Способ управления установкой сжижения природного газа

 

Изобретение касается управления автоматизированными установками сжижения ь «ПйРгЩ природного газа и позволяет обеспечить снижение энергозатрат. Устройство, реализующее способ, содержит регулятор (Р) 23 расхода жидкого природного газа (ЖПГ) после второй ступени дросселирования, соединенный с регулирующим органом (РО) 13 на линии подачи природного газа (ПГ) в установку , Р 12, 19 разности температур жидкого на входах и парообразного ПГ на выходах из теплообменников (Т) двух ступеней дросселирования, соединенный с РО 9, 16 на линиях подачи ЖПГ в (Т) соответственно , Р 27 уровня ЖПГ в Т на входе в установку, соединенный с РО 6 на линии циркуляции хладагента. 1 ил. Природный гол со сл 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ниГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3993774,/23-26 (22) 18.11.85 (46) 23.11.87. Бюл. № 43 (72) В. Ф. Гурин, А. И. Синицын и В. Н. Пулин (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 654833, кл. F 25 J 1/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 1319364, кл. F 25 J 3/00, 1984. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКО11 СЖИЖЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА (57) Изобретение касается управления автоматизированными установками сжижения

„„SU„„1354007 А 1 (511 4 F 25 J 3 00 G 05 D 27 00 природного газа и позволяет обеспечить снижение энергозатрат. Устройство, реализующее способ, содержит регулятор (P) 23 расхода жидкого природного газа (ЖПГ) после второй ступени дросселирования, соединенный с регулирующим органом (PO) 13 на линии подачи природного газа (ПГ) в установку, P 12, 19 разности температур жидкого на входах и парообразного ПГ на выходах из теплообменников (Т) двух ступеней дросселирования, соединенный с PO 9, 16 на линиях подачи ЖПГ в (Т) соответственно, Р 27 уровня ЖПГ в Т на входе в установку, соединенный с PO 6 на линии циркуляции хладагента. 1 ил.

1354007 ступает в разделительную емкость 8, где разделяется на жидкость и пар. Пар выводится из верха емкости, а жидкость направляется в качестве хладагента в межтрубное пространство теплообменника 7 и на дальнейшее охлаждение в теплообменник

14, в котором переохлаждается за счет кипения жидкого природного газа в межтрубном пространстве поступающего из разделительной емкости 15 через регулирующий клапан 16. Датчики 17 и 18 температуры измеряют температуру потоков жидкого на входе и парообразного природно50

Изобретение относится к управлению автоматизированными установками сжижения природного газа различной производительности и может применяться в химической промышленности.

Целью изобретения является снижение удельных энергетических затрат при стабилизации технологического режима.

На чертеже представлена схема реализации способа.

Способ осуществляется следующим образом.

Осушенный и очищенный от механических примесей природный газ поступает на вход теплообменника 1, где охлаждается совместно с потоком хладагента высокого давления, поступающим через водяные холодильники 2 с линии нагнетания компрессоров 3 хладагента. Заданное давление нагнетания компрессоров 3 обеспечивается регулятором 4 давления, воздействующим на исполнительные механизмы 5 компрессоров 3, 20

На выходе из теплообменника 1 хладагент высокого давления дросселируется на дроссельно-регулирующем клапане 6. Образовавшийся при дросселировани и хладагент низкого давления в виде парожидкостной смеси направляется через теплообменник

1, где отдает свой холод, на линию всасывания компрессоров 3, природный газ поступает в теплообменник 7, в котором конденсируется и переохлаждается за счет кипения жидкого природного газа в межтрубном пространстве теплообменника и поступающего из разделительной емкости 8 через регулирующий клапан 9. Датчики 10 и 11 температуры измеряют температуру потоков жидкого на входе и парообразного природного газа на выходе из теплообменника 7 и выдают сигнал на регулятор 12 разности температур, который воздействует на клапан 9, изменяя поток жидкого природного газа из емкости 8 в теплообменник 7. Заданная разность температур характеризует интенсивность теплообмена, необходимый уровень жидкого природного газа в межтрубном пространстве теплообменника 7 и температуру переохлаждения прямого потока природного газа на выходе из теплообменника 7. Прямой поток на выходе из теплообменника 7 дросселируется на дроссельно-регулирующем клапане 13 и пого газа на выходе из теплообменника 14, выдают сигнал на регулятор 19 разности температур, который воздействует на клапан

16, изменяя поток жидкого природного газа из емкости 15 в теплообменник 4.

Заданная разность температур характеризует интенсивность теплообмена, необходимый уровень жидкого природного газа в межтрубном пространстве теплообменника 14 и температуру переохлаждения прямо"o потока природного газа на выходе из теплообменника 14. Прямой поток природного газа на выходе из теплообменника 14 дросселируется на дроссельно-регулирующем клапане

20 и поступает в разделительную емкость 15, где разделяется на.жидкость и пар. Пар выводится из верха емкости, а жидкость нанравляется в качестве хладагента в ..лежтрiб,loå пространство теплообменника 14, и, дросселируясь на дроссельно-регулирую цем клаr!ане 21, поступает в хранилище природного газа. Расход жидкого природного газа, направляемого в хранилище, измеряется датчиком 22 расхода, который выдает сигнал на регулятор 23 расхода, воздействующий на клапан 13. Уровни жидкого природного газа в межтрубном пространстве теплообменника 7 и в разделительных емкостях

8 и 15 измеряются датчиками 24 — 26 ypovня. Датчик 24 уровня выд-ет сигнал на регулятор 27 минимально допустимого уровня жидкого природного газа в межтр, бном пространстве теплообменника 7, который, воздействуя на клапан 6, изменяет производительность холодильного цикла. Величина задания регулятору 27 урозня определяется исходя из необходимого минимального количества жидкого природного газа в межтрубном пространстве теплообменника 7, которое позволяет получить необходимую reмпературу переохлаждения природного газа на выходе из теплообменника 7. При этом учитывается, что производство энергии, затрачиваемой на охлаждение природного газа в теплообменнике 7, дороже затрачиваемой в теплообменнике !.

Датчики 25 и 26 уровн» ы ахают сигналы на регуляторы 28 и 29 уровня жидкого природного газа соответственно в !?азделнтель— ных емкостях 8 и 15. Регуляторы 28 и 29 уровня соединены с регулируюгци.пи клап;.нами 20 и 21.

При повышении давления природного газа на входе в установку vîëv÷åñòço холода, необходимое для его сжижения, должно уменьшаться. Происходит понижение температуры природного газа на выходе из теплообменников и 7. Разность температур жидкого на входе и парообразного природного газа на выходе из межгрубного пространства теплообменника 7 уменьшается. Регулятор 12 разности температур, воз— действуя на клапан 9, уменьшает поток жид. кого природного газа из раздели гельной

1354007

55 емкости 8 в теплообменник 7. Происходит понижение уровня жидкого природного газа в теплообменнике 7, что приводит к изменению коэффициента теплопередачи ввиду того, что в одной части теплообменника происходит теплопередача между жидким природным газом и сжкжаемым природным газом, в другой — — между парообразным природнь.м газом и сжижаемым природным газом. Заданная разность температур восстанавливается как и температура природного газа на выходе из теплообменника 7. Опнако за счет повышения давления происходят уменьшение доли пара при дросселированкк переохлажденного природного газа на клапане 13 и увеличение расхода через этот клапан. Уровень жидкого природного газа в разделительной емкости 8 повышается. Регулятор 28 уровня, воздействуя на клапан 20, увеличивает расход жидкого природного газа из емкости 8. Происходит повышение температур сжижаемого природного газа и парообразного природного газа на вь.:ходе из теплообменника 14. Регулятор !9 разности температур, воздейстEóÿ на клапан 16, увеличивает поток жидкого природного газа из разделительной емкости 5 в теплообменнике 14, Происходит иовы.пение уровня жидкого природного газа. что приводит к изменению коэффициента теплопередачи и восстановлению задан ой разности температур и температуры природного газа на выходе из теплообменника 14. Повышение расхода из емкости

8 приводит к повышению уровня жидкого природного газа B разделительной емкости

15. Регулятор 29 уровня, воздействуя на клапан 21, увеличивает расход жидкого природного: аза из емкости 15 в хранилище. Pe: улятор 23 расхода воздействует на клапан 13 H уменьшает поток природного газа па входе в установку до тех пор, пока расход жидкого природного газа в храг илище не соответствует заданному.

В случае, если уровень жидкости в межт оубном пространстве теплообменника 7 достигае г мини.г ал ьно допустимого значения, регулятор 27 уровня воздействием на клапан 6 уме ьпгает расход хладагента в холодильном цикле. Давление нагнетания компрессоров хладагента возрастает и регулятор 4 давления уменьшает производительность комп.рессоров 3, воздействуя на их исполнительные устройства 5. Это приводит к повыше:ию температуры сжижаемого природпог0 газа и» выходе из теплообменников к 7 и парообразного природного газа па в,xone из межтрубного пространства теплообменнкка 7. Регулятор 12 разнос;и температур, воздействуя на клапан 9, увеличквает приток жидкого природного газа в тецлообменник 7 и восстанавливает заданную разность температур жидкого на входе к парообразного природного газа на выходе из межтрубного пространства теплообмен5

50 ника 7 и, следовательно, температуру сжижаемого природного газа на выходе из теплообменника 7.

При понижении давления природного газа на входе в установку количество холода, необходимое для его сжкженкя, должно увеличиваться. Происходит повышение температур природного газа на выходе кз теплообменников 1 и 7. Разность температур жидкого на входе и парообразного природного газа на выходе из межтрубного пространства теплообменнкка 7 повышается.

Регулятор 12 разности температур, воздействуя на клапан 9, увеличивает поток жидкого природного газа из разделительнои емкости 8 в теплообменник 7. Происходят повышение уровня жидкого природного газа в теплообменнике 7 и изменение коэффициента теплопередачи. Заданная разность температур восстанавливается, как и температура природного газ» на выходе из теплообменника 7. Однако за счет понижения давления происходят увеличение доли пара при дросселировании переохлажденного природного iàçà на клапане 13 и уменьшение расхода через этот клапан.

Уровень жидкого природного газа в разделительной емкости 8 понижается. Регулятор 28 уровня, воздействуя на клапан 20, уменьшает расход жидкого природного газа из емкости 8.

Происходит понижение температур сжижасмого природного газа и парообразного природного газа на выходе из теплообменника 14. Регулятср 19 разности температур, воздействуя на клапан 16, уменьшает поток жидкого природного газа из разделительной емкости 15 в теплообменник !4.

Происходят понижение уровня жидкого природного газа в теплообменнике 7 и изменение коэффициента теплопередачк. Заданная разность температур восстанавливается, как и температура природного газа на выходе из теплообменника 14. Понижение расхода из емкостк 8 приводит к понижению уровня жидкого природного газа в разделительной емкости 15. Регулятор 29 уровня„воздействуя на клапан 21, уменьшает расход жидкого природного газа из емкости

15 в хранилище. Регулятор 23 расхода воздействует на клапан 13 и увеличивает поток природного газа на входе в установку до тех пор, пока расход жидкого природного газа в хранилище не будет соответствовать заданному.

При изменении состава или температуры природного газа на входе в установку или при необходимости изменения производительности по природному газу р-бота схемы аналогична.

Форму.га изобретения

Способ унравления установкой сжкжения природного газа, включающий регулирование давления нагнетания компрессо1354007

Составитель Т. Голеншина

Редактор О. Головач Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Заказ 5330/34 Тираж 476 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ров изменением их производительности, регулирование уровня жидкого природного газа в разделительных емкостях изменением его отбора из них, подачу жидкого природного газа в теплообменники, отличаюи4ийся тем, что, с целью снижения удельных энергозатрат при стабилизации технологического режима, дополнительно измеряют и регулируют расход жидкого природного газа на выходе из разделительной емкости после второй ступени дросселирования изменением подачи природного газа на входе первой ступени дросселирования, измеряют и регулируют разность температур жидкого на входе и парообразного природного газа на выходе из теплообменников, охлаждаюших природный газ перед первой и второй ступенями дросселирования, изменением подачи жидкого природного газа в них из разделительных емкостей, измеряют и регулируют минимально допустимый уровень жидкого природного газа в теплообменнике, охлаждаюшем при10 родный газ перед первой ступенью дросселирования изменением потока циркулирую1цего хладагента.