способ производства сжиженного природного газа

Формула изобретения

Способ производства сжиженного природного газа (СПГ) на газоредуцирующей станции (ГРС), включающий охлаждение и очистку сжижаемого газа от примесей методом вымораживания в предварительном и рекуперативном теплообменниках, дросселирование охлажденного газа, его подачу в конденсатосборник с разделением образующейся парожидкостной смеси, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности производства СПГ с использованием перепада давления на входе и выходе ГРС при недостаточном для этого входным давлением природного газа, а также повышения эффективности процесса, газ с входа ГРС разделяют на два потока, один из которых подают в расширительную турбину детандер-компрессорного агрегата, а второй - в газовый компрессор этого же агрегата; охлажденный газ с выхода турбины направляют в межтрубное пространство одного из двух переключающихся теплообменников-вымораживателей, а затем на выход ГРС; сжатый газ с выхода газового компрессора также разделяют на две части, одну из которых направляют сначала в один из двух переключающихся теплообменников-вымораживателей, а затем в рекуперативный теплообменник, после которого газ разделяют на два потока, каждый из которых дросселируют и один подают в конденсатосборник, а другой смешивают с газом низкого давления, выходящим из конденсатосборника; вторую часть потока сжатого газа с выхода газового компрессора направляют в вихревую трубу, генерирующую горячий газ низкого давления для отогрева выведенного из работы предварительного теплообменника-вымораживателя и холодный, подаваемый на дополнительное охлаждение потока сжатого газа, проходящего через работающий предварительный теплообменник-вьмораживатель.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области криогенной техники, а именно технике и технологии сжижения природного газа.

Для производства сжиженного природного газа предложены и в промышленном масштабе успешно применяются технологические процессы, основанные на рекуперативном дроссельном цикле сжижения газа высокого давления (Р2 МПа) [1].

Эффективность ожижения повышают, вводя в схему ожижительной установки вспомогательные холодильные контуры, содержащие холодильные машины. В них в качестве внешнего хладагента для охлаждения прямого потока газа используют индивидуальные углеводороды или их смеси, а также фреоны [2].

При простоте технического построения, основным недостатком их практической реализации является высокая величина удельных энергозатрат на производство единицы товарной продукции, которая измеряется в пределах 0,9-1 кВт·ч/кг.

Последнее связано с необходимостью потребления электроэнергии из сети для привода компрессоров холодильной машины, ее вспомогательных систем (масляные насосы, вентиляторы воздушного охлаждения конденсатора и т.д.).

Перечисленные дополнительные энергозатраты исключают, используя в качестве вспомогательного источника холода поток газа, охлажденного в вихревой трубе.

Известен дроссельный рекуперативный способ ожижения природного газа, включающий охлаждение и очистку сжижаемого газа от примесей методом вымораживания сначала в одном из двух переключающихся теплообменников-вымораживателей, один из которых работает, в то время как второй подвергается отогреву, а затем в рекуперативном теплообменнике, дросселирование охлажденного газа, его подачу в конденсатосборник с отделением парожидкостной смеси [3] - прототип.

Особенностью данного способа является то, что газ после рекуперативного теплообменника разделяют на два потока, один из которых дросселируют и подают в конденсатосборник, а другой после дросселирования смешивают с газом низкого давления, выходящим из конденсатосборника.

Часть потока сжатого газа направляют в вихревую трубу, генерирующую горячий газ низкого давления для отогрева выведенного из работы предварительного теплообменника-вымораживателя и холодный, подаваемый на дополнительное охлаждение потока сжатого газа, проходящего через работающий предварительный теплообменник-вымораживатель.

Использование данного способа сжижения природного газа на ГРС, где давление в магистральном газопроводе менее 3 МПа, оказывается не эффективным.

Предлагается дроссельный рекуперативный способ производства сжиженного природного газа, поступающего на ГРС с относительно низким входным давлением, включающий охлаждение и очистку сжижаемого газа от примесей методом вымораживания в предварительном и рекуперативном теплообменниках, дросселировании охлажденного газа, его подачу в конденсатосборник с разделением образующейся парожидкостной смеси, в котором отбираемый с входа на ГРС природный газ разделяют на два потока, один из которых подают в расширительную турбину детандер-компрессорного агрегата, а второй - на вход газового компрессора этого же агрегата и в нем газ дожимают до давления, при котором обеспечивается его эффективное сжижение.

Охлажденный в турбине газ направляют в межтрубное пространство одного из двух переключающихся теплообменников-вымораживателей.

В то время как один из теплообменников-вымораживателей работает, второй подвергают отогреву.

Газ из теплообменника-вымораживателя направляют на выход ГРС.

Часть сжатого газа с выхода газового компрессора направляют сначала в один из двух переключающихся теплообменников-вымораживателей, а затем в рекуперативный теплообменник.

После рекуперативного теплообменника газ разделяют на два потока, один из которых дросселируют и подают в конденсатосборник, а другой после дросселирования смешивают с газом низкого давления, выходящим из конденсатосборника.

В конденсатосборнике отделяют парожидкостную смесь.

Другую часть потока сжатого газа с выхода газового компрессора направляют в вихревую трубу, генерирующую горячий газ низкого давления для отогрева выведенного из работы предварительного теплообменника-вымораживателя и холодный, подаваемый на дополнительное охлаждение потока сжатого газа, проходящего через работающий предварительный теплообменник-вымораживатель.

Принципиальная технологическая схема реализации предлагаемого способа приведена на чертеже.

Газ из магистрального газопровода (2<Р<3 МПа), поступающий на вход газоредуцирующей станции (ГРС) 1, разделяют на два потока и направляют в расширительную турбину 2 детандер-компрессорного агрегата и газовый компрессор 3 этого же агрегата.

После турбины 2 охлажденный газ направляют в межтрубное пространство одного из двух переключающихся теплообменников-вымораживателей 4.

Газ из теплообменников-вымораживателей 4 направляют на выход ГРС 1, в общую сеть низкого давления.

Часть сжатого газа с выхода газового компрессора 3 (~20 МПа) направляют сначала в один из двух переключающихся теплообменников-вымораживателей 4, а затем в рекуперативный теплообменник 5.

После рекуперативного теплообменника 5 газ разделяют на два потока, один из которых дросселируют и подают в конденсатосборник 6, а другой после дросселирования смешивают с газом низкого давления, выходящим из конденсатосборника 6, и направляют в рекуперативный теплообменник 5.

В конденсатосборнике 6 отделяют парожидкостную смесь.

Часть потока сжатого газа направляют в вихревую трубу 7, генерирующую горячий газ низкого давления для отогрева выведенного из работы предварительного теплообменника-вымораживателя 4 и холодный, подаваемый на дополнительное охлаждение потока сжатого газа, проходящего через работающий предварительный теплообменник-вымораживатель 4.

Предлагаемый способ производства сжиженного природного газа отличает от известных того же рода большая эффективность, особенно при использовании его на минизаводах по производству СПГ.

Литература

1. Иванцов О.М., Двойрис А.Д. Низкотемпературные газопроводы. М., 1980, с.207-209.

2. Сердюков С.Г., Ходорков И.Л. Перспективы широкомасштабной газификации регионов и повышения рентабельности АГНКС-500. Нефтегазовые технологии, 2002, №2, с.17-19.

3. Патент РФ №2202078.