基于J-T阀和机械制冷工艺调节天然气露点的热力学及经济分析

摘要

在天然气输送过程中，常采用J-T阀制冷、机械制冷这两种低温分离法析出液烃和水来控制露点保证管输安全。针对两种工艺结构差异较大的情况，从能量、经济上对J-T阀制冷和机械制冷这两种天然气露点调节方法进行了模拟分析。研究结果表明，两种工艺的烃露点降接近，而机械制冷工艺的水露点降更高。在(火用)分析对比上，JT阀制冷工艺(火用)损（5 159kW）明显高于机械制冷工艺（1 961kW），机械制冷工艺的系统换热效率更高，使得其整体(火用)效率高于J-T阀制冷；高级(火用)分析结果显示，机械制冷工艺可避免(火用)损占比（69.8%）高于J-T阀制冷工艺（66.7%），改进潜力更大且代价更低。在资本投资对比方面，机械制冷工艺采用外部制冷系统提供冷量，设备的购置成本更高，但其保留了原料气的压力能，在相同外输条件下运行成本更低。综合投资成本及产品收益，在整个运行周期，机械制冷工艺的收益高出812.64×104美元。对两种工艺的敏感性分析显示，丙烷的冷却性能不会随其流量的增加而持续增加；随着地层压力的降低，利用压差来改善天然气性质的工艺效果低于采用外部丙烷制冷工艺。

关键词

节流阀 / 机械制冷 / (火用)分析 / 经济分析 / 敏感性分析