程江 炱潇钟 昌原

摘要：由于油气中含有一些水分和易结晶物质，用冷凝法处理油气易造成换热器结霜，进而带来换热器换热性能差、冷凝设备运行不稳定现象。因而，是否能解决好换热器结霜问题是冷凝设备能否良好运行的必要条件。本文首先介绍了冷凝法处理油气的优缺点，阐述了双蒸发器制冷系统，最后将双蒸发器制冷系统应用到冷凝法处理油气中。

关键词：冷凝法 冷凝设备 双蒸发器 制冷系统

引言：近几年，冷凝法作为处理油气的一种工艺在国内得到较多应用，但目前冷凝设备的运行情况并不乐观，究其原因主要有以下几个方面：

a、设计条件特别是油气的成分不准确。

b、无有效的国标规范或限制，设计随意性较大。

c、低价竞争。

d、无测试平台或测試平台规模小，无法还原真实的油气回收过程。

e、技术不过关，不能解决设备实际运行中出现的问题。

针对以上问题，需要业主方、设计院和设备供应方等协同合作，优化冷凝设备的设计来应对影响其稳定运行的不利因素。本文简要介绍冷凝法处理油气的优缺点，着重阐述双蒸发器制冷系统和其在冷凝法处理油气中的应用，旨在提出一种促进冷凝设备稳定可靠运行的措施。

一、冷凝法处理油气的优缺点

冷凝法作为一种回收处理油气的方法.它是利用不同烃类物质在不同温度和压力下具有不同的饱和蒸汽压这一性质.采用降低系统温度或提高系统压力，使烃类组分凝结并从中分离出来。

（一）冷凝法处理油气的优点

a、实现不可再生能源的循环利用，具备良好的经济效益和社会效益。

b、从油气的热物理性质和迁移特性的角度来说，冷凝法是最适宜处理油气的方法。

c、冷凝法是以降温的方式处理油气.整个过程中无高温现象出现，具有极高的安全性。

d、工艺原理简单，只需把握好冷负荷和换热器的设计计算。

e、回收单一高浓度油气，比如汽油，具有较高的回收率和可观的经济效益。

（二）冷凝法处理油气的缺点

a、来料的温度、流量和成分等方面波动大，对于冷凝设备来说，即是其负荷变化大，因而造成其运行极为不稳定。

b、冷凝设备主要由3或4个制冷系统组成，相对于其他油气处理工艺而言，其动设备和控制点多，控制逻辑复杂。某个环节出现问题，就会造成冷凝设备无法按照实际要求输出，进而整个油气处理系统瘫痪。

c、冷凝设备建立稳定冷场需要一定的时间。在这期间内，冷凝设备处理后的尾气温度无法达到设计值。给后级处理设备带来较大的影响。

d、设备占地大，且不适合处理大流量、低浓度的油气。

e、处理重组分或含水量较大的油气时.冷凝设备因换热器结霜而出现冷量输出不够、甚至堵塞现象。

二、双蒸发器制冷系统

针对蒸发器需要融霜的制冷系统，较长时间工作时需要设置双蒸发器，如果分别为蒸发器配置制冷系统，不但增加设备的造价，也不利于节能。本文所说的双蒸发器制冷系统是一台制冷压缩机带双蒸发器，一个蒸发器用来制冷，另一个蒸发器用来除霜的系统。

针对双蒸发器制冷系统，难点是系统如何有效的除霜。

（一）利用压缩机部分排气除霜的双蒸发器制冷系统

利用压缩机部分排气除霜的双蒸发器制冷系统原理图如图1所示。制冷系统设置排气旁通管路，将压缩机部分排气直接引入蒸发器，当蒸发器E3101A需要除霜时，打开电磁阀XSV3101，关闭XSV3103；当蒸发器除霜结束时，则关闭电磁阀XSV3i01。

此种除霜方式，能够有效的除霜，系统较为简单，但存在以下不足：

a、制冷系统在设计时需要充分考虑制冷和除霜各自需求的制冷剂量，增加了制冷系统的设计难度

b、除霜后期，压缩机的进气温度较高，可能导致其内置温度或排气温度高。

c、利用压缩机部分高温排气来除霜，除霜时间较长且受制于压缩机排气的温度。

（二）利用压缩机排气除霜的双蒸发器制冷系统

利用压缩机排气除霜的双蒸发器制冷系统原理图如图2所示。当蒸发器E3101A需要除霜时，打开电磁阀XSV3104、XSV3105、XSV3108和XSV3109。同时关闭电磁阀XSV310l、XSV3103、XSV3106、XSV3107、XSV3110即可。

此种除霜方式，虽然系统较为复杂，但除霜时间较短，系统运行稳定。

三、双蒸发器制冷系统在冷凝法处理油气中的应用

冷凝法处理油气一个难点是油气冷凝器（即制冷系统的蒸发器）油气侧的结霜，其造成换热器换热性能差、甚至油气通道堵塞。因此，油气处理时间较长时冷凝设备的每一级须按双油气冷凝器设计，当油气某一路通道前后阻力较大时，切换到另一个通道来处理油气。基于此，双蒸发器制冷系统在冷凝法处理油气中得到应用。

冷凝设备工艺流程图如图3所示，其主要由3个利用压缩机排气除霜的双蒸发器制冷系统组成，其中第三级制冷系统为复叠系统。通过阀门的控制可自动切换油气通道。压差较大的油气通道的蒸发器开始除霜。同时，也可以将利用压缩机排气除霜的双蒸发器制冷系统应用到冷凝设备中。将工艺流程图中的三级制冷系统更改为图2中的制冷系统即可。

在工程应用中，当油气中重组分或水分较多时，建议选用除霜效果好的双蒸发器制冷系统；当油气中重组分和水分较少时，可选用系统简单的双蒸发器制冷系统。

四、结语

a、本文介绍了冷凝设备运行情况不乐观的原因和冷凝法处理油气的优缺点。

b、本文着重阐述了双蒸发器制冷系统，利用压缩机部分排气除霜的双蒸发器制冷系统较为简单，但除霜时间较长；利用压缩机排气除霜的双蒸发器制冷系统较为复杂，但除霜效果好，系统运行更加稳定。

c、两种双蒸发器制冷系统都可应用到冷凝法处理油气中，需根据实际情况合理选择。