Способ ожижения природного газа

Изобретение относится к области холодильной и криогенной техники. Поток хладагента, состоящий из нескольких компонентов с различной температурой кипения, сжимается в первой ступени сжатия, охлаждается в промежуточном охладителе, после промежуточного охладителя первой ступени сжатия и смешения поток с промежуточным давлением разделяется в первом сепараторе на жидкую и газовую фракции. Газовая фракция сжимается во второй ступени сжатия компрессора и направляется во второй сепаратор, из которого жидкая фракция с высоким давлением расширяется до промежуточного давления, нагревается в четвертом теплообменнике и возвращается на вторую ступень сжатия перед первым сепаратором. Жидкая фракция из первого сепаратора предварительно охлаждается в четвертом теплообменнике за счет холода расширенной жидкой фракции из второго сепаратора, далее она охлаждается в первом теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком. Жидкая фракция из третьего сепаратора охлаждается во втором теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком из третьего теплообменника, который после испарения во втором и первом теплообменниках направляется на первую ступень сжатия компрессора. Газовая фракция из третьего сепаратора последовательно сжижается вместе с природным газом во втором и третьем теплообменниках, расширяется и направляется в обратный поток. Техническим результатом является повышение энергоэффективности процесса ожижения природного газа. 1 ил.

 

Изобретение относится к холодильной и криогенной технике, касается способа охлаждения и конденсации газовых смесей и может быть использовано для ожижения природного газа.

Известен способ ожижения природного газа, в котором поток хладагента (документ SU 645618 А, дата публикации 30.01.1979 г., принят за прототип), состоящий из нескольких компонентов с различной точкой кипения, сжимается в первой ступени компрессора до промежуточного давления, охлаждается в охладителе и смешивается с частью потока, отделенного после дополнительного сепаратора. Затем полученная смесь сжимается во второй ступени компрессора до высокого давления, охлаждается в охладителе и сепарируется с получением жидкой фракции, которая охлаждается в дополнительном теплообменнике. Охлажденная фракция расширяется до промежуточного давления и направляется в обратный поток этого же теплообменника, где частично выпаривается и повторно сепарируется с получением менее тяжелой газообразной фракции, которая смешивается с потоком из первой ступени сжатия компрессора, и более тяжелой жидкой фракции, которая охлаждается в дополнительном теплообменнике за счет теплообмена с обратным потоком и внешним газовым потоком. Далее охлажденная более тяжелая фракция охлаждается в первом теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком, который испаряется в том же теплообменнике и поступает на первую ступень сжатия компрессора. Оставшаяся часть циркулирующего потока хладагента в виде газообразной фракции с высоким давлением охлаждается в первом теплообменнике вместе с природным газом и сепарируется с получением жидкой фракции, которая после охлаждения во втором теплообменнике расширяется и смешивается с обратным потоком, и газообразной фракции, которая охлаждается и сжижается вместе с природным газом во втором и третьем теплообменниках, расширяется до низкого давления и направляется в обратный поток. К недостаткам этого способа следует отнести использование сложного дополнительного оборудования, требуемого для предварительного охлаждения жидкой фракции, отделяемой после компрессора.

Целью изобретения является снижение расхода энергии, потребляемой в процессе охлаждения и конденсации природного газа, и упрощение используемого оборудования.

Техническим результатом является повышение энергоэффективности процесса ожижения природного газа.

Технический результат достигается тем, что в способе ожижения природного газа поток хладагента, состоящий из нескольких компонентов с различной температурой кипения, сжимается в первой ступени сжатия, охлаждается в промежуточном охладителе, смешивается с частью циркулирующего хладагента, отделенного во втором сепараторе после компрессора, сжимается во второй ступени сжатия и охлаждается в концевом охладителе, далее поток разделяется во втором сепараторе с получением газовой фракции, которая охлаждается вместе с природным газом в первом теплообменнике за счет испарения обратного потока и повторно сепарируется, жидкая фракция из третьего сепаратора охлаждается во втором теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком из третьего теплообменника, который после испарения во втором и первом теплообменниках направляется на первую ступень сжатия компрессора, газовая фракция из третьего сепаратора последовательно сжижается вместе с природным газом во втором и третьем теплообменниках, расширяется и направляется в обратный поток, после промежуточного охладителя первой ступени сжатия и смешения поток с промежуточным давлением разделяется в первом сепараторе на жидкую и газовую фракции, газовая фракция сжимается во второй ступени сжатия компрессора и направляется во второй сепаратор, из которого жидкая фракция с высоким давлением, расширяется до промежуточного давления, нагревается в четвертом теплообменнике и возвращается на вторую ступень сжатия перед первым сепаратором, жидкая фракция из первого сепаратора предварительно охлаждается в четвертом теплообменнике за счет холода расширенной жидкой фракции из второго сепаратора, далее она охлаждается в первом теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком.

В качестве аппарата предварительного охлаждения предлагается использовать двухпоточный теплообменный аппарат.

Изобретение поясняется фиг. 1, на которой представлена схема реализации предлагаемого способа.

Схема содержит поток 1 охлаждаемого и конденсируемого природного газа, блок охлаждения, включающий компрессор 2, состоящий из двух ступеней, промежуточный охладитель 3, концевой охладитель 4, первый сепаратор 5, четвертый теплообменник 6, второй сепаратор 7, первый теплообменник 8, третий сепаратор 9, второй теплообменник 10, третий теплообменник 11, расширительные клапаны 12-16. Четвертый теплообменник имеет змеевик 17, первый - змеевики 18-20, второй - змеевики 21-23 и третий теплообменник имеет змеевики 24 и 25.

Способ осуществляется следующим образом.

Циркулирующий хладагент сжимают в компрессоре 2 до давления 41,5 бар, охлаждают в промежуточном охладителе 3 и смешивают с обратным потоком из четвертого теплообменника 6. Полученный поток направляют в первый сепаратор 5. Газовую фракцию из первого сепаратора 5 дожимают до высокого давления во второй ступени компрессора 2, охлаждают в концевом охладителе 4 и сепарируют во втором сепараторе 7. Жидкую фракцию из второго сепаратора 7 расширяют до промежуточного давления в расширительном клапане 12 и нагревают в межтрубном пространстве четвертого теплообменника 6, затем смешивают с потоком из промежуточного охладителя 3. Жидкую фракцию из первого сепаратора 5 дополнительно охлаждают сначала в змеевике 17 четвертого теплообменника 6, затем в змеевике 19 первого теплообменника 8, расширяют до низкого давления в расширительном клапане 13, смешивают с обратным потоком из второго теплообменника 10, испаряют в первом теплообменнике 8 и направляют на всасывание первой ступени компрессора 2. За счет снижения температуры более тяжелой жидкой фракции (с более высокой температурой кипения), отделяемой из первого сепаратора, снижается температурный напор в первом теплообменнике, что приводит к повышению энергоэффективности всего процесса ожижения. Остальную часть циркулирующего хладагента выводят в виде газообразной фракции из второго сепаратора 7, частично конденсируют в змеевике 18 первого теплообменника 8 и направляют в третий сепаратор 9 для повторной сепарации. В третьем сепараторе 9 отделяют сконденсированную фракцию, переохлаждают в змеевике 22 второго теплообменника 10, расширяют до низкого давления в расширительном клапане 14, смешивают с обратным потоком из третьего теплообменника 11, который нагревают и испаряют во втором теплообменнике 10 и первом теплообменнике 8, и направляют на всасывание первой ступени компрессора 2. После отделения жидкой фракции газовый поток из третьего сепаратора 9 конденсируют сначала в змеевике 21 второго теплообменника 10 за счет теплообмена с расширенной сконденсированной фракцией из третьего сепаратора 9 и в змеевике 24 третьего теплообменника 11 за счет теплообмена с расширенным остатком циркулирующего хладагента и расширяют в расширительном клапане 15, после чего его нагревают и испаряют в теплообменниках 11, 10 и 8 и подают на всасывание первой ступени компрессора 2. Отделение более тяжелой жидкой фракции перед вторым теплообменником и подача в третий теплообменник менее тяжелой газообразной фракции обеспечивает минимальные разницы температур между прямыми и обратными потоками в теплообменниках, что приводит к повышению энергоэффективности процесса ожижения.

Поток 1 природного газа подвергают последовательному охлаждению, конденсации и переохлаждению в змеевиках 20, 23 и 25 теплообменников 8, 10 и 11 за счет противоточного теплообмена со сконденсированными и расширенными фракциями циркулирующего хладагента. Сконденсированную газовую смесь (сжиженный природный газ) удаляют из блока ожижения и расширяют до атмосферного давления в расширительном клапане 16.

Способ ожижения природного газа, в котором поток хладагента, состоящий из нескольких компонентов с различной температурой кипения, сжимается в первой ступени сжатия, охлаждается в промежуточном охладителе, смешивается с частью циркулирующего хладагента, отделенного во втором сепараторе после компрессора, сжимается во второй ступени сжатия и охлаждается в концевом охладителе, далее поток разделяется во втором сепараторе с получением газовой фракции, которая охлаждается вместе с природным газом в первом теплообменнике за счет испарения обратного потока и повторно сепарируется, жидкая фракция из третьего сепаратора охлаждается во втором теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком из третьего теплообменника, который после испарения во втором и первом теплообменниках направляется на первую ступень сжатия компрессора, газовая фракция из третьего сепаратора последовательно сжижается вместе с природным газом во втором и третьем теплообменниках, расширяется и направляется в обратный поток, отличающийся тем, что после промежуточного охладителя первой ступени сжатия и смешения поток с промежуточным давлением разделяется в первом сепараторе на жидкую и газовую фракции, газовая фракция сжимается во второй ступени сжатия компрессора и направляется во второй сепаратор, из которого жидкая фракция с высоким давлением расширяется до промежуточного давления, нагревается в четвертом теплообменнике и возвращается на вторую ступень сжатия перед первым сепаратором, жидкая фракция из первого сепаратора предварительно охлаждается в четвертом теплообменнике за счет холода расширенной жидкой фракции из второго сепаратора, далее она охлаждается

в первом теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком.



 

Похожие патенты:

Заявлен способ обратного сжижения богатой метаном фракции, в частности испаренного газа. При этом богатую метаном фракцию сжимают до давления, которое по меньшей мере на 20% превышает критическое давление подлежащей сжатию фракции, сжижают и переохлаждают.

Изобретение относится к способу сжижения природного газа в плавучей установке по сжижению. Способ включает в себя: a) введение хладагента в разделительный сосуд (42) для образования потока (6) парового хладагента и потока (8) жидкого хладагента; b) введение потока (8) жидкого хладагента около нижней части расположенной снаружи относительно разделительного сосуда (42) сердцевины (50) теплообменника; c) введение более теплого технологического потока (12) в расположенную снаружи сердцевину (50) теплообменника в месте над потоком (8) жидкого хладагента; d) охлаждение более теплого технологического потока (12) через непрямой теплообмен с потоком жидкого хладагента (8) в расположенной снаружи сердцевине (50) теплообменника для образования охлажденного технологического потока (14) и потока (16) частично выпаренного хладагента; e) отвод охлажденного технологического потока и потока частично выпаренного хладагента из расположенной снаружи сердцевины (50) теплообменника.

Изобретение относится к криогенной технике. Малогабаритная установка сжижения природного газа включает в себя участок газопровода, криогенную газовую машину (КГМ), работающую по обратному циклу Стирлинга, теплообменники вымораживатели-конденсаторы природного газа (ПГ), криогенную емкость для сжиженного природного газа (СПГ), газодувку и подогреватель азота.

Изобретение относится к способу и установке для сжижения природного газа в криогенном теплообменнике (ЕС1) посредством протекания этого газа в непрямом контакте с потоком (S1) жидкого хладагента, входящего в этот теплообменник (ЕС1) при температуре Т0 и под давлением Р1.

Изобретение относится к криогенной технике. Установка для сжижения газов содержит компрессор негорючего газа 17 для сжатия негорючего газового хладагента с концевым охладителем 19 для охлаждения части потока сжатого неохлажденного негорючего газового хладагента делителя 18, догреватель части потока сжатого негорючего газового хладагента 33, компрессор продукционного газа 1, концевой охладитель 2 сжатого продукционного газа, дожимающий компрессор продукционного газа 3, концевой охладитель 4 дожимающего компрессора продукционного газа 3, насос жидкого криопродукта 11, детандерный сборник-отделитель 10 негорючего сжиженного газового хладагента с погружным теплообменником-охладителем сжиженного криопродукта.

Изобретение относится к способу и устройству для удаления азота из криогенной углеводородной композиции. По меньшей мере первую часть криогенной углеводородной композиции подают в колонну десорбции азота.

Изобретение относится к способу и устройству для удаления азота из криогенной углеводородной композиции. По меньшей мере первая порция криогенной углеводородной композиции подается в колонну отпаривания азота в виде первого потока сырья для колонны отпаривания азота.

Изобретение относится к способу удаления тяжелых углеводородов из исходного потока природного газа. Способ включает стадии: охлаждение исходного потока природного газа; введение охлажденного исходного потока природного газа в систему разделения газ-жидкость и разделение охлажденного исходного потока природного газа на паровой поток природного газа, обедненного тяжелыми углеводородами, и на поток жидкости, обогащенной тяжелыми углеводородами; нагревание парового потока природного газа, обедненного тяжелыми углеводородами; пропускание по меньшей мере части парового потока природного газа, обедненного тяжелыми углеводородами, через один или несколько слоев адсорбционной системы для адсорбирования из него тяжелых углеводородов с получением таким образом потока природного газа, обедненного тяжелыми углеводородами; и охлаждение по меньшей мере части потока природного газа, обедненного тяжелыми углеводородами, с получением охлажденного потока природного газа, обедненного тяжелыми углеводородами.

Изобретение относится к способу повторного сжижения отпарного газа, образовавшегося в первичном резервуаре жидкого водорода. Способ включает: примешивание отпарного газа к жидкому водороду, хранящемуся во вторичном резервуаре жидкого водорода таким образом, что часть отпарного газа сжижается за счет криогенной тепловой энергии жидкого водорода; подачуоставшейся несжиженной части отпарного газа и парообразного водорода, образовавшегося в указанном вторичном резервуаре жидкого водорода, в блок получения жидкого водорода аппарата для получения жидкого водорода из газообразного водорода; при этом указанный аппарат, наряду с указанным блоком получения жидкого водорода, включает секцию цикла охлаждения, в которой циркулирующий водород выполняет функцию хладагента; сжижение оставшейся несжиженной части отпарного газа и парообразного водорода с помощью аппарата получения жидкого водорода.

Группа изобретений относится к установке и способу производства жидкого гелия. Установка для производства жидкого гелия содержит устройство охлаждения/сжижения, включающее в себя контур полезной нагрузки, подвергающий рабочее вещество, обогащенное гелием, термодинамическому циклу.

Изобретение относится к технологии сжижения природного газа. Способ сжижения природного газа заключается в том, что подготовленный природный газ предварительно охлаждают, отделяют этан, переохлаждают сжижаемый газ с использованием охлажденного азота в качестве хладагента, снижают давление сжижаемого газа, отделяют несжиженный газ и отводят сжиженный природный газ. При этом перед предварительным охлаждением природный газ компримируют, отделение этана осуществляют в процессе многоступенчатого предварительного охлаждения сжижаемого газа с одновременным испарением этана с использованием охлажденного этана в качестве хладагента. Этан, полученный при испарении, компримируют, конденсируют и используют в качестве хладагента при охлаждении сжижаемого газа и азота, причем азот компримируют, охлаждают, расширяют и подают на стадию переохлаждения природного газа. Изобретение направлено на упрощение технологического процесса сжижения природного газа. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области холодильной и криогенной техники. Поток хладагента, состоящий из нескольких компонентов с различной температурой кипения, сжимается в первой ступени сжатия, охлаждается в промежуточном охладителе, после промежуточного охладителя первой ступени сжатия и смешения поток с промежуточным давлением разделяется в первом сепараторе на жидкую и газовую фракции. Газовая фракция сжимается во второй ступени сжатия компрессора и направляется во второй сепаратор, из которого жидкая фракция с высоким давлением расширяется до промежуточного давления, нагревается в четвертом теплообменнике и возвращается на вторую ступень сжатия перед первым сепаратором. Жидкая фракция из первого сепаратора предварительно охлаждается в четвертом теплообменнике за счет холода расширенной жидкой фракции из второго сепаратора, далее она охлаждается в первом теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком. Жидкая фракция из третьего сепаратора охлаждается во втором теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком из третьего теплообменника, который после испарения во втором и первом теплообменниках направляется на первую ступень сжатия компрессора. Газовая фракция из третьего сепаратора последовательно сжижается вместе с природным газом во втором и третьем теплообменниках, расширяется и направляется в обратный поток. Техническим результатом является повышение энергоэффективности процесса ожижения природного газа. 1 ил.

Наверх