CZ9904559A3 - Vícesložkový chladicí postup zkapalňování zemního plynu - Google Patents

Abstract

Při postupu zkapalňování proudu stlačeného plynu (10) bohatého na methan nastává zkapalňování proudu plynu ve výměníku tepla (33) chlazeném vícesložkovým chladicím systémem s uzavřeným okruhem za vzniku kapalného produktu bohatého na methan o teplotě přibližně -112 °C a tlaku dostatečném k tomu, aby kapalný produkt zůstal na teplotě bublinového varu nebo pod ní. Zkapalněný plyn se potom vede do akumulačního zařízení (50) o teplotě nad přibližně · 112 °C.

Description

Oblast vynálezu

Tento vynález se týká postupu pro zkapalňování zemního plynu a zvláště se týká výroby stlačeného zkapalněného zemního plynu (PLNG).

Dosavadní stav

Pro čistý způsob spalování a výhody se v posledních letech začal zemní plyn široce využívat. Mnoho zdrojů zemního plynu je situováno v odlehlých oblastech, daleko od spotřebitelů plynu. Někdy je k přepravě vyrobeného zemního plynu ke spotřebiteli k dispozici potrubí. Pokud toto potrubí není, upravuje se často zemní plyn pro přepravu ke spotřebiteli zkapalňováním (a nazývá se „LNG'*).

Jednou z neodmyslitelných charakteristik závodu na LNG je vysoká kapitálová investice, kterou takový závod vyžaduje. Zařízení používané ke zkapalňování zemního plynu je obecně velice nákladné. Závod na zkapalňování se skládá z mnoha základních systémů zahrnujících mimo jiné i úpravu plynu s odstraňováním nečistot, zkapalňování, chlazení, výrobu energie, skladování a výdejní zařízení. I když se cena závodu na LNG silně mění v závislosti na jeho umístění, stojí takový běžný typický projekt včetně nákladů na přípravu místa od 5 miliard US dolarů do 10 miliard US dolarů. Chladicí systémy závodu mohou dosáhnout až 30 procent celkových nákladů.

Při projektování závodu LNG se musejí brát v úvahu tři nejdůležitější předpoklady: (1) volba zkapalňovacího cyklu, (2) materiály použité na zásobníky, potrubí a další zařízení, a (3) pracovní postup pro převedení přiváděného proudu zemního plynu na LNG.

Chladicí systémy LNG jsou nákladné, protože ke zkapalnění je zapotřebí silné chlazení. Typický přiváděný zemní plyn vstupující do LNG závodu má tlak přibližně od 4830 kPa (700 psia) do přibližně 7600 kPa (1100 psia) a teplotu od přibližně 20 °C (68 °F) do přibližně 40 °C (104 ⁰F). Zemní plyn, který je převážně methanem nelze zkapalnit pouhým zvýšením tlaku, jako je tomu v případě těžších uhlovodíků

4 • 444 4·

- 2 používaných v energetice. Kritická teplota methanu je -82,5 °C (-116,5 °F). To znamená, že methan lze zkapalnit pouze pod touto teplotou bez ohledu na použitý tlak. Jelikož je zemní plyn směsí plynů, zkapalňuje se v širokém rozmezí teplot. Kritická teplota zemního plynu je od přibližně -85 °C (-121 *F) do -62 °C (-80 °F). Zemní plyn o běžném složení zkapalňuje při atmosférickém tlaku v teplotním rozmezí od přibližně -165 °C (-265 ^eF) do -155 °C (-247 ^eF). Jelikož chladicí zařízení představuje významnou část nákladů závodu LNG, věnuje se značné úsilí na snižování nákladů na chlazení.

Přesto, že se ke zkapalňování zemního plynu využívalo mnoho různých typů chladicích cyklů, v současné době jsou v LNG závodech využívány tri typy; (1) „kaskádní cyklus“, který využívá vícenásobně jednosložková chladivá ve výměnících tepla uspořádaných k postupnému snižování teploty plynu až k teplotě zkapalnění, (2) „expanzní cyklus“, který ponechává plyn o vysokém tlaku expandovat na nízký tlak s odpovídajícím snížením teploty, a (3) „vícesložkový chladicí cyklus“, který využívá ve speciálně konstruovaných výměnících tepla vícesložkového chladivá. Většina zkapalňovacích cyklů pro zemní plyn používá úpravy nebo kombinace těchto tří základních typů.

Systém se směsným chladivém využívá cirkulujícího vícesložkového chladivá, obvykle po předchozím ochlazení propanem přibližně na -35 °C (-31 °F). Vícesložkový systém obsahuje methan, ethan, propan a volitelně další lehké složky. Mimo předchlazování propanu může takové vícesložkové chladivo obsahovat i těžší složky jako jsou butany a pentany. Povaha chladicího okruhu se směsným chladivém je taková, že musí běžně pracovat s protékajícím dvoufázovým chladivém. To si vyžaduje používání velkých specializovaných výměníků tepla. Směsná chladivá kondenzují v širokém rozsahu teplot, a tak umožňují konstruovat termodynamicky mnohem účinnější systémy výměníků tepla než u systémů s čistým chladivém. Příklady postupů s vícesložkovými chladivý jsou uvedeny v US patentech č. 5,502,972; 5,497,626; 3,763,638 a 4,586,942.

Materiály používané v normálních LNG závodech také přispívají k nákladům závodu. Zásobníky, potrubí a další zařízeni používané v LNG závodech jsou obvykle zhotovovány přinejmenším částečně z hliníku, nerezové oceli nebo oceli s vysokým • «

- 3 obsahem niklu, aby se dosáhlo nezbytné pevnosti a lomové houževnatosti při nízkých teplotách.

V běžných LNG závodech se musí ze zemního plynu během postupu odstranit hlavně voda, oxid uhličitý, sloučeniny obsahující síru, jako je sirovodík a další kyselé plyny, n-pentan a těžší uhlovodíky včetně benzenu, až do úrovně ppm. Některé z těchto sloučenin by vymrzaly a způsobovaly problémy s ucpáváním výrobního zařízení. Další sloučeniny, jako jsou sloučeniny obsahující síru se odstraňují proto, aby se vyhovělo technickým podmínkám. V běžných LNG závodech se běžně používají úpravárenská zařízení k odstraňování oxidu uhličitého a kyselých plynů. Tato úpravárenská zařízení využívají chemické a/nebo fyzikální rozpouštědlové regenerační postupy a vyžadují značné kapitálové investice. I provozní náklady jsou vysoké. K odstraňování vodních par se běžně používají dehydrátory se suchým ložem, jako jsou např. molekulová síta. K odstraňování uhlovodíků, které mají tendenci ucpávat zařízení se používají kolonové pračky a frakcionační zařízení. V běžném LNG závodě se také odstraňuje rtuť, protože může způsobovat poruchy zařízení zhotovených z hliníku. Po zpracování se také musí odstraňovat velká množství dusíku, který může být v zemním plynu přítomen, protože ten během přepravy běžného LNG nezůstává v kapalné fázi a jeho přítomnost v LNG zásobnících v místě dodání není žádoucí.

V průmyslu stále trvá potřeba zdokonalování postupů zkapalňování zemního plynu, které by minimalizovaly velký počet chladicích zařízení a jejich příkon.

Podstata vynálezu

Tento vynález se obecně týká postupu zkapalňování přiváděného proudu plynu bohatého na methan. Přiváděný plyn má vstupní tlak přibližně nad 3100 kPa (450 psia). Pokud je tlak příliš nízký, musí se plyn nejprve zkomprimovat. Plyn se zkapalňuje vícesložkovým chladicím systémem na kapalný produkt o teplotě nad přibližně -112 °C {-170 °F) a tlaku dostatečně vysokém na to, aby tento kapalný produkt zůstal na teplotě nebo pod teplotou bublinového varu, dále nazývaný stlačený zkapalněný zemní plyn („PLNG“). Před zkapalněním vícesložkovým chladivém se plyn ochladí nejlépe recyklovanými parami získanými expanzí aniž by ···· *« ·+ · ·· ··

- 4 tyto recyklované páry byly zkapalněny. PLNG se přivádí do akumulačního zařízení k uložení při teplotě přibližně nad -112 °C (-170 °F).

Pokud přiváděný plyn obsahuje složky těžší než methan, je výhodné podle vynálezu převážnou část těžších uhlovodíků odstranit frakcionací ještě před tím, než se začne zkapalňovat vícesložkovým chladivém.

S výhodou může být vyvařený plyn vznikající vypařováním zkapalněného zemního plynu přidáván k přiváděnému plynu určenému ke zkapalňování na PLNG vícesložkovým chladivém.

Způsob podle předloženého vynálezu lze použít jak k počátečnímu zkapalňování zemního plynu přímo u zdroje za účelem uskladnění nebo přepravy, tak k opětnému zkapalňování par zemního plynu vzniklého při skladování a vyskladňování. Předmětem tohoto vynálezu je vytvoření zdokonaleného zkapalňovacího systému ke zkapalňování nebo opětnému zkapalňování zemního plynu. Jiným předmětem tohoto vynálezu je vytvoření zdokonaleného zkapalňovacího systému vyznačujícího se podstatně nižší spotřebou energie na kompresi než u dosavadních systémů. Další výhodou zkapalňovacího postupu podle tohoto vynálezu je vytvoření zdokonaleného zkapalňovacího postupu, který je ekonomický a provozně účinný. V porovnání s relativně mírným chlazením nutným k výrobě PLNG podle tohoto vynálezu je dosažení velmi nízké teploty chlazení u běžných postupů LNG velmi nákladné.

Přehled obrázků

Pro lepší pochopení předloženého vynálezu a jeho výhod bude vhodné odkazovat na následující podrobný popis a připojené obrázky blokových schémat reprezentativních řešení podle tohoto vynálezu.

Obr. 1 je blokové schéma jednoho z řešení postupu znázorňující vícesložkový chladicí systém s uzavřeným okruhem k výrobě PLNG podle tohoto vynálezu.

Obr. 2 je blokové schéma druhého řešení podle tohoto vynálezu, ve kterém je zemní plyn před zkapalňováním na PLNG frakcionován.

• · · · « · · · • · « · ·· ·· • · · · α φ « · • « · « · · · ··« · *· *· »·

- 5 Obr. 3 je blokové schéma třetího řešení podle tohoto vynálezu, ve kterém je před zkapalňováním používáno k předchlazení zemního plynu jednosložkového chladicího systému s uzavřeným okruhem.

Obr. 4 je blokové schéma čtvrtého řešení podle tohoto vynálezu, ve kterém před frakcionací vícesložkový systém s uzavřeným okruhem předchlazuje přiváděný zemní plyn a chladicí systém také zkapalňuje přiváděný zemní plyn na PLNG.

Obr. 5 je blokové schéma pátého řešení podle tohoto vynálezu, ve kterém se zemní plyn frakcionuje a potom ve výměníku tepla chlazeném druhým uzavřeným chladicím okruhem zkapalňuje za použití vícesložkových kapalin a vícesložkových par jako chladiv. Vyvařené páry se znovu zkapalní pouze vícesložkovým chladicím systémem využívajícím páry chladivá.

Obr. 6 je blokové schéma šestého řešení podle tohoto vynálezu, ve kterém se před zkapalněním vícesložkovým chladicím systémem na PLNG vyvařené páry a přiváděný zemní plyn smlsl.

Obr. 7 je blokové schéma sedmého řešení podle tohoto vynálezu, ve kterém přiváděný zemní plyn frakcionuje a potom se ve výměníku tepla chlazeném druhým uzavřeným chladicím systémem používajícím vícesložkové jak kapalné, tak plynné chladivo, zkapalňuje.

Obr. 8 je blokové schéma expanzního postupu používaného v řešeních podle obrázků 2, 5, 6 a 7.

Obr. 9 je blokové schéma vícesložkového chladicího systému, kterému se dává přednost, využívaného v řešeních znázorněných na obr. 1, 2, 3, 4 a 6.

Obr. 10 je blokové schéma vícesložkového chladicího systému, kterému se dává přednost, využívaného v řešeních znázorněných na obr. 5 a 7.

Bloková schémata znázorněná na obrázcích představují různá řešení používaná v postupech podle tohoto vynálezu. Obrázky nejsou míněny tak, že by se vymykaly z rozsahu vynálezu dalších řešení, která by byla výsledkem normálních a očekávaných úprav těchto specifických řešení. Z důvodu jednoduchosti a jasnosti představy byly v obrázcích vynechány různé nutné podsystémy jako jsou čerpadla, ventily, míchačky protékajících médií, řídící systémy a čidla.

• · © © © • 4

- 6 Popis výhodných provedení vynálezu

Předložený vynález při zkapalňování zemního plynu pro výrobu kapalného produktu bohatého na methan o teplotě přibližně nad -112’C (-170’F) a tlaku dostatečném k tomu, aby mohl kapalný produkt existovat při teplotě bublinového varu nebo pod touto teplotou využívá kaskádního chladicího systému. Tento produkt bohatý na methan se někdy v tomto popisu označuje jako stlačený zkapalněný zemní plyn (PLNG). Termín „teplota bublinového varu“ je teplota a tlak, při kterém se začíná kapalina měnit na plyn. Pokud je například určitý objem PLNG chován při konstantním tlaku, avšak jeho teplota se zvyšuje, je teplotou bublinového varu, teplota při níž se začínají v PLNG vytvářet bubliny plynu. Podobně, pokud je jistý objem PLNG uchováván při konstantní teplotě, avšak snižuje se tlak, je tlak při kterém se začne vytvářet plyn definován jako tlak bublinového varu. Při bublinovém varu je směs nasycenou kapalinou.

Používání vícesložkového chladicího systému podle předloženého vynálezu vyžaduje pro zkapalnění zemního plynu menší příkon než vícesložkové postupy používané v minulosti a zařízení používané v tomto postupu lze vyrábět z méně nákladných materiálů. Předchozí technologie, které vyráběly LNG o atmosférickém tlaku a při teplotě až -160 °C (-256 °F), vyžadovaly naproti tomu pro bezpečný provoz výrobní zařízení vyrobené z drahých materiálů.

Energie nutná ke zkapalnění zemního plynu postupem podle tohoto vynálezu je mnohem nižší než energie vyžadovaná v běžných LNG závodech. Omezení energie nutné k chlazení při postupu podle tohoto vynálezu má za důsledek velké snížení kapitálových nákladů, úměrně nižší provozní náklady a zvýšenou účinnost a spolehlivost, čímž se vylepšuje ekonomika výroby zkapalněného zemního plynu.

Při provozních tlacích a teplotách podle předloženého vynálezu lze pro potrubí a další výbavu nejchladnějších pracovních ploch zkapalňovacího postupu používat ocel obsahující okolo 3,5 % hmotn. niklu, zatímco běžný LNG postup vyžaduje nákladnější ocel s 9 % hmotn. niklu nebo hliník. To u postupu podle tohoto vynálezu umožňuje značné snížení nákladů v porovnání s předchozími LNG postupy.

• · * « · · · · · · «*Μ ·· ·· ··

- 7 Při kryogenním zpracování zemního plynu jsou na prvním místě důležitosti nečistoty. Přiváděný surový zemní plyn vhodný ke zpracování podle tohoto vynálezu ze zásoby může být zemním plynem získaným z ropných vrtů (doprovodný plyn) nebo z plynových vrtů (nejde o doprovodný plyn). Složení zemního plynu může značně kolísat. Tak, jak se zde přiváděný zemní plyn používá, je jeho hlavní složkou methan (Ci). Zemní plyn také běžně obsahuje ethan (C2), vyšší uhlovodíky (C₃₊) a menší množství nečistot jako je voda, oxid uhličitý, sirovodík, dusík, butan, uhlovodíky se šesti či více atomy uhlíku, kaly, sírníky železa, vosk a ropu. Rozpustnost těchto nečistot se mění s teplotou, tlakem a složením. Při kryogenních teplotách mohou vytvářet CO2, voda a další nečistoty tuhou fázi, která může uzavřít průchodnost kryogenních výměníků tepla. Těmto potenciálním obtížím lze předejít odstraněním takovýchto nečistot, pokud jsou splněny teplotní a tlakové podmínky k oddělení těchto čistých složek jako pevných fází. V následujícím popisu vynálezu je uvedeno, jak byl proud zemního plynu běžným a dobře známým pochodem vhodně upraven odstraněním sulfidů a oxidu uhličitého a vysušen od vody, aby se získal proud „odsířeného a suchého zemního plynu. Pokud zemní plyn obsahuje těžké uhlovodíky, které mohou během zkapalňování vymrzat, nebo pokud nejsou v PLNG žádoucí, lze je před výrobou PLNG odstranit frakcionačním postupem, jak je to dále podrobněji popsáno.

Jednou výhodou předloženého vynálezu je to, že vyšší provozní teplota umožňuje, aby zemní plyn obsahoval vyšší koncentrace vymrzajících složek, než by to bylo možné u běžného postupu LNG. V normálním LNG závodě vyrábějícím LNG o teplotě -160 °C (-256 °F) musí být například obsah CO₂ pod 50 ppm, aby se předešlo problémům se zamrzáním. Při postupu s teplotami nad přibližně -112°C (-170 °F) může naproti tomu zemní plyn obsahovat CO₂ až do úrovně okolo 1,4 mol % CO₂ při teplotě -112 °C (-170 °F) a okolo 4,2 % při -95 °C (-139 °F), aniž by při zkapalňování podle tohoto vynálezu vznikaly problémy se zamrzáním.

Přiměřená množství dusíku v zemním plynu nemusejí být navíc při postupu podle tohoto vynálezu odstraňována, protože ten zůstává při provozních tlacích a teplotách podle předloženého vynálezu v kapalné fázi s rozpuštěnými uhlovodíky.

9 ·

- 8 Schopnost omezit nebo v některých případech zcela vynechat zařízení nutné pro úpravu plynu a odstraňování dusíku, pokud to složení zemního plynu dovolí, podává značné technické a ekonomické výhody. Těmto a dalším výhodám vynálezu bude lépe porozuměno odkazem na obrázky.

Podle obr. 1 vstupuje přiváděný proud zemního plynu 10 do zkapalňovacího postupu při tlaku nad přibližně 1724 kPa (250 psia), lépe nad přibližně 4827 kPa (700 psia) a přednostně o teplotách pod přibližně 40°C (104°F); pokud to vyžadují okolnosti, lze použít i různé jiné tlaky a teploty a systém lze odborníky, kteří se s tímto vynálezem seznámí, patřičně upravit. Pokud má přiváděný plyn 10 tlak pod přibližně 1724 kPa (250 psia), lze ho vhodnými kompresními prostředky (neznázorněno), což mohou být jeden nebo více kompresorů, zkomprimovat.

Přiváděný plyn 10 prochází chladičem na přívodu 26, což může být jakýkoliv běžný chladicí systém, který ochladí proud zemního plynu na teplotu přibližně pod 30 °C (86 °F). Chlazení se nejlépe provádí ve vzduchovém nebo vodním výměníku tepla. Ochlazený proud H opouštějící chladič na přívodu 26 se dopraví do první chladicí zóny 33a normálního výměníku tepla s vícesložkovým chladivém 33, který je komerčně dostupný a odborníkům známý. Tento vynález se neomezuje na nějaký určitý typ výměníku tepla, ale z ekonomických důvodů se dává přednost výměníkům tepla s plechovými žebry, spirálovým a komorovým výměníkům tepla. Všechny proudy obsahující jak kapalnou, tak parní fázi, které byly přivedeny do výměníků tepla mají na vstupu do výměníku rovnoměrně rozloženou jak kapalnou, tak parní fázi. Aby se toho docílilo, vybavují se jednotlivá vedení kapalné i parní fáze míchacími zařízeními. Pokud je zapotřebí oddělit ve vícefázovém proudění kapalinu od páry, přidává se separátor. Separátor se přidává například do proudu 18 a 24 na obr. 1 (tyto separátory na obr, 1 nejsou znázorněny) před vstup do chladicí zóny 33a a 33b.

Výměník tepla 33 může mít jednu nebo více chladicích zón, nejlépe alespoň dvě. Výměník tepla zobrazený na obr. 1 má dvě chladicí zóny 33a a 33b. Proud zemního * * ·

• · »··· ·· • * * * · • » φ * φ · • φ φ φ · • «· ·»

- 9 plynu 11 se v chladicí zóně 33a výměníku tepla zkapalní chladivém vícesložkového chladicího systému 45 v tomto popisu označený jako MCR systém 45. Řešení systému MCR, kterému se dává přednost a znázorněné na obr. 9, je podrobněji probráno dáte. Chladivo MCR systému je přidávaná vyrobená směs uhlovodíků, která může obsahovat například methan, ethan, propan, butany a pentany. Chladivo, kterému se dává přednost má toto složení uvedené v molprocentech: methan (25,8 %), ethan (50,6 %), propan (1,1 %), i-butan (8,6 %), n-butan (3,7 %), i-pentan (9,0 %) a n-pentan (1,2 %). Koncentraci jednotlivých složek lze nastavit tak, aby splňovala chladicí a kondenzační charakteristiky pro ten přiváděný plyn, který se má chladit, a současně požadavky na kryogenní teplotu zkapalňovacího postupu. Jako příklad teploty a tlaku vhodných pro chladicí systém MCR s uzavřeným okruhem vícesložkového chladivá ve vedení 27 jsou hodnoty 345 kPa (50 psia) a 10 °C (50 °F), za kterých se přivádí do kompresního a chladicího systému MCR 45, kde kompresí dochází k vytvoření vícesložkového proudu tekutiny 18 o tlaku 1207 kPa (175 psia) a teplotě 13,3 °C (56 °F). Proud 18 se ochladí v zóně 33a a dále se ochladí v zóně 33b za vzniku ochlazeného proudu 23 opouštějícího zónu 33b o teplotě -99 °C (-146 °F). Proud 23 se potom nechá expandovat normálním JouleThomsonovým ventilem 46 za vzniku proudu 24 o 414 kPa (60 psia) a -108 °C (-162 °F). Proud 24 se potom v chladicí zóně 33b ohřeje a potom dále ohřeje v chladicí zóně 33a za vzniku proudu 27 o 10 °C (50 °F ) a 345 kPa (50 psia). Vícesložkové chladivo potom recirkuluje v uzavřeném chladicím okruhu. Při zkapalňovacím postupu znázorněném na obr. 1 je MCR systém 45 jediným chladicím systémem s uzavřeným okruhem použitým pro výrobu PLNG.

Zkapalněný proud zemního plynu 19 je PLNG o teplotě přibližně nad -112 °C (-170 °F) a dostatečném tlaku na to, aby kapalný produkt zůstal na teplotě nebo pod teplotou bublinového varu. Pokud je tlak proudu 19 vyšší než tlak nutný k udržení proudu 10 v kapalném stavu, může volitelně proud 19 projít jedním nebo dvěma expanzními zařízeními jako je např. hydraulická turbina 34, za vzniku PLNG produktu o nižším tlaku, avšak stále o teplotě přibližně nad -112 °C (-170 °F) a dostatečném tlaku na to, aby kapalný produkt zůstal na teplotě nebo pod teplotou bublinového varu. PLNG se potom odešle vedením 20 a 29 do vhodného · ♦

9 9 9

9 9 9

9 99 • ·

9 * 9 · · * 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9

9999 99 99 99

- 10 akumulačního nebo přepravního prostředku 50 jako je potrubí, stacionární akumulační cisterna nebo nosič jako je PLNG loď, nákladní auto nebo železniční vagón.

Při skladování, přepravě a manipulaci se zkapalněným zemním plynem může vznikat značné množství „vývaru“, tedy par vznikajících vypařováním zkapalněného zemního plynu. Tento vynález je zvláště vhodný pro zkapalňování vyvařených par vzniklých z PLNG. Postup podle tohoto vynálezu může volitelně opět zkapalnit takové vyvařené páry. Podle obr. 1 se vyvařené páry vedou do postupu podle tohoto vynálezu vedením 22. Část proudu 22 může být volitelně vypouštěna a směrována chladicí zónou 33a k ohřívání vypouštěného vyvařeného plynu pro další využití jako paliva a vytvoření přídavného chladivá pro ochlazovací zónu 33a. Zbývající část proudu 22 přichází do chladicí zóny 33b, kde se vyvařený plyn opět zkapalní. Zkapalněný zemní plyn opouštějící chladicí zónu 33b (proud 28) se čerpá čerpadlem 36 do stlačeného PLNG opouštějícího hydraulickou turbinu 34 a potom se spojí s proudem 20 a převede do vhodného akumulačního zařízení 50.

Proud tekutiny opouštějící hydraulickou turbinu 34 a čerpadlo 36 prochází přednostně jedním nebo více separátory (tyto separátory nejsou na obrázcích znázorněny) oddělující zkapalněný zemní plyn od veškerého plynu, který v postupu nezkapalnil. Provoz takových separátorů je odborníkům dobře znám. Zkapalněný plyn potom přichází do akumulačního zařízeni PLNG 50 a plynnou fázi ze separátorů fází lze použít jako palivo nebojí recyklovat zkapalňovacím postupem.

Obr. 2 znázorňuje jiné řešení vynálezu; v tomto i dalších obrázcích s podobným číslováním objektů mají tyto objekty stejné procesní funkce. Odborníci jistě poznají, že se procesní zařízení jednoho i druhému řešení poněkud rozměrově a kapacitně mění, aby mohla manipulovat s rozdílnými průtoky tekutin, teplotami a složením. Podle obr. 2 vstupuje přiváděný plyn do systému vedením 10 a prochází normálním chladičem přiváděného plynu 26. Zemní plyn přichází z chladiče přiváděného plynu 26 do expanzního zařízení 30, které proud zemního plynu ochladí na teplotu dostatečnou k tomu, aby zkondenzovala alespoň hlavní část těžších uhlovodíků ze zemního plynu nazývaných kapalný zemní plyn (NGL). NGL obsahuje ethan, propan, butan, pentan, isopentan a podobně o tlaku v rozmezí od 4137 kPa (600 psia) do β · « · · • · · * • · · ···♦ »· *

• ·

- 11 * · • » · ·· • tl · • · · · I

I II · II ti

7585 kPa (1100 psia) a teplotě v oblasti způsobující kondenzaci od přibližně 0 °C (32 °F) do přibližně -60 °C (-76 °F). Řešení expanzního postupu znázorněné na obr. 8, je popsané dále podrobněji.

Patní frakce 12 z expanzního postupu 30 přichází do frakcionačního zařízení 35, jehož obecný provoz je odborníkům znám. Frakcionační zařízení 35 může sestávat z jedné nebo více frakcionačních kolon (na obr. 2 neznázorněno), které oddělují kapalný patní proud 12 na předem určený ethan, propan, butan, pentan a hexan. Frakcionační zařízení sestává přednostně z vícepatrové frakcionační kolony (neznázorněno) jako je kolona k odlučování ethanu, která produkuje ethan, kolona k odlučování propanu, která produkuje propan a odlučovače butanu, který produkuje butan, které všechny mohou být ve vícesložkovém chladicím systému 45 nebo jakémkoliv vhodném chladicím systému využity jako přídavná chladivá. Proudy přídavných chladiv jsou na obr. 2 společně znázorněny jako vedení 15. Pokud přiváděný proud 10 obsahuje vysoké koncentrace CO2, může se jedno nebo více proudů přídavných chladiv 15 upravit k odstraňování CO2, aby se předešlo problémům s ucpáváním chladicího zařízení. Frakcionační zařízení musí mít přednostně postup k odstraňování CO2, pokud jeho koncentrace v proudu chladivá přesahuje 3 mol procenta. Kapaliny se z frakcionačního zařízení 65 vypouštějí jako kondenzáty, které jsou na obr. 2 společně zobrazeny jako proud 14, Hlavová frakce frakcionační kolony 35 je bohatá na ethan a další lehké uhlovodíky, a je společně na obr. 2 znázorněna jako proud 13.

Proud obohacený methanem 16 z odlučovače methanu 30 se spojí s proudem bohatým na ethan 13 a přichází jako proud 17 do mísící chladicí zóny 33a ke zkapalňování zemního plynu. Chlazení ochlazovací zóny 33a se provádí normálním vícesložkovým chladicím systémem 45 podrobněji popsaným výše při popisu MCR systému na obr. 1.1 když MCR chladivá cirkulují v uzavřeném okruhu, netěsnostmi v systému se chladivo ztrácí a lze ho doplňovat přídavným chladivém získaným z frakcionačního zařízení 35 (vedení 15). Ve zkapalňovacím postupu znázorněném na obr. 2 je vícesložkový chladicí systém 45 jediným uzavřeným chladicím okruhem použitým ke zkapalňování přiváděného zemního plynu 10.

« v * 9 * 9 · 9 · « « · * «** · · 9 • 9 · · · ♦ · ·«·» ·»*» 99 ·· ·· 99 ··

- 12 Zkapalněný zemní plyn 19 opouštějící míchací chladicí zónu se směsným chladivém 33a přechází přes hydraulickou turbinu 34, kde se sníží tlak a vzniká PLNG o teplotě nad přibližně -112 ’C (-170 °F) a tlaku dostatečném k tomu, aby PLNG zůstal na teplotě bublinového varu nebo pod ní. Hlavní výhodou tohoto řešení je, že odstraňování těžkých uhlovodíků je možné v expanzním zařízení a chladivá mohou být ve frakcionačním zařízení 35 použita jako přídavná.

Obr. 3 znázorňuje jiné řešení předloženého vynálezu, ve kterém se využívá chlazení jednosložkovým chladivém v uzavřeném systému k předběžnému ochlazení zemního plynu 10 před vlastním zkapalňováním na PLNG. Postup podle obr. 3 je podobný postupu znázorněném na obr. 2 vyjma toho, že se používá chladicí systém s uzavřeným okruhem 40 alespoň k částečnému chlazení chladiče na přívodu 26 a zajišťuje chlazení výměníku tepla 60. Proud H opouštějící chladič na přívodu 26 přichází přímo do normálního odlučovače methanu 80 bez nutnosti expanzního postupu 30 použitého v postupu podle obr. 2. Chladicí systém 40 může být normální chladicí systém s uzavřeným okruhem majícím jako chladivo propan, propylen, ethan, oxid uhličitý nebo jakoukoliv vhodnou kapalinu.

Na obr. 3 se může kapalné chladivo ve vedení 18 a MCR systému 45 volitelně chladit ve výměníku tepla 70 proudem chladivá 27, které se vrací do MCR systému 45 z výměníku tepla 33. Proud 18a se může dále chladit ve výměníku tepla 60 chladivém z chladicího systému 40, s chladicí kapalinou 51 proudící mezi chladicím systémem 40 a výměníkem tepla 60. Při tomto řešení se značná část potřeby chlazení přenáší na normální jednosložkový chladicí systém s uzavřeným okruhem 40 jakým je například propanový systém. Přes to, že jsou nutné další výměníky tepla, velikost a náklady na výměník tepla 33 se omezí.

Obr. 4 znázorňuje jiné řešení postupu podle tohoto vynálezu, ve kterém vícesložkový chladicí systém s uzavřeným okruhem 33 před frakcionací předchlazuje přiváděný proud zemního plynu a také zkapalňuje proud zemního plynu na PLNG. Přiváděný proud zemního plynu vstupuje do systému vedením 10 a prochází chladičem na přívodu 26, který ochlazuje zemní plyn a může jej také částečně zkapalňovat. Zemní plyn potom přichází vedením H do první chladicí zóny 33a vícesložkového výměníku tepla 33. Výměník tepla u tohoto řešení má tři chladicí zóny (33a. 33b.

•»· ·· · ···· • · · » · · · * · « · * • · · ···· ···« ···· »» ·· *· ·· ·»

- 13 33c). Druhá chladicí zóna 33b leží mezi první chladicí zónou 33a a třetí chladicí zónou 33c a pracuje na nižší teplotě než první chladicí zóna a na vyšší teplotě než třetí chladicí zóna.

Částečně zkapalněný zemní plyn opouští první chladicí zónu 33a a prochází vedením 11, do odlučovače methanu 80. Odlučovač methanu 80 zemní plyn frakcionuje za vzniku hlavového produktu bohatého na methan 16 a patního produktu 12. Patní proud přichází do frakcionačního zařízení 35, které je podobné výše uvedenému zařízení na výše uváděném obr. 2.

Proud obohacený methanem 16 z odlučovače methanu 30 a hlavový produkt 13 z frakcionačního zařízení 35 se spojí a jako proud 17 přijdou do druhé chladicí zóny 33b výměníku tepla 33. Proud 19 opouštějící druhou chladicí zónu 33b prochází jedním nebo více expanzními zařízeními jako je např. hydraulická turbina 34. Hydraulická turbina 34 produkuje chladný, expandovaný proud 20 (PLNG), který se přivádí do akumulačního zařízení 50 o teplotě nad přibližně -112 °C (-170 °F) a tlaku dostatečném k tomu, aby kapalný produkt zůstal na teplotě bublinového varu nebo pod ní.

Vyvařený plyn vznikající vypařováním zkapalněného zemního plynu v akumulační nádrži během přepravy nebo nakládky lze přivést volitelně vedením 22 do třetí chladicí zóny 33c, ve které vyvařený plyn opět zkapalní. Část vyvařeného plynu může volitelně projít druhou chladicí zónou 33b k ohřátí tohoto vyvařeného plynu před jeho využitím jako paliva (proud 38). Zkapalněný zemní plyn opouštějící chladicí zónu 33c je čerpadlem 36 čerpán do PLNG proudu 20 a potom převeden do akumulačního zařízení 50.

Řešení obr. 4 umožňuje odstranění těžkých uhlovodíků a přídavných vyrobených chladiv bez význačného tlakového spádu, který vyžaduje řešení uvedené na obr. 2 nebo chladicí systém s přídavným chladivém jako je tomu u řešení podle obr, 3,

Obr. 5 znázorňuje ještě jiné řešení tohoto vynálezu, při kterém je přiváděný zemní plyn ochlazen chladičem na přívodu 26 a zemní plyn je zkapalněn ve výměníku tepla 33, chlazeném chladicím systémem s uzavřeným okruhem 45 užívajícím jako chladivo jak vícesložkovou kapalinu, tak vícesložkové páry. To umožňuje zkapalnění vyvařených par z cisteren pouze vícesložkovými parami. Toto řešení je obdobné jako • ♦ · • · » · · ·

9 · · · · 9 9 99

- 14 řešení popsané na obr. 2 vyjma provozu vícesložkového systému výměníku tepla 33. Řešeni MCR systému 45 používá jako chladivo jak páru tak kapalinu a je znázorněno na obr. 10, dále podrobněji popsaném.

Proud par zemního plynu podle obr. 5 vstupuje do systému vedením 10 a prochází přívodním chladičem 26, který sestává z jednoho nebo více výměníků tepla částečně zkapalňujících zemní plyn. Při tomto řešení je chlazení přednostně prováděno vyměňováním tepla se vzduchem nebo vodou. Přívodní chladič 26 je přednostně chlazen normálním chladicím systémem s uzavřeným okruhem 40 vyznačující se tím, že chladivém je propan, propylen, ethan, oxid uhličitý nebo jakékoliv jiné vhodné chladivo.

Vícesložkové chladivo v MCR systému s uzavřeným okruhem 45 podle obr. 5 ve vedení 27 o tlaku např. 345 kPa (50 psia) a teplotě 10 °C (50 ^eF), se vede do normálního kompresního a chladicího systému MCR 45, kde se vytvoří vícesložkový proud kapaliny 18 a vícesložkový proud par 21, oba o tlaku 1207 kPa (175 psia) a teplotě 13,3 °C (56 °F). Proud par 21 se potom dále v chladicí zóně 33a chladí a v zóně 33b se ještě ochladí dále za vzniku chladného proudění 23 opouštějícího chladicí zónu 33 za teploty -99 °C (-146 °F). Proud 23 potom v běžném JouleThomsonově ventilu 46 expanduje za vzniku proudu 24 o tlaku 414 kPa a teplotě 108 °C (-162 °F). Proud 24 se potom ohřeje v chladicí zóně 33b a potom v chladicí zóně 33a ohřeje dále za vzniku proudu 27 o teplotě 10 °C (50 ’F) a tlaku 345 kPa (50 psia). Proud 18 se v chladicí zóně 33a ochladí a potom se nechá expandovat v běžném Joule-Thomsonově ventilu 47. Expandovaná tekutina opouštějící ventil 47 se spojí s proudem 25 a nechá se recirkulovat. Toto řešení má tu výhodu, že vyvařené páry se opět zkapalní za využití pouze par MCR.

Obr. 6 znázorňuje ještě jiné řešení tohoto vynálezu, které je podobné řešení z obr. 2 vyjma toho, že vícesložkový výměník tepla 33 má pouze jednu chladicí zónu (33a) a vyvařené páry se smísí s proudy zemního plynu 16 a 13 namísto toho, aby se zkapalňovaly ve zvláštní oddělené chladicí zóně výměníku tepla 33. Vyvařená pára • · «·»· *· ··

- 15 22 nejprve projde chladicí zónou 33a, a ochlazuje teplejší proudy 17 a 18 a projde do výměníkem tepla 33a. Po opuštění chladicí zóny 33a může být část proudu 22 volitelně vypuštěna (proud 38) jako palivo pro využití v PLNG závodě. Další část proudu 22 přichází do kompresoru 39 ke komprimaci vyvařeného plynu přibližně na takový tlak, který je v proudu plynu 17. Vyvařený plyn (proud 32) opouštějící kompresor 39 se potom spojí s proudem 17. Toto řešení nevyžaduje žádné míšení kryogenních kapalin a může to být jednodušší postup než v případě řešeni na obr. 2. Obr. 7 znázorňuje ještě další řešení tohoto vynálezu, ve kterém je přiváděný plyn chlazen v chladiči na přívodu 26 a zemní plyn se zkapalňuje ve vícesložkovém výměníku tepla 33 chlazeným chladicím systémem s uzavřeným okruhem 45 používajícím jako chladivo jak vícesložkovou kapalinu (proud 18), tak vícesložkovou páru (proud 21). Zpracování podle obr. 7 je podobné jako při postupu znázorněném na obr. 5 vyjma toho, že se alespoň část vyvařeného plynu 22 v kompresoru 39 zkomprimuje na tlak blízký tlaku proudu plynu 16 a zkomprimovaný proud 32 se spojí s proudem zemního plynu 16. Proud 17 obsahující páry z expanzního postupu 30, páry z frakcionačního zařízení 35 a vyvařené páry proudu 32 projdou chladicí zónou 33a a 33b výměníku tepla 33, kde zkapalní proud plynu 17 za vzniku PLNG (proud 19). Podle obr. 7 se část proudu 22 vypouští a prochází chladicími zónami 33b a 33a a opouští výměník tepla 33 (proud 38) k využití jako palivo.

Expanzní postup 30. který se upřednostňuje při využívání v řešeních podle obr. 2, 5, 6 a 7 je znázorněn na obr. 8. Podle obr. 8 se proud plynu 11. dělí do dvou oddělených proudů 100 a 101. Proud plynu 100 se ve výměníku tepla 102 ochladí chladným zbytkovým plynem z vedení 104. Proud plynu 101 se ochladí bočním vařákovým výměníkem tepla 105, kterým protéká tekutina s odloučeným methanem z kolony odlučující methan 130. Ochlazené proudy 100 a 101 se spojí a spojený proud 103 přijde do běžného separátoru fází 106. Separátor 106 rozdělí proud 103 na kapalný proud 107 a proud par 108. Proud par 108 expanduje ke snížení tlaku např. v turboexpanderu 109. Touto expanzí se plyn ještě před tím, než se zavede do horní oblasti kolony odlučující methan dále ochladí. Zkondenzovaný kapalný proud 107 prochází Joule-Thomsonovým ventilem 110, kde expanduje a dále se ochladí před tím, než přijde do odlučovače methanu 80.

« · • · » ···· ·♦ *· ♦· ««

- 16 Zbytkový plyn z horní části odlučovače methanu 80 se vede do výměníku tepla 102 a přichází do kompresoru 111 poháněného alespoň částečně expanderem 1Q9. Zkomprimovaný proud bohatý na methan 16 opouštějící expander 30 se dále zpracovává způsoby podle tohoto vynálezu. Odlučovač methanu vytváří patní kapalný proud 12, který je složen převážně z kapalin zemního plynu (NGL), ponejvíce ethanu, propanu, butanu, pentanu a těžších uhlovodíků. Další příklady expanzního postupu 30 vhodné pro praktické využití podle tohoto vynálezu jsou popsány v US patentu č. 4,698,081 a v Gas Conditioning and Processing [Úpravy a zpracování plynu], sv. 3 publikace Advanced Techniques and Applications, autora Johna M. Campbella a spol., Tulsa, Oklahoma (1982).

Obr. 9 znázorňuje blokové schéma systému MCR 45, kterému se dává přednost při využívání řešení zobrazených na obr. 1, 2, 3, 4 a 6. Podle obr. 9 vstupuje proud 27 do normálního kompresoru 150 komprimujícího chladivo. Zkomprimovaný proud 151 z kompresoru 150 se před vstupem proudu 151 do separátoru fází 153 chladí průchodem normálním chladičem 152. jakým je například vzduchový nebo vodní chladič. Páry ze separátoru fází 153 se vedou proudem 154 do kompresoru 155. Zkomprimované páry chladivá (proud 156) z kompresoru 155 se ochladí v normálním chladiči 157 za vzniku ochlazeného proudu chladivá 18. Kapalný proud 158 ze separátoru fází 152 se čerpadlem 159 čerpá na přibližně stejný tlak jaký je na výstupu z kompresoru 155. Zkomprimovaná kapalina z čerpadla 159 (proud 160) se před ochlazením chladičem 157 spojí s proudem 156.

Obr. 10 je blokové schéma systému MCR 45, kterému se při využití podle řešení z obr. 5 a 7 dává přednost. MCR systém znázorněný na obr. 10 je podobný MCR systému 45 z obr. 9 vyjma toho, že se potom, co se kapalný proud chladivá 160 a proud par 156 spojí a ochladí chladičem 157, přijchází ochlazený proud z chladiče 157 do běžného separátoru fází 161. Páry opouštějící separátor 161 se stanou proudem par 21 a kapalina opouštějící separátor 161 se stane proudem kapaliny 18.

• · *

- 17 ···»·· «» φ« ·· ·«

Příklady

Pro ilustraci byla pro řešení znázorněná na obrázcích provedena simulační hmotnostní a energetická rozvaha, jejíž výsledky jsou v dále uvedených tabulkách 1 až 7. Hodnoty uvedené v níže uvedených tabulkách umožňují lepší pochopení řešení uvedených na obr. 1 až 7, avšak těmi se vynález nijak neomezuje. Teploty a průtoky uváděné v tabulkách se nesmějí považovat za hodnoty nějakým způsobem omezující vynález, a mohou být mnoha způsoby, co se týká teplot a průtoků uvedených ve vynálezu, měněny. Tabulky přísluší k obrázkům takto: Tabulka 1 odpovídá obr. 1, tabulka 2 odpovídá obrázku 2, tabulka 3 odpovídá obrázku 3, tabulka 4 odpovídá obrázku 4, tabulka 5 odpovídá obrázku 5, tabulka 6 odpovídá obrázku 6 a tabulka 7 odpovídá obrázku 7.

Hodnoty zde uvedené byly získány běžné dostupným simulačním provozním programem nazvaným HYSYS™, avšak k získání takových údajů lze použít i jiných komerčně dostupných simulačních programů včetně například HYSIM™, PROU™ a ASPEN PLUS™, které jsou odborníkům známé.

Data uvedená v tabulce 3 ukazují, že řešení znázorněná obrázku 3, mají k ochlazování přiváděného plynu 10 propanový chladicí systém 40.

Při použití základního postupu podle blokového schématu znázorněného na obr. 3 a při použití stejného složení a teploty přiváděného plynu je celkový instalovaný příkon k výrobě normálního LNG (při tlaku blízkému atmosférickému tlaku a o teplotě 160°C (-256°F)) více než dvojnásobný oproti instalovanému příkonu k výrobě PLNG podle řešení znázorněného na obr. 3:185680 kW (249000 HP) pro výrobu LNG proti 89040 kW (119400 HP) k výrobě PLNG. Toto porovnání bylo provedeno za použití procesní simulace HYSYS™.

Odborníci, a to zvláště ti, kteří mají možnost seznámit se s tímto patentem uvidí, že je možno ve výše uvedeném postupu provést mnoho úprav a změn. Podle tohoto vynálezu je možno například použít různých teplot a tlaků v závislosti na celkovém konstrukčním řešení systému a podle složení přiváděného plynu. Doplnit nebo překonfigurovat lze také přívodní chladicí soupravu v závislosti na celkových • · · « * · » * t » • · » · · t v » » » · · • ·· « · · · · · · ·«· ·· ·· ·» «· ··

- 18 konstrukčních požadavcích k dosažení optimálního a účinného provozu výměníků tepla. Jak je již výše uvedeno, uváděná specifická řešení a příklady nesmějí být považována za omezení rozsahu tohoto vynálezu; ta jsou stanovena v nárocích a jejich ekvivalentech, uvedených dále.

• φ φ • φ «·Φ · · · ·· φ • · φ φ φ φ · φ · φ φ

Φ·· φφ ·« »φ ·· Φ·

- 19Tabulka 1

Složení, mol %	M Z	O) O) O) O) CO CO Ν’ co OJOJoOlOJOoooo^-COxo o' O o 0 v-'
m 0 o	CO 00 CO <0 LO IO CO LO T-_ o 'I 'I θ O O O O 'J O o o' p o o* o* o’ o
+ c*> o	CD1 (C1 co. co g xj· g g co co co 00 co o- CO (Ό CO CO o- o-
fM O	h- r- r-r-co co cm co COCOCOCOCOCOCDLOCDCOCOLOCD - „ X+ - CO CO P co o o co o
d	co CO <0 CO lO OOoOOoOOOOOOO°°CO N CN xt xf cn CN CM CN OJ 0) xj O co co co co co
tok	0. E -Ω	cococOíOcor-cocococONj-i-co i-T-ojT-T-iooojocnMON· 0QQ0r-COCQt'-x— x—x“x“O)CQCO ρρχ-ρρχ-χ^χ-χ-χ- co v- χ- CM x- x- CN CM OJ CM x-
·□ L_ CL	kgmol. h‘1	CMCMCOCMCMr-COCOCOCOCOON· χ-χ— tOx-x-O-CDCDCDCD^CDCO l·- h- CD Ο- Γ 0) 0) O) O) l·-
Teplota	IL o	0(0 7 Λ, Ν O Λ| OCOCDcO^COIOLO^tC^LO^CM Γ^-LOIOx-x-t-x— x-x-L0x— x— LO 1 1 1 1 1 1 II
o o	x-COCOCBCO^^—^x-^-CDxT-* co co' £ S S o o £ O £ . ' ' T T 1 Τ'
Tlak	psia	ΦΦΟβιΠιΠΟρ,,ρ,ρ,ιηιΛιΟ oo)O<or-r--(oSS£inr-.<0 CO^-COb-COCOOJ^^^COCOCO
<0 Ol	x-CMOOmcDCOCO^OiOoOCDl·r-OCOOCOCOOx-h-N-N-COxloioooíLOino-N-cocoNrinLo IX) ΙΟ Ol LO Ol OJ x— OlOJCM
Fáze	Pára/ Kapalina	Q_ 0-£ ££ CLEE Q_
	Proud	OT-eoooieoTfwf^cop® x-x-T-x-OJCNO!OtOICMCMOICO

• · ♦ · * • » » » · · · · ···· · · · · ·» ·· ·

» · · • 4 · · · ·· 44 «4 4

4 4

V » » «

4 4 ·

4 4 4

4·

- 21 X- χ°_ ° o o o o o o'

X^- X Ť X o o O O o o o’ o o χ- χ- xo o o o o o' o co co to b- oo

OJ OJ O O) o o θ¹ o O T- C\| o co co 00 00 (O co o o> OJ_ CN o o o o cm oj_ cn o o o o“ o o +

(O υ

CO CO

X· LO

X X cmcmí2^c2'^N co to co

CM CO co

CM co lf) co

CM _m _ CO (O CO co o § 5 U7 U7 LO t- t-- O~

CO CO CO CO CM CM CM CM v- CO O O O o v o

OJ o

°> S % ^ω σί™ ^v (O co tňOJcogcocOlogggf^tO ~ b- CO CO 00 X g co co' g co co o ^ - -- o

X CD b- X co o

E x:

_Q co co rcm cm oj oj co

X o

OJ OJ CM CM OJ OJ LO o o co co

S“

T-

b-

CM

CM

CM

x—

co

CM

O

co

CM-

O

co

O_

O_

x—

co

CO

00

CO

X“

CM_

lf)

x*

x

lf)

x

x“

o>

io

LO

io

LO

O)

X- OJ

x—

CM

O)

OJ

CM

OJ

O)

OJ

CM

CM

CM

CM

OJ

OJ

OJ

co

O

X“

CM

O

X

OJ

O

O

O

O

CM

LO

00

tO

CM

CM

OJ

CM

LO

CM

CM

CO

in

to

LO

LO

OJ

CM

o

CM

X“

X™

to

b-

b.

b>

b-

to

b-

b-

b-

b-

χ·

x—

OJ

OJ

x-

OJ

OJ

CO

x-

x-

X

x

CO

CO

co

b-

v-

b-

b-

X*“

X—

00

T

t”

Tabulka 2 co +-<

O

Qj

0)

H

O

O)

b-

b-

CM

to

oo

LO

O

OJ

00

OJ

OJ

00

00

CO

CO

CO

co

O

o

o

00

X“

o

LO

X“

IO

χ·

LO

to

00

x

χ-

χ-

χ·

00

o

x—

l·*

b-

CO

LO

o

χ—

o

x—

OJ

O

o

o

o

to

b-

co

(O

CO

CO

CM

co

CO

CM

CM

CM

CM

CM

b-

x—

co

CO

CJ

co

LO

co

CO

LO

to

IO

IO

CJ

o r_ _fn _,_cooob-coc£>b-o tO X X ΙΟ t— t— χ— τ— τ-τ-ΙΟτ-ί— IO i i i i i i II

CM b- CO

CO co

Τ' ' - ⁷¹ O rf ^M T „ t- tt O CV rf in £ ¹⁰ £ O O O

CM^gcDCMv-^X^C&C&CňOJ^^^OJO)

- O X

sia

O x—

o o

O OJ

OO CM

o

o OJ

co CM

00 CM

o o

co OJ

IO

O

O CO

O

LO

o

o CD

LO

O o

JC co

CL

oo

co

co

b-

X

b*

b-

co

co

X

X

CM

<0

LO

LO

co

X

X

1-

LO

co

b*

OJ

CO

CO

0)

OJ

co

co

b~

CO

X-

O)

IO

OJ

00

BS

OO

X“

IO

co

b-

V“-

co

X

CO

CM

OJ

b-

co

(0

m

to

lf)

r-

o

T“

CO

o

o

o

oo

CO

C0

b~

X

CO

co

co

G0

b-

LU

IO

LO

x

LO

co

Lij

ío

CM

X

CM

CM

CM

CM

CM

CO ·= ® jot q Q- co

a. o.

* Ϊ * £ Ϊ * * * ί Ϊ o-* * oCMCOXLOCDb-CÓOJOCMCOXLOb-COOJOO ^'«-t-t-t-t-i-t-CMCMCMCMCMCMCMCMCO • · ·

- 22c ‘W >

.8 st o

Q.

CN

CD

D xa

CD

Příkon kW	co o ίο Λ CN oo T- « 00 rf, cn co fa (v. F° fa m *2 l: io o L- o m cn '	76435 81432
Příkon HP	—, o o o o ca > ca C) cO ca ca C9 írtS'- coo i— 22 CN CN CN -r- fa fa CN ii	102500 109200
	Kompresory Kompresor expanzního postupu 30 Kompresory chladicího systému MCR 45 Stupeň 1 Stupeň 2 Rekompresor frakcionace 35 Expandery Expander expanzního postupu 30 Expander 34 Čerpadla Čerpadlo 36 Čerpadlo chladicího systému MCR 45 Čerpadlo produktu frakcionace 35 Čistý příkon Celkový příkon

Φ φ > · ·

I · · ·· «· • ·

2 τ τ ’Τ 't 't τ Ί τ

0_0_οθ00θθ00°^σ'“00000^,θ'^τ_ o ó o* o* o' o' o' cT o’ o

(Ί	co CO
O	05 05
o	o o
+	co co
Γ7	t v
O	CN CN

co to e- „ O O vE- 00 co 00 co 05 05 CN o“ o* o co io co CN O) CN o o“ o

ΓΜ

O

E jz x>

to to O) 05

CO θΟΟΟΟΟ^σσ><—¹ o' o o o o“ o ®®.5.8_βδδ8»»88'!ϊ »»«,»»§►-« ^ηηϊη 5!n»^NNond^,'^h'‘''''o«d co co ro

- 2 CO _ O IO ssíS-ý^ogs

CN

Ύ lf) IC5 CN CN

CN CN

05 t— CO t—

- ιηιηιοιηΐί>^τ~^Μτ05 CN CN CN CN CN O) T 05'

05 05

05

05

τ-

co

00

03

CN

CN

e

Ε-

CN

CN

05

Ε-

E

Ε-

E

Ε-

CN

CO

E

CN

CN

Ο

E

O

05

e

O

5“

τ-

O

O

co

Τ-

τ-

τ-

to

co

co

05

0)

00

CO CN

t—

v—

<O

to

ΙΟ

IO

IO

to

ΙΟ

IO

ΙΟ

IO

ΙΟ

t—

co

O

O

T“

T—

05

05

05

05

05

05

to

05

05

05

05

05

CO

CN

co

co

00

e

e

LO

to

e

e

to

tO

to

to

to

co

Tabulka 3 h

e

E

e

05

co

o

o

O

to

to

O

O

00

to

lO

IO

IO

IO

05

T

05

o

o

T—

CO

'T

05

CO

05

05

to

CO

co

05

05

05

05

05

CN

o

to

E

e

CO

T—

to

05

O

05

05

O

o

05

05

05

05

05

05

'T

to

to

co

co

IO

CO

(0

(0

(0

co

CN

CO

CO

CO

CO

CD

T—

e

χ—

w

co

CO

co

CN

CN

CO

co

CN

CN

CN

CN

CN

<0

ro +->

o

Q| ω

H

LL o

O o o

M- C? CC0

LfOCOSSmtOco^· „^QOtO^CNCOu,”^ o^moor-CN-T-f^^r-o-.

'-'coco^-co-Tcoin^OTj-Tj-gM , ” t— , 'T » r- r- co 'T 05 T co °° <θ ® ^ω- m t co co

X- 'T £~ v (O co ’Τ (O 'T _ο- cn to o* 05* £3 *o“ 05* to* to ^(000(0(^^-05(00^05 05 05 05-205^05 05 (0

I T~ '' l , I ' I I I ι'Γ'?! I I I ro

Q.

o o co CO 00 co e- e- eo co co to to co to (O CO E- 05 CO tω n s w

Ό E- Eto

CO co

O to o o (O to to N

O to o 05 T- o CO T T ro

0,

COCOCOtOCOCOlOiOCOCOCO^-h-O^TOSlOCDOST-CO <-r--r'.o5cor--0505eocNoo(QCN'-'-r'''TO'COcoiD lOCDCOCN^— COCNCNLOE-OCOOOCO^TCOCOCNCOOOElotototo (OlOtOCNCNlOCNCNCN CN CN CN to £Si 0.

\s ¥ =5: í: _

0- 0- i

Y v; v

-^>Q-S-ř£L^^CLÍ<r^^D-CL^iíía.

0- CL ro

cncncncncncnJ^cncnco

- 24 »»©*©· · ······ · 9 ·

99 9 · · · © ©·· 9 ·· «© 9© • 9 « ©9 ©

9 © ·

• · * · · · ··»·*» « « · · · · · · «··· ·· #♦ ··

·· ··

- 25 CM

T J rf ”4· xj- xt

CJ o o O O O O. T. O O O O T θ o o o o o o o o o o

CM

O o

OO 00 00 00 UJ b* <00000 CO UJ 00

OJ OJ_ OJCO o O ® O ® ® ÍN O o O O ^w OJ CN o o o v- co o o o o o” o o +

σ>

O ? $ § 8 Tg 8 ρ·8 § $ ₅ 8888

co co co co

CN CN CN CN

CN

OJ

CJ

O

XT tO OJ

OJ OJ OJ O 00 CD co CO co co co xf

1- co ID

OJUJCOCOCOUJUJUJUJCOOJCD

CO í O CO UJ CO CO co oo \r _ο· _θ- _o‘ θ xr

CO xf

O UJ UJ UJ UJ o co o

E j=

XI co co co co $ CN CN CN

UJ co UJ p. O UJ CN - Ό- xř

UJ UJ UJ UJ χΟΝ CN CN CN

OJ OJ OJ ID SP^F<Oa>mOJ<D<OCD(OOJ uj uj uj uj CNOJCN^^OJCNCNCNCNO)

OJ OJ OJ CN CN CN OJ OJ OJ O O O 00 00 00

XT

OJ

T-COoOODCNxtCNCNOJxrxtxtxrCNCDbOb-OOJb-COOOCOCOCOCOCOOJx-OJ oococN^-T-ujujujinujujujuj^roo T- v- OJUJOJOJCOUJUJUJUJCOCOCO b- oj r-~ r- ^- ~ ^— Tabulka 4 o

Et cn

Oj oj oj oj oo

b-

ί-

Γ—

t—

OJ

OO

O

o

T-

O

o

00

T-

T—

UJ

o

ο

O

V

co

Ν’

OJ

T“

co

co

CD

00

co

co

CO

CO

GO

Lf>

o

Γ-

I—

1—

co

T—

UJ

OJ

co

o

o

OJ

co

co

co

CO

LD

CO Xř

ΟΟ

CO

CO

UJ

CO

co

co

CN

co

co

(O

co

Ύ”

ι-

CO

CO

CO

co

N

co

co

Xt

xj-

xr

γο

^v 1 I I I I I I I ^f rf “ s s « rf ® <d o rf ” T _s ? © rT- N- b- v-' co co NT o ÍN UJ o OJ 2 3 oj Uj X- CN^ÍÝ^COCNt-COv-OJOJOJOJ^CO^-OJOJ·^

CO tí)

Q.

oooooo—.ooooooujoo^,_lrt,«otno ©οοΐ'-.ΝΝ^’ΤΝΝ'ί'-ΝΝ·©“¹^ co xt -o·

CO o_

UJCOOOCOUJOOoOUJOOoo-i-r^UJN-OJOOJT-OO Ο'-ΝΝΟίηΝοιιηοοοΜΝτ-Ντ-ίοωιη UJUJCOCOCNx-COCNb-OOOOOCNxtCOCOCDCOb· UJ ID UJ LD UJ COUJCNUJCNCNCN CNCNCN <0 <ss £ Sl 0.^ * X

q.q-5:

X.

DL

0.

* CL CL ιϊϋο.

TJ

O ®CNCOxfWJCOOOCJJOCN<OxřUJř^OO<3JCO ^x-x-x-x-x-x-x-CNCNCNCNCNCNCNCNCO • 4

4 4 4 ·· • 4 4

4444 44

- 26 4 4 4 ·· 44

• 9 *

••«9 99

- 27 9 9 9 9 9 9

9 9 9 · *·

9 9

9 9

Tabulka 5

Složení, mol %	CM Z	Tt Tt Tt 't Tt 't Tt Tt ΟΟοοοοΟθΟθθΟ'-ΟΟΟΟ'“ *“ o o o o“ o o o' o o
CM O o	oo oo in r- oo co co oo oo co co co 0)0>OCT>0 0°\ Φ O 01 01 o o O O O o“ O T- C\í o* o' o o‘ o* o o o'
+ o	®αθ5(4θίηΓ',£°Γ4®£0^’-^''7^'’-τ*Υ,_ Υ V \ ů O “í O) O O O (Ώ O (O CO (Ώ O O O <N CÍ {g 23 OJ ° to °° ° 00 °° °° ° °
N O	^c^to0S^gfeggto^íoíotg^^cn^ ω M σ>' $ ° ™ ° k £ k « ° °
ó	m m M T_ ΙΟ Ν’ ^t τί V co cn co co co or? < © cn cd co ojcno^cncncocDcococo^oicnoi
tok	E £ a	OOiTtCOOT-CNT-OOt-r-LOCDLOlOlOCOCOCOl·' cMCNOiocjCMmejocNOjTtco^-TtTrmcĎOco σ)σ>ιηο4τ-τ-«Γ^ιο^^σ>ιοσ>σ)σ)τττ-ίν.ττ O O t— v- 0i0)T-0>0>00(£)00c000Oc0C\|C0 co oo o- o- tj- o- co co oo oo co oo T“
‘O ί- Ο.	£ íc O) jť	r-r^ojinooioocnr-ojojcoQOcococooTtTtOT οοοον-οιητ-ιοίΝίΛίοττοοτί-ττττ^-ΛΐΛΐΛ t- h- CO T“ IO OT-COT-T-COOCOCOCOT-TtmiO co CO CDCOOOCOCOOCMOOOOT-rs-T- CO CO CO CO T- CO CO Tt TtTtTtlO CO
Teplota	u_ o	TřT* CD O O l·- CO l·- 0-0 OOXSoCOT-OTtcOTt^COTth-COOTt^O) h-TtS^OOlOTtTtCDT-rÍ-COT-TÍ-T-T^Tt^-^V II lili II
o 0	N n s ω n co « g co q 7 γ to T- S S c\f cd co 3 S < 10 r- ° 01 Í2 θ cn io ^-
Tlak	psia	oooco^ooooooooioooo^^^omo t-oo)cmSo>cjcmocdt-ot-cďSí5Scj>t-o
kPa	COCOr-CDCOOOCDCDCOCO^-COr-COTt(J)LOCT)T-CO ooT-mT-cor-T-T-c£>T-cocoojo>T-b.-^-cotoio (OinNOT-cOOOOCOCOOCOh-TtCOCOCDCIOb«Ο W Tt IO COUJlOCMTtCJCNCNT- <\| CN CM
Fáze	Pára/ Kapalina
	Proud	OT-ojco^-incor^ooooT-ojcoTtmi^-oocJico t-t-t-t— t-t-t-vt-t-OJÓJOJOJCnOÍOJCJOJCO

• 9 • 9

-28 9 9 «

99 c

O >

BÉ > iC -X 0.

co r·- πω co CD CN to cn řZ co rI

CO

O h- ΓΟΟ tO

CN 00 to

CD CD CD 'r00 05 c

ⁱco >

o >υ

O

□.

iO (0

JO

CD

H c

O

2^ iu.

0_ c

o n ᣠτ >u. -CL

O

O

CO

CN

O O O O 05 00 ° Nť T00 CO

OO O to CO o CN 1O O o o CN 05 CO CN i- CN

IO

O O co is > ° & ^m O Q) « c 05 Q

q.E

ES ž

o » ® ® So.

Εω

§.

to co δ

co c

o

Ό £

^N o

Έ » 05 © « ě

J£ o;

d*

TJ

C

CO

Q.

á o

co

Q.

to

O

Q.

O

-C c

N

C co

Q.

to to

D c

(0

Cl

X

LU

CO L_ c -22 CO Ό Q. TO x ΡIO ’Τ o8 c

E c '05 O *1 ω

co o

TJ ω

XZ o

o

T>

CO *->

Ό 2 Q.

θ O TJ CO n

co . _ e-e-e·⁰05 05 05 c Bé >1—

Q £

lu ®υυϋ ω i o

.2 05 O O

- 29 • 44» 44 ·· • 4 · · · 4

4 4 4 4 4 4 « 4 4 4 4 4

44 44 rj

Z

F J 2 Ν’ Ν' Ν’ N Ν' Ν'

O O o o o o o o O o O v- o O O T- '“, o o” o* o o’ o o’ o O oo oo 0 r- oo 0 000 oo co ffi 0>00)QQO)(7)Q(J)CňCNQQQr\fŇ o o’ Ά cn o o* o* o o o o (N

O „

N Nf ^N- ο - 0 0 oo oo

CN CN

CO 0 <D CM

Sí c cn co o

CN ^α

Ν Ν' Ν' x- t—

Ο’ΝοοΟ'ΤΝ'Ν'οο

- CN - - CN CN CN Z$ „1— x- x- O O O cn cn í 10 co

CD cn co co □; CN ^υ co ,, N-_N-N-0___00 r— Γ— ι*—, Γ— Ν' Cl o ' - 10 L-' - > IO 10 10 Jq co co co co o

CD CD l·rcn <- X- Γ- CO CO CO x— x— Xrxi rx, W ™- _o ™. ™. 0 ™, '“, 0 0 0

Soí co''^- tnN-N-oJN-N-cn^JOJCNcncn cn cn co _ cn o> cn cn cn cn cn cn o_

E x xs

01

O)

Ν'

co

O i-

CN

0

CD

0

0

Ol

0

0

0

Γ-

CN

CN

CN

O

0

CN CN

cn

co

O

CO

0

0

O

o

o

Ν'

Ν’

Ol

01

10

CN

T“ T

co

CN

0

CN

CN

0

0

0

0

0

O

O

O

V“

Ol

CO

Γ-

CO

0

CD

Γ—

Γ-

Γ-

0

0

OO

00

Γ-

0

T“

0

0

Τ’

t“

v-

V“

'T”

*”

Tabulka 6

El· cn

2£.

CO CD CO CO

CN 10 00 10 O x- O 0 t— x— 10 O

CD

CO CO CO N 10 CO ΓΟΟ ΓΙΟ ΓΓ0 CO 10 CO

CO 00 CO CO CO 01 o

DO Tf Ν’ Ν' O O0 r- cn co co co co co

Γ- CN CO CO CO X- X“ co to in to (O o

Qj

0) o

ΓN o

Tř ,_0OOCDr— H-)__ <O0Ncortin®xt® ooiON-N-iOx-xi^ix^N-^N· lilii

O CD X- NT

CN ΓΟΟ í O Γpq CO CD O co

CN x+ O CN CD C*í „c co Í2 £ o CO o ^^'(DCNT-^UJ'^£’T-cnoio»o) —

CN ’-'ί io o> cn

CD™ od

CO

o

O

o

0

o

0

0

o

0

0

O

O

0

o

ω

V

O

cn

CN

Ol

CN

CN

o

cn

r—

uj

CN

o

Q.

0

0

0

Γ—

LN

Ν'

Γ-

Γ--

0

0

N

Ν'

CN

¢0

LO

Γ-

Ν'

0

0

r-

Ol

0

0

Ol

Ol

0

0

Γ-

CN

Ν'

cn

Ol

0

0

V

0

y—

0

Γ-

T”

T—

0

V

0

CN

0

r—

0

TO

0

0

Γ-

o

T

0

o

o

O

0

0

0

0

N

0

o

Γ—

LL

0

0

Ν'

0

0

0

0

CN

Ν'

CN

CN

0

CN

ro £&

CL CL * * * V * í * s: ϊ * * * s oΟΝ0Ν00Γ— 0GlOCN0N’t'-CN0 t-x-x-x-t-t-x-xt-CNCNCNCNCNCOCO • · #

- 30 « » * ···· ♦· » W · ♦ · · ♦ · · ft · ·

* ·» · φ

··

9 9

9 9

9 9

9999 99

Φ 9 · · • · · · 9 9

9 9 9 9

99 99

- 31 r

Tabulka 7

Složení, mol %	CM Z	O Ό Nť Nf \f Tf ? <í OOoOOO^C^oOOqt-qqooot-t-qqq o’ o o’ o Q* o* o' o Ó
CM O o	oo oo m r- oo co ooto — co co co CDOlOOQoOCnQdO -CNoooooCMCNoOO O* o CM o' o o o ° o o o'
+ o	SSŠoJoío^fOŠoMtOoOv-OOCOCOOOOv-j-ggJ^ S S ω ° ω ω <° <° ° ° V? xr 04
ÍM O	® <?. S k o 2 £ £ in £ £ 5 £ » 5 S 5 <Ύ £ 8 8 2J M ” °> co 8 « ti ° fe 8 £ fe o o £ £ m
o	£ X ® O 2- ω ω £ m m m τι \r \rň- N- τ ιω σιιη ιλ ιη ιλ T φ σι ,τ x z ω ϋ) ω cMcno3ÍDcno3cocococococoCMcncn®<DOJ
tok	£ Lc	cooJM-cooT-cMcoincocoNro^-Tř^-M-oiCMN-ioincn (ΝίΜΟίηΓΜίΝσίΟΙ^ΟΟίΛΟΟίηιηΐΟίηΟΜΗΟΜΝ-Ε-ίΝ CDChlOCM-F-v-COOTCOOJCnCNlOCMCMCNOMCOCMCDCOCOtD Ο Ο F— -r- OCMCOCNCMCMCOCMCMCMCMlOCOCOCOíOlO cooo s co Ft 03 co s h- r- r- r- t- v t v- t— t-
Průi	f>	u-c-cMmoomoTj-co^rTrtóoococococotD^cňcototD oooo^oto-F-or^oob-ooh-b-r-r^^íooo^-h-^t· r- r- <o ίο ΟΰΟΘίοκΘΝΝΝ^-’ί'ίΐηίοιο^ <0(0 (Dr--0>f^^-CMCMCMCMCMCMCMt-T-O>CJ>CM CO CO CO CO f— CO CO (O CO CO CO CO in F- F- Lf>
Teplota	LL 0	ooX2o(0^(OSmSsrtrtS0°io'íi0ocoa h--O-S^00tO'4-CO<DT-x-C0T-T-^a?u?ina?lOlí?tPt9
o 0	f- _ r-_ cm r- co o p. o- <7. <o o.« J τ *o <© « oo <£>_ v-' _r J9 CM co CO* ,rt «Γ <X> 10 {jj O CO Q T- lO f^j· co jxj lf> m· T- ' CMW i t i i ~ i i i i i i
Tlak	psia	ooooo^ooocooooioooo—, — o.rtOmo — -, T-OíJ>CM£cnCNCMCB<Ov-Oi-«-eoP£<o!2cOO><oSS Φ(0ΟΝ(Ί'ίΝΝηωΤΓΟΜ·!0Γ^ω(0σ,ΝΜ03ίΟίΰ
(0 CL	locoh-ooooooicoojcoT-ojr-iocoxtcMcocococM’^··^· OOT-lOT-COl^-v-T-oOOCOCOCMC-OO-F-OOr^COCMCO-í-·»lOUÍb-OT-tOOOtDÍDOOtDCOCMXj-^-^-COOr^-^^M· lOin-M-m COiOLOCM^CMCMOMCM CM lO CM CM
Fáze	Pára/ Kapalina	čč ., . z ní . ní v ní ní ní

σ

Claims (21)

1. Patentové nároky

   1. Vícesložkový chladicí postup zkapalňování zemního plynu, zejména stlačeného proudu plynu bohatého na methan vyznačující se tím, že sestává z kroků zkapalňování proudu plynu výměníkem tepla chlazeným vícesložkovým chladicím systémem s uzavřeným okruhem za vytvoření produktu bohatého na methan o teplotě nad přibližně -112 ’C (-170 °F) a tlaku dostatečném k tomu, aby kapalný produkt zůstal na teplotě bublinového varu nebo pod ní a zavedením kapalného produktu do akumulačního zařízení o teplotě nad přibližně -112 °C (-170 °F).
2. 2. Postup podle nároku 1 vyznačující se tím, že se tlak kapalného produktu sníží expanzním zařízením před tím, než se kapalný produkt zavede do akumulačního zařízení, přičemž expanzní zařízení vytváří proud kapaliny o teplotě nad přibližně -112 °C (-170 °F) a tlaku dostatečném k tomu, aby kapalný produkt zůstal na teplotě bublinového varu nebo pod ní.
3. 3. Postup podle nároku 1 vyznačující se tím, že se vyvařené páry vzniklé vypařováním zkapalněného zemního plynu přivedou do jmenovaného výměníku tepla, alespoň částečně se a dále se zkomprimují na teplotu nad přibližně -112 °C (-170 °F) a tlak dostatečný k tomu, aby kapalný produkt zůstal na teplotě bublinového varu nebo pod ní.
4. 4. Postup podle nároku 3 vyznačující se tím, že proud plynu podle nároku 1 se zkapalní průchodem první chladicí zónou výměníku tepla, který má první chladicí zónu a druhou chladicí zónu pracující na nižší teplotě než je teplota první chladicí zóny, a vyvařený plyn se zkapalní průchodem druhou chladicí zónou výměníku.
5. 5. Postup podle nároku 4 vyznačující se tím, že se část vyvařeného plynu vypouští před tím, než tento vyvařený plyn přijde do výměníku tepla a tato část vyvařeného plynu se převede do první chladicí zóny kjeho ohřátí a současně k ochlazení proudu plynu procházejícího výměníkem tepla a ohřátý vypouštěný vyvařený plyn se využije jako palivo.

   • « • 9

   9 9

   - 34
6. 6. Postup podle nároku 1 vyznačující se tím, že dále z komprese vyvařený plyn vzniklý vypařováním zkapalněného zemního plynu se komprimuje na tlak blízký tlaku proudu plynu vedeného do výměníku tepla a spojí se se zkomprimovaným vyvařeným plynem před tím, než proud plynu přijde do výměníku tepla.
7. 7. Postup podle nároku 1 vyznačující se tím, že se vyvařený plyn vzniklý vypařením zkapalněného zemního plynu ochladí ve výměníku tepla, zkomprimuje se a spojí se s proudem plynu a oba spojené proudy se vedou do výměníku tepla ke zkapalnění.
8. 8. Postup podle nároku 7 vyznačující se tím, že se část vyvařeného plynu po průchodu výměníkem tepla a před kompresí ochlazeného vyvařeného plynu vypustí a využije se jako palivo.
9. 9. Postup podle nároku 3 vyznačující se tím, že výměník tepla sestává z první chladicí zóny, druhé chladicí zóny a třetí chladicí zóny, kdy jmenovaná druhá chladicí zóna pracuje při teplotě pod teplotou první chladicí zóny a nad teplotou třetí chladicí zóny a vyvařený plyn se přivede do třetí chladicí zóny ke zkapalnění vyvařeného plynu, část vyvařeného plynu se vypustí před tím, než projde třetí chladicí zónou a průchodem vypouštěného vyvařeného plynu druhou chladicí zónou se ohřeje vyvařený vypouštěný plyn a využije se jako palivo.

   •φ* φφ · · ·φ φ φ φ φ φ φ « ♦ · · φφ φ φφ φφφφ φ φ φ φ •ΦΦΦ φφ φφ ·· ·· φφ

   - 35
10. 10 Postup podle nároku 1 vyznačující se tím, že se z proudu plynu obsahujícího methan a uhlovodíky těžší než methan odstraní převážná část těžších uhlovodíků frakcionací za vzniku proudu par bohatých na methan a proudu kapaliny bohaté na těžké uhlovodíky, a proud par se zkapalní průchodem výměníkem tepla .
11. 11. Postup podle nároku 10 vyznačující se tím, že se kapalný proud bohatý na těžší uhlovodíky dále frakcionuje za vytvoření par bohatých na ethan, a ten se dále spojí s proudem bohatým na methan podle nároku 7.
12. 12. Postup podle nároku 10 vyznačující se tím, že se kapalný proud bohatý na těžší uhlovodíky před frakcionací ochladí.
13. 13. Postup podle nároku 1 vyznačující se tím, že u výměníku tepla, který má první chladicí zónu a druhou chladicí zónu, se první jmenovaná chladicí zóna chladí procházejícím vícesložkovým kapalným chladivém, kde ochlazuje kapalné chladivo, průchodem kapalného chladivá tlakovým expanzním zařízením se dále sníží teplota kapalného chladivá a průchodem chladivá a průchodem par vícesložkového chladivá první a druhou chladicí zónou se sníží jeho teplota, průchodem par ochlazeného chladivá expanzním zařízením, průchodem expandovaného chladivá druhou chladicí zónou a potom první chladicí zónou a zkapalněním proudu plynu průchodem proudu plynu první chladicí zónou a druhou chladicí zónou vznikne kapalný produkt mající teplotu nad přibližně -112 °C (-170 °F) a tlak dostatečný k tomu, aby kapalný produkt zůstal na teplotě bublinového varu nebo pod ní.
14. 14. Postup podle nároku 1 vyznačující se tím, že dále obsahuje:

    (a) chlazení proudu plynu, aby došlo k částečnému zkapalnění proudu plynu;

    « « « 9 • 99 9

    9 9 9 *·· ·

    - 36 9 9*99 • 9 9 · 9 9

    9 9 9 9 9 • «9 «9 (b) oddělení částečně zkondenzovaného proudu plynu na kapalinu bohatou na uhlovodíky těžší než methan a proud par bohatých na methan;

    (c) frakcionaci zkapalněné části alespoň v jedné frakcionační koloně za vzniku proudu par bohatých na ethan a proudu kapaliny bohatého na uhlovodíky těžší než ethan a odstranění proudu kapaliny z postupu;

    (d) spojení proudu par bohatých na methan a proudu par bohatých na ethan a průchodem proudu spojených par výměníkem tepla podle nároku 1, kde se spojený proud zkapalní; a (e) expanzi alespoň části podchlazené kapaliny za vzniku kapalného produktu majícího teplotu nad přibližně -112 °C (-170 ^eF) a tlak dostatečný k tomu, aby kapalný produkt zůstal na teplotě bublinového varu nebo pod ní ještě před zavedením spojených kapalných proudů do akumulačního zařízení.
15. 15. Postup podle nároku 14 vyznačující se tím, že chlazení proudu zemního plynu v kroku (a) je alespoň částečně provedeno propanovým chladicím systémem s uzavřeným okruhem.
16. 16. Postup podle nároku 14 vyznačující se tím, že se vyvařené páry vzniklé vypařováním zkapalněného zemního plynu přivádějí do výměníku tepla za vzniku druhého proudu zkapalněného zemního plynu majícího teplotu nad přibližně -112 °C (-170 °F) a tlak dostatečný k tomu, aby kapalný produkt zůstal na teplotě bublinového varu nebo pod ní, a druhý proud zkapalněného zemního plynu se spojí s expandovaným zkapalněným plynem z kroku (e) podle nároku 14.
17. 17. Postup podle nároku 14 vyznačující se tím, že proud bohatý na methan z kroku (b) a kroku (c) podle nároku 14 přichází do první chladicí zóny a vyvařené páry vznikající vypařováním zkapalněného zemního plynu a mající teplotu nad přibližně -112 °C (-170 °F) přicházejí do druhé chladicí zóny, kde zkapalňuji.

    # * ···· 4»

    - 37
18. 18. Postup podle nároku 10 vyznačující se tím, že proud plynu vstupuje do procesu při zvýšené teplotě sahající od 0 ^eC do přibližně 50 °C a zvýšeném tlaku sahajícího od přibližně 2758 kPa (400 psia) do přibližně 8274 kPa (1200 psia) a zkapalněný produkt v procesu vzniklý má tlak vyšší než 1724 kPa (250 psia) a teplotu přibližně nad -112 °C (-170 ’F).
19. 19. Postup podle nároku 1 vyznačující se tím, že vícesložkový chladicí systém má chladivo obsahující methan, ethan, propan, butan, pentan, oxid uhličitý, sirovodík a dusík.
20. 20. Postup zkapalňování proudu zemního plynu obsahujícího methan, propan a těžší uhlovodíky na zkapalněný zemní plyn mající tlak vyšší než 1724 kPa (250 psia) a teplotu přibližně nad -112 °C (-170 °F), sestávající z:

    (a) průchodu proudu zemního plynu první chladicí zónou vícesložkového výměníku tepla, kde vícesložkový výměník tepla má tři chladicí zóny, kde druhá chladicí zóna pracuje při teplotě pod teplotou první chladicí zóny a nad teplotou třetí chladicí zóny;

    (b) frakcionace ochlazeného proudu přiváděného zemního plynu k oddělení proudu bohatého na methan od proudu těžších uhlovodíků;

    (c) frakcionace proudu těžších uhlovodíků za vytvoření proudu bohatého na ethan a proudu obsahujícího uhlovodíky těžší než ethan a odstraňování uhlovodíků těžších než ethan z procesu;

    (d) spojení proudu bohatého na methan z kroku (b) a proudu bohatého na ethan z kroku (c) a průchodem spojených proudů druhou chladicí zónou vícesložkového chladicího systému a chlazení spojených proudů za vzniku podchlazeného kondenzátu; a (e) expanze alespoň části podchlazeného kondenzátu za vzniku zkapalněného zemního plynu majícího tlak vyšší než přibližně 1724 kPa (250 psia) a teplotu nad přibližně-112 °C (-170 °F);

    * • φ · φ

    - 38 (f) průchodu plynu vzniklého vypařováním zkapalněného zemního plynu obsaženého v akumulační nádrži třetí chladicí zónou vícesložkového chladicího systému za vzniku druhého proudu zkapalněného zemního plynu a spojení druhého proudu zkapalněného zemního plynu se zkapalněným zemním plynem vzniklým v kroku (e).
21. 21. Postup zkapalňování proudu zemního plynu obsahujícího methan, propan a těžší uhlovodíky za vytvoření zkapalněného zemního plynu majícího tlak vyšší než přibližně 1724 kPa (250 psia) a teplotu nad přibližně -112 °C (-170 °F), sestávající z:

    (a) chlazení proudu zemního plynu propanovým chladicím systémem;

    (b) frakcionace ochlazeného proudu zemního plynu k oddělení proudu bohatého na methan od proudu těžších uhlovodíků;

    (c) frakcionace proudu těžších uhlovodíků za vytvoření proudu bohatého na ethan a proudu obsahujícího uhlovodíky těžší než ethan a odstraňování uhlovodíků těžších než ethan z procesu;

    (d) spojení proudu bohatého na methan z kroku (b) a proudu bohatého na ethan z kroku (c) a přivedením spojených proudů do první chladicí zóny vícesložkového chladicího systému majícího první chladicí zónu chlazenou vícesložkovou kapalinou a vícesložkovými parami a výměnou tepla s proudem bohatým na methan spojeným s proudem bohatým na ethan, za vzniku podchlazeného kondenzátu; a (e) expanze alespoň části podchlazeného kondenzátu za vzniku zkapalněného zemního plynu majícího tlak vyšší než přibližně 1724 kPa (250 psia) a teplotu nad přibližně -112 °C (-170 °F);

    t · * k k · · · · · . · k · · k ·«· · » * • ·· . » · · · · · · •k*« ·· ·* ·· ·· ··

    - 39 (f) přívodem plynu vzniklého vypařováním zkapalněného zemního plynu, který je v akumulační nádrži do druhé chladicí zóny vícesložkového chladicího systému za vzniku druhého proudu zkapalněného zemního plynu a spojením s druhým proudem zkapalněného zemního plynu vzniklého v kroku (e).