压缩、冷凝以及再气化的循环过程，第二个则是通过精馏塔精馏之后借助高温贫液和吸收液的换热之后再送入到吸收器吸收氨气并形成富氨氨水，然后借助泵提升到精馏塔成为一个循环[3]。两种制冷方式的每套制冷介质都是通过液体气化成为气体制冷，之后再循环到压缩机提升压力后冷凝成为液体，低温甲醇洗制冷的循环量方面液氨在62t/h，丙烯在207t/h，采用压缩制冷系统的省功器和过冷器之后，液氨与丙烯分别18h/h、24t/h。
2.设备对比
混合制冷中非标设备总共46台，氨过冷器与排气洗涤器的材料属于09MnNiDR，溶液热交换器材均应用不锈钢，吸收器和氨介质接触部分的设备材料属于不锈钢，其他的材料均属于Q345R，设备总共压缩机、汽轮机一套，贫液泵2台，液氨回流泵2台，使用在检修的起重机总共1台。
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丙烯制冷设备的非标设备总共20台，出了分离器采用09MnNiDR以外其他均属于Q345R材料，总共压缩机汽轮机各1套，丙烯泵2台，使用在检修的起重机总共1台。
3.其他对比
混合制冷的占地面积总共6800m2，压缩厂房占地860m2，室外的设备框架占地面积1700m2。丙烯制冷的占地面积总共5000m2，压缩厂房占地1600m2。
混合制冷与丙烯制冷的综合能耗分别为780000MJ、388000MJ，标煤损耗27.05t/h、13.25t/h。
混合制冷与丙烯制冷的投资成本方面，固定成本分别30000万元、18500万元；年运行费用22500万元、17750万元。
混合制冷与丙烯制冷的危险性方面，混合制冷具备易燃易爆以及带毒腐蚀风险，丙烯制冷具备易燃易爆风险。
4.综合对比
通过上述数据来看，丙烯制冷在设备数量、占地面积、综合能耗、固定与年运行成本方面均有明显的优势。应用丙烯制冷期间，假设富裕的低压蒸汽没有其他的应用途径，其关键仍然在于富裕的低压蒸汽具体情况。假设富裕的低压蒸汽量可以满足混合制冷所需要的标准，在丙烯制冷方案中比方案的比较因素方面便需要适当的增加低压蒸汽或通过冷凝回收凝结水。假设应用蒸汽冷凝回收凝结水，则需要采用空冷器作为基础，此时在丙烯制冷方面的投资以及能耗成本方面需要增加空冷器的成本以及相应的资源损耗，但是多增加空冷器的投资成本相对于两个制冷模式的综合成本效益来看影响并不突出，整体来看丙烯制冷的经济效益更加突出，同时因为系统复杂程度简单以及危险性较小，所以整体运行效益更高，安全性、稳定性更加可靠，值得推荐。
5.总结
综上所述，在其他环境与因素相同的假设之下，本文所提出的两种制冷方案存在比较突出的差异，尤其是在技术选择方面，尤其是冬季大多数低压蒸汽需要应用采暖与伴热，平衡之后的蒸汽很难适应制冷需求，所以丙烯制冷的方案相对而言应用价值更加突出。
【参考文献】
[1]严寒地区大型燃气锅炉排烟加热空气方式的优化与应用[J].制冷学报，2017，23(3)：244-245.
[2]曹振华.一种新型制冷方式——半导体制冷技术刍议[J].洁净与空调技术，2017，15(1)：51-52.
[3]李炜业.溴化锂制冷方式的热电冷三联产对背压式机组热经济性的影响[J].内燃机与配件，2018，14（23）：244-245.
论文作者:杨虎森 张艳彤
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/26
标签：丙烯论文; 过冷论文; 精馏论文; 压缩机论文; 蒸汽论文; 方式论文; 液氨论文; 《中国西部科技》2019年第24期论文;