應該說明的是，表5-2中的毒性危害分類是按照《制冷劑編號方法和安全性分類》(GB/T 7778—2001)對其所列各種冷劑毒性的相對分類。例如，氨在該標準中屬于高毒性冷劑，但按照我國《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》(GB 5044—85)將職業(yè)性接觸毒物分為極度危害(Ⅰ級)、高度危害(Ⅱ級)、中度危害(Ⅲ級)和輕度危害(Ⅳ級)四種級別，氨只屬于輕度危害毒物，這也是氨目前仍廣泛用作冷劑的原因之一。

(1) 適用范圍在下述情況下可采用冷劑制冷法：

① 以控制外輸氣露點為主，同時回收一部分凝液的裝置(例如低溫法脫油脫水裝置)。外輸氣實際烴露點應低于最低環(huán)境溫度，原料氣冷凝分離溫度與外輸氣露點之間的溫度差按照第三章中有關內容確定。

② 原料氣中C₃以上烴類較多，但其壓力與外輸氣壓力之間沒有足夠壓差可供利用，或為回收凝液必須將原料氣適當增壓，增壓后的壓力與外輸氣壓力之間沒有壓差可供利用，而且采用冷劑又可經濟地達到所要求的凝液收率。

(2) 冷劑制冷溫度冷劑制冷溫度主要與其性質和蒸發(fā)壓力有關。如原料氣的冷凝分離溫度已經確定，可先根據表5-2中冷劑的常壓沸點(正常沸點)、冷劑蒸發(fā)器類型及冷端溫差初選一兩種冷劑，再對其他因素(例如冷劑性質、安全環(huán)保、制冷負荷、裝置投資、設備布置及運行成本等)進行綜合比較后最終確定所需冷劑。初選時需要考慮的因素如下：

① 氨適用于原料氣冷凝分離溫度高于-25～-30℃時的工況。

② 丙烷適用于原料氣冷凝分離溫度高于-35～-40℃時的工況。

③ 以乙烷、丙烷為主的混合冷劑適用于原料氣冷凝分離溫度低于-35～-40℃時的工況。

④ 能使用凝液作冷劑的場合應盡量使用凝液。

(3) 工藝參數冷劑制冷工藝參數可根據下述情況確定：

① 冷劑蒸發(fā)溫度應根據工藝要求和所選用的蒸發(fā)器類型確定。

② 板翅式蒸發(fā)器的冷端溫差一般取3～5℃，管殼式蒸發(fā)器的冷端溫差一般取5～7℃。

③ 蒸發(fā)器中原料氣與冷劑蒸氣的平均溫差一般在10℃以下，不宜大于15℃。如果偏大，應采用分級壓縮、分級制冷提供不同溫度等級(溫位)的冷量。丙烷冷劑可分為2～3級。

④ 確定制冷負荷時應考慮散熱損失等因素，可取5%～10%的裕量。

天然氣采用各種制冷方法回收凝液時在相圖上軌跡見圖5-2。

2. 膨脹制冷法

膨脹制冷法也稱自制冷法(自冷法)。此法不另設置獨立的制冷系統(tǒng)，原料氣降溫所需冷量由氣體直接經過串接在本系統(tǒng)中的各種膨脹制冷設備或機械來提供。因此，制冷能力取決于氣體壓力、組成、膨脹比及膨脹設備的熱力學效率等。常用的膨脹設備有節(jié)流閥(焦耳-湯姆遜閥)、透平膨脹機及熱分離機等。

(1) 節(jié)流閥制冷?在下述情況下可考慮采用節(jié)流閥制冷：

① 壓力很高的氣藏氣(一般在10MPa或更高)，特別是其壓力隨開采過程逐漸遞減時，應首先考慮采用節(jié)流閥制冷。節(jié)流后的壓力應滿足外輸氣要求，不再另設增壓壓縮機。如果氣體壓力已遞減到不足以獲得所要求的低溫時，可采用冷劑預冷。

② 原料氣壓力較高，或適宜的冷凝分離壓力高于外輸氣壓力，僅靠節(jié)流閥制冷也可獲得所需的低溫，或氣量較小不適合采用透平膨脹機制冷時，可采用節(jié)流閥制冷。如果氣體中含有較多重烴，僅靠節(jié)流閥制冷不能滿足冷量要求時，可采用冷劑預冷。

③ 原料氣與外輸氣之間有壓差可供利用，但因原料氣較貧故回收凝液的價值不大時，可采用節(jié)流閥制冷，僅控制其水、烴露點以滿足外輸氣要求。如節(jié)流后溫度不夠低，可采用冷劑預冷。

采用節(jié)流閥制冷的低溫分離法工藝流程見圖3-3。

(2) 熱分離機制冷?熱分離機是20世紀70年代由法國Elf-Bertin公司開發(fā)的一種簡易可行的氣體膨脹制冷設備，有轉動噴嘴式(RTS)和固定噴嘴式(STS)兩種類型，見圖5-3。

熱分離機的膨脹比一般為3～5，不宜超過7，處理能力一般小于10⁴m³/d(按進氣狀態(tài)計)。

20世紀80年代以來，我國一些NGL回收裝置曾采用過熱分離機制冷，但因各種原因目前多已停用或改用透平膨脹機制冷。例如，川中油氣礦曾建成一套10×10⁴m³/d采用熱分離機制冷的NGL回收裝置，長期在膨脹比為3.5左右運行，但凝液收率很低，故在以后改用透平膨脹機制冷，凝液收率有了很大提高。

(3) 透平膨脹機制冷?當節(jié)流閥制冷不能達到所要求的凝液收率時，如果具備以下一個或多個條件時可考慮采用透平膨脹機制冷，即：①原料氣壓力高于外輸氣壓力，有足夠無償壓差可供利用；②原料氣為單相氣體；③要求有較高的乙烷收率；④要求裝置布置緊湊；⑤要求公用工程費用低；⑥要求適應較寬范圍的壓力及產品變化；⑦要求投資少。

透平膨脹機的膨脹比(進入和離開透平膨脹機的流體絕壓之比)一般為2～4，不宜大于7。如果膨脹比大于7，可考慮采用兩級膨脹，但需進行技術經濟分析及比較。

1964年美國首先將透平膨脹機制冷技術用于NGL回收過程中。由于此法具有流程簡單、操作方便、對原料氣組成變化適應性大、投資低及效率高等優(yōu)點，因此近幾十年來發(fā)展很快。在美國，新建或改建的NGL回收裝置有90%以上都采用了透平膨脹機制冷法。在我國，目前絕大部分NGL回收裝置也都采用透平膨脹機制冷法。

3. 聯(lián)合制冷法

聯(lián)合制冷法又稱冷劑與膨脹聯(lián)合制冷法。顧名思義，此法是冷劑制冷法及膨脹制冷法二者的組合，即冷量來自兩部分：高溫位(-45℃以上)的冷量由冷劑制冷法提供；低溫位(-45℃以下)的冷量由膨脹制冷法提供。二者提供的冷量溫位及數量應經過綜合比較后確定。

當NGL回收裝置以回收C₂⁺烴類為目的，或者原料氣中C₃⁺組分含量較多，或者原料氣壓力低于適宜的冷凝分類壓力時，為了充分回收NGL而設置原料氣壓縮機時，應考慮采用有冷劑預冷的聯(lián)合制冷法。

此外，當原料氣先用壓縮機增壓然后采用聯(lián)合制冷法時，其冷凝分離過程通常是在不同壓力與溫位下分幾次進行的，即所謂多級冷凝分離。多級冷凝分離的級數也應經過技術經濟比較后確定。

目前，NGL回收裝置通常采用的幾種主要方法的烴類收率見表5-3。表中數據僅供參考，其中節(jié)流閥制冷法的原料氣壓力應大于7MPa。如果壓力過低，就應對原料氣進行壓縮，否則由膨脹制冷提供的溫位及冷量就會不夠。另外，表中的馬拉(Mehra)法的實質是采用物理溶劑(例如N-甲基吡咯烷酮)作為吸收劑，將原料氣中的C₂⁺吸收后，采用抽提蒸餾等方法獲得所需的C₂⁺。乙烷、丙烷的收率依據市場需求情況而定，分別為2%～90%和2%～100%。這種靈活性是透平膨脹機制冷法所不能比擬的。

表5-3 幾種NGL回收方法的烴類收率??? %