应该说明的是，表5-2中的毒性危害分类是按照《制冷剂编号方法和安全性分类》(GB/T 7778—2001)对其所列各种冷剂毒性的相对分类。例如，氨在该标准中属于高毒性冷剂，但按照我国《职业性接触毒物危害程度分级》(GB 5044—85)将职业性接触毒物分为极度危害(Ⅰ级)、高度危害(Ⅱ级)、中度危害(Ⅲ级)和轻度危害(Ⅳ级)四种级别，氨只属于轻度危害毒物，这也是氨目前仍广泛用作冷剂的原因之一。

(1) 适用范围在下述情况下可采用冷剂制冷法：

① 以控制外输气露点为主，同时回收一部分凝液的装置(例如低温法脱油脱水装置)。外输气实际烃露点应低于最低环境温度，原料气冷凝分离温度与外输气露点之间的温度差按照第三章中有关内容确定。

② 原料气中C₃以上烃类较多，但其压力与外输气压力之间没有足够压差可供利用，或为回收凝液必须将原料气适当增压，增压后的压力与外输气压力之间没有压差可供利用，而且采用冷剂又可经济地达到所要求的凝液收率。

(2) 冷剂制冷温度冷剂制冷温度主要与其性质和蒸发压力有关。如原料气的冷凝分离温度已经确定，可先根据表5-2中冷剂的常压沸点(正常沸点)、冷剂蒸发器类型及冷端温差初选一两种冷剂，再对其他因素(例如冷剂性质、安全环保、制冷负荷、装置投资、设备布置及运行成本等)进行综合比较后最终确定所需冷剂。初选时需要考虑的因素如下：

① 氨适用于原料气冷凝分离温度高于-25～-30℃时的工况。

② 丙烷适用于原料气冷凝分离温度高于-35～-40℃时的工况。

③ 以乙烷、丙烷为主的混合冷剂适用于原料气冷凝分离温度低于-35～-40℃时的工况。

④ 能使用凝液作冷剂的场合应尽量使用凝液。

(3) 工艺参数冷剂制冷工艺参数可根据下述情况确定：

① 冷剂蒸发温度应根据工艺要求和所选用的蒸发器类型确定。

② 板翅式蒸发器的冷端温差一般取3～5℃，管壳式蒸发器的冷端温差一般取5～7℃。

③ 蒸发器中原料气与冷剂蒸气的平均温差一般在10℃以下，不宜大于15℃。如果偏大，应采用分级压缩、分级制冷提供不同温度等级(温位)的冷量。丙烷冷剂可分为2～3级。

④ 确定制冷负荷时应考虑散热损失等因素，可取5%～10%的裕量。

天然气采用各种制冷方法回收凝液时在相图上轨迹见图5-2。

2. 膨胀制冷法

膨胀制冷法也称自制冷法(自冷法)。此法不另设置独立的制冷系统，原料气降温所需冷量由气体直接经过串接在本系统中的各种膨胀制冷设备或机械来提供。因此，制冷能力取决于气体压力、组成、膨胀比及膨胀设备的热力学效率等。常用的膨胀设备有节流阀(焦耳-汤姆逊阀)、透平膨胀机及热分离机等。

(1) 节流阀制冷 在下述情况下可考虑采用节流阀制冷：

① 压力很高的气藏气(一般在10MPa或更高)，特别是其压力随开采过程逐渐递减时，应首先考虑采用节流阀制冷。节流后的压力应满足外输气要求，不再另设增压压缩机。如果气体压力已递减到不足以获得所要求的低温时，可采用冷剂预冷。

② 原料气压力较高，或适宜的冷凝分离压力高于外输气压力，仅靠节流阀制冷也可获得所需的低温，或气量较小不适合采用透平膨胀机制冷时，可采用节流阀制冷。如果气体中含有较多重烃，仅靠节流阀制冷不能满足冷量要求时，可采用冷剂预冷。

③ 原料气与外输气之间有压差可供利用，但因原料气较贫故回收凝液的价值不大时，可采用节流阀制冷，仅控制其水、烃露点以满足外输气要求。如节流后温度不够低，可采用冷剂预冷。

采用节流阀制冷的低温分离法工艺流程见图3-3。

(2) 热分离机制冷 热分离机是20世纪70年代由法国Elf-Bertin公司开发的一种简易可行的气体膨胀制冷设备，有转动喷嘴式(RTS)和固定喷嘴式(STS)两种类型，见图5-3。

热分离机的膨胀比一般为3～5，不宜超过7，处理能力一般小于10⁴m³/d(按进气状态计)。

20世纪80年代以来，我国一些NGL回收装置曾采用过热分离机制冷，但因各种原因目前多已停用或改用透平膨胀机制冷。例如，川中油气矿曾建成一套10×10⁴m³/d采用热分离机制冷的NGL回收装置，长期在膨胀比为3.5左右运行，但凝液收率很低，故在以后改用透平膨胀机制冷，凝液收率有了很大提高。

(3) 透平膨胀机制冷 当节流阀制冷不能达到所要求的凝液收率时，如果具备以下一个或多个条件时可考虑采用透平膨胀机制冷，即：①原料气压力高于外输气压力，有足够无偿压差可供利用；②原料气为单相气体；③要求有较高的乙烷收率；④要求装置布置紧凑；⑤要求公用工程费用低；⑥要求适应较宽范围的压力及产品变化；⑦要求投资少。

透平膨胀机的膨胀比(进入和离开透平膨胀机的流体绝压之比)一般为2～4，不宜大于7。如果膨胀比大于7，可考虑采用两级膨胀，但需进行技术经济分析及比较。

1964年美国首先将透平膨胀机制冷技术用于NGL回收过程中。由于此法具有流程简单、操作方便、对原料气组成变化适应性大、投资低及效率高等优点，因此近几十年来发展很快。在美国，新建或改建的NGL回收装置有90%以上都采用了透平膨胀机制冷法。在我国，目前绝大部分NGL回收装置也都采用透平膨胀机制冷法。

3. 联合制冷法

联合制冷法又称冷剂与膨胀联合制冷法。顾名思义，此法是冷剂制冷法及膨胀制冷法二者的组合，即冷量来自两部分：高温位(-45℃以上)的冷量由冷剂制冷法提供；低温位(-45℃以下)的冷量由膨胀制冷法提供。二者提供的冷量温位及数量应经过综合比较后确定。

当NGL回收装置以回收C₂⁺烃类为目的，或者原料气中C₃⁺组分含量较多，或者原料气压力低于适宜的冷凝分类压力时，为了充分回收NGL而设置原料气压缩机时，应考虑采用有冷剂预冷的联合制冷法。

此外，当原料气先用压缩机增压然后采用联合制冷法时，其冷凝分离过程通常是在不同压力与温位下分几次进行的，即所谓多级冷凝分离。多级冷凝分离的级数也应经过技术经济比较后确定。

目前，NGL回收装置通常采用的几种主要方法的烃类收率见表5-3。表中数据仅供参考，其中节流阀制冷法的原料气压力应大于7MPa。如果压力过低，就应对原料气进行压缩，否则由膨胀制冷提供的温位及冷量就会不够。另外，表中的马拉(Mehra)法的实质是采用物理溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮)作为吸收剂，将原料气中的C₂⁺吸收后，采用抽提蒸馏等方法获得所需的C₂⁺。乙烷、丙烷的收率依据市场需求情况而定，分别为2%～90%和2%～100%。这种灵活性是透平膨胀机制冷法所不能比拟的。

表5-3 几种NGL回收方法的烃类收率    %