LPG气化混合气工艺流程及控制方案

摘 要：随着社会经济的发展，我国的现代化建设的发展也突飞猛进。LPG气化混气系统主要由气化器、混合器、储气罐等组成，可实现LPG的气化混气，并根据用气设备对燃气热值和流量的要求，实时调节LPG与氮气的混合比及两者的流量。该系統主要性能体现在传热效率、压力降以及控制装置的精度等方面。LPG气化混气系统可应用在石化、炼油、有色金属熔炼炉、工业窑炉、城镇燃气等诸多领域，性能稳定可靠。LPG气化混气系统应用于石化行业，主要作为气化混气炉的供配气设施;用于城镇燃气行业，主要应用在管道供应系统的气化混气站中。与城镇燃气领域的LPG气化混气系统相比，气化混气炉所需的LPG气化混气装置供气流量变化范围大，烧嘴对燃料气的热值要求更加严格。LPG气化混气系统采用橇装结构，安装紧凑，占地面积小，便于运输。

关键词：LPG气化;混合气工艺流程;控制方案

阐述LPG气化混气系统主要设备及两种工艺流程。对比先加压后气化和先气化后加压两种工艺流程防结焦和能耗方面的性能，在应用AspenPlus软件对工艺流程进行模拟的基础上，指出第2种工艺流程可避免结焦、降低LPG气化器、混合器压力，两种工艺流程能耗相差不大。通过分别控制蒸汽调节阀开度、气化器进液调节阀的开度来实现气化器出口温度、压力的稳定更为可靠;与随动流量控制相比，同步指令控制更能缩短调节时间，减小混合气热值和压力的波动，提高系统的稳定性。

1 主要设备

LPG气化混气系统主要设备有气化器、混合器和热值仪等。

1.1 气化器

气化器多采用同轴列管束换热器，并采用蒸汽加热。内管中的饱和蒸汽在自下而上流动的过程中加热了外管中流动的冷凝水，外管中的冷凝水则以相对温和的方式将热量传递给管束外（壳程中）的液化石油气，液化石油气吸热后气化并过热，经气液分离器后气相出口总管输出。

1.2 混合器

混合器采用静态混合器，混合元件采用SV结构。LPG气相与氮气通过各自管路，并在调节阀的控制下，按照一定比例在此混合。混合后不均匀度小于5%。

1.3 热值仪

热值仪有气相色谱仪和火焰燃烧热值仪。气相色谱仪分析时间长、使用复杂、精度高;火焰燃烧热值仪分析时间短、操作方便、精度差。可调滤波光谱仪（TFS）在现有气相色谱仪的基础上，在旋转电极上安装了一对光学滤镜，是目前比较先进的热值仪，其精度高，分析时间短（小于5s），性能稳定可靠，维护需求低。

2 工艺流程

2.1 第1种工艺流程

液态的LPG先经泵加压，然后在气化器中被加热气化，再与被加压的氮气在混合器混合，输送至气化炉。这是目前工程中采用较多的工艺。如此，气化器的最高压力可达5.8MPa，气化温度达168℃。

2.2 第2种工艺流程

低压的液态LPG先经气化器，被加热气化后与低压氮气在混合器混合，然后混合气经压缩机增压后输送到气化炉中。

2.3 物流设置和模块设置

第1种流程：混合前氮气和LPG气的温度、压力和流量等。气化器模块的设置：出口绝对压力4.1MPa，温度90℃。泵模块的设置：压力增量为3.7MPa，泵效率为0.8，电动机效率为1.0。压缩机中的热力过程为等熵过程，压缩机模块的设置：出口绝对压力4.1MPa，等熵效率为0.92，机械效率0.91。混合器模块中的热力过程为绝热过程。

第2种流程：混合前氮气和LPG气的温度、压力和流量等。气化器模块的设置：出口绝对压力0.4MPa，温度40℃。混合器模块中的热力过程为绝热过程。压缩机中的热力过程为等熵过程，压缩机模块的设置：出口绝对压力4.1MPa，等熵效率为0.92，机械效率0.91。

3 自控的主要环节

自动化是大型LPG气化混气装置的发展趋势。在LPG气化混气装置运行过程中，自控的主要环节有LPG气化器出口温度与压力的控制、混合气热值的控制，储气罐压力的控制。

3.1 气化器出口温度、压力的控制

气化器出口温度、压力的控制可通过控制蒸汽调节阀开度、气化器进液调节阀的开度来实现，或通过控制蒸汽调节阀开度、液位高度来实现。对两种控制方式进行了比较，最终确定前者更准确可靠。此种控制方式同时在气化器上设置液位高限、LPG出口温度低限、LPG出口压力高限，当其中任何一个或多个限值出现时，说明系统出现异常，为保证安全需切断气化器进液调节阀。

3.2 混合气热值的控制

混合气热值是气化混气炉烧嘴正常燃烧的重要保证，其值一般根据烧嘴的特性保持在27～33MJ/m3。由于LPG为混合物，组分的沸点差别较大，在气化器加热气化过程中，气化器LPG出口中轻组分与重组分的比例会发生变化，进而其热值也会随之变化。

4 结语

通过理论分析并结合项目实践，第2种工艺流程能够降低LPG气化的温度和压力，避免气化器结焦问题;同时能够降低气化器、混合器等设备的耐压等级;两种工艺流程在耗能方面相当。在控制方面，通过分别控制蒸汽调节阀开度、气化器进液调节阀的开度来实现气化器出口温度、压力的稳定更为可靠;与随动流量控制相比，同步指令控制更能缩短调节时间，减小混合气热值和压力的波动，提高系统的稳定性。

参考文献：

[1]孙晓平.国内外LNG罐区燃爆事故分析及防控措施建议[J].天然气工业，2013，33（5）：126-131.

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