Установка для получения сжиженного природного газа (варианты)

Авторы патента:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

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

Владельцы патента RU 2686655:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для получения сжиженного природного газа на газораспределительных станциях. Установка включает линию газа высокого давления, включающую блок осушки и разделяющуюся на линию продукционного газа и линию технологического газа. Линия технологического газа оснащена предварительным теплообменником и детандером и соединена с линией обратного газа, образуя линию газа низкого давления. Линия продукционного потока оснащена компрессором, связанным с детандером, блоком очистки, основным теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором с линиями обратного газа и слива СПГ. На линии сжатого продукционного газа установлен теплообменник "сжатый продукционный газ/газ низкого давления". После блока очистки размещен теплообменник "очищенный сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ", после которого линия технологического газа соединяется с линией обратного газа после основного теплообменника. В качестве редуцирующего устройства установлен детандер, связанный с компрессором. Во втором варианте изобретения на линии сжатого продукционного газа установлен холодильник. Технический результат - увеличение выхода сжиженного природного газа. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для получения сжиженного природного газа (СПГ) на газораспределительных станциях (ГРС) за счет использования перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами.

Известен 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 магистралью ГРС входную линию природного газа с фильтром-пылеуловителем, входным счетчиком газа, блоком осушки, фильтром для очистки от частиц адсорбента, линию для утилизации тепла с теплообменником и регулятором давления, струйный компрессор, счетчик газа на выходе, блок очистки газа от углекислоты с фильтром, а также предварительный теплообменник, детандер-компрессорный агрегат со вспомогательными системами, основной теплообменник, дроссель, сепаратор с клапаном и хранилище для СПГ с криогенным насосом.

Недостатком известного комплекса является низкий выход СПГ из-за нерационального расходования энергии редуцирования технологического потока газа для его предварительного сжатия, а также низкое качество СПГ из-за отсутствия оборудования для очистки газа от тяжелых углеводородов.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению 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 перед основным теплообменником с линией обратного газа, образуя линию газа низкого давления с предварительным и основным теплообменниками. Линия продукционного газа оснащена компрессором, кинематически связанным с детандером, блоками осушки и очистки, а также предварительным и основным теплообменниками, дроссельным вентилем (редуцирующим устройством) и сепаратором с линиями обратного газа и слива СПГ.

Недостатком данной установки является низкий выход СПГ из-за отсутствия устройства для охлаждения сжатого продукционного газа и нерационального использования потенциала холода обратного газа из-за соединения линии обратного газа с линией технологического газа перед основным теплообменником.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода СПГ.

Предложено два варианта установки.

Техническим результатом является увеличение выхода СПГ, которое в первом варианте установки достигается за счет размещения на линии продукционного газа теплообменника "сжатый продукционный газ/газ низкого давления", а также за счет установки вместо дроссельного вентиля детандера, кинематически или электрически связанного с компрессором и за счет исключения соединения линии технологического газа с линией предварительно не подогретого обратного газа. Во втором варианте установки технический результат достигается за счет аналогичных технических мероприятий, за исключением того, что на линии продукционного газа вместо теплообменника "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" установлен холодильник.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в известной установке, включающей блок осушки, линию газа высокого давления, разделяющуюся на линию продукционного газа и линию технологического газа, которая оснащена предварительным теплообменником и детандером и соединяется с линией обратного газа, образуя линию газа низкого давления с предварительным теплообменником, а линия продукционного потока оснащена компрессором, связанным с детандером, блоком очистки, основным теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором с линиями обратного газа и слива СПГ, особенность заключается в том, что блок осушки расположен на линии газа высокого давления, на линии сжатого продукционного газа установлен теплообменник "сжатый продукционный газ/газ низкого давления", а после блока очистки размещен теплообменник "очищенный сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ", после которого линия технологического газа соединяется с линией обратного газа после основного теплообменника, при этом в качестве редуцирующего устройства установлен детандер, связанный с компрессором.

Второй вариант установки отличается тем, что на линии сжатого продукционного газа установлен холодильник вместо теплообменника "сжатый продукционный газ/газ низкого давления".

В обоих вариантах линия технологического газа после предварительного теплообменника может быть соединена с линией продукционного газа до компрессора. При необходимости подогрева газа низкого давления во втором варианте установки на линии сжатого продукционного газа может быть расположен теплообменник "сжатый продукционный газ/часть газа низкого давления".

Компрессор может быть связан с детандерами как кинематически, так и электрически, посредством электродвигателя, запитанного от с электрогенераторов, соединенных с детандерами. Холодильник может быть выполнен, например, в виде аппарата водяного или воздушного охлаждения. Блок очистки может включать узлы адсорбционной или абсорбционной очистки от углекислого газа и тяжелых углеводородов. Исполнение трубопровода технологического газа между детандером и теплообменником "очищенный сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ" должно исключать возможность образования на стенках отложений твердого углекислого газа, например, за счет высокой скорости или турбулизации потока газа. Исполнение теплообменника "очищенный сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ" должно исключать возможность накопления отложений твердого углекислого газа на внутренних поверхностях, например, за счет двухсекционной конструкции с периодическим отключением секций по мере накопления отложений и их прогревом для испарения твердого углекислого газа. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Установка на линии продукционного газа теплообменника "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" (первый вариант) или холодильника (второй вариант) для охлаждения потока сжатого продукционного газа позволяет вывести из системы тепло, что уменьшает температуру продукционного газа, увеличивает коэффициент ожижения и выход СПГ. Соединение линии технологического газа с линией обратного газа после его подогрева за счет охлаждения им потока продукционного газа позволяет охладить последний в основном теплообменнике до более низкой температуры, что дополнительно увеличивает выход СПГ.

Оба варианта установки включает блоки осушки 1 и очистки 2, теплообменники: предварительный 3, основной 4, "очищенный сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ" 5, детандеры 6 и 7, компрессор 8 и сепаратор 9. Первый вариант установки включает дополнительно теплообменник "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" 10, а второй вариант - холодильник 11, а также, возможно, теплообменник 12 "сжатый продукционный газ/часть газа низкого давления" (показано пунктиром).

При работе первого варианта установки (фиг. 1) природный газ высокого давления, поступающий по линии 13, осушают в блоке 1 и разделяют на поток продукционного газа 14 и поток технологического газа 15, который охлаждают в теплообменнике 3, редуцируют в детандере 6, нагревают в теплообменнике 5 и смешивают с обратным потоком газа, подаваемым по линии 16 из сепаратора 9 после нагрева в теплообменнике 4. Полученный газ низкого давления по линии 17 выводят потребителю после нагрева в теплообменниках 3 и 10. Продукционный газ, подаваемый по линии 14, сжимают компрессором 8, охлаждают в теплообменнике 10, очищают от углекислого газа и других тяжелых примесей в блоке 2, доохлаждают в теплообменниках 5 и 4, редуцируют в детандере 7 и разделяют в сепараторе 9 на обратный поток газа и СПГ, выводимый по линии 18. Работа второго варианта установки (фиг. 2) отличается тем, что сжатый продуктовый газ перед блоком 2 охлаждают в холодильнике 11. Пунктиром показано, что в обоих вариантах установки линия технологического газа после предварительного теплообменника может быть соединена с линией продукционного газа до компрессора линией 19, а при необходимости подогрева газа низкого давления во втором варианте установки, на байпасной линии газа низкого давления может быть дополнительно установлен теплообменник "сжатый продукционный газ/часть газа низкого давления" 12.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход СПГ и может найти применение в газовой промышленности.

1. Установка для получения сжиженного природного газа, включающая блок осушки, линию газа высокого давления, разделяющуюся на линию продукционного газа и линию технологического газа, которая оснащена предварительным теплообменником и детандером и соединяется с линией обратного газа, образуя линию газа низкого давления с предварительным теплообменником, а линия продукционного потока оснащена компрессором, связанным с детандером, блоком очистки, основным теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором с линиями обратного газа и слива СПГ, отличающаяся тем, что блок осушки расположен на линии газа высокого давления, на линии сжатого продукционного газа установлен теплообменник "сжатый продукционный газ/газ низкого давления", а после блока очистки размещен теплообменник "очищенный сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ", после которого линия технологического газа соединяется с линией обратного газа после основного теплообменника, при этом в качестве редуцирующего устройства установлен детандер, связанный с компрессором.

2. Установка для получения сжиженного природного газа, включающая блок осушки, линию газа высокого давления, разделяющуюся на линию продукционного газа и линию технологического газа, которая оснащена предварительным теплообменником и детандером и соединяется с линией обратного газа, образуя линию газа низкого давления с предварительным теплообменником, а линия продукционного потока оснащена компрессором, связанным с детандером, блоком очистки, основным теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором с линиями обратного газа и слива СПГ, отличающаяся тем, что блок осушки расположен на линии газа высокого давления, на линии сжатого продукционного газа установлен холодильник, а после блока очистки размещен теплообменник "очищенный сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ", после которого линия технологического газа соединяется с линией обратного газа после основного теплообменника, при этом в качестве редуцирующего устройства установлен детандер, связанный с компрессором.

Предложен способ определения состава смешанного хладагента. При создании модели создается имитационная модель на основе рабочих параметров, полученных от устройства для сжижения природного газа, с определением условий подачи природного газа для получения сжиженного природного газа, охлажденного до заданной температуры, из устройства для сжижения природного газа.

Повышение эффективности системы производства спг путем предварительного охлаждения поступающего потока природного газа // 2685778

Система производства сжиженного природного газа содержит теплообменник, выполненный с возможностью осуществления теплообмена между потоком хладагента и потоком природного газа, для испарения потока хладагента конденсации потока природного газа; компрессор природного газа, охладитель природного газа для охлаждения потока сжатого природного газа до температуры, близкой к температуре окружающей среды, и расширитель природного газа для расширения природного газа после охлаждения.

Способ и система для получения сжатой и, по меньшей мере, частично сконденсированной смеси углеводородов // 2684621

Изобретение относится к способу получения сжатой и, по меньшей мере, частично сконденсированной смеси углеводородов. Способ включает: обеспечение смеси углеводородов в паровой фазе и пропускание указанной смеси углеводородов через входной газоочиститель, содержащий входную ёмкость, посредством которой из входного газоочистителя отводятся пары углеводородов; транспортирование паров, поступающих из входного газоочистителя, через приемный газоочиститель компрессора, содержащий всасывающую ёмкость, посредством которой из приемного газоочистителя компрессора отводят поток паров, поступающих в компрессор; cжатие поступающего в компрессор парообразного потока в агрегате, образованном из одного или большего числа компрессоров, с получением более высокого давления и образованием при этом сжатого парообразного выходящего потока; уменьшение перегрева сжатого парообразного выходящего потока в системе для уменьшения перегрева, содержащей теплообменник-пароохладитель, включающее приведение, по меньшей мере, части сжатого парообразного выходящего потока в косвенный контакт с теплообменом с потоком из окружающей среды в теплообменнике- пароохладителе, что позволяет передавать теплоту от сжатого парообразного выходящего потока потоку из окружающей среды с получением в результате из сжатого парообразного выходящего потока охлажденного потока перегретых паров углеводородов, причем система для уменьшения перегрева снабжена регулятором температуры, который функционально связан с клапаном регулирования температуры для изменения степени открытия клапана в зависимости от температуры потока перегретых паров углеводородов; транспортирование, по меньшей мере, части охлажденного потока перегретых паров углеводородов из системы уменьшения перегрева в конденсатор через выходной трубопровод пароохладителя и дополнительное охлаждение части охлажденного перегретого потока углеводородов в указанном конденсаторе с помощью косвенного теплообмена указанной части охлажденного перегретого потока углеводородов с охлаждающим потоком, при этом указанную часть охлажденного перегретого потока углеводородов, по меньшей мере, частично конденсируют с образованием сжатой и, по меньшей мере, частично сконденсированной смеси углеводородов; отделение от охлажденного перегретого потока углеводородов, проходящего через выходной трубопровод пароохладителя, рециркуляционной части с образованием рециркуляционного потока с определенным расходом на рециркуляцию, поступающего из выходного трубопровода пароохладителя в агрегат, состоящий из одного или большего количества компрессоров, через барабан-сепаратор для противопомпажной рециркуляции, клапан противопомпажной рециркуляции и приемный газоочиститель компрессора, при этом расход на рециркуляцию регулируется с помощью клапана противопомпажной рециркуляции, и извлечение жидких компонентов из рециркуляционной части охлажденного перегретого потока углеводородов и отвод через выпускной патрубок для жидкости, имеющийся в барабане-сепараторе противопомпажной рециркуляции; подачу жидких компонентов, отведенных из рециркуляционной части охлажденного потока перегретых паров углеводородов, во входной газоочиститель.

Установка и способ сжижения природного газа // 2684232

Изобретение относится к технологии сжижения природного газа и может быть использовано в газовой промышленности. Установка для сжижения природного газа включает трубопровод подачи газа в компрессорную станцию, выход газа из которой соединен с охладителем и далее с криогенным теплообменником, имеющим по меньшей мере три последовательно расположенные секции охлаждения.

Способ сжижения природного газа с использованием холодильного контура с замкнутым циклом // 2684060

Предложен способ сжижения потока углеводородов из сырьевого потока (1). Пропускают сырьевой газ (1) через теплообменник (2), чтобы обеспечить получение, по меньшей мере, частично сжиженного углеводородного потока, имеющего температуру ниже -140°C.

Станция для снижения давления и сжижения газа // 2680285

Изобретение относится к обработке природных газов. Станция для снижения давления газа и для сжижения природного газа содержит турбодетандер (12), устройство для утилизации механической работы, произведенной в процессе снижения давления газа, систему охлаждения, содержащую устройства для сжатия (С1, С2, С3), устройство для конденсации (14) сжижаемого газа, снабженное ответвлением трубопровода (09) вниз по потоку от турбодетандера (12), устройство для утилизации тепла (Q), производимого устройствами для сжатия (С1, С2, С3; С) системы охлаждения, которые связаны с устройствами (10; 40; 110) для нагрева газа выше по потоку от турбодетандера (12).

Способ утилизации попутного газа // 2680154

Изобретение относится к способу утилизации попутного газа, образующегося при морской добыче нефти. Технический результат - исключение выбросов попутного газа в атмосферу в виде продуктов его сжигания и снижение затрат на утилизацию по сравнению с существующими методами.

Способ производства сжиженного природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода // 2680000

Изобретение относится к технологиям производства сжиженного природного газа (СПГ). Способ производства СПГ включает разделение потока природного газа на технологический и продукционный потоки, расширение технологического потока газа и возвращение его обратным потоком с охлаждением продукционного потока газа, дросселирование продукционного потока газа после его охлаждения, разделение полученной парожидкостной смеси на паровую и жидкостную фазы с последующим направлением в обратный поток несконденсировавшегося природного газа.

Способ сжижения природного газа по циклу частичного сжижения за счет перепада давления и установка для его осуществления // 2678236

Изобретение относится к газоперерабатывающей промышленности и может быть использовано для сжижения природного газа на газораспределительных станциях (ГРС). Отбираемый перед ГРС 14 газ осушают в блоке 1 осушки и разделяют на продукционный и технологический потоки.

Способ и система сжижения природного газа // 2677023

Изобретение относится к технологии сжижения газов. Система 1 сжижения природного газа включает в себя установку 2 понижения давления сырьевого газа, первый теплообменник 14 для нагревания с помощью теплообмена с хладагентом сырьевого газа, давление которого было понижено, нагревательное устройство 8 для нагревания сырьевого газа, который подается из первого теплообменника.

Комплекс производства сжиженного природного газа (спг) с уменьшенным выбросом метана в атмосферу земли в.а. абрамова // 2686773

Изобретение относится к разработке глубоководных морских месторождений природного газа, в частности арктического Штокмановского газоконденсатного месторождения. Предложен комплекс производства сжиженного природного газа (СПГ) с уменьшенным выбросом метана в атмосферу Земли, повторного сжижения испарившегося в рейсе, в мембранных танках метановоза, природного газа (ПГ), включающий плавучую морскую платформу TLP добычи, осушки, очистки ПГ вплоть до требований ГОСТ 5542 и концентрации влаги выше требований ГОСТ 27577 - 0,009 г/м3, морскую систему транспорта цеха завода на платформу эстакады, систему транспорта ПГ газопроводом на подводный завод и систему охлаждения ПГ в цехе завода до низких и криогенных температур, причем система охлаждения до низких и криогенных температур ПГ комплекса выполнена последовательным соединением теплообменников, установленных на фундаментах цехов завода или платформы TLP, трехпоточных вихревых труб (ТВТ), установленных на фундаментах цехов завода, турбодетандеров цехов завода с детандер-генераторными агрегатами (ДГА), с выработкой электроэнергии на заводе с передачей ее по электрокабелям на метановоз для функционирования электроприводов криогенно-газовых машин (КГМ) Стирлинга при сжижении, загрузке СПГ в танки, при этом уменьшение выброса метана в атмосферу Земли осуществляют сокращением времени выхода на рабочий режим, преимущественно КГМ Стирлинга сжижения ПГ, путем переключения КГМ Стирлинга сжижения ПГ на ее захолаживание азотом, предварительно, до температуры сжижения ПГ или ниже, повторное сжижение испарившегося СПГ в рейсе на метановозе осуществляют КГМ Стирлинга и посредством электроприводов и электроэнергии, вырабатываемой в рейсе газотурбинной электростанцией с паровым циклом, сопряжение КГМ Стирлинга сжижения ПГ, охлаждающих ПГ до криогенных температур, размещенных в коффердаме, с танками метановоза и с турбодетандерами, размещенными на заводе, осуществляют посредством гибкой сборной конструкции «труба в трубе». 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ охлаждения фракции, богатой углеводородами // 2686964

Изобретение относится к способам охлаждения и сжижения природного газа. Богатую углеводородами фракцию (A) охлаждают в трех областях (E1, E2, E3) теплообменника с помощью хладагента. Хладагент сжимают (C1) и затем отводят первую часть (4) потока, которую расширяют (X1) с совершением работы. Остальной поток (6) хладагента охлаждают в теплообменнике с помощью самого себя до температуры выше критической температуры хладагента и разделяют на вторую (8) и третью часть (10) потока. Вторую часть (8) потока расширяют (X2) с совершением работы, при этом давление и температуру выбирают таким образом, что при расширении не образуется жидкость. Третью часть (10) потока охлаждают с помощью расширенной второй части (9) потока и с помощью самой себя настолько, что при ее последующем расширении (V1) образуется доля жидкости по меньшей мере 90 мол.%. Третью расширенную двухфазную часть (11) потока испаряют в теплообменнике и подмешивают к ней вторую часть (9) потока. Образованный таким образом поток хладагента нагревают в теплообменнике и подмешивают к нему расширенную с совершением работы первую часть (5) потока. Поток хладагента перед сжатием нагревают в теплообменнике. Техническим результатом является обеспечение отношения холодопроизводительности двух расширителей (X1, X2) в диапазоне от 40/60 до 60/40. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Установка сжиженния природного газа // 2688062

Изобретение относится к криогенной технике и может быть применено для сжижения природного газа на газораспределительных станциях. Установка сжижения природного газа включает линию газа высокого давления с блоком осушки, разделяющуюся на линию продукционного газа и линию технологического газа с предварительным теплообменником и детандером. Линия продукционного потока оснащена компрессором, связанным с детандером, блоком очистки, основным теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором. После компрессора установлены теплообменник "сжатый продукционный газ/обратный газ", теплообменник "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" и/или холодильник, блок очистки и теплообменник "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ". Линия обратного газа соединена с линией редуцированного технологического газа, образуя линию газа низкого давления, а также соединена с блоками очистки и осушки, которые соединены линиями подачи газов регенерации с линией редуцированного технологического газа. На линии вывода СПГ установлено второе редуцирующее устройство и второй сепаратор, оснащенный линиями вывода СПГ потребителю и подачи газа сепарации в линию редуцированного технологического газа со вторым компрессором. Технический результат - увеличение выхода сжиженного природного газа. 1 ил.

Установка по сжижению природного газа // 2688595

Изобретение относится к криогенной технике и может быть применено для сжижения природного газа на газораспределительных станциях. Установка по сжижению природного газа включает блок осушки, линию газа высокого давления с блоком осушки, разделяющуюся на линию продукционного газа и линию технологического газа с предварительным теплообменником и детандером. Линия продукционного потока оснащена компрессором, связанным с детандером, а также блоком очистки, основным теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором с линиями подачи обратного газа и вывода СПГ. На линии продукционного газа после компрессора установлены теплообменник "сжатый продукционный газ/обратный газ", а также теплообменник "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" и/или холодильник, после которого размещены блок очистки и теплообменник "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ". Линия обратного газа после основного теплообменника соединена с линией редуцированного технологического газа, а также соединена с блоками очистки и осушки, которые соединены линиями подачи газов регенерации с линией редуцированного технологического газа после предварительного теплообменника, образуя линию подачи газа низкого давления. Технический результат - увеличение выхода сжиженного природного газа. 1 ил.