модульный комплекс производства сжиженного природного газа

Формула изобретения

Модульный комплекс производства сжиженного газа от сети газоснабжения, содержащий компрессор с приводом от газового двигателя, соединенный с блоком сжижения, криостатом и криогенным перевозчиком и снабженный связью паровой зоны криостата с приводом компрессора, отличающийся тем, что паровая зона криогенного перевозчика соединена с системой подвода топлива газового привода компрессора через паровую зону криостата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к криогенной технике, в частности, к установкам получения сжиженного природного газа при наличии любого источника газоснабжения, а также во всех случаях, где требуется выделить компоненты из сдувочных газов различных производств.

Известны установки сжижения природного газа на основе применения вихревых охладителей газа в качестве генераторов холода, которые размещают на автомобильных газозаправочных станциях и газораспределительных станциях магистральных газопроводов (патенты России N 1775026 и N 2044973).

Недостатками этих установок являются: низкий коэффициент сжижения из-за самоторможения процесса сжижения вследствие противодавления паров в криостате, образующихся при захолаживании и заполнении жидким продуктом; большие удельные энергозатраты на компримирование газа на газозаправках вследствие неэффективного использования высоких давлений (20,0 МПа), а также необходимость создания новой инфраструктуры при размещении таких установок на газораспределительных станциях.

Известны комплексы получения сжиженного природного газа с помощью природного газа с помощью классических схем (каскадов) с циркулирующей по замкнутому контуру рабочей смеси, обобщенные в "Энциклопедии газовой промышленности" МАО "ТВАНТ", 1994 г. Недостатком таких комплексов является огромная стоимость и большие сроки окупаемости, что резко ограничивает и применимость.

Наиболее близким по технической сущности является способ сжижения по ав. св. СССР N 947594, кл. F 25 J 1/00, содержащий компрессор с газовым приводом, блок сжижения, криостат и криогенный перевозчик, причем паровая зона криостата соединена с приводом компрессора.

Недостатками этого способа сжижения являются: низкая эффективность сжижения и большие удельные энергозатраты вследствие противодавления паров криостата и заправщика, а также большие потери газа при заправке перевозчиков из-за вынужденного сброса давления паров в атмосферу.

Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков, обеспечивая получения жидкого продукта от любых источников газоснабжения без потерь газа при заправках и переливах.

Поставленная цель достигается тем, что модульный комплекс производства сжиженного газа от сети газоснабжения, содержащий компрессор с приводом от газового двигателя, связанный с блоком сжижения, криостатом и криогенным перевозчиком и снабженный связью паровой зоны криостата с приводом компрессора, отличающийся тем, что паровая зона криогенного перевозчика соединена с системой подвода топлива газового привода компрессора через паровую зону криостата.

Предлагаемый модульный комплекс представлен на фиг. 1 и включает: 1 - компрессор с газовым приводом, 2 - блок сжижения, 3 - криостат, 4 - заправщик, 5 - подвод газа низкого давления к компрессору, 6 - подвод газа высокого давления в блок сжижения, 7 - отвод жидкого продукта в криостат, 8 - отвод пара из криостата, 9 - отвод не сжиженной части газа из блока сжижения на всас компрессора, 10 - соединение криостата и заправщика по пару, 11 - соединение криостата и заправщика по продукту (продуктопровод), 12 - задвижки, вентили, краны.

Работа комплекса по схеме на фиг. 1, отражающая случай отсутствия потребителей газа низкого давления, характерный освоению малых месторождений, происходит следующим образом. Газ из источника 5 поступает на всас компрессора (после редуцирования при высоком начальном давлении), где сжимается до давления 6,0 МПа за счет работы газового двигателя. Далее сжатый газ по трубе 6 поступает в блок сжижения 2, охлаждаясь обратным потоком в теплообменниках, сжиженная часть по отводу 7 поступает в криостат 3, а не сжиженная часть через отвод 9 поступает на всас компрессора 1 вместе с исходным газом сети 5, который дросселируется до этого же давления. Пар, образующийся в криостате 3, по отводу 8 поступает на всас компрессора и привод двигателя, что обеспечивает сохранение постоянного низкого давления в криостате.

При переливе продукта из криостата 3 в заправщик 4 вначале сообщают между собой паровые зоны соединением 10, а затем открывают вентиль 12 для слива жидкого продукта по продуктопроводу. С помощью вентилей 12 обеспечивается регулировка режимов, а также прекращение работы. При размещении модульного блока в местах, где имеется потребитель газа низкого давления, отвод не сжиженной части из блока сжижения 2 соединяют с сетью потребителя, а паровую зону криостата 3 соединяют со всасом компрессора 1. Входящий на всас поток газа от питающей сети в обоих рассмотренных случаях редуцируется на вертиле 12 до давления всаса компрессора.

Для ускорения выхода системы на стационарный режим, при запуске теплого блока сжижения и криостата, на короткое время отсекается сброс газа в криостат, при этом достигаемся полное захолаживание блока сжижения с накоплением в нижней его части жидкого продукта. Медленным открытием вентиля 12 отвода 7 достигается захолаживание криостата 3 с отводом паров на всас компрессора и на всас двигателя привода компрессора.

Экономическая оценка модульного комплекса расходом газа на всасе в компрессор 12000 м³ и расходом газа на собственные нужды 300 м³/ч при коэффициенте сжижения 28% показывает, что удельные энергозатраты на сжижение составят 0,27 кВт ч/м³, а окупается он менее чем за 1,5 года.

Такой комплекс может быть выполнен мобильным и тогда с его помощью достигается рентабельность газовых выработок и месторождений с малыми запасами, не осваиваемые из-за больших капитальных затрат.