天然气进冷箱最佳压力与冷箱能效优化

⚙️ 一、天然气进冷箱压力控制

  1. 最佳压力范围

    ◦ 天然气进冷箱压力通常控制在 4.6~5.2 MPa(表压)。此范围可平衡液化效率与设备安全:

    ▪ 压力过高:增加压缩机能耗,可能导致冷箱内压差过大。

    ▪ 压力过低:降低液化率,需更多冷量补偿,影响经济性。

    ◦ 调整方法:通过原料气压缩机出口压力调节阀(如PV-2902A/B)控制,同时监控冷箱压差(>0.5 MPa需排查堵塞)。


❄️ 二、冷箱各冷段温度控制目标

冷箱分为预冷、液化、深冷三段,每段温度异常均需针对性调整:

  1. 预冷段(-45~-55℃)

• 核心制冷剂:丙烷(C₃H₈)、异戊烷(iC₅H₁₂)。

• 常见问题:

◦ 温度偏高(>-45℃):冷量不足,需补充丙烷或乙烯(C₂H₄)。

◦ 热端温差过大:关小预冷段节流阀(LV-5301),或减少异戊烷含量。

  1. 液化段(-120℃左右)

• 核心制冷剂:乙烯(C₂H₄)、甲烷(CH₄)。

• 关键控制点:

◦ 温度需稳定在 -122~-126℃,由分离器SPR-07液位及组分调控。

◦ 温度异常调整:

▪ 低于-120℃ → 补充甲烷(增加低温冷量)。

▪ 高于-120℃ → 补充乙烯(强化中温冷量)。
  1. 深冷段(-158~-162℃)

• 核心制冷剂:氮气(N₂)、甲烷(CH₄)。

• 调整逻辑:

◦ 温度>-158℃时:

▪ 若节流阀(PV-5301)前后温差>5℃ → 补充甲烷。

▪ 温差<5℃ → 补充氮气(增强过冷能力)。

• 过冷保障:氮气沸点低(-196℃),可对LNG过冷处理,提升储存稳定性。


🔧 三、冷箱温度关键影响因素及调整策略

影响因素 对温度的作用 调整措施
冷剂压力 压力越高,节流温降越大 维持压缩机出口压力在设计值,避免超压导致冷剂气化率异常。
冷剂循环量 流量不足导致冷量短缺 开大节流阀(如LV-5301),清理堵塞的过滤器或冷箱复温吹扫。
冷剂配比 组分偏差造成特定温区冷量失衡 通过SPR-07分离器液位补充短缺组分(如液位低时补乙烯/甲烷)。
进料气温度 温度高需更多冷量 投用重烃换热器(E-09),或优化分子筛再生冷吹流程。
换热器热端温差 温差过大表明冷量过剩或不足 冷端温差大 → 开大冷剂阀;热端温差大 → 关小冷剂阀或增产LNG。


⚠️ 四、操作注意事项

  1. 冷剂组分动态平衡

    ◦ SPR-07分离器液位需稳定在55%~70%,确保气液相分离充分。液位过低导致气相窜入液化段,扰乱温度分布。

  2. 冷量匹配原则

    ◦ 预冷段依赖重组分(丙烷、异戊烷)的高沸点特性,深冷段依赖轻组分(氮气)的低沸点特性,调整时需遵循“高温段补重组分,低温段补轻组分” 原则。

  3. 能效优化

    ◦ 通过冷却水温度变化(季节影响)调整冷剂配比,降低压缩机负荷。例如夏季冷却水温度高时,可增加乙烯比例补偿预冷能力。


💎 五、总结

天然气进冷箱压力与各冷段温度需协同控制:压力稳定在4.6~5.2 MPa,三段温度分别通过冷剂配比、节流阀开度、分离器液位精细调节。核心在于保持冷剂组分与流量的动态平衡,避免因单点温度异常导致整体冷量失衡。定期监控换热器温差及冷剂过滤器压差,

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