油气冷凝回收特性及换热器结构分析

《油气冷凝回收特性及换热器结构分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据磊油艨制与记工基础研究～⋯一≥＼一三曼!竺j?譬，竺ocE：SING⋯AN～D⋯竺曼竺H⋯EMIC．A⋯LS一——／；2010年第41卷第12期基础研究羹、⋯⋯⋯一⋯⋯⋯．．⋯～⋯⋯⋯～⋯．⋯一—之￡”年弟卷弟捌油气冷凝回收特性及换热器结构分析李成，李俊明，千补宣(清华大学热能工程系热科学与动力T程教育部重点实验室，北京100084)摘要根据冷凝法油气回收系统的制冷特点，选择不同组成的A，B，c三种油气混合物的凝结曲线进行分析，探讨冷凝法油气同收的规律及油气回收效率。结果表明，油气混合物的组成是影响冷凝法油气【旦I收效率的主要网素，吲此应针对油

2、气的特点设计油气回收制冷系统。油气凝结放出的潜热主要是冷负荷，浅冷阶段和深冷阶段的冷负荷较火。基十油气冷负荷的计算结果，探讨采用翅片管式换热器进行油气【廿l收时换热器的结构特点。关键词：冷凝油气回收效率翅片管式换热器l前言石油作为战略性资源，在中同的能源结构中占有重要地位。而在原油的加工、运输和装卸过程以及汽油销售时的油气挥发损耗总量较大，有关回收技术的研究日益受到重视。2007年我国原油产量为1．8657×108t，储运过程的蒸发损耗约为O．3％t11，这止匕挥发的油气直接排放将导致极大的能源浪费，且危害环境，影响周围人群的身体健康。而采用直接热氧化

3、法处理，不利于能源的高效利用。冷凝法同收油气是采用多级连续冷却方法降低油气混合物的温度，使混合气体中的轻质油成分凝结为液体而排出洁净气体的一种回收方法f2】。如果将油气冷凝到一70～一90℃时，排放气体中的油气浓度可能减少到35medL；继续进行深冷处理，油气的回收率可以高达99％。到目前为止，用于油气回收的冷凝法分析和讨论主要集中在原理和流程上，而对油气混合物降温凝结回收的特点分析得较少。本课题通过分析三组油气混合物的凝结回收特点，探讨冷凝法油气回收规律及油气回收效率，分析采用翅片管换热器冷却油气时换热器的结构特点。2油气冷凝回收系统分析计算所针对的

4、冷凝法油气回收系统流程示意见图1。系统由三个制冷循环组成三个冷凝阶段，即预冷阶段、浅冷阶段和深冷阶段，油气依次流过三个制冷系统的油气冷凝通道。油气的进口温度设为环境空气温度。在三级制冷系统中，一38一第一级的丰要功能是除去湿空气中的水蒸气，以免住后续降温时水蒸气结霜堵塞换热器通道、恶化换热器传热。第■级与第三级制冷系统的蒸发温度根据油气回收率设定。3冷凝法油气回收的特点和回收规律分析3．1油气混合物热物性计算公式的选取油气中各组分定压比热容的计算采用Rihani和Doraiswamy提出的加和皋团的方法来计算口】，其形式为：C：，=；胛脓+；仇bIT+

5、；，?々c女丁2+；胛^玩丁3(1)式中，e为比定压热容，J／(mol·K)；T为热力学温度，K；下角标k为气体的结构类犁；仇为结构类型k的基吲数；吼，b。，Ck，4为计算因子，其值可通过相关数据表【31计算求得。已知气体混合物中各组成气体的摩尔分数和同温下的比热容后，气体混合物的比热容可按照下式计算：Cp。=；乃qf(2)式中，岛为油气的平均比定压热容，J／(mol·K)：下角标f表示油气中的某组分气体；M为组分i的摩尔分数C：，i为组分的比定压热容，J／(mol·K)，收稿日期：2010-03—05；修改稿收到日期：2010-06—28。作者简介：

6、李成(1982一)，博f：研究生，主要研究方向为油气的降温凝结回收、烃一空气混合物的传热传质及界面现象分析。基金项目：北京市自然科学基金资助项目(3071001)。万方数据烹⋯璺复：．塑苎冷凝回哆特性及换热器结构忿堑．么’?2010,⋯Vo⋯L⋯41～,⋯N～o．荔j油气入口冷凝器预冷阶段冷凝器蒸发冷凝器浅冷阶段深冷阶段图1冷凝法油气回收系统流程示意可由式(1)求得。计算气化潜热时，考虑到温度对气化潜热的影响，根据SilverbergPM和WenzelLA对Watson提出方程的修正式【4】计算不同温度下的气化潜热：1—714如=彳H1(罟)。(3)l

7、一』r1式中，△风为气化潜热值，J／mol；rr为对比温度，定义为温度丁与临界状态点温度瓦的比值；e为指数，e=0．38；下角标1、2表示两种不同温度，其中下角标1表示正常沸点状态。饱和蒸气压的计算采用修正的三参数蒸气压方程计算‘5】：lnpr=fo(Tr)+tof,(Tr)(4)式中，P，为对比压力，定义为压力P与临界状态点压力P。的比值；fo、f。为对比温度正的函数：03为偏心因子，五，f。，∞的具体数值可参考文献【6】得到。3．2冷凝法油气回收计算和回收规律分析尾气出口田开采的原油和加工的汽油成分和比例不同，而且当地的温度、湿度环境也是决定装卸油

8、时油品中挥发分比例的重要因素，因此在计算分析时采用了三种不同组分的油气混合物，三种油气混合物的