Комплекс для редуцирования, сжижения и компримирования природного газа (варианты)

Авторы патента:

F25J1/00 - Способы и устройства для сжижения или отверждения газов или их смесей

Владельцы патента RU 2673972:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

Изобретение относится к газораспределению и криогенной технике и может быть использовано для получения газа низкого давления, сжиженного природного газа (СПГ) и компримированного природного газа (КПГ) на газораспределительных станциях за счет использования перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами и может быть использовано в газовой промышленности. Комплекс включает компрессор, который установлен на линии продукционного газа вместе с теплообменниками "сжатый продукционный газ/обратный газ" и "сжатый продукционный газ/газ низкого давления", после которых размещены блок очистки и теплообменник "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ". Линия обратного газа после теплообменника "сжатый продукционный газ/обратный газ" соединена с линией редуцированного технологического газа, а также линиями ввода продувочного газа с блоками очистки и осушки, которые соединены линиями вывода газов регенерации с линией редуцированного технологического газа после предварительного теплообменника. На линии технологического газа после предварительного теплообменника в качестве детандера установлен детандер-генератор. Технический результат - увеличение выхода СПГ, снижение расхода электроэнергии и получение КПГ. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Известен способ сжижения природного газа (варианты) и установка для его реализации (варианты) [RU 2438081, опубл. 27.12.2011 г., МПК F25J 1/00], в одном из вариантов включающая линию газа высокого давления, разделяющуюся на линию продукционного газа и линию технологического газа, которая оснащена блоком осушки, предварительным теплообменником и детандером, и соединена с линией обратного газа, образуя линию газа низкого давления с предварительным и основным теплообменниками. Линия продукционного потока оснащена компрессором, кинематически связанным с детандером, блоками осушки и очистки, а также предварительным и основным теплообменниками, дроссельным вентилем и сепаратором с линиями обратного газа и слива СПГ.

Недостатком известной установки является низкий выход СПГ и невозможность получения КПГ.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ производства сжиженного природного газа и комплекс для его реализации [RU 2541360, опубл. 10.02.2015 г., МПК F25J 1/00], который включает соединенную с магистральной линией ГРС входную линию природного газа высокого давления со счетчиком газа, блоком осушки с линиями ввода продувочного газа и вывода газа регенерации, линию для утилизации тепла с теплообменником и регулятором давления, струйный компрессор газа вторичного редуцирования, счетчик газа низкого давления на выходе, блок очистки газа от углекислоты, а также компрессор газа высокого давления и детандер технологического газа, установленный после предварительного теплообменника, основной теплообменник, расположенный на линии продукционного газа после предварительного теплообменника, оснащенный линиями ввода/вывода смеси обратного газа с редуцированным технологическим газом, дроссель (редуцирующее устройство), сепаратор с клапаном и хранилище для СПГ с криогенным насосом.

Недостатками известного комплекса является низкий выход СПГ из-за термодинамической неэффективности использования энергии редуцирования технологического потока газа для его предварительного сжатия, большой расход электроэнергии, получаемой со стороны, на собственные нужды, а также невозможность получения КПГ.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода СПГ, снижение расхода электроэнергии и получение КПГ.

Техническим результатом является увеличение выхода СПГ за счет установки на линии продукционного газа компрессора и теплообменников "сжатый продукционный газ/обратный газ" и "сжатый продукционный газ/газ низкого давления", а также путем подачи в основной теплообменник обратного газа за счет исключения соединения линии редуцированного технологического газа с линией обратного газа до основного теплообменника, снижение расхода электроэнергии путем использования электроэнергии, вырабатываемой при редуцировании технологического газа, за счет установки детандер-генератора на линии технологического газа после предварительного теплообменника, а также получение КПГ путем сжатия охлажденного продукционного газа за счет размещения компрессора и ресивера на ответвлении от линии охлажденного продукционного газа.

Предложено два варианта комплекса, первый позволяет вырабатывать СПГ, а второй СПГ и КПГ.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в известном комплексе, включающем входную линию природного газа высокого давления, на которой установлен блок осушки с линиями ввода продувочного газа и вывода газа регенерации, линию технологического газа с предварительным теплообменником и детандером, линию продукционного газа с блоком очистки газа, основным теплообменником, редуцирующим устройством, емкостью СПГ с линией обратного газа, и компрессор, особенность заключается в том, что компрессор установлен на линии продукционного газа вместе с теплообменниками "сжатый продукционный газ/обратный газ" и "сжатый продукционный газ/газ низкого давления", после которых размещены блок очистки и теплообменник "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ", линия обратного газа после теплообменника "сжатый продукционный газ/обратный газ" соединена с линией редуцированного технологического газа, а также линиями ввода продувочного газа с блоками очистки и осушки, которые соединены линиями вывода газов регенерации с линией редуцированного технологического газа после предварительного теплообменника, а на линии технологического газа после предварительного теплообменника в качестве детандера установлен детандер-генератор.

Второй вариант комплекса отличается наличием системы компримирования газа, включающей компрессор и ресивер, размещаемой на ответвлении от линии продукционного газа, расположенном между теплообменниками "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" и "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ".

Теплообменник "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ" может быть выполнен двухсекционным, при этом блок очистки размещают между его секциями. На линиях газа высокого и низкого давления, сжиженного и компримированного газа установлены приборы учета, перед которыми, так же как и после блоков осушки и очистки установлены фильтры. На байпасной линии между линиями газа высокого и низкого давления при необходимости может быть расположена ГРС, при этом на линии сжатого продукционного газа может быть дополнительно установлен теплообменник нагрева части газа высокого давления, направляемого на ГРС по байпасной линии.

Компрессор продукционного газа может быть связан с детандером технологического газа как кинематически, так и посредством электродвигателя с электрогенератором. Редуцирующие устройства могут быть выполнены в виде дроссельных вентилей или детандеров, которые также могут быть или оснащены электрогенераторами или кинематически связаны с компрессором/компрессорами. Блок осушки может быть выполнен, например, в виде двух адсорберов. Блок очистки может включать узлы адсорбционной очистки от углекислого газа и тяжелых углеводородов. Временное хранение СПГ может осуществляться в сепараторах. В качестве остальных элементов комплекса могут быть установлены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Исполнение трубопровода технологического газа между детандером и теплообменником "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ" должно исключать возможность образования на стенках отложений твердого углекислого газа, например, за счет высокой скорости и/или турбулизации потока газа. Исполнение теплообменника "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ" должно исключать возможность накопления отложений твердого углекислого газа на внутренних поверхностях, например, за счет многосекционной конструкции с периодическим отключением секций по мере накопления отложений и их прогревом для испарения отложений твердого углекислого газа.

Установка теплообменников "сжатый продукционный газ/обратный газ" и "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" обеспечивает вывод из системы тепла, выделяющегося при сжатии газа, что уменьшает температуру сжатого продукционного газа перед редуцированием и позволяет увеличить выход СПГ, так же как и исключение соединения линии технологического газа с линией обратного газа до основного теплообменника, что позволяет более полно использовать потенциал холода обратного газа и понизить температуру сжатого продукционного газа. Установка детандер-генератора на линии технологического газа позволяет вырабатывать электроэнергию для привода компрессоров, за счет чего снизить или даже исключить (при высоком входном давлении) расход электроэнергии со стороны, а размещение компрессора и ресивера на ответвлении от линии охлажденного продукционного газа позволяет получать КПГ.

Первый вариант комплекса состоит из системы редуцирования газа, включающей блок осушки 1, предварительный теплообменник 2, детандер 3 и теплообменник "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ" 4 и системы сжижения газа, включающей компрессор 5, теплообменники "сжатый продукционный газ/обратный газ" 6 и "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" 7, блок очистки 8, основной теплообменник 9, редуцирующее устройство 10 и сепаратор 11. Второй вариант комплекса дополнительно включает систему компримирования газа с компрессором 12 и ресивером 13.

Пунктиром показано опционное оборудование комплекса: система отгрузки СПГ, включающая редуцирующее устройство 14, вторичный сепаратор СПГ 15, компрессор 16 и криогенный насос 17; холодильник 18, устанавливаемый перед ресивером 13; теплообменник 19, размещаемый перед редуцирующим устройством 10, дополнительная секция теплообменника 4 при его двухсекционном исполнении, а также ГРС 20.

При работе системы редуцирования газа первого варианта комплекса природный газ, поступающий по линии 21 из трубопровода высокого давления, осушают в блоке 1 и разделяют на продукционный газ и технологический газ, который по линии 22 подают на охлаждение в теплообменник 2, редуцируют с помощью детандера 3, нагревают в теплообменниках 4 и 2, смешивают с газами регенерации, поступающими по линиям 23 и 24 из блоков 1 и 8, соответственно, и с частью обратного газа, подаваемой из линии 25 после теплообменника 6. Полученный газ низкого давления после нагрева в теплообменнике 7 по линии 26 подают потребителю. При необходимости часть природного газа может быть редуцирована в ГРС 20, располагаемой на байпасной линии 27.

При работе системы сжижения газа первого варианта комплекса продукционный газ, подаваемый по линии 28, сжимают компрессором 5, охлаждают в теплообменниках 6 и 7, очищают от углекислого газа и тяжелых углеводородов в блоке 8, охлаждают в теплообменниках 4 и 9, редуцируют с помощью устройства 10 и разделяют в сепараторе 11 на СПГ, выводимый по линии 29 потребителю или на хранение, и обратный газ, который по линии 25 подают на нагрев в теплообменники 9 и 6 и разделяют на две части, одну из которых подают в линию 22, а другую в качестве продувочного газа по линии 30 направляют в блоки 1 и 8 для регенерации адсорбентов. При двухсекционном исполнении теплообменника 4 блок 8 размещен между секциями и соединен с линиями 23 и 30.

Работа второго варианта комплекса отличается тем, что часть продукционного газа, подаваемую из линии 28 по ответвлению 31, расположенному между теплообменниками 7 и 9, сжимают компрессором 12 и накапливают в ресивере 13, из которого подают потребителю по линии 32. При необходимости сжатый газ перед подачей в ресивер 13 охлаждают в холодильнике 18.

При необходимости отгрузки СПГ с давлением, меньшим, чем давление в сепараторе 11 (или емкости хранения), его редуцируют с помощью устройства 14 и разделяют в сепараторе 15 на газ вторичного редуцирования, который после сжатия в компрессоре 16 по линии 32 подают в линию 26, и СПГ, который криогенным насосом 17 подают потребителю по линии 33. При необходимости рекуперации холода газа вторичного редуцирования его перед сжатием в компрессоре 16 подают в теплообменник 19.

Таким образом, предлагаемый комплекс позволяет увеличить выход СПГ, снизить расход электроэнергии, получить КПГ и может найти применение в газовой промышленности.

1. Комплекс для редуцирования, сжижения и компримирования природного газа, включающий входную линию природного газа высокого давления, на которой установлен блок осушки с линиями ввода продувочного газа и вывода газа регенерации, линию технологического газа с предварительным теплообменником и детандером, линию продукционного газа с блоком очистки газа, основным теплообменником, редуцирующим устройством, емкостью СПГ с линией обратного газа и компрессор, отличающийся тем, что компрессор установлен на линии продукционного газа вместе с теплообменниками "сжатый продукционный газ/обратный газ" и "сжатый продукционный газ/газ низкого давления", после которых размещены блок очистки и теплообменник "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ", линия обратного газа после теплообменника "сжатый продукционный газ/обратный газ" соединена с линией редуцированного технологического газа, а также линиями ввода продувочного газа с блоками очистки и осушки, которые соединены линиями вывода газов регенерации с линией редуцированного технологического газа после предварительного теплообменника, а на линии технологического газа после предварительного теплообменника в качестве детандера установлен детандер-генератор.

2. Комплекс для редуцирования, сжижения и компримирования природного газа, включающий входную линию природного газа высокого давления, на которой установлен блок осушки с линиями ввода продувочного газа и вывода газа регенерации, линию технологического газа с предварительным теплообменником и детандером, линию продукционного газа с блоком очистки газа, основным теплообменником, редуцирующим устройством, емкостью СПГ с линией обратного газа и компрессор, отличающийся тем, что компрессор установлен на линии продукционного газа вместе с теплообменниками "сжатый продукционный газ/обратный газ" и "сжатый продукционный газ/газ низкого давления", после которых размещены блок очистки и теплообменник "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ", линия обратного газа после теплообменника "сжатый продукционный газ/обратный газ" соединена с линией редуцированного технологического газа, а также линиями ввода продувочного газа с блоками очистки и осушки, которые соединены линиями вывода газов регенерации с линией редуцированного технологического газа после предварительного теплообменника, а на линии технологического газа после предварительного теплообменника в качестве детандера установлен детандер-генератор, при этом на ответвлении от линии продукционного газа, расположенном между теплообменниками "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" и основным теплообменником, размещены компрессор и ресивер.

Изобретение относится к устройствам для получения газа низкого давления и газомоторных топлив и может быть использовано в газовой промышленности. Линия газа высокого давления разделена на две линии.

Установка сжижения природного газа (спг) в условиях газораспределительной станции (грс) // 2673642

Изобретение относится к газовой промышленности, конкретно к технологиям сжижения природного газа (СПГ). Установка сжижения природного газа в условиях газораспределительной станции (ГРС) включает узел очистки газа, турбодетандерный агрегат, компрессор основного цикла и установку сжижения природного газа с внедренным детандером и флэш-циклом, резервуарный парк склада СПГ, узел отпуска товарного СПГ, факельную установку.

Установка сжижения природного газа и способ ее работы (варианты) // 2671665

Изобретение относится к криогенной технике. Установка включает блоки осушки и очистки газа, теплообменники, детандер, компрессор, редуцирующее устройство и сепаратор.

Комплекс сжижения, хранения и отгрузки природного газа // 2670478

Изобретение может быть использовано для обеспечения экспорта природного газа. Комплекс сжижения, хранения и отгрузки природного газа включает следующие звенья: звено сепарации и замера природного газа, звено очистки природного газа от ртути и метанола, звено очистки природного газа от кислых примесей, звено осушки и очистки природного газа от меркаптанов, звено сжижения природного газа, звено хранения и компаундирования компонентов хладагента, звено компримирования хладагента, звено хранения сжиженного природного газа, звено отгрузки сжиженного природного газа, звено компримирования отпарного газа.

Установка и способ получения жидкого диоксида углерода из газовых смесей, содержащих диоксид углерода, с использованием мембранной технологии // 2670171

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при удалении диоксида углерода из содержащих его газовых смесей, а также при получении жидкого диоксида углерода и сухого льда.

Устройство и способ охлаждения и/или низкотемпературного сжижения // 2669993

Изобретение относится к устройству для охлаждения и/или сжижения при низкой температуре рабочей текучей среды, содержащей гелий или состоящей из чистого гелия. Устройство (1) содержит рабочий контур, снабженный компрессорной станцией (2) и холодильной камерой (3).

Способ оптимизации процесса сжижения природного газа // 2669072

Изобретение относится к способам сжижения потока углеводородов. Стадия а: пропускание исходного газа одновременно с потоком охлаждающей смеси через теплообменник с тем, чтобы получить по меньшей мере частично сжиженный поток углеводородов с температурой менее -140°С.

Система и способ для сжижения природного газа (варианты) // 2668303

Изобретение относится к области сжижения природного газа. Сжижающая система (1) для природного газа включает первый расширитель (3), который производит энергию посредством использования природного газа под давлением в качестве газообразного материала, первый охлаждающий блок (11, 12), дистилляционный блок (15), первый компрессор (4) для сжатия газообразного материала, из которого частично или полностью удалены тяжелые компоненты посредством дистилляционного блока, за счет использования энергии, производимой в первом расширителе, и сжижающий блок (21).

Комбинированная сепарация высококипящих и низкокипящих компонентов из природного газа // 2668053

Изобретение относится к способу сепарации высококипящих и низкокипящих компонентов из обогащенного углеводородами сырья. Сырье (1) частично конденсируют (Е1, Е2) и путем ректификации (Т1) отделяют обогащенную высококипящими компонентами жидкую фракцию (8) (стадия сепарации 1).

Комплекс сжижения природного газа на газораспределительной станции // 2665787

Изобретение относится к газовой промышленности, конкретно к технологиям производства сжиженного природного газа (СПГ) на газораспределительных станциях (ГРС). Комплекс сжижения природного газа на ГРС подключен к магистральному газопроводу и исполнен в виде соединенных между собой функциональных блоков, содержит блоки фильтрации, осушки, демеркуризации и очистки газа, криогенный блок, блоки энергообеспечения, турбоэлектрогенератора и турбодетандер-компрессорного аппарата, а также блок возврата паров и блок хранения.

Холодильник и способ работы холодильника // 2674298

Холодильник включает охлаждающую часть для охлаждения объекта посредством теплообмена с хладагентом, детандер-компрессор и линию циркуляции хладагента для циркуляции хладагента через компрессор, детандер и охлаждающую часть. Компрессор включает компрессор нижней ступени, компрессор промежуточной ступени и компрессор верхней ступени, расположенные последовательно в линии циркуляции хладагента. Детандер-компрессор включает компрессор промежуточной ступени, детандер для адиабатического расширения и охлаждения хладагента, выпускаемого из компрессора верхней ступени, и первый двигатель, содержащий выходной вал, соединенный с компрессором промежуточной ступени и с детандером. Между компрессором промежуточной ступени и детандером расположен бесконтактный подшипник для поддержания выходного вала первого двигателя без контакта с упомянутым выходным валом. Холодильник снабжен корпусом для размещения компрессора промежуточной ступени, детандера и бесконтактного подшипника. Холодильник дополнительно содержит первый, второй и третий теплообменники, расположенные параллельно друг другу в продольном направлении. Техническим результатом изобретения является повышение охлаждающей способности холодильника. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.