EA040163B1 - LIQUIFICATION OF INDUSTRIAL AND HYDROCARBON GAS - Google Patents

LIQUIFICATION OF INDUSTRIAL AND HYDROCARBON GAS Download PDF

Info

Publication number
EA040163B1
EA040163B1 EA201792086 EA040163B1 EA 040163 B1 EA040163 B1 EA 040163B1 EA 201792086 EA201792086 EA 201792086 EA 040163 B1 EA040163 B1 EA 040163B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
gas
pressure
aqueous ammonia
ammonia
heat
Prior art date
Application number
EA201792086
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Колин Ф. Никифорук
Original Assignee
Пткс Технолоджис Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Пткс Технолоджис Инк. filed Critical Пткс Технолоджис Инк.
Publication of EA040163B1 publication Critical patent/EA040163B1/en

Links

Description

Область техникиTechnical field

Данное изобретение относится к системам и способам для сжижения промышленных и углеводородных газов или газовых смесей.This invention relates to systems and methods for liquefying industrial and hydrocarbon gases or gas mixtures.

Уровень техникиState of the art

Промышленные газы, такие как СО2, H2S, N2, О2, H2, He, Ar, воздух и другие газы, и углеводородные газы, такие как метан, этан, пропан, этилен и другие углеводородные газы, или смеси газов, традиционно сжижают, используя циклы охлаждения на основе хорошо известного цикла Карно, или турбодетандерные циклы. Для криогенных температур, достигаемых во время этих промышленных процессов, позволяющих осуществлять сжижение, могут требоваться сложные каскадные циклы охлаждения, которые являются затратными с точки зрения стоимости, энергии и эксплуатационных расходов.Industrial gases such as CO2, H2S, N2, O2, H2, He, Ar, air and other gases, and hydrocarbon gases such as methane, ethane, propane, ethylene and other hydrocarbon gases, or mixtures of gases, are traditionally liquefied using refrigeration cycles based on the well-known Carnot cycle, or turbo-expander cycles. The cryogenic temperatures reached during these commercial processes to allow liquefaction may require complex cascaded refrigeration cycles that are expensive in terms of cost, energy and operating costs.

Соответственно, в данной области техники существует потребность в альтернативных способах сжижения промышленных и углеводородных газов или газовых смесей, которые могут быть относительно энергоэффективными, экономными и практическими в отношении их реализации.Accordingly, there is a need in the art for alternative processes for liquefying industrial and hydrocarbon gases or gas mixtures that can be relatively energy efficient, economical, and practical to implement.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

В одном аспекте изобретение включает способ сжижения газа с использованием системы сжижения газа, включающий следующие непоследовательные этапы:In one aspect, the invention includes a process for liquefying a gas using a gas liquefaction system, comprising the following non-sequential steps:

a) получают впускной газ, имеющий впускное давление, на ступени получения газа;a) receiving an inlet gas having an inlet pressure at the stage of gas production;

b) охлаждают газ, полученный на этапе (а), на ступени охлаждения, содержащей контур абсорбционного охлаждения с помощью по меньшей мере одного абсорбционного холодильника;b) cooling the gas obtained in step (a) in a refrigeration stage comprising an absorption refrigeration circuit with at least one absorption cooler;

c) осуществляют адиабатическое снижение давления охлажденного газа в ступени сжижения с помощью клапана Джоуля-Томсона для сжижения по меньшей мере части газа;c) performing an adiabatic pressure reduction of the cooled gas in the liquefaction stage using a Joule-Thomson valve to liquefy at least a portion of the gas;

d) нагревают насыщенный водно-аммиачный флюид в ректификаторе для выделения аммиачного газа, при этом получая ненасыщенный водно-аммиачный флюид;d) heating the saturated aqueous ammonia fluid in a rectifier to separate ammonia gas, thereby obtaining an unsaturated aqueous ammonia fluid;

e) осуществляют переохлаждение водно-аммиачного флюида и его циркуляцию к верхней части пароабсорбционной колонны (ПАК);e) supercooling the water-ammonia fluid and circulating it to the top of the vapor absorption column (PAC);

f) осуществляют конденсацию аммиачного газа, полученного в ректификаторе, и мгновенное выпаривание жидкого аммиака для получения охлажденного аммиачного газа для применения по меньшей мере в одном абсорбционном холодильнике;f) condensing the ammonia gas produced in the rectifier and flashing the liquid ammonia to produce chilled ammonia gas for use in at least one absorption cooler;

g) осуществляют абсорбцию аммиачного газа, отведенного по меньшей мере из одного абсорбционного холодильника ненасыщенным водно-аммиачным флюидом в ПАК, для получения насыщенного водно-аммиачного флюида, подаваемого на этап (d) при поддержании рабочего давления в верхней части ПАК ниже атмосферного с помощью зажатия испарительного клапана, регулирующего циркуляцию ненасыщенного водно-аммиачного флюида к верхней части ПАК, тем самым снижая давление всасывающей части насоса в насосе для отвода насыщенного водно-аммиачного флюида из ПАК, поддерживая при этом давление всасывающей части выше эффективного положительного напора, требуемого на всасывании для работы насоса, для гарантирования абсорбции паров безводного аммиака.g) absorbing the ammonia gas withdrawn from at least one absorption cooler with an unsaturated aqueous ammonia fluid in the PAK to obtain a saturated aqueous ammonia fluid supplied to step (d) while maintaining the working pressure in the upper part of the PAK below atmospheric by clamping an evaporative valve that controls the circulation of unsaturated aqueous ammonia fluid to the top of the PAK, thereby reducing the pressure of the suction pump in the pump to remove the saturated aqueous ammonia fluid from the PAK, while maintaining the suction pressure above the effective positive head required at the suction for operation pump, to guarantee the absorption of anhydrous ammonia vapor.

Газ может содержать промышленный газ или углеводородный газ или любую смесь промышленных или углеводородных газов. Указанный способ может приводить к сжижению по меньшей мере одного компонента газа, части газа или практически всего газа.The gas may comprise industrial gas or hydrocarbon gas or any mixture of industrial or hydrocarbon gases. Said process may result in the liquefaction of at least one component of the gas, a portion of the gas, or substantially all of the gas.

В другом аспекте изобретение может включать систему для сжижения газа, содержащую ступень получения для приема впускного газа при впускном давлении, ступень охлаждения, содержащую контур абсорбционного охлаждения для охлаждения полученного газа, и ступень сжижения, содержащую дроссельный клапан Джоуля-Томпсона для по меньшей мере частичного сжижения охлажденного газа. В одном варианте реализации изобретения указанная система может дополнительно содержать ступень компрессии для компрессии газа до необходимого давления и ступень рекуперации тепла энергии компрессии для переноса тепла от ступени компрессии к контуру абсорбционного охлаждения. В другом варианте реализации изобретения указанная система может содержать ступень рециркуляции газа для рециркуляции несжиженных компонентов газа в контуре рециркуляции пара с низким давлением, который дополнительно охлаждает сжатый и охлажденный газ, который потом направляется в ступень компрессии.In another aspect, the invention may include a gas liquefaction system comprising a production stage for receiving inlet gas at inlet pressure, a refrigeration stage comprising an absorption refrigeration circuit for cooling the produced gas, and a liquefaction stage comprising a Joule-Thompson throttle valve for at least partial liquefaction chilled gas. In one embodiment of the invention, said system may further comprise a compression stage for compressing the gas to the required pressure and a compression energy heat recovery stage for transferring heat from the compression stage to the absorption cooling circuit. In another embodiment of the invention, said system may comprise a gas recirculation stage for recirculating non-liquefied gas components in a low pressure steam recirculation circuit, which additionally cools the compressed and cooled gas, which is then sent to the compression stage.

В одном варианте реализации изобретения контур абсорбционного охлаждения содержит ректификатор и пароабсорбционную колонну.In one embodiment of the invention, the absorption refrigeration circuit comprises a rectifier and a vapor absorption column.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

Далее изобретение будет описано с помощью типовых вариантов реализации с отсылкой на прилагающиеся упрощенные, схематические графические материалы.The invention will now be described by way of exemplary embodiments with reference to the accompanying simplified, schematic drawings.

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение одного варианта реализации данного изобретения.Fig. 1 is a schematic representation of one embodiment of the present invention.

Фиг. 2A и 2В вместе представляют собой схему технологического процесса (СТП) одного варианта реализации изобретения, в котором проводят компрессию газа до давления ниже критического.Fig. 2A and 2B together represent a process flow diagram (STP) of one embodiment of the invention in which gas is compressed to a subcritical pressure.

Фиг. 3 представляет собой диаграмму Молье для диоксида углерода (CO2), применяемого в одном варианте реализации данного изобретения. На этой и других диаграммах Молье изображены отдельные диаграммы энтальпия-давление, предоставленные корпорацией ChemicaLogic, США.Fig. 3 is a Mollier diagram for carbon dioxide (CO2) used in one embodiment of the present invention. This and other Mollier diagrams depict individual enthalpy-pressure diagrams provided by ChemicaLogic Corporation, USA.

Фиг. 4 представляет собой схему технологического процесса (СТП), в котором используется способFig. 4 is a process flow diagram (STP) using the method

- 1 040163 сжижения газа 2 для малосернистого природного газа при впускном давлении 170 кПа, воде, насыщенной 2% СО2 и 98% CH4. В цикле сжижения используется одноразовое применение мгновенного сжижения для сохранения давления 170 кПа.- 1 040163 gas liquefaction 2 for low sulfur natural gas at an inlet pressure of 170 kPa, water saturated with 2% CO 2 and 98% CH 4 . The liquefaction cycle uses a one-time flash liquefaction application to maintain a pressure of 170 kPa.

Фиг. 5А и 5В вместе представляют собой схему технологического процесса (СТП), в котором используется записывающее основное оборудование и обработка данных модифицированного абсорбционного цикла охлаждения. На схеме процесса изображены ключевые компоненты для 4-ступеньчатой системы охлаждения NH3, пароабсорбционная колонна (ПАК), холодильная установка для ненасыщенного раствора, теплообменники для отработанного тепла, генератор, ректификационная колонна, обратный конденсатор (дефлегматор), аммиачный конденсатор и другое вспомогательное оборудование.Fig. 5A and 5B together are a process flow diagram (STP) using the recording main equipment and data processing of a modified absorption refrigeration cycle. The process diagram shows the key components for a 4-stage NH 3 refrigeration system, a vapor absorption column (VAC), an unsaturated liquor chiller, waste heat exchangers, a generator, a distillation column, a reflux condenser (reflux condenser), an ammonia condenser, and other ancillary equipment.

Фиг. 6А представляет собой диаграмму Молье для метана (CH4), применяемого в цикле сжижения, иллюстрирующую один вариант реализации данного изобретения. Фиг. 6В представляет собой диаграмму Молье для метана, применяемого в альтернативном варианте реализации изобретения с необязательной подачей при высоком давлении.Fig. 6A is a Molier diagram for methane (CH 4 ) used in a liquefaction cycle illustrating one embodiment of the present invention. Fig. 6B is a Molier diagram for methane used in an alternative embodiment of the invention with an optional high pressure feed.

Фиг. 7 представляет собой диаграмму Молье для безводного аммиака (NH3), которая изображает термодинамические точки для 4-ступеньчатой системы сжижения-охлаждения, которые соответствуют давлению и температуре пара безводного аммиака, когда он поступает обратно в ПАК. Температура охлаждения системы, соответствующая температуре окружающей среды для этого примера, подразумевает температуру конденсации 22°С.Fig. 7 is a Mollier diagram for anhydrous ammonia (NH 3 ) which depicts the thermodynamic points for a 4-stage liquefaction-refrigeration system that correspond to the vapor pressure and temperature of the anhydrous ammonia as it flows back into the PAC. The system cooling temperature corresponding to the ambient temperature for this example assumes a condensing temperature of 22°C.

Фиг. 8 представляет собой РТХ-изображение для водного раствора аммиака, на котором представлены рабочие точки для ключевого процесса, в частности, рабочее давление, температура и концентрация раствора в ПАК и оставшейся части модифицированного абсорбционного цикла, применяемого в изобретении. РТХ-график для водного аммиака строили, используя обработанные данные, полученные на симуляторе процесса PROMAX™.Fig. 8 is a PTX image for an aqueous ammonia solution showing operating points for a key process, in particular operating pressure, temperature and solution concentration in PAA and the remainder of the modified absorption cycle used in the invention. PTX-plot for aqueous ammonia was built using the processed data obtained on the PROMAX™ process simulator.

Фиг. 9 представляет собой схему технологического процесса (СТП) одного варианта реализации изобретения, в котором конечное охлаждение сжиженного газа происходит в теплообменнике тепла испарения сжиженного газа.Fig. 9 is a process flow diagram (PTS) of one embodiment of the invention, in which the final cooling of the liquefied gas takes place in the vaporization heat exchanger of the liquefied gas.

Фиг. 10 представляет собой диаграмму Молье для сжижения воздуха, используемого в одном варианте реализации цикла сжижения, изображенного на фиг. 9.Fig. 10 is a Molier diagram for the liquefaction of air used in one embodiment of the liquefaction cycle depicted in FIG. 9.

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации изобретенияDetailed description of the preferred embodiments of the invention

В физике термин газ содержит состояние вещества, в котором вещество характеризуется превосходной молекулярной подвижностью и свойством неограниченного расширения. В контексте данного документа газ содержит вещества, являющиеся газообразными при стандартной температуре и давлении, такие как СО2, H2S, N2, О2, H2, Не, Ar, воздух или углеводородные газы, такие как метан, этан, пропан, этилен и другие углеводородные газы, или любые смеси газов. В контексте данного документа термин сжиженный газ означает любой газ или смесь газов, которые были сжижены для продажи, утилизации или применения в коммерческих, исследовательских или промышленных целях.In physics, the term gas refers to a state of matter in which the substance is characterized by excellent molecular mobility and the property of unrestricted expansion. In the context of this document, a gas contains substances that are gaseous at standard temperature and pressure, such as CO 2 , H 2 S, N2, O 2 , H2, He, Ar, air, or hydrocarbon gases such as methane, ethane, propane, ethylene and other hydrocarbon gases, or any mixture of gases. In the context of this document, the term liquefied gas means any gas or mixture of gases that has been liquefied for sale, disposal, or commercial, research, or industrial use.

В контексте данного документа термин клапан Джоуля-Томпсона или дроссельный клапан Джоуля-Томпсона означает газовый клапан, выполненный с возможностью обеспечения адиабатического расширения газа в соответствии с эффектом Джоуля-Томпсона. Клапаны Джоуля-Томпсона хорошо известны в данной области техники и доступны на коммерческой основе.In the context of this document, the term Joule-Thompson valve or Joule-Thompson throttle valve means a gas valve capable of adiabatically expanding the gas in accordance with the Joule-Thompson effect. Joule-Thompson valves are well known in the art and commercially available.

В контексте данного документа термин сепаратор низкого давления или СНД означает емкость для сепарации, которая работает при определенном низком давлении и температуре на выходе после дроссельного клапана Джоуля-Томпсона так, чтобы сжиженный газ можно было удалять с пути потока или дополнительно обрабатывать в пределах пути потока.In the context of this document, the term low pressure separator or LPS means a separation vessel that operates at a certain low pressure and outlet temperature after the Joule-Thompson throttle valve so that the liquefied gas can be removed from the flow path or further processed within the flow path.

В контексте данного документа термин сепаратор высокого давления или СВД означает емкость для сепарации, которая работает при необходимом для охлаждения газа давлении и расположена перед дроссельным клапаном Джоуля-Томпсона.In the context of this document, the term high pressure separator or HPS means a separation vessel that operates at the required pressure to cool the gas and is located before the Joule-Thompson throttle valve.

В контексте данного документа термин плотная фаза, относящийся к любому газу или смеси газов, означает состояние газа, являющееся результатом его компрессии выше его криконденбары, которая представляет собой максимальное давление, выше которого газ не может существовать в газовой фазе вне зависимости от температуры, при температуре в диапазоне, определяемом приблизительно критической температурой, которая представляет собой температуру, соответствующую критической точке, являющейся комбинацией давления и температуры, при которой интенсивные свойства газовой и жидкой фаз вещества являются одинаковыми, и приблизительно равной его крикодентерме, которая представляет собой максимальную температуру, выше которой природный газ не может существовать в жидкой фазе вне зависимости от давления. В плотной фазе газ имеет вязкость, сходную с газовой фазой, но может иметь плотность ближе к жидкой фазе.In the context of this document, the term dense phase, referring to any gas or mixture of gases, means the state of a gas resulting from its compression above its crikondenbara, which is the maximum pressure above which a gas cannot exist in the gas phase, regardless of temperature, at a temperature in a range determined approximately by the critical temperature, which is the temperature corresponding to the critical point, which is the combination of pressure and temperature at which the intense properties of the gaseous and liquid phases of a substance are the same, and approximately equal to its cricodentherm, which is the maximum temperature above which natural gas cannot exist in the liquid phase, regardless of pressure. In the dense phase, the gas has a viscosity similar to the gas phase, but may have a density closer to the liquid phase.

В контексте данного документа термин неконденсирующийся означает любой газ, который не сжижается при рабочих давлении и температуре конкретной стадии или стадий для любого СНД в пределах пути потока.In the context of this document, the term non-condensable means any gas that does not liquefy at the operating pressure and temperature of a particular stage or stages for any SND within the flow path.

В контексте данного документа термин процесс абсорбционного охлаждения или ПАО означает систему охлаждения, в которой используется известный в данной области техники термодинамическийIn the context of this document, the term absorption refrigeration process or PAO means a refrigeration system that utilizes a thermodynamic process known in the art.

- 2 040163 процесс охлаждения на основе подводимого тепла для проведения процесса охлаждения.- 2 040163 cooling process based on input heat for carrying out the cooling process.

В контексте данного документа термин дополнительное тепло означает подвод к системе тепла, источником которого является любое средство рекуперации отработанного тепла, теплообменная среда, электронагреватели или другие традиционные средства обеспечения подвода тепла к нагревательному контуру насыщенного раствора модифицированного ПАО согласно данному изобретению. Дополнительное тепло, как правило, поставляется из низкотемпературных источников тепла. Низкотемпературное тепло означает низко- и среднетемпературное тепло, которое имеет меньшую плотность эксэргии и не может быть эффективно преобразовано традиционным способом. Хотя единого стандарта для температурного диапазона низкотемпературного тепла не существует, понятно, что источник тепла с температурой ниже 37°С считается низкотемпературным источником тепла, так как считается, что ниже этой температуры тепло не может быть эффективно преобразовано с помощью парового цикла Ренкина. Основными низкотемпературными источниками тепла являются солнечная тепловая энергия, геотермическая энергия и тепловая энергия промышленных отходов.In the context of this document, the term supplementary heat means the heat input to the system, the source of which is any waste heat recovery means, heat exchange medium, electric heaters, or other conventional means of providing heat input to the modified PAO saturated solution heating circuit according to this invention. Additional heat is usually supplied from low temperature heat sources. Low temperature heat means low and medium temperature heat which has a lower exergy density and cannot be efficiently converted in a conventional manner. Although there is no single standard for the temperature range of low temperature heat, it is understood that a heat source with a temperature below 37°C is considered a low temperature heat source, since it is believed that below this temperature, heat cannot be efficiently converted using the Rankine steam cycle. The main low-temperature heat sources are solar thermal energy, geothermal energy and industrial waste heat.

В контексте данного документа термин процесс механического охлаждения означает систему охлаждения, в которой используется известный в данной области техники термодинамический процесс охлаждения на основе впускной компрессии для проведения процесса охлаждения.In the context of this document, the term mechanical refrigeration process means a refrigeration system that uses an inlet compression-based thermodynamic refrigeration process known in the art to carry out the refrigeration process.

В контексте данного документа термин процесс турбодетандерного охлаждения означает систему охлаждения, в которой используется известный в данной области техники термодинамический процесс охлаждения на основе адиабатического расширения и рекуперации работы для компрессии в качестве процесса охлаждения.In the context of this document, the term turbo-expander refrigeration process means a refrigeration system that uses a thermodynamic refrigeration process known in the art based on adiabatic expansion and work recovery for compression as the refrigeration process.

В одном аспекте варианты реализации данного изобретения включают систему, которая содержит ступень получения газа, ступень охлаждения, ступень или ступени сжижения и модифицированный ПАО, который управляет ступенью охлаждения. В предпочтительном варианте реализации, изобретение также может содержать ступень компрессии, ступень или ступени рекуперации тепла энергии компрессии и ступень рециркуляции газа. Один вариант реализации данного изобретения ориентирован на использование потенциальной энергии (энтальпии) впускного потока газа, и на рекуперацию тепла энергии компрессии на ступени компрессии процесса сжижения, для улучшения общей термодинамической эффективности процесса сжижения газа.In one aspect, embodiments of the present invention include a system that includes a gas production stage, a refrigeration stage, a liquefaction stage or stages, and a modified PAO that controls the refrigeration stage. In a preferred embodiment, the invention may also comprise a compression stage, a compression energy heat recovery stage or stages, and a gas recirculation stage. One embodiment of the present invention focuses on the use of the potential energy (enthalpy) of the inlet gas stream, and on the heat recovery of the compression energy in the compression stage of the liquefaction process, to improve the overall thermodynamic efficiency of the gas liquefaction process.

В одном варианте реализации изобретения, как схематически изображено на фиг. 1, изобретение включает систему для сжижения газа, которая скомбинирована с модифицированной системой абсорбционного охлаждения с водным аммиаком. Тепло энергии компрессии, генерируемое в результате работы компрессии над газом или газовой смесью, предназначенными для сжижения, может быть рекуперировано путем применения водного аммиака для абсорбции тепла из рабочего потока жидкого газа посредством теплообменника. В традиционных процессах обработки газа эту генерируемую в большом количестве низкотемпературную тепловую энергию отводят в окружающую среду посредством либо воздушного вентилятора, либо системы с водным охлаждением. В вариантах реализации данного изобретения используется рекуперированное тепло энергии компрессии в цикле абсорбционного охлаждения, что обеспечивает охлаждение и возможность сжижения газов.In one embodiment of the invention, as schematically depicted in FIG. 1, the invention includes a gas liquefaction system that is combined with a modified aqueous ammonia absorption refrigeration system. The compression energy heat generated from the compression work on the gas or gas mixture to be liquefied can be recovered by using aqueous ammonia to absorb heat from the liquid gas working stream through a heat exchanger. In conventional gas treatment processes, this massively generated low temperature thermal energy is removed to the environment by either an air blower or a water-cooled system. Embodiments of the present invention utilize the heat recovered from compression energy in an absorption refrigeration cycle to provide cooling and the ability to liquefy gases.

Потенциальная энергия (энтальпия), имеющаяся в предназначенном для сжижения газе, прямо связана с давлением и температурой газа, поступающего в систему, и используется во время процессов охлаждения со снижением давления, таких как процесс со снижением давления Джоуля-Томпсона (Дж-Т) для охлаждения газа или газовой смеси посредством автоохлаждения вследствие адиабатического снижения давления. Процесс Джоуля-Томпсона является надежным и простым, и подходит для охлаждения с отсутствием практических ограничений на работу в пределах зоны газ-жидкость на фазовой диаграмме, и не требует применения специального криогенного вращающегося оборудования, которое является сложным, дорогостоящим и имеет практические ограничения, требующие работы за пределами зоны газжидкость фазовой диаграммы.The potential energy (enthalpy) available in the gas to be liquefied is directly related to the pressure and temperature of the gas entering the system and is used during pressure-reducing refrigeration processes such as the Joule-Thompson (JT) depressurization process for cooling a gas or gas mixture by auto-cooling due to adiabatic pressure reduction. The Joule-Thompson process is reliable and simple, and is suitable for refrigeration with no practical restrictions on operation within the gas-liquid zone of the phase diagram, and does not require the use of special cryogenic rotating equipment, which is complex, expensive, and has practical restrictions requiring operation. outside the gas-liquid zone of the phase diagram.

С источником тепла системы абсорбционного охлаждения, как правило, используют менее 5% сетевой электроэнергии по сравнению с энергией охлаждения, вырабатываемой системой абсорбционного охлаждения. Низкотемпературное тепло энергии компрессии, которое высвобождается вследствие выполнения работы компрессии над потоком сжижаемого газа, может обеспечивать некоторое количество, всю или избыток холодопроизводительности в зависимости от применения сжижения конкретного газа и способа, применяемого для сжижения. В применениях, в которых доступно недостаточное количество тепловой энергии, рекуперируемой после цикла сжижения, может потребоваться дополнительная тепловая энергия в форме потоков другого доступного низкотемпературного отработанного тепла и/или других традиционных средств подвода тепла для обеспечения необходимой тепловой энергии для обеспечения необходимой холодопроизводительности, вырабатываемой системой абсорбционного охлаждения.With a heat source, absorption cooling systems typically use less than 5% of grid electricity compared to the cooling energy generated by an absorption cooling system. The low temperature heat of compression energy that is released due to doing work of compression on the liquefied gas stream may provide some, all or excess cooling capacity depending on the specific gas liquefaction application and the liquefaction process. In applications where insufficient thermal energy is available to be recovered from the liquefaction cycle, additional thermal energy may be required in the form of other available low temperature waste heat streams and/or other conventional means of heat input to provide the necessary thermal energy to provide the necessary cooling capacity generated by the absorption system. cooling.

Система абсорбционного охлаждения содержит ректификатор, который использует тепловую энергию для выделения аммиака из насыщенного водного раствора аммиака, и пароабсорбционную колонну (ПАК), которая в одном варианте реализации изобретения обеспечивает возможность работы охлаждающего устройства при температуре -71°С при рабочем давлении 10 кПа. В конструкции ПАК используются термодинамические принципы для устранения необходимости в традиционных механическихThe absorption refrigeration system comprises a rectifier that uses thermal energy to separate ammonia from a saturated aqueous ammonia solution and a vapor absorption column (PAC) which, in one embodiment of the invention, allows the refrigeration device to operate at -71° C. at an operating pressure of 10 kPa. PAC design uses thermodynamic principles to eliminate the need for traditional mechanical

- 3 040163 вакуумных насосах для достижения необходимых вакуумных рабочих давлений. Конструкция ПАК также позволяет осуществлять по меньшей мере некоторую и, при возможности, полную рекуперацию тепла растворения и тепла энергии конденсации, когда безводный парообразный аммиак абсорбируется в ненасыщенном водном растворе аммиака в верхней части ПАК, и, необязательно, в дополнительных точках входа ПАК. Концентрация и температура раствора возрастают от верхней к нижней части ПАК, при этом гидравлическая головка поддерживает водный раствор аммиака в переохлажденном состоянии до достижения финальной концентрации насыщенного раствора. Тепло растворения и конденсации сохраняются в качестве полезной энергии в насыщенном растворе в отличие от традиционных абсорберов, которые отводят эту энергию к поглотителю тепла.- 3 040163 vacuum pumps to achieve the required vacuum operating pressures. The design of the PAA also allows for at least some and, if possible, complete recovery of the heat of solution and heat of condensation energy when the anhydrous ammonia vapor is absorbed into the unsaturated aqueous ammonia at the top of the PAA, and optionally at additional PAA entry points. The concentration and temperature of the solution increase from the top to the bottom of the PAK, while the hydraulic head maintains the aqueous ammonia solution in a supercooled state until the final concentration of the saturated solution is reached. The heat of dissolution and condensation is stored as useful energy in the saturated solution, unlike traditional absorbers, which transfer this energy to a heat sink.

На стадии получения впускной газовый поток компрессируют или декомпрессируют до необходимого давления, которое может быть выше или ниже критического давления газа, перед началом процесса охлаждения/сжижения. Если впускной газовый поток имеет давление, превышающее необходимое, его можно дросселировать с помощью клапана Джоуля-Томпсона для инициации процесса при более низком давлении. В таких случаях не происходит рекуперации тепла компрессии для переноса его к модифицированному ПАО.In the production step, the inlet gas stream is compressed or decompressed to the required pressure, which may be above or below the critical pressure of the gas, before starting the refrigeration/liquefaction process. If the inlet gas stream is overpressurized, it can be throttled with a Joule-Thompson valve to initiate the process at a lower pressure. In such cases, there is no compression heat recovery to transfer it to the modified PAO.

В одном варианте реализации изобретения указанный способ адаптирован для сжижения газа, который имеет впускное давление ниже критической точки для этого газа. В указанном способе используется компрессор (одна или более ступеней), система для рекуперации тепла энергии компрессии, модифицированный ПАО, один или более клапанов Джоуля-Томпсона, один или более СНД и холодильный компрессор для рециркулирующего газа с одной или более ступенями. Указанный способ сжижения газа снижает или устраняет необходимость во втором комплекте холодильных компрессоров, использующемся в традиционной системе механического охлаждения, такой как цикл Карно. Сжижаемый газ действует как жидкий теплоноситель, когда происходит рециркуляция компонента парообразной фазы в результате быстрого открытия клапана Джоуля-Томпсона, и компонент жидкой фазы направляется в хранилище. Этот пример указанного способа можно применять для сжижения СО2, H2S, пропана или добычи газоконденсатной жидкости С3+ (ГКЖ) с небольшой глубины, где температура, необходимая для сжижения, превышает -70°С.In one embodiment of the invention, said method is adapted to liquefy a gas that has an inlet pressure below the critical point for that gas. This method uses a compressor (one or more stages), a PAO-modified compression energy recovery system, one or more Joule-Thompson valves, one or more LPRs, and a recycle gas refrigeration compressor with one or more stages. This method of liquefying the gas reduces or eliminates the need for a second set of refrigeration compressors used in a conventional mechanical refrigeration system such as the Carnot cycle. The liquefied gas acts as a heat transfer fluid when the vapor phase component is recirculated by rapidly opening the Joule-Thompson valve and the liquid phase component is sent to storage. This example of said method can be used to liquefy CO2, H2S, propane or produce C3+ natural gas condensate liquid (NGL) from shallow depths where the temperature required for liquefaction is above -70°C.

Например, указанный способ можно применять для сжижения газа СО2, как схематически изображено на фиг. 2 в виде СТП и на фиг. 3 в виде диаграммы Молье. Типичный диапазон хранения жидкого СО2 находится от около -15°С до -29°С. С помощью процесса можно получать жидкий СО2 при температуре около -23°С, при давлении около 1600 кПа. На впуск СО2 доставляется при атмосферном давлении и температуре около 30°С, что значительно ниже критической точки газа. Затем газ постадийно компрессируют, пропуская через теплообменники, которые рекуперируют тепло энергии компрессии, при этом теплообменники находятся в прямом контакте с насыщенным водным раствором аммиака, чтобы обеспечить всю или часть тепловой энергии, необходимой для питания системы модифицированного абсорбционного охлаждения. Затем сжатый CO2 охлаждают с помощью по меньшей мере одной абсорбционной холодильной установки. Тепловая энергия для питания абсорбционной холодильной системы обеспечивается любой комбинацией рекуперированного тепла энергии компрессии и/или дополнительного тепла, которое может вырабатываться посредством прямого или непрямого обмена тепла сгорания или другими доступными потоками рекуперированного отработанного тепла с необходимыми температурными и массопереносными условиями.For example, this method can be used to liquefy CO 2 gas, as shown schematically in FIG. 2 in the form of STP and in Fig. 3 in the form of a Mollier diagram. The typical storage range for liquid CO2 is from about -15°C to -29°C. The process can produce liquid CO 2 at a temperature of about -23° C., at a pressure of about 1600 kPa. CO 2 is delivered to the inlet at atmospheric pressure and a temperature of about 30°C, which is well below the critical point of the gas. The gas is then compressed in stages through heat exchangers that recover the heat from the compression energy, with the heat exchangers in direct contact with saturated aqueous ammonia to provide all or part of the heat energy needed to power the modified absorption refrigeration system. The compressed CO2 is then cooled by at least one absorption chiller. The thermal energy to feed the absorption refrigeration system is provided by any combination of reclaimed compression energy heat and/or additional heat that can be generated through direct or indirect combustion heat exchange or other available reclaimed waste heat streams with the required temperature and mass transfer conditions.

Затем сжатый и охлажденный CO2 поступает через клапан Джоуля-Томпсона в сепаратор низкого давления (СНД) при таком давлении высвобождения и такой температуре высвобождения, чтобы CO2 находился в двухфазном состоянии газ-жидкость, что, в некоторых случаях, может происходить в переохлажденном состоянии. Жидкий СО2 можно слить в емкость для хранения, тогда как газовую часть, содержащую какие-либо газы выветривания и/или неконденсирующиеся пары, направляют в рециркуляционный компрессор, спускной поток для вентиляции, топливного газа и/или дополнительной обработки в зависимости от ситуации. Рециркуляционный компрессор является частью рециркуляционного контура, в котором газовая часть вносится в газовый путь потока на стадии компрессии, как изображено на фиг. 2 на СО2-11 и СО2-11а.The compressed and cooled CO 2 then enters through a Joule-Thompson valve into a low pressure separator (LPS) at such a release pressure and such a release temperature that the CO2 is in a gas-liquid two-phase state, which, in some cases, may occur in a supercooled state. The liquid CO2 can be drained into a storage vessel while the gaseous portion containing any vent gases and/or non-condensable vapors is sent to a recirculation compressor, bleed for ventilation, fuel gas and/or post-treatment as appropriate. The recirculation compressor is part of a recirculation circuit in which the gas portion is introduced into the gas flow path during the compression stage, as shown in FIG. 2 on CO2-11 and CO2-11a.

В другом варианте реализации в данном изобретении предложен способ сжижения газа, который получен выше критической точки или сжат выше критической точки, в котором используется компрессор (одна или более ступеней), система для рекуперации тепла энергии компрессии, модифицированный ПАО, один или более клапанов Джоуля-Томпсона, один или более СНД и холодильный компрессор для рециркулирующего газа с одной или более ступенями. В способе используется путь потока, включая, но не ограничиваясь этим, холодильный цикл, использующий компрессию газа до давления, практически соответствующего плотной фазе, чтобы обеспечить сжижение посредством охлаждения газа плотной фазы с помощью любой комбинации из системы для рекуперации тепла энергии компрессии, системы абсорбционного охлаждения и теплообменника с потоком пара рециркулирующего газа при низком давлении из одного или более СНД, одного или более клапанов Джоуля-Томпсона и холодильного компрессора для рециркулирующего газа с одной или более ступенями компрессии. В зависимости от давления и температуры подачи поступающего в процесс сжижения газа на входе может быть целесообразно допол- 4 040163 нительно компрессировать газ до плотной фазы, в значительной степени выше критического давления и температуры газа, чтобы оптимизировать отвод тепла (изменение энтальпии) во время процесса охлаждения для конкретного газа или газовой смеси, предназначенной для сжижения.In another embodiment, the present invention provides a process for liquefying a gas that is produced above the critical point or compressed above the critical point using a compressor (one or more stages), a PAO-modified compression energy heat recovery system, one or more Joule- Thompson, one or more LPCs and a refrigeration compressor for recycle gas with one or more stages. The method utilizes a flow path including, but not limited to, a refrigeration cycle utilizing compression of the gas to substantially dense phase pressure to provide liquefaction by cooling the dense phase gas with any combination of compression energy heat recovery system, absorption refrigeration system and a heat exchanger with a low pressure recycle gas vapor flow of one or more LPCs, one or more Joule-Thompson valves, and a recycle gas refrigeration compressor with one or more compression stages. Depending on the pressure and temperature of the inlet gas entering the liquefaction process, it may be advisable to additionally compress the gas to a dense phase well above the critical pressure and temperature of the gas in order to optimize heat removal (enthalpy change) during the cooling process for a specific gas or gas mixture to be liquefied.

Давление, выбираемое для процесса охлаждения для конкретного газа или газовой смеси напрямую связано с изменением наклона изотермы газа или газовой смеси выше критической точки, как представлено на диаграмме Молье для зависимости давления от удельной энтальпии. Точка, в которой наклон изотермы является вертикальным (бесконечный наклон), обеспечивает максимальный потенциал для существенного переноса тепла для заданного газа или газовой смеси при заданной температуре. Реальное выбранное давление не обязательно должно соответствовать этой точке, так как следует учитывать комбинацию факторов, таких как практические пределы давления и температуры для компрессии и оборудование для теплообмена, а также минимальная температура, доступная или обеспечиваемая системой абсорбционного охлаждения. Наклон изотермы для конкретного газа можно определить по диаграмме Молье (по оси X - удельная энтальпия, по оси Y - абсолютное значение давления), чтобы помочь в выборе оптимального давления для охлаждения заданного газа или газовой смеси перед этапом сжижения. Этот процесс выбора будет дополнительно описан ниже.The pressure chosen for the cooling process for a particular gas or gas mixture is directly related to the change in the slope of the isotherm of the gas or gas mixture above the critical point, as shown in the Mollier diagram for pressure versus specific enthalpy. The point at which the slope of the isotherm is vertical (infinite slope) provides the maximum potential for significant heat transfer for a given gas or gas mixture at a given temperature. The actual pressure selected need not be at this point, as a combination of factors must be considered, such as practical pressure and temperature limits for compression and heat exchange equipment, and the minimum temperature available or provided by the absorption cooling system. The slope of the isotherm for a particular gas can be determined from a Mollier diagram (x-axis is specific enthalpy, y-axis is absolute pressure) to help select the optimum pressure to cool a given gas or gas mixture prior to the liquefaction step. This selection process will be further described below.

В примерах этого варианта реализации изобретения газ получают при впускном давлении, соответствующем необходимому давлению плотной фазы, или, если впускное давление не соответствует необходимому давлению плотной фазы, проводят компрессию или декомпрессию газа до необходимого давления плотной фазы, требуемого для сжижения. В случае компрессии тепло энергии компрессии может быть рекуперировано посредством теплообменника и перенесено к насыщенному водному раствору аммиака, чтобы обеспечить всю или часть тепловой энергии, необходимой для питания модифицированной системы абсорбционного охлаждения. Если тепловой энергии, рекуперируемой из тепла компрессии, недостаточно, можно обеспечить дополнительное тепло посредством любого прямого или непрямого обмена тепла сгорания или других доступных потоков рекуперированного отработанного тепла с необходимыми температурными и массопереносными условиями.In the examples of this embodiment, the gas is produced at an inlet pressure corresponding to the desired dense phase pressure, or if the inlet pressure does not match the desired dense phase pressure, the gas is compressed or decompressed to the desired dense phase pressure required for liquefaction. In the case of compression, the heat from the compression energy can be recovered via a heat exchanger and transferred to a saturated aqueous ammonia solution to provide all or part of the heat energy needed to power the modified absorption cooling system. If the thermal energy recovered from the compression heat is not sufficient, additional heat can be provided through any direct or indirect combustion heat exchange or other available recovered waste heat streams with the required temperature and mass transfer conditions.

Впускной газ можно сжимать в одно- или, в случае необходимости, многоступенчатом компрессоре для достижения необходимого конечного давления, равного давлению на впуске клапана ДжоуляТомпсона. В общем случае в одном варианте реализации изобретения температура на выходе любой конкретной ступени компрессии ограничена значением от около 150 до 160°С в зависимости от спецификаций конкретного оборудования для компрессии.The inlet gas can be compressed in a single or, if necessary, multi-stage compressor to achieve the required final pressure equal to the inlet pressure of the Joule Thompson valve. In general, in one embodiment of the invention, the outlet temperature of any particular compression stage is limited to about 150 to 160°C, depending on the specifications of the particular compression equipment.

Сжатый газ охлаждают посредством по меньшей мере одной и предпочтительно 2-х, 3-х или 4-х ступеней абсорбционной холодильно установки до минимальной температуры -70°С. В одном варианте реализации изобретения сжатый газ может быть сначала охлажден рециркулирующим потоком пара при низком давлении из СНД, как обсуждается ниже.The compressed gas is cooled by at least one and preferably 2, 3 or 4 stages of an absorption chiller to a minimum temperature of -70°C. In one embodiment of the invention, the compressed gas may first be cooled by a low pressure recycle steam stream from the LPC, as discussed below.

Охлажденный промышленный газ или газовую смесь подают через клапан Джоуля-Томпсона в сепаратор низкого давления (СНД) при таком давлении высвобождения и такой температуре высвобождения, чтобы газ находился в парообразной фазе качества X в пределах двухфазной области газа. На фиг. 6А и 6В X = 0,53 при М17 и М12 соответственно.The cooled industrial gas or gas mixture is fed through a Joule-Thompson valve to a low pressure separator (LPS) at such a release pressure and such a release temperature that the gas is in the X quality vapor phase within the two-phase region of the gas. In FIG. 6A and 6B X = 0.53 at M17 and M12, respectively.

Жидкость, вытекает из СНД в емкость для хранения, а пар направляют в рециркулирующий поток пара при низком давлении. Этот рециркулирующий поток содержит теплообменник, который изначально охлаждает промышленный газ или газовую смесь в плотной фазе до необходимой температуры перед охлаждением газа в плотной фазе в абсорбционной холодильной установке. Следовательно, рециркулирующий поток пара при низком давлении нагревают до температуры, подходящей для впуска в оборудование для компрессии, затем компрессируют на одной или более ступенях до достижения необходимого давления сжижения плотной фазы, а затем комбинируют с впускным газовым потоком.The liquid flows out of the SND into the storage tank, and the vapor is sent to the recirculating steam stream at low pressure. This recycle stream contains a heat exchanger that initially cools the industrial gas or dense phase gas mixture to the desired temperature before cooling the dense phase gas in an absorption chiller. Therefore, the recycle vapor stream at low pressure is heated to a temperature suitable for inlet to the compression equipment, then compressed in one or more stages until the required dense phase liquefaction pressure is reached, and then combined with the inlet gas stream.

Неконденсирующиеся пары из СНД можно направлять в отводной поток для: вентиляции, дополнительной обработки или в виде топливного газа, в зависимости от свойств конкретного промышленного газа или газовой смеси и применения процесса.Non-condensable vapors from LIS can be directed to the bleed stream for: ventilation, post-treatment, or as fuel gas, depending on the properties of the particular industrial gas or gas mixture and process application.

Можно осуществлять дополнительные стадии быстрого испарения жидкости, удаляемой из СНД, для дополнительного снижения температуры и давления сжиженного промышленного газа или газовой смеси, при необходимости, используя дополнительные клапаны Джоуля-Томпсона, СНД и стадии компрессии.It is possible to carry out additional stages of rapid evaporation of the liquid removed from the SND to further reduce the temperature and pressure of the liquefied industrial gas or gas mixture, if necessary, using additional Joule-Thompson valves, SND and compression stages.

Для некоторых газов установки абсорбционного охлаждения не работают при достаточно низкой температуре для обеспечения простого быстрого испарения посредством клапана Джоуля-Томпсона, охлажденной до плотной фазы жидкости до переохлажденного состояния при необходимой конечной температуре сжижения, но обеспечивают быстрое испарение до необходимой конечной температуры и давления до определенного качества пара X в пределах фазового состояния для газа на диаграмме газжидкость. Жидкую часть удаляют из СНД и направляют в емкость для хранения, тогда как газовую фазу удаляют из сепаратора, при этом холодную газовую фазу при низком давлении можно применять для дополнительного охлаждения более теплого потока газа в плотной фазе, который был охлажден на последней ступени теплообменника абсорбционной холодильной установки.For some gases, absorption refrigeration units do not operate at a temperature low enough to allow simple flash evaporation through a Joule-Thompson valve of a dense-phase liquid cooled to a supercooled state at the desired liquefaction end temperature, but provide flash evaporation to the desired end temperature and pressure to a certain quality. vapor X within the phase state for a gas in a gas-liquid diagram. The liquid portion is removed from the LPC and sent to a storage tank, while the gas phase is removed from the separator, while the cold gas phase at low pressure can be used to further cool the warmer dense phase gas stream that was cooled in the last stage of the absorption refrigeration heat exchanger. installation.

В одном варианте реализации изобретения путем охлаждения потока газа в плотной фазе рецирку- 5 040163 лирующий поток пара при низком давлении из СНД нагревают до температуры, приближающейся к конечной рабочей температуре абсорбционной холодильной установки. Затем он может быть направлен в другой теплообменник, который дополнительно нагревает рециркулирующий газ в контуре компрессора до температуры, приемлемой для выбранного оборудования рециркуляционного компрессора (-29°С или более для того, чтобы применять стандартные материалы из чугуна с шаровидным графитом или углеродистой стали и избежать необходимости в нержавеющей стали, необходимой для криогенных операций). После того, как произошел достаточный обмен энергией и подходящий нагрев рециркулирующего газа с низким давлением, его можно смешивать с впускным газовым потоком и компрессировать, как описано в данном документе.In one embodiment of the invention, by cooling the dense phase gas stream, the low pressure recycle vapor stream from the LPC is heated to a temperature approaching the final operating temperature of the absorption chiller. It can then be directed to another heat exchanger which further heats the recycle gas in the compressor circuit to a temperature acceptable for the selected recirculation compressor equipment (-29°C or more in order to use standard ductile iron or carbon steel materials and avoid the need for stainless steel required for cryogenic operations). Once there has been sufficient energy exchange and suitable heating of the low pressure recycle gas, it can be mixed with the inlet gas stream and compressed as described herein.

В зависимости от конкретного применения может генерироваться избыточное охлаждение, доступное для других процессов, или может производится дополнительная тепловая энергия, необходимая для обеспечения генерации достаточной холодопроизводительности оборудованием для абсорбционного охлаждения. После рекуперации тепла энергии компрессии из впускного потока и рециркулирующего потока (смешанный поток равен впускному потоку + рециркулирующий поток (Y)) данный поток дополнительно охлаждают с помощью одной или большего количества ступеней системы абсорбционного охлаждения до достижения необходимой конечной температуры с помощью системы абсорбционного охлаждения. Рециркулирующий поток пара при низком давлении из СНД имеет массовый поток, равный Y или Х/(1-Х), умноженный на впускной поток, предназначенный для сжижения. Массовый поток жидкости, вытекающей из СНД, равен впускному массовому потоку газа или газовой смеси, поступающих в систему, минус какой-либо топливный газ или отводной поток для предотвращения образования неконденсирующихся газов при необходимых системных условиях сжижения.Depending on the particular application, excess cooling available for other processes may be generated, or additional heat energy may be generated to ensure sufficient cooling capacity is generated by absorption cooling equipment. After the heat recovery of compression energy from the inlet stream and the recirculation stream (mixed stream equals the inlet stream + recirculation stream (Y)) this stream is further cooled using one or more stages of the absorption cooling system until the desired final temperature is reached using the absorption cooling system. The low pressure steam recycle stream from the LPS has a mass flow equal to Y or X/(1-X) times the inlet stream to be liquefied. The mass flow of liquid leaving the LPC is equal to the inlet mass flow of the gas or gas mixture entering the system, minus any fuel gas or bleed to prevent the formation of non-condensable gases under the desired system liquefaction conditions.

Описанные в данном документе способы сжижения газа могут минимизировать необходимость в дополнительном оборудовании, требуемом для традиционных процессов охлаждения с каскадными многоступенчатыми процессами внешнего охлаждения или смешанных холодильных систем, которые на данный момент используются в крупномасштабных установках для сжижения СПГ и для которых требуются значительные затраты электроэнергии и денежных средств на строительство, и оборотных средств в процессе ее работы и эксплуатационной поддержки. Кроме того, не нужны паянный алюминиевый теплообменник (ПАТО) и криогенное вращающееся оборудование.The gas liquefaction methods described herein can minimize the need for additional equipment required for traditional refrigeration processes with cascaded multi-stage external cooling processes or mixed refrigeration systems, which are currently used in large-scale LNG liquefaction plants and which require significant costs of electricity and money. funds for construction, and working capital in the process of its operation and operational support. In addition, there is no need for a brazed aluminum heat exchanger (BAHE) and cryogenic rotating equipment.

В случае необходимости в более охлажденном и находящемся при более низком давлении сжиженном газе или смешанных газовых продуктах можно добавлять дополнительные ступени быстрого испарения посредством клапана Джоуля-Томпсона, которые приводят к дополнительным рециркулирующим или отводным потокам газа. В зависимости от свойств сжижаемого газа или газовой смеси может быть целесообразно использовать один или комбинацию потоков пара для топливного газа или в виде впускного потока для рекуперации неконденсирующихся газов в другом процессе сжижения при других рабочем давлении и температурах, которые обеспечивают сжижение неконденсирующегося газа или газовых смесей. Один пример указанного способа подходит для применений при температурах сжижения до 170°С и, в частности, подходит для производства СПГ или добычи С2+ с большой глубины.If more cooled and lower pressure liquefied gas or mixed gas products are required, additional flash stages can be added via a Joule-Thompson valve, which result in additional gas recirculation or bleed streams. Depending on the properties of the gas or gas mixture to be liquefied, it may be advantageous to use one or a combination of steam streams for fuel gas or as an inlet stream to recover non-condensable gases in another liquefaction process at different operating pressures and temperatures that liquefy the non-condensable gas or gas mixtures. One example of this method is suitable for applications at liquefaction temperatures up to 170° C., and is particularly suitable for LNG production or C2+ production from great depths.

С помощью описанных выше способов, в которых используется газ в плотной фазе, можно охлаждать газ до температуры -71°С перед адиабатическим расширением, что достаточно для сжижения метана. В другом варианте реализации изобретения, в котором необходимая температура сжижения ниже, изобретение может включать дополнительный этап охлаждения, на котором испарение отдельно сжиженного промышленного газа дополнительно охлаждает газ, сжижение которое требуется осуществить. В этом способе сжижения газов используется компрессор (с одной или большим количеством ступеней), система для рекуперации тепла энергии компрессии, модифицированный ПАО, один или более клапанов Джоуля-Томпсона, один или более СНД, холодильный рециркуляционный компрессор с одной или более ступенями, и один или более газовых испарительных теплообменников.With the methods described above, which use dense phase gas, it is possible to cool the gas down to -71° C. before adiabatically expanding, which is sufficient to liquefy the methane. In another embodiment of the invention where the required liquefaction temperature is lower, the invention may include an additional cooling step in which evaporation of the separately liquefied industrial gas further cools the gas to be liquefied. This gas liquefaction process uses a compressor (with one or more stages), a PAO-modified compression energy recovery system, one or more Joule-Thompson valves, one or more LCVs, a refrigeration recirculation compressor with one or more stages, and one or more gas evaporative heat exchangers.

В этом варианте реализации изобретения сжиженный газ получают, используя вышеописанные этапы и дополнительно добавляя этап применения теплообменника с испарителем сжиженного газа для охлаждения другого газа в плотной фазе от температуры последней ступени абсорбционной холодильной установки до достаточно низкой температуры так, чтобы охлажденный газ в плотной фазе можно было дополнительно охладить потоком рециркулирующего пара из СНД, чтобы обеспечить сжижение промышленного газа или газовой смеси посредством адиабатического расширения посредством клапана Джоуля-Томпсона до пара качества X при необходимом значении температуры и давления. Если СПГ используют в испарителе сжиженного газа, то на каждые 0,35 кг испаренного СПГ можно сжижать приблизительно один кг воздуха, используя вариант реализации способа, изображенный на фиг. 9 и 10.In this embodiment, a liquefied gas is produced using the steps described above and additionally adding the step of using a heat exchanger with an liquefied gas vaporizer to cool another gas in the dense phase from the temperature of the last stage of the absorption refrigeration plant to a temperature low enough so that the cooled gas in the dense phase can be additionally cool with a recirculating steam flow from the LPS to ensure the liquefaction of industrial gas or gas mixture through adiabatic expansion through a Joule-Thompson valve to quality X steam at the required temperature and pressure. If LNG is used in an LPG vaporizer, then for every 0.35 kg of LNG vaporized, approximately one kg of air can be liquefied using the process embodiment shown in FIG. 9 and 10.

Соответственно, ступени для альтернативных вариантов реализации изобретения похожи, но могут отличаться требуемыми рабочими значениями температуры, давления, и баланса тепла и материалов для применений в сжижении газа. Концентрация раствора ненасыщенного и насыщенного водного раствора аммиака и скорости потоков зависят, главным образом, от внешней (температуры теплопоглотителя) и необходимой рабочей температуры конечной ступени холодильной установки. Скорость циркуляции заданной смеси растворов зависит от общей требуемой тепловой нагрузки и доступного подвода тепла к системе. Расчет и определение этих параметров находится в компетенции специалиста в данной областиAccordingly, stages for alternative embodiments of the invention are similar, but may differ in required operating temperatures, pressures, and heat and material balances for gas liquefaction applications. The concentration of the unsaturated and saturated aqueous ammonia solution and the flow rates depend mainly on the external (heat sink temperature) and the required operating temperature of the final stage of the refrigeration plant. The circulation rate of a given mixture of solutions depends on the total required heat load and the available heat input to the system. The calculation and determination of these parameters is within the competence of a person skilled in the art.

- 6 040163 техники, которому потребуется информация данной заявки.- 6 040163 technicians who need the information of this application.

Один из признаков данного изобретения включает рекуперацию значительного количества и, в некоторых случаях, всего тепла растворения и тепла энергии конденсации в ПАК, которое в традиционных конфигурациях ПАО отводится в окружающую среду или к теплопоглотителю. Другой признак одного варианта реализации сегмента ПАО согласно изобретению состоит в возможности достижения очень сильного охлаждения до -71°С на конечной ступени холодильной установки без необходимости во вращающемся вакуумном насосе, обеспечивая, таким образом, более простое и менее затратное решение для достижения сжижения СПГ с минимумом вращающегося оборудования и, в частности, отсутствием вращающегося криогенного оборудования.One of the features of the present invention involves the recovery of a significant amount and, in some cases, all of the heat of solution and heat of condensation energy in PAA, which in traditional configurations of PAA is discharged to the environment or to a heat sink. Another feature of one embodiment of the PAO segment according to the invention is the ability to achieve very strong cooling down to -71°C at the final stage of the refrigeration plant without the need for a rotary vacuum pump, thus providing a simpler and less costly solution to achieve LNG liquefaction with a minimum rotating equipment and, in particular, the absence of rotating cryogenic equipment.

ПримерыExamples

Следующие примеры описаны для изображения конкретных вариантов реализации заявляемого изобретения и не предназначены для ограничения заявляемого изобретения.The following examples are described to depict specific embodiments of the claimed invention and are not intended to limit the claimed invention.

На фиг. 2 и 3 газ CO2 получают при атмосферном давлении при около 30°С, а затем компрессируют до давления около 4400 кПа посредством трех ступеней сжатия (STG-1, STG-2 и STG-3) с охлаждением с помощью теплообменников (WHX-1, WHX-2 и WHX 3). Затем газ охлаждают сначала с помощью рециркулирующего потока пара из конечного сепаратора (Сеп. МР), а затем абсорбционной холодильной установки (NH3-CH1 (10)). WHX-1, WHX-2 и WHX 3 переносят тепло в водно-аммиачную систему для питания абсорбционной холодильной системы.In FIG. 2 and 3, CO 2 gas is produced at atmospheric pressure at about 30°C and then compressed to a pressure of about 4400 kPa through three compression stages (STG-1, STG-2 and STG-3) with cooling by means of heat exchangers (WHX-1 , WHX-2 and WHX 3). The gas is then cooled first by a recycle steam stream from the final separator (Sep. MP) and then by an absorption chiller (NH3-CH1 (10)). WHX-1, WHX-2 and WHX 3 transfer heat to an ammonia water system to power an absorption refrigeration system.

Затем охлажденный CO2 проходит через клапан Джоуля-Томпсона в сепаратор (Сеп. МР) при таком давлении высвобождения и такой температуре высвобождения, чтобы CO2 находился в двухфазном состоянии газ-жидкость, что в некоторых случаях может происходить в переохлажденном состоянии. Жидкую часть выливают в емкость для хранения, тогда как газовую часть, содержащую какие-либо газы выветривания и/или неконденсирующиеся пары, направляют в рециркуляционный компрессор, отводной поток для: вентиляции, топливного газа и/или дополнительной обработки в зависимости от ситуации;The cooled CO2 then passes through a Joule-Thompson valve into a separator (Sep. MP) at a release pressure and a release temperature such that the CO2 is in a gas-liquid two-phase state, which in some cases may occur in a supercooled state. The liquid portion is poured into a storage vessel while the gaseous portion, containing any weathering gases and/or non-condensable vapors, is directed to a recirculating compressor, by-pass stream for: ventilation, fuel gas and/or post-treatment as appropriate;

На фиг. 4 и 5 приведены СТП, изображающие способ сжижения и систему для сжижения малосернистого природного газа, тогда как на фиг. 6 изображена диаграмма Молье для пути потока природного газа. В прилагаемой табл. 1 обобщен баланс тепла и материалов для этих примеров.In FIG. 4 and 5 are STPs depicting a liquefaction process and system for liquefying low sulfur natural gas, while FIGS. 6 is a Mollier diagram for the flow path of natural gas. In the attached table. 1 summarizes the heat and material balance for these examples.

На фиг. 8 изображен путь потока модифицированного ПАО и ПАК на РТХ-графике при давлении вниз по шкале, вплоть до 10 кПа, чтобы изобразить путь потока в этом примере. Традиционные РТХграфики для водного аммиака в общем случае не распространяются ниже 100 кПа и не учитывают работу систем ПАО, работающих ниже атмосферного давления. На фиг. 8 изображен путь потока 4-ступенчатой системы охлаждения газа с безводным аммиаком для обеспечения работы в верхней части ПАК при давлениях всего 10 кПа и -71°С. В табл. 1 обобщены свойства газа, метанола, водного раствора аммиака и безводного аммиака по мере их прохождения по пути потока, получаемые из доступных диаграмм Молье для метана и безводного аммиака, находящихся в открытом доступе таблиц, графиков и диаграмм с термодинамическими свойствами водных растворов аммиака, пара и таблицами пара. Расчеты ожидаемой производительности и рабочих параметров для модифицированного ПАО и ПАК были сделаны автором изобретения как часть изобретения. Ручные расчеты подвергают округлению, упрощению, оценке и аппроксимации, что необходимо для получения ключевых параметров и ключевых рабочих параметров системы. Например, были исключены неконденсирующиеся газы, а безводный аммиак считался чистым для упрощения необходимых ручных расчетов (по сравнению с целевой степенью очистки 99,5%). Математическое моделирование с помощью программного обеспечения для моделирования процессов может привести к уточнению расчетов для обеспечения подробной разработки процесса необходимых отводных потоков для контура сжижения газа и системы модифицированного ПАО и ПАК.In FIG. 8 shows the flow path of modified PAO and PAA on a PTX plot at down scale pressures up to 10 kPa to depict the flow path in this example. Conventional HRT curves for aqueous ammonia generally do not extend below 100 kPa and do not take into account the operation of PTO systems operating below atmospheric pressure. In FIG. 8 shows the flow path of a 4-stage anhydrous ammonia gas refrigeration system to operate at the top of the PAH at pressures as low as 10 kPa and -71°C. In table. 1 summarizes the properties of gas, methanol, aqueous ammonia and anhydrous ammonia as they pass through the flow path, obtained from the available Mollier diagrams for methane and anhydrous ammonia, publicly available tables, graphs and diagrams with thermodynamic properties of aqueous solutions of ammonia, steam and steam tables. Calculations of expected performance and operating parameters for the modified PAO and PAK were made by the inventor as part of the invention. Manual calculations are subject to rounding, simplification, estimation and approximation, which is necessary to obtain key parameters and key operating parameters of the system. For example, non-condensable gases were excluded, and anhydrous ammonia was considered pure to simplify the necessary manual calculations (compared to a target purity of 99.5%). Mathematical modeling with process simulation software can lead to refinement of the calculations to provide a detailed process design of the necessary bypass flows for the gas liquefaction loop and the modified PAO and PAK system.

Способ сжижения насыщенного водой малосернистого природного газа (98% CH4 и 2% CO2) изображен на фиг. 4, 5 и 6А. Природный газ подается в путь потока через впускной сепаратор на M1 при давлении 170 кПа и 17°С. Газ компрессируют на впуске на 1-ой ступени (COMP-IN) и компрессируют до 650 кПа (М2), такого же давления, как и у рециркулирующего газа на первой ступени (STG-1, М3). Тепло компрессии с впуска 1-ой ступени рекуперируют в WHX-IN (от М2 до М2а), тепло компрессии с впуска первой ступени (от М3 до М3a) используют для нагрева рециркулирующего газа (от М20 до М21) по меньшей мере до -29°С, что является минимальной приемлемой температурой для работы в компрессоре, сконструированном из стандартных материалов (не криогенном). Комбинированная температура на впуске рециркуляционного компрессора 2-ой ступени составляет 47°С (М4). Температуру и давление на М4 следует проверять, чтобы убедиться, что гидраты или замерзание не составляют проблемы; в данном примере это не составляет проблемы, но коэффициент рециркуляции для впускного газа и содержание воды могут меняться в зависимости от применения.The process for liquefying water-saturated sweet natural gas (98% CH 4 and 2% CO2) is shown in FIG. 4, 5 and 6A. Natural gas is fed into the flow path through the inlet separator at M1 at a pressure of 170 kPa and 17°C. The gas is compressed at the inlet in the 1st stage (COMP-IN) and compressed to 650 kPa (M2), the same pressure as the recycle gas in the first stage (STG-1, M3). The compression heat from the 1st stage inlet is recovered in the WHX-IN (M2 to M2a), the compression heat from the 1st stage inlet (M3 to M3a) is used to heat the recycle gas (M20 to M21) to at least -29° C, which is the minimum acceptable temperature for operation in a compressor constructed from standard materials (non-cryogenic). The combined inlet temperature of the 2nd stage recirculation compressor is 47°C (M4). The temperature and pressure on the M4 should be checked to ensure that hydrates or freezing are not a problem; this is not a problem in this example, but the intake gas recirculation ratio and water content may vary depending on the application.

Комбинированный впускной и рециркулирующий газ компрессируют на 2-ой ступени рециркуляции до 2200 кПа (М5), газ охлаждают, а тепло компрессии рекуперируют в WHX-1 (от М5 до М6). Газ дополнительно компрессируют на 3-ей ступени рециркуляции (STG-3), а тепло компрессии рекуперируют, начиная с 160°С, в WHX-2 (от М7 до М8) до 47°С.The combined intake and recirculation gas is compressed in the 2nd recirculation stage to 2200 kPa (M5), the gas is cooled and the compression heat is recovered in the WHX-1 (M5 to M6). The gas is further compressed in the 3rd recirculation stage (STG-3) and the compression heat is recovered starting at 160°C in WHX-2 (M7 to M8) up to 47°C.

Теперь газ попадает в точку пути потока для предварительной обработки при подготовке к процессу сжижения. HSX-5 используют для обеспечения регуляции температуры перед тем, как газ из пути поThe gas now enters the flow path for pre-treatment in preparation for the liquefaction process. HSX-5 is used to provide temperature control before the gas travels through

- 7 040163 тока попадет в аминный контактор (М9), в котором содержание СО2 снижается от 20000 м.д. до менее чем 50 м.д. для предотвращения отвердевания СО2 в процессе сжижения. Газ, выходящий из аминного контактора в точке М10, насыщен водой, когда он попадает в ТЭГ-гликолевый дегидратор, в котором при выходе из точки М11 содержание паров воды было снижено до 0,065 кг/103м3. В точке М12 инжектируют 11,7 кг метанола, чтобы гарантировать наличие приблизительно 75/25 смеси метанол/вода, когда начинается конденсация вдоль пути потока до СВД при 8200 кПа и -88°С (М14). Конденсированную смесь метанола и воды удаляют из СВД (M16), оставляя обезвоженный поток пара со следовыми количествами МеОН/H2O, которая будет отвердевать по мере испарения газа через клапан Дж-Т-1 до 170 кПа и -152°С, и может быть удалена путем фильтрования жидкого продукта. Этот метод обезвоживания не используется или не признан в известном уровне техники как способ обезвоживания потока газа во время производства криогенных газов, таких как СПГ, и представляет собой способ, который можно использовать в изобретении для устранения необходимости в традиционных методах молекулярного сита для обезвоживания.- 7 040163 current enters the amine contactor (M9), in which the CO2 content decreases from 20,000 ppm. to less than 50 ppm to prevent solidification of CO 2 during the liquefaction process. The gas leaving the amine contactor at point M10 is saturated with water when it enters the TEG-glycol dehydrator, in which the water vapor content was reduced to 0.065 kg/10 3 m 3 when leaving point M11. At point M12, 11.7 kg of methanol is injected to ensure that there is approximately a 75/25 methanol/water mixture when condensation begins along the flow path to the HPS at 8200 kPa and -88° C. (M14). The condensed mixture of methanol and water is removed from the HPS (M16), leaving a dehydrated steam stream with trace amounts of MeOH/H 2 O, which will solidify as the gas evaporates through the J-T-1 valve to 170 kPa and -152°C, and can be removed by filtering the liquid product. This dehydration method is not used or recognized in the prior art as a method for dehydrating a gas stream during the production of cryogenic gases such as LNG, and is a method that can be used in the invention to eliminate the need for traditional molecular sieve dehydration methods.

Возвращаясь к M12, точке инжекции метанола на пути потока, газ последовательно охлаждают от 22°С (М12) до -88°С (М14) посредством аммиачных холодильных установок NH3-CH1, NH3-CH2, NH3СН3, NH3-CH4 и GGX-2. В этом примере вследствие большей температуры окружающей среды HSX-3 не обеспечивает какую-либо преимущественную передачу тепла. В более холодном климате HSX-3 может обеспечивать существенное охлаждение, что может снизить функцию охлаждения NH3-CH1. В результате термический КПД процесса сжижения газа будет увеличиваться при снижении внешней температуры во время зимних месяцев.Returning to M12, the methanol injection point along the flow path, the gas is sequentially cooled from 22°C (M12) to -88°C (M14) by means of ammonia refrigeration units NH3-CH1, NH3-CH2, NH 3 CH3, NH3-CH4 and GGX -2. In this example, due to the higher ambient temperature, the HSX-3 does not provide any preferential heat transfer. In colder climates, HSX-3 can provide significant cooling, which can reduce the cooling function of NH3-CH1. As a result, the thermal efficiency of the gas liquefaction process will increase as the outside temperature drops during the winter months.

После того, как охлажденный газ в плотной фазе достигает СВД, конденсированную жидкость МеОН/Н2О удаляют в точке M16, как указывалось ранее, обезвоженный охлажденный газ при высоком давлении покидает СВД в точке M15 (-88°С, 8200 кПа) и испаряется через клапан Джоуля-Томпсона Дж-Т1, проходя далее через точку М17 (170 кПа, -152°С и паровая фракция X = 0,53) в СНД. Жидкий СПГ удаляют из СНД посредством М-18 с помощью гравитации в систему для хранения СПГ (при этом следовые твердые частицы МеОН/H2O фильтруются и удаляются из СПГ), а холодный пар рециркулирующего газа возвращается обратно, действуя как жидкость для переноса тепла, охлаждая поток газа в GGX2 (от М13 до М-15) и нагревая от М-19 до М20 (от -152°С до -71°С), близкие перепады температуры получают при применении криогенного теплообменника высокого давления. Затем рециркулирующий газ дополнительно нагревают в GGX-1, криогенном теплообменнике низкого давления, до -29°С, чтобы сделать возможным применение некриогенного оборудования для компрессии, которое может быть как возвратно-поступательным, так и центрифужным по мере увеличения установки для сжижения газа.After the cooled dense phase gas reaches the HPS, the condensed MeOH/H 2 O liquid is removed at M16 as previously stated, the high pressure dehydrated cooled gas leaves the HPS at M15 (-88°C, 8200 kPa) and evaporates through the Joule-Thompson J-T1 valve, passing further through point M17 (170 kPa, -152°C and vapor fraction X = 0.53) in the SND. Liquid LNG is removed from the LNG by an M-18 by gravity into the LNG storage system (whereby trace MeOH/H 2 O solids are filtered and removed from the LNG) and cold recycle gas vapor is recycled back to act as a heat transfer fluid, by cooling the gas stream in GGX2 (from M13 to M-15) and heating from M-19 to M20 (from -152°C to -71°C), similar temperature drops are obtained using a cryogenic high pressure heat exchanger. The recycle gas is then further heated in the GGX-1, a low pressure cryogenic heat exchanger, to -29°C to allow the use of non-cryogenic compression equipment, which can be either reciprocating or centrifugal as the gas liquefaction plant grows.

Насыщенный раствор получают на впуске насоса для насыщенного водного раствора аммиака в точке Aq1 у дна ПАК в переохлажденном состоянии при 50°С или менее и 10,4 мас.% в этом применении. Более теплые внешние условия по сравнению с холодными зимними внешними условиями приводят к снижению общего количества насыщенных и ненасыщенных растворов, применяемых для ПАО с модифицированной абсорбцией. В этом примере концентрация для насыщенного раствора составляет 5 мас.%, а для ненасыщенного - 10,4 мас.%.A saturated solution is obtained at the inlet of the pump for a saturated aqueous ammonia solution at point Aq1 at the bottom of the PAK in a supercooled state at 50°C or less and 10.4 wt.% in this application. Warmer external conditions compared to cold winter external conditions lead to a reduction in the total amount of saturated and unsaturated solutions used for modified absorption PAO. In this example, the concentration for a saturated solution is 5 wt.%, and for unsaturated - 10.4 wt.%.

ПАК, в которую поступает безводный аммиачный пар из четырех холодильных установок для газа (NH3-CH1, NH3-CH2, NH3-CH3, NH3-CH4), в этом примере работает при 10 кПа в верхней части и температуре переохлаждения ненасыщенного раствора 22°С.PAH fed with anhydrous ammonia vapor from four gas refrigeration units (NH3-CH1, NH3-CH2, NH 3 -CH 3 , NH3-CH4), in this example operating at 10 kPa at the top and an unsaturated solution subcooling temperature of 22 °C.

В общем случае, чем меньше внешняя температура или чем доступнее теплопоглотители, тем меньше становится функция охлаждения NH3-CH1, в этом примере, так как HSX-3 не может снизить температуру пути потока в M12а ниже 22°С, его функция минимальна. Более низкая внешняя температура также приводит к снижению рабочей температуры конденсации HSX-2 (конденсатора безводного аммиака). Влияние снижения внешней температуры на модифицированный ПАО и ПАК изображено графически на фиг. 8 (РТХ-диаграмма для рабочего давления абсорбера вплоть до 10 кПа). Более низкое давление конденсации аммиака (HSX-2) и снижение функциональной нагрузки на ненасыщенный водный раствор аммиака (NH3-CH1) обеспечивают возможность для дополнительной оптимизации концентрации и скорости циркуляции насыщенного и ненасыщенного растворов.In general, the lower the outside temperature or the more heat sinks available, the smaller the NH3-CH1 cooling function becomes, in this example, since the HSX-3 cannot lower the flow path temperature in M12a below 22°C, its function is minimal. The lower outside temperature also results in a lower operating temperature for the HSX-2 condenser (anhydrous ammonia condenser). The effect of lowering the outside temperature on the modified PAO and PAA is shown graphically in FIG. 8 (PTX diagram for absorber operating pressure up to 10 kPa). The lower ammonia condensing pressure (HSX-2) and reduced functional load on the unsaturated aqueous ammonia solution (NH3-CH1) provide the opportunity for further optimization of the concentration and circulation rate of the saturated and unsaturated solutions.

Возвращаясь к насосу для насыщенного водного раствора аммиака, давление на выходе из насоса является прямой функцией температуры конденсации (и давления) конденсатора аммиака (HSX-2). В этом примере необходимо давление 950 кПа для Aq-2, в этой точке пути потока происходит переохлаждение 10,4 мас.% насыщенного раствора. Сначала насыщенный раствор попадает на этап рекуперации тепла компрессии, разделяясь параллельно с разделением скоростей потока, пропорциональных функции рекуперации отработанного тепла каждого обменника (WHX-IN, WHX-1, WHX-2), при этом температура повышается от 50°С (Aq2) до 72,5°С (Aq10) при 10,4 мас.% и 940 кПа, при этом насыщенный раствор все еще остается переохлажденным.Returning to the saturated aqueous ammonia pump, the pump outlet pressure is a direct function of the condensing temperature (and pressure) of the ammonia condenser (HSX-2). In this example, a pressure of 950 kPa is required for Aq-2, at this point in the flow path, a 10.4 wt% saturated solution is subcooled. First, the saturated solution enters the compression heat recovery stage, splitting in parallel with the separation of flow rates proportional to the waste heat recovery function of each exchanger (WHX-IN, WHX-1, WHX-2), while the temperature rises from 50°C (Aq2) to 72.5°C (Aq10) at 10.4 wt.% and 940 kPa, while the saturated solution is still supercooled.

Следующей точкой на пути потока является обменник насыщенного/ненасыщенного раствора, в котором насыщенный раствор дополнительно нагревается до 143°С, и в точке Aq12 насыщенный раствор попадает в ректификационную колонну ПАО.The next point on the flow path is the saturated/unsaturated solution exchanger where the saturated solution is further heated to 143°C and at point Aq12 the saturated solution enters the PAO distillation column.

В результате рабочего давления при температуре конденсации 22°С (HSX-2) было рассчитано, чтоAs a result of the operating pressure at a condensing temperature of 22°C (HSX-2), it was calculated that

- 8 040163 модифицированная система ПАО в этом примере требует 924 кВт мощности дополнительного тепла, которое может поступать из доступных низкотемпературных потоков рекуперированного отработанного тепла, но для достижения концентрации ненасыщенного раствора 5 мас.% требуется окончательная температура 159°С. Дополнительное отработанное тепло может поступать непосредственно в генератор/уравнительный резервуар или по нагревательному контуру теплообменника для насыщенного раствора.- 8 040163 The modified PAO system in this example requires 924 kW of additional heat capacity, which can come from the available low temperature reclaimed waste heat streams, but a final temperature of 159°C is required to achieve an unsaturated solution concentration of 5 wt.%. Additional waste heat can be fed directly to the generator/surge tank or through the saturated solution heat exchanger heating circuit.

После обеспечения достаточного количества дополнительного тепла в ректификационной колонне достигается необходимое орошение и движение пара. Дефлегматор DPX требует 436 кВт мощности для охлаждения и достижения температуры 50°С на выходе, что приводит к потоку аммиака, который предполагаемо является 99,5 мас.% аммиаком на основании принятого коэффициента орошения 2 и концентрации слабо насыщенного раствора 5 мас.% (Aq14).After providing sufficient additional heat in the distillation column, the necessary reflux and steam movement is achieved. The DPX reflux condenser requires 436 kW of power to cool and achieve a temperature of 50°C at the outlet, resulting in an ammonia stream that is assumed to be 99.5 wt.% ammonia based on the assumed reflux ratio of 2 and the concentration of a weakly saturated solution of 5 wt.% (Aq14 ).

Ненасыщенный раствор Aq14 переохлаждают в обменнике для ненасыщенного и насыщенного раствора, а температуру снижают от 159 до 85°С (Aq15). В этом примере ненасыщенный раствор дополнительно охлаждают в HSX-1 до 22°С в точке Aq16 пути потока. Переохлажденный 5 мас.% ненасыщенный раствор инжектируют в верхнюю часть колонны ПАК, приблизительно на 10,6 м выше всасывающей части насоса насыщенного Aq. Ненасыщенный водный раствор аммиака при 5 мас.% переохлаждают при 22°С, чтобы обеспечить поступление аммиака из NH3-19 в путь потока (при -71°С и 10 кПа) для полного растворения в переохлажденном ненасыщенном растворе и для пребывания в переохлажденном состоянии после учета увеличения температуры из-за тепла раствора и тепла энергии конденсации, а также смешивания энтальпии аммиачных паров и ненасыщенного раствора.The unsaturated solution Aq14 is supercooled in the exchanger for unsaturated and saturated solution, and the temperature is reduced from 159 to 85°C (Aq15). In this example, the unsaturated solution is further cooled in HSX-1 to 22° C. at point Aq16 of the flow path. A subcooled 5 wt. % unsaturated solution is injected into the top of the PAA column, approximately 10.6 m above the suction side of the pump saturated with Aq. The unsaturated aqueous ammonia solution at 5 wt.% is supercooled at 22°C to ensure that ammonia from NH3-19 enters the flow path (at -71°C and 10 kPa) to completely dissolve in the supercooled unsaturated solution and to remain in the supercooled state after taking into account the increase in temperature due to the heat of the solution and the heat of the condensation energy, as well as the mixing of the enthalpy of ammonia vapors and the unsaturated solution.

Рабочее давление 10 кПа получают путем заклинивания клапана для быстрого впускания ненасыщенного водного аммиака, тем самым снижая давление всасывающей части насоса в насосе для насыщенного водного аммиака, но поддерживая давление всасывающей части выше NPSHR и переохлажденного ненасыщенного раствора, чтобы гарантировать абсорбцию паров безводного аммиака.An operating pressure of 10 kPa is obtained by wedging the valve to quickly admit unsaturated aqueous ammonia, thereby lowering the pump suction pressure in the saturated aqueous ammonia pump, but maintaining the suction pressure above NPSHR and subcooled unsaturated solution to ensure absorption of anhydrous ammonia vapours.

Возвращаясь к точке на пути потока, где пары аммиака (NH3-1) выходят из верхней части DPX, пары продолжают двигаться до конденсатора аммиака (HSX-2). Именно температура конденсации указанного теплообменника устанавливает рабочее давление для стороны насыщенного раствора ПАО. В этом примере HSX-2 потребляет 230 кВт для конденсации необходимого потока аммиачного пара.Returning to the point in the flow path where the ammonia vapor (NH3-1) leaves the top of the DPX, the vapor continues to the ammonia condenser (HSX-2). It is the condensing temperature of said heat exchanger that sets the operating pressure for the PAO saturated solution side. In this example, the HSX-2 consumes 230 kW to condense the required ammonia vapor stream.

После NH3-2 аммиак полностью конденсируется, а на фиг. 7 на диаграмме Молье для безводного аммиака детализированы термодинамические аспекты этой части изобретения. Аммиак находится при давлении конденсации 900 кПа и температуре 22°С и быстро переводится к соответствующим давлениям для 4 холодильных установок, как изображено на СТП для аспектов изобретения, связанных с модифицированным ПАО и ПАК. Как изображено на фиг. 5, с холодильными установками для аммиака связаны клапаны для спуска NH3 1, 2, 3 и 4. В этом примере в целях упрощения ручных расчетов не используются отводные потоки. Однако на практике может потребоваться приблизительно 5% отводной поток для каждой холодильной установки для аммиака для предотвращения накопления Н2О в холодильных установках для аммиака, что может привести к неисправности системы. Реальный отводной поток зависит от чистоты аммиака, производимого ректификационной колонной, которая в этом примере была установлена равной 99,5% чистоты.After NH3-2, the ammonia is completely condensed, and in FIG. 7, the Mollier diagram for anhydrous ammonia details the thermodynamic aspects of this part of the invention. The ammonia is at a condensing pressure of 900 kPa and a temperature of 22° C. and is quickly converted to the appropriate pressures for 4 refrigeration units, as depicted in the STP for the modified PAO and PAA aspects of the invention. As shown in FIG. 5, NH3 bleed valves 1, 2, 3, and 4 are associated with the ammonia chillers. In this example, bleed flows are not used in this example to simplify manual calculations. However, in practice, approximately 5% bypass flow for each ammonia chiller may be required to prevent build-up of H 2 O in the ammonia chillers, which can lead to system failure. The actual bypass stream depends on the purity of the ammonia produced by the distillation column, which in this example was set to 99.5% purity.

В верхней части ПАК аммиак, поступающий в ПАК, находится на высоте, при температуре и скорости потока массы, которые приводят к получению водного раствора аммиака с увеличивающейся концентрацией и температурой по мере того, как раствор стекает вниз ПАК. Как изображено на фиг, 8, в этом примере РТХ-диаграмма раствора остается переохлажденной для потоков NH3-19 (Aq1 7 24,6°С, 10 кПа, 5,5 мас.%), NH3-15 (Aq 18 28,1°С, 13 кПа, 6,2 мас.%), NH3-11 (Aq19 34,1°С, 30 кПа, 7,3 мас.%) и NH3-6 (Aq20, 49,8°C, 72 кПа, 10,4 мас.%) для четырех холодильных установок газового пути потока. Если в самой низкой точке смешивания (Aq20) возникает перегретый раствор, можно использовать теплообменник HSX-4 для отведения избытка тепла, чтобы переохладить насыщенный водный раствор аммиака перед всасыванием в насос (Aq1) для поддержания необходимого рабочего давления в верхней части ПАК.At the top of the PAA, the ammonia entering the PAA is at a height, temperature, and mass flow rate that results in an aqueous ammonia solution with increasing concentration and temperature as the solution flows down the PAA. As depicted in FIG. 8, in this example, the PTX diagram of the solution remains supercooled for streams of NH3-19 (Aq1 7 24.6°C, 10 kPa, 5.5 wt%), NH3-15 (Aq 18 28.1 °C, 13 kPa, 6.2 wt.%), NH3-11 (Aq19 34.1°C, 30 kPa, 7.3 wt.%) and NH3-6 (Aq20, 49.8°C, 72 kPa , 10.4 wt.%) for four refrigeration units of the gas flow path. If an overheated solution occurs at the lowest mixing point (Aq20), an HSX-4 heat exchanger can be used to remove excess heat to supercool the saturated aqueous ammonia before being sucked into the pump (Aq1) to maintain the required working pressure at the top of the PAH.

В другом примере, изображенном на фиг. 8 и 9, который изображает сжижение воздуха, впускной газ поступает при давлении ниже критической точки. Сжиженный воздух получают, используя испаритель для сжиженного газа, чтобы обеспечить дополнительное охлаждение на пути потока после абсорбционной холодильной установки последней ступени (которая работает при -70°С), чтобы обеспечить достижение условий температуры и давления, которые приводят к тому, что испаряемый газ или газовая смесь имеет необходимые температуру и давление, соответствующие фазовой диаграмме газ-жидкость при определенном качестве X.In another example, shown in FIG. 8 and 9, which depicts the liquefaction of air, the intake gas enters at a pressure below the critical point. Liquefied air is produced using an liquefied gas evaporator to provide additional cooling in the flow path after the last stage absorption chiller (which operates at -70°C) to ensure that temperature and pressure conditions are reached that cause the vaporized gas or the gas mixture has the required temperature and pressure corresponding to the gas-liquid phase diagram at a certain quality X.

Например, природный газ можно сжижать, используя описанные выше способы, а затем СПГ можно испарять, чтобы обеспечить дополнительное охлаждение потока воздуха вдобавок к охлаждению, обеспечиваемому последней ступенью холодильной установки системы охлаждения с модифицированной абсорбцией. Затем испаренный природный газ может стать исходным материалом для контура сжижения СПГ с применением альтернативного варианта реализации изобретения, как описано выше, или источником газообразного топлива, если установка для сжижения воздуха расположена в месте приме- 9 040163 нения СПГ в качестве источника топлива. Этот способ может подходить для сжижения газа, требующего очень низких температур (ниже -170°С) сжижения, и минимизации дополнительного оборудования, необходимого для традиционных процессов охлаждения с каскадными многоступенчатыми процессами внешнего охлаждения.For example, natural gas can be liquefied using the methods described above, and then the LNG can be vaporized to provide additional cooling to the air stream in addition to the cooling provided by the last stage of the refrigeration plant of the modified absorption refrigeration system. The vaporized natural gas can then feed into an LNG liquefaction loop using an alternative embodiment as described above, or a gaseous fuel source if the air liquefaction plant is located at the location of the LNG fuel source. This method may be suitable for liquefying a gas requiring very low liquefaction temperatures (below -170° C.) and minimizing the additional equipment required for traditional refrigeration processes with external refrigeration cascaded multi-stage processes.

Определения и интерпретацияDefinitions and interpretation

Все отсылки на температуру и давление в приведенном в данном документе описании следует воспринимать, как модифицируемые термином около, что означает отклонение на ±5%, ±10%, ±20% или ±25% от указанного значения. Например, около 50% в некоторых вариантах реализации изобретения может включать отклонение от 45 до 55%. В случае числовых диапазонов термин около может включать одно или два числа, больше и/или меньше указанного числового значения с каждой стороны диапазона. Если в данном документе не указано иное, считается, что термин около включает значения и диапазоны, близкие к указанному диапазону, которые являются эквивалентными в контексте функциональности описываемой композиции или варианта реализации изобретения. Термин около также может отображать любую неточность инструментов, устройств или способов, применяемых для измерения указанного значения.All references to temperature and pressure in this description should be taken as modified by the term about, which means a deviation of ±5%, ±10%, ±20% or ±25% from the specified value. For example, about 50% in some embodiments of the invention may include a deviation from 45 to 55%. In the case of numeric ranges, the term about may include one or two numbers greater than and/or less than the specified numeric value on each side of the range. Unless otherwise indicated herein, the term about is considered to include meanings and ranges close to the specified range, which are equivalent in the context of the functionality of the described composition or embodiment of the invention. The term near can also represent any inaccuracy of the instruments, devices, or methods used to measure the specified value.

Как понятно для специалистов в данной области техники, можно осуществлять различные модификации, адаптации и вариации вышеприведенного описания изобретения, не отступая от объема заявляемого в данном документе изобретения. Различные элементы изобретения, описанные в данном документе, можно комбинировать отличным от конкретных описанных или заявляемых в данном документе примеров образом, не отступая от объема изобретения. Другими словами, любой элемент или признак можно комбинировать с любым другим элементом или признаком в разных вариантах реализации изобретения, если не имеется очевидной или закономерной несовместимости между ними или если они явным образом не исключены.As will be understood by those skilled in the art, various modifications, adaptations, and variations of the above description may be made without departing from the scope of the invention claimed herein. The various elements of the invention described herein may be combined in a manner other than the specific examples described or claimed herein without departing from the scope of the invention. In other words, any element or feature can be combined with any other element or feature in different embodiments of the invention, unless there is an obvious or inherent incompatibility between them, or unless they are explicitly excluded.

Форма единственного числа включает множественные отсылки, если иное четко не следует из контекста. Таким образом, например, отсылка на установку включает множество таких установок. Дополнительно следует отметить, что пункты формулы изобретения могут быть составлены так, чтобы исключить любой необязательный элемент. Следовательно, это утверждение должно служить основанием для применения исключающей терминологии, такой как исключительно, только и т.д., в связи с перечислением заявляемых элементов или применения отрицательного ограничения. Термины предпочтительно, предпочтительный, предпочитать, необязательно, может и подобные термины используются для указания того, что предмет, условие или этап, на который приводится ссылка, является необязательным (не необходимым) признаком изобретения.The singular form includes plural references unless otherwise clearly indicated by the context. Thus, for example, a reference to a setting includes a plurality of such settings. Additionally, it should be noted that the claims may be drafted so as to exclude any optional element. Therefore, this statement should serve as the basis for the use of exclusive terminology, such as exclusively, only, etc., in connection with the enumeration of the claimed elements or the application of a negative limitation. The terms preferred, preferred, prefer, optional, may and similar terms are used to indicate that the subject, condition or step referred to is an optional feature of the invention.

Термин и/или означает любой из предметов, любую комбинацию предметов или все предметы, с которыми связан этот термин. Выражение один или более понятно специалисту в данной области техники, в частности, при употреблении в контексте его применения.The term and/or means any of the items, any combination of items, or all of the items to which the term is associated. The expression one or more is clear to a person skilled in the art, in particular when used in the context of its application.

Как понятно специалисту в данной области техники, все числовые значения, включая выражающие количества реагентов или ингредиентов, свойства, такие как молекулярная масса, условия реакции и так далее, являются приближениями и считаются необязательно модифицируемыми во всех случаях термином около. Эти значения могут варьироваться в зависимости от необходимых свойств, предполагаемых для получения специалистами в данной области техники с помощью идей приведенного в данном документе описания. Также понятно, что такие значения закономерно содержат вариабельность, обязательно возникающую вследствие стандартных отклонений во время проведения соответствующих измерений.As one skilled in the art will appreciate, all numerical values, including those expressing amounts of reactants or ingredients, properties such as molecular weight, reaction conditions, and so on, are approximations and are considered to be optionally modified in all cases by the term about. These values may vary depending on the desired properties expected to be obtained by those skilled in the art using the teachings of the description given herein. It will also be understood that such values naturally contain variability necessarily arising from standard deviations at the time of the respective measurements.

Как понятно специалисту в данной области техники, в любых и во всех целях, в частности, в контексте обеспечения письменного описания, все перечисленные в данном документе диапазоны также включают все возможные поддиапазоны и комбинации поддиапазонов, а также отдельные значения, составляющие диапазон, в частности, целые значения. Перечисленные диапазоны (например, массовые проценты или группы углерода) включают каждое отдельное значение, целое число, десятичную дробь или тождественное равенство в пределах диапазона. Любой приведенный диапазон может считаться в достаточной мере описывающим и включающим такой же диапазон, поделенный по меньшей пере на одинаковые половины, трети, четверти, пятые или десятые части. В качестве неограничивающего примера каждый обсуждаемый в данном документе диапазон можно легко разделить на нижнюю треть, среднюю треть и верхнюю треть и т.д.As one skilled in the art would understand, for any and all purposes, and particularly in the context of providing a written description, all ranges listed herein also include all possible subranges and combinations of subranges, as well as the individual values that make up the range, in particular, integer values. Listed ranges (eg, mass percentages or carbon groups) include each single value, integer, decimal, or identity within the range. Any given range may be considered to be adequately descriptive of and inclusive of the same range, divided at least half into equal halves, thirds, quarters, fifths, or tenths. As a non-limiting example, each range discussed herein can be easily divided into lower third, middle third, and upper third, and so on.

Как также понятно специалисту в данной области техники, все выражения, такие как до, по меньшей мере, больше чем, меньше чем, более, или более и т.д., включают указанное число, и такие термины относятся к диапазонам, которые впоследствии могут быть разбиты на поддиапазоны, как обсуждалось выше. Точно так же все перечисленные в данном документе отношения также включают все промежуточные отношения, входящие в более широкое отношение. Соответственно, конкретные значения, приведенные для радикалов, заместителей и диапазонов предназначены исключительно для иллюстрации; они не исключают других определенных значений или других значений в пределах определенных диапазонов для радикалов и заместителей.As will also be appreciated by one of ordinary skill in the art, all expressions such as up to at least more than, less than, more, or more, etc., include the number indicated, and such terms refer to ranges that may subsequently be be broken down into subranges as discussed above. Likewise, all relationships listed herein also include all intermediate relationships included in the broader relationship. Accordingly, the specific meanings given for radicals, substituents, and ranges are for illustrative purposes only; they do not exclude other defined meanings or other meanings within the defined ranges for radicals and substituents.

Специалисту в данной области техники также понятно, что когда элементы сгруппированы вместеOne skilled in the art will also appreciate that when elements are grouped together

- 10 040163 общим образом, как в случае группы Маркуша, изобретение включает не только всю группу, приведенную как одно целое, но также каждого представителя группы отдельно и возможные подгруппы основной группы. Кроме того, во всех целях, изобретение включает не только основную группу, но также основную группу с отсутствующим одним или более представителями группы. Следовательно, изобретение предусматривает однозначное исключение любого одного или более представителей приведенной группы. Соответственно, к любой из раскрытых категорий или вариантов реализации можно применять условие, подразумевающее, что любой один или большее количество из перечисленных элементов, видов или вариантов реализации может быть исключен из таких категорий или вариантов реализации, на пример, как в случае применения однозначного отрицательного ограничения.- 10 040163 in a general way, as in the case of the Markush group, the invention includes not only the entire group, given as a whole, but also each representative of the group separately and possible subgroups of the main group. Furthermore, for all purposes, the invention includes not only a main group, but also a main group with one or more members of the group missing. Therefore, the invention expressly excludes any one or more members of the above group. Accordingly, a condition may be applied to any of the disclosed categories or embodiments, implying that any one or more of the listed elements, types or embodiments may be excluded from such categories or embodiments, for example, as in the case of applying an unambiguous negative restriction .

Таблица 1Table 1

Названвг □опжа-Сжнипель-Ковтур мстша Named □opzha-Szhnipel-Kovtur mtssha М1 M1 М2 M2 М2а M2a М3 M3 МЗа MZA М4 M4 М5 M5 Мб MB М7 M7 М8 M8 мэ me М10 M10 М11 M11 Давление (нПа) Pressure (nPa) 170 170 650 650 600 600 650 650 600 600 600 600 2200 2200 2100 2100 8600 8600 8520 8520 8500 8500 8450 8450 8400 8400 Темпер атури (°C) Temperature (°C) 17 17 123 123 65 65 63 63 32 32 47 47 157 157 47 47 160 160 47 47 22 22 22 22 22 22 Плогеость пара (пУм3) Плотность жидкости (нг/ы3)Vapor density (pUm 3 ) Liquid density (ng/s 3 ) 102 102 33 33 3 25 3 25 33 33 4 4 37 37 10 5 10 5 12 5 12 5 38 38 57 57 61 61 61 61 61 61 Доли пара МеОН (% мае. от жидкости; Shares of steam MeOH (% mass from liquid; 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 Энтальпия (кДж/кг) Enthalpy (kJ/kg) 892 892 1140 1140 ЭЭ5 EE5 1005 1005 320 320 355 355 1220 1220 940 940 1200 1200 885 885 820 820 820 820 820 820 Приблизительная масса в кт с 28Д еЗшЗ; Approximate mass in kt with 28D e3sh3; d-Ехащии d-drivers С1 (0,98 меть сух. об.) (жг/д) C1 (0.98 dry vol.) (zhg / d) 18500 18500 18500 18500 18500 18500 20860 20860 20860 20860 33360 33360 39360 39360 39360 39360 33360 33360 33360 33360 39360 39360 39360 39360 39360 39360 СОт (0,02 моль гуте об.)(нтУд) Сot (0.02 mol gute vol.) (nTsp) 575 575 575 575 575 575 0 0 0 0 575 575 575 575 575 575 575 575 575 575 575 575 05 05 05 05 Нт О (пир) (кг/д) Ht O (pyr) (kg/d) 250 250 250 250 250 250 0 0 0 0 250 250 250 250 250 250 250 250 18 18 18 18 18 18 33 33 Н2О (жидкость) (нт/д)H 2 O (liquid) (nt/d) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 232 232 0 0 0 0 0 0 МЮН(кг,'д) MUN(kg,'d) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Оценки общею потока массы (кг/д) Estimated total mass flow (kg/d) 13325 13325 13325 13325 13325 13325 20860 20860 20860 20860 40185 40185 40185 40185 40185 40185 40185 40185 40185 40185 33353 33353 33373 33373 33364 33364 ноток массы (нтУс) mass notes (nUs) 0 224 0 224 0 224 0 224 0 224 0 224 0 241 0 241 0 241 0 241 0 465 0 465 0 465 0 465 0 465 0 465 0 465 0 465 0 465 0 465 0 462 0 462 0 456 0 456 0 456 0 456 Название пвижа-Сжихитель-Коитур мелка Name pvizha-Szhihitel-Koitur melka М12 M12 М12а M12a М12Ь M12b М12с M12s M12d M12d М13 M13 М14 M14 1415 1415 1416 1416 М17 M17 М18 M18 М1Э M1E М20 M20 1421 1421 Давление (кПа) Pressure (kPa) 8400 8400 8300 8300 8275 8275 8200 8200 8225 8225 8200 8200 8200 8200 8200 8200 8200 8200 200 200 200 200 200 200 185 185 170 170 Температура (OQ Temperature (O.Q. 22 22 22 22 -33 -33 -54 -54 -64 -64 -70 -70 -88 -88 -88 -88 -88 -88 -152 -152 -152 -152 -152 -152 -70 -70 -23 -23 Плотность пара (и/м3)Vapor density (i / m 3 ) 61 61 61 61 105 105 155 155 205 205 245 245 300 300 300 300 3 3 3 3 33 33 16 16 13 13 Плотность жидкости (шУм3)Liquid density (noise 3 ) 245 245 300 300 800 800 410 410 410 410 Доля пара Steam share 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 333 0 333 0 333 0 333 1 1 0 0 0 53 053 0 0 1 1 1 1 1 1 МеОН (% мае от жидкости) MeOH (% May of liquid) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 75 0 75 0 75 0 75 0 75 0 75 0 75 0 75 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 'Энтальпия (кДж/кг) 'Enthalpy (kJ/kg) 820 820 820 820 610 610 500 500 435 435 385 385 230 230 285 285 285 285 30 thirty 525 525 705 705 730 730 Приблпзительнш масса в кг с 28J еЗшЗ Approximate weight in kg with 28J e3w3 ^-БХЦЩШ ^-BHTSCHSH С1 <0,98 моль сух об.) (кг/д) C1 <0.98 mol d.v.) (kg/d) 33360 33360 33360 33360 33360 33360 33360 33360 33360 33360 33360 33360 33360 33360 39360 39360 0 0 33360 33360 18500 18500 20860 20860 20860 20860 20860 20860 СО , (0,02 мить сух об.) (нтУд) CO , (0.02 min dry vol.) (nTd) 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 0 0 05 05 05 05 0 0 0 0 0 0 НТО (пар) (кг/д)H T O (steam) (kg/d) 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 0 04 0 04 0 04 0 04 0 04 0 04 0 0 0 04 0 04 0 04 0 04 0 0 0 0 0 0 П?О (жидкость) (иУд) P?O (liquid) (iud) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 86 3 86 3 86 3 86 0 0 3 86 3 86 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 МёОН(жг/д) MeOH(zhg/d) 117 117 117 117 117 117 117 117 117 117 117 117 117 117 012 012 11 58 11 58 012 012 0 12 0 12 0 0 0 0 0 0 Оценка общего потока массы (кг/д) Estimated total mass flow (kg/d) 33376 1 33376 1 33376 33376 33376 33376 33376 33376 33376 33376 33376 33376 33376 33376 33361 33361 15 44 15 44 39361 39361 18500 66 18500 66 20860 20860 20860 20860 20860 20860 поток массы (ктУс) mass flow (kTus) 0 456 0 456 0 456 0 456 0 456 0 456 0 456 0 456 0 456 0 456 0 456 0 456 0 456 0 456 0 456 0 456 0 000 0 000 0 456 0 456 0 214 0 214 0 241 0 241 0 241 0 241 0 241 0 241

I Название потока Абе о рб. о1ладж.Ац-N I The name of the stream is Abe o rb. o1ladzh.Ats-N АЧ1A H 1 Aq2 Aq2 Aq3 Aq3 Aq4 Aq4 Aq5 Aq5 Aq6 Aq6 Aq7 Aq7 Aq8 Aq8 АЧЭA H E Aq1O Aq1O Aq11 Aq11 Aq12 Aq12 Aq13 Aq13 Aq14 Aq14 Давление (кПа) Pressure (kPa) 110 110 350 350 350 350 350 350 350 350 350 350 340 340 340 340 940 940 340 340 330 330 300 300 300 300 310 310 ^Температура (°Q ^Temperature (°Q 50 0 50 0 50 0 50 0 50 0 50 0 50 0 50 0 50 0 50 0 50 0 50 0 72 5 72 5 72 5 72 5 72 5 72 5 72 5 72 5 143 0 143 0 50 0 50 0 50 0 50 0 160 0 160 0 ГГеыпм; ш ура GGeypm; sh ura 122 0 122 0 122 0 122 0 122 0 122 0 122 0 122 0 122 0 122 0 122 0 122 0 162 5 162 5 162 5 162 5 162 5 162 5 162 5 162 5 283 4 283 4 122 0 122 0 122 0 122 0 320 0 320 0 (Переохлажденный (Supercooled да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes р4мас. раствора воде. ΝΗ3 p4wt. solution to water. ΝΗ3 0104 0104 0104 0104 0 104 0 104 0 104 0 104 0104 0104 0 104 0 104 0104 0104 0104 0104 0104 0104 0104 0104 0 104 0 104 0 560 0 560 0 050 0 050 (Плотность раствора воде ΝΗ3 ’Общаг яталыш вед смеси (кДжДг) (прим 1) (Density of solution to water ΝΗ3 ’Obshchag yatalysh ved mixes (kJDg) (note 1) 337 128 337 128 126 126 126 126 126 126 126 126 126 126 225 225 225 225 225 225 225 225 527 527 7 7 638 638 Общая эвталытня вед. смеси (Ета/фунт) (прям Г The general evtalytnya of the Vedas. blends (Eta/lb) (straight G 54 54 54 54 54 54 54 54 54 54 54 54 38 38 38 38 98 98 38 38 227 227 3 3 275 275 Приблизительны! масса в кг с 28 Д еЗшЛ Масса раствора ведн аммиака (кг/с) Approximate! mass in kg s 28 D eSwL Mass of aqueous ammonia solution (kg/s) 'й-вкщши I 31715 'y-vkshshi I 31715 31715 31715 15030 15030 16685 16685 1 3350 1 3350 0 3330 0 3330 0 3330 0 3330 13350 13350 1 5030 1 5030 31715 31715 31715 31715 2 9900 2 9900 Масса пара вещи, аммиака (кг/с) Mass of steam things, ammonia (kg/s) 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 0 0000 Общая масса води, аммиака (ктУс) Total mass of water, ammonia (kTus) | 31715 | 31715 31715 31715 15030 15030 16685 16685 1 3350 1 3350 0 3330 0 3330 0 3330 0 3330 13350 13350 1 5030 1 5030 31715 31715 31715 31715 2 3300 2 3300

Название потока-Абсорб. <плада.-Квятур Aq-NH3 The stream name is Absorb. <plada.-Kvyatur Aq-NH3 Aql5 Aql5 М16 M16 АЦ7 AC7 Aql8 Aql8 Aql9 Aql9 Aq2O Aq2O Даилтие (кПа) Dailtie (kPa) зэд zed 880 880 10 10 13 13 30 thirty 72 72 Температура (°C) Temperature (°C) 850 850 22.0 22.0 24 5 24 5 281 281 341 341 49.8 49.8 Температура (°F) Temperature (°F) 1850 1850 71 6 71 6 7БЗ 7BZ 82 6 82 6 93 4 93 4 1216 1216 Переодптя жженный Насыщенный Changed the burnt Saturated да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes % масс, раствора води. NH3 Плотность раствора водя. NH3 % mass, water solution. NH3 Leading solution density. NH3 0050 0050 0.050 0.050 0055 0055 0.062 0.062 0073 0073 0104 0104 Общая энтадьттия щщ. смеси (вДж/кг) (прим 1} General endadtia schsch. mix (vJ/kg) (note 1} 319 319 35 35 58 58 39 39 74 74 125 125 Обпря энтальпия вод. смеси (Бте/фунт) (прим 1} Приблизительная масса в кг с 28Э еЗтпЗ/й-нтод Obprya enthalpy of water. blends (Btu/lb) (remark 1} Approximate mass in kg with 28E eZtpZ/d-ntod 137 )М 137 )M 15 15 25 25 17 17 32 32 54 54 Масса расга. воде, аммиака (кг/с) Mass of dispersal water, ammonia (kg/s) 29900 29900 29900 29900 3 0058 3 0058 3 0274 3 0274 3 0Б63 3 0B63 31715 31715 Масса няравпдп аммиака (кг/с) Ammonia mass (kg/s) 00000 00000 0 0000 0 0000 00000 00000 00000 00000 0.0000 0.0000 0 0000 0 0000 Общая маета падл аммиака (кг/с) Total amount of ammonia padl (kg/s) 29900 29900 2.9900 2.9900 3 0058 3 0058 30274 30274 3.0663 3.0663 31715 31715

Название пягока-Абсорб. <иладж.-КЬшур ΝΗ3 The name of the pyagoka is Absorb. <ilaj.-Kshur ΝΗ3 ΝΗ3-1 ΝΗ3-1 ΝΗ3-2 ΝΗ3-2 ΝΗ3-3 ΝΗ3-3 МН 3-4 MH 3-4 МН 3-5 MH 3-5 ΝΗ3-6 ΝΗ3-6 ΝΗ3-7 ΝΗ3-7 ΝΗ3-8 ΝΗ3-8 МНЗ-9 MNZ-9 МНЗ-10 MNZ-10 ГШЗ-П GShZ-P МНЗ-12 MNZ-12 NH3-13 NH3-13 NH3-14 NH3-14 Даилеяве (кПа) Daileyave (kPa) 900 900 900 900 72 72 72 72 72 72 72 72 72 72 30 thirty 30 thirty 30 thirty 30 thirty 30 thirty 13 13 13 13 Температура ТО Maintenance temperature 500 500 22.0 22.0 -400 -400 -40 0 -40 0 -400 -400 -400 -400 -40.0 -40.0 -55.0 -55.0 -55.0 -55.0 -550 -550 -550 -550 -55.0 -55.0 -65.0 -65.0 -65.0 -65.0 Температура (°F) Переохлажденный Temperature (°F) supercooled 1220 1220 71 6 71 6 -400 -400 -40.0 -40.0 -400 -400 -400 -400 -400 -400 -670 -670 -Б70 -B70 -670 -670 -670 -670 -67 0 -67 0 -85 0 -85 0 -85 0 -85 0 Насыщенный Перегретый Saturated superheated да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes да Yes Доля пара чистого аммиака (95,5% мае.) Steam share of pure ammonia (95.5% wt.) 1 1 0 0 02 02 0 35 0 35 1 1 1 1 0 0 0.05 0.05 0.098 0.098 1 1 1 1 0 0 0.06 0.06 1 1 Плотность пара (кт/м3) Платность жидкости (кг/м3)Vapor density (kt / m 3 ) Liquid charge (kg / m 3 ) 57 57 610 610 0.61 Б85 0.61 B85 0.61 685 0.61 685 0 61 061 0 61 061 685 685 0 27 710 0 27 710 0.27 710 0.27 710 027 027 0 27 0 27 710 710 0.13 715 0.13 715 0.13 0.13 Энталытня ΝΗ3-Ι (кДж/кг, из диагр. Малье) Entalytnya ΝΗ3-Ι (kJ/kg, from Malier chart) 440 440 160 160 160 160 160 160 95 95 95 95 95 95 50 50 Эптальпия NH3-V (кДж/кг, из диагр. МЬпье) Eptalpy NH3-V (kJ/kg, from Mbpier chart) 1705 1705 1550 1550 1550 1550 1550 1550 1550 1550 1525 1525 1525 1525 1525 1525 1525 1525 1510 1510 1510 1510 Сиорр. энтальпия ΝΗ3-Ι (кДж/кг) -193 S Siorr. enthalpy ΝΗ3-Ι (kJ/kg) -193 S 92 92 -188 -188 -188 -188 -188 -188 -253 -253 -253 -253 253 253 -298 -298 Сиорр. энтальпия Nffl-ν (кДж/кг) -1938 Siorr. enthalpy Nffl-ν (kJ/kg) -1938 1357 1357 1202 1202 1202 1202 1202 1202 1202 1202 1177 1177 1177 1177 1177 1177 1177 1177 1162 1162 1162 1162 Приблизительная масса в кг с 283 еЗтЗ/й-иод! Масса ΝΗ3-Ι (кг/с) Approximate mass in kg with 283 u3t3/d-iodine! Weight ΝΗ3-Ι (kg/s) )M 0.1815 0.1815 01452 01452 00Б89 00B89 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 00763 00763 00725 00725 010351 010351 ООМЮ OOMYU о.оию o.oyu 0.0374 0.0374 0 0203 0 0203 000W 000W Масса NH3-V (кг/с) Mass of NH3-V (kg/s) 01815 01815 ΟΌ363 ΟΌ363 00363 00363 01052 01052 01052 01052 0.0000 0.0000 ОСО38 OSO38 00038 00038 0.0389 0.0389 00389 00389 0 0000 0 0000 0.0013 0.0013 0Ό216 0Ό216 Общая масса ΝΗ3 (кг/с) Total mass ΝΗ3 (kg/s) 0.1815 0.1815 01815 01815 01815 01815 01052 01052 0.1052 0.1052 01052 01052 00763 00763 00763 00763 00389 00389 ООЗВ9 OOZV9 0.0389 0.0389 00374 00374 0.0216 0.0216 0.0216 0.0216

- 11 040163- 11 040163

Нкзванне потом-Абсорб. оидо-Кошур NB3 [Давжяйе(к11э)Nkzvanne then-Absorb. oido-Koshur NB3 [Davzhyaye (k11e)

Температура (ОС) ^ПересЕшаждсвныйTemperature (OC)

[Насыщенный[Saturated

Перегретыйsuperheated

Доля шря чистого аммиакаShare of pure ammonia

Плотность пара (пУм1) 3 Steam density (pUm 1 ) 3

Плотность жвдностя (ег/м 3)Liquid density (eg/m 3 )

Энтальпия NH3-I (еДж/кт; из диагр. Молье) Эптатрия ΝΗΤ-ν (еДж/п; из диагр. Молье) Сварр. эепльпшТПВ! (еДж/ег) -1938 (Прим. 2)Enthalpy NH3-I (EJ/kt; from Mollier chart) Eptatry ΝΗΤ-ν (EJ/p; from Mollier chart) Swarr. eeplpshTPV! (EJ/Eu) -1938 (Note 2)

Croppi энтальпия Nffi-ν (вДж/кг) -1938 (прим: 2)Croppi enthalpy Nffi-ν (vJ/kg) -1938 (approx: 2)

Принташтельная масса в кг с 2 8,3 еЗпьУб-вшомPrinted weight in kg with 2 8.3

Масса NHJ-I (кг/с)Mass of NHJ-I (kg/s)

Масса NH3-V (кг/с)Mass of NH3-V (kg/s)

Общая масса NH3 (кг/с)Total mass of NH3 (kg/s)

NH3-E NHM6 NHJ-17 NH3-18 NH349NH3-E NHM6 NHJ-17 NH3-18 NH349

ДаYes

0.130.13

15101510

1162 да о1162 yes o

715715

-296 да-296 yes

00160016

0.10.1

725725

1500 -316 11521500 -316 1152

10101010

-71-71 дада-71-71 dada

0.1010.101

1500 15001500 1500

1152 11521152 1152

00000 0 0156 0 0155 0 0000 0 000000000 0 0156 0 0155 0 0000 0 0000

0.0216 0 0000 0 0000 0 0158 0 01580.0216 0 0000 0 0000 0 0158 0 0158

00216 00158 00155 00158 0015800216 00158 00155 00158 00158

Прим. 1-Энтальпия ди води, аммиака ш 1938-Jenningsand Shannon Tables - Lehigh University Bethlehem, PennsylvaniaNote. 1-Enthalpy of di vodi, ammonia w 1938-Jenningsand Shannon Tables - Lehigh University Bethlehem, Pennsylvania

Прим. 2 - (до нуля (еДж/кг) диагр. Молье безводи. аммиака и табл. зцпн. аммиака 1938 - 348Note. 2 - (down to zero (eJ/kg) Mollier diagram for anhydrous ammonia and tab. cpn. ammonia 1938 - 348

Название оборудования RAqPump DPX AqRLX Trim-Heat WHX-1 WHX-2 Equipment name RAqPump DPX AqRLX Trim-Heat WHX-1 WHX-2 Общий поток массы (кг/с) Изменение энтальпии (еДж/п Тепло втод/вмппц (кВт) Работа вжд'выход (кВт) Total mass flow (kg/s) Enthalpy change (EJ/p Heat in/vppc (kW) Work in/out (kW) 5.172 1 10 5.172 1 10 -456 -456 2 990 -519 -954 2990 -519 -954 924 924 0465 -280 -150 0465 -280 -150 0465 -515 -147 0465 -515 -147

Название оборудования Общий поток массы (кг/с) Изменение энгалышн (еДж/кг Та™вжд/выход(кВт) Работа нвд'вьнод (кВт) Name of equipment Total mass flow (kg/s) Engagement change (EJ/kg Ta™in/yield(kW) Work nvd/vnod (kW) 1 1 WHX-M 0.224 -145 52 WHX-M 0.224 -145 52 COMP-IN 0.224 248 55 COMP-IN 0.224 248 55 STG-1 0.241 215 52 STG-1 0.241 215 52 STG-2 0465 265 125 STG-2 0465 265 125 STG-3 0.465 260 121 STG-3 0.465 260 121

Название оборудования Общий поток массы (кг/с) Изменение энтальпии (кДж/кг) Тепло вжд/выход (кВт) Работа вжвдйыад (кВт) Equipment name Total mass flow (kg/s) Enthalpy change (kJ/kg) Heat input/output (kW) Work output (kW) HSX-1 2.990 -284 -849 HSX-1 2.990 -284 -849 Н8Х-2 0.182 -1265 -250 H8X-2 0.182 -1265 -250 HSX-3 0.456 0 0 HSX-3 0.456 0 0 HSX-4 5172 0 0 HSX-4 5172 0 0 HSX-5 D.462 -65 -30 HSX-5 D.462 -65 -thirty

Название оборудования Общий поток массы (кг/с) Измените энталтлти (кДж/кг Тепло вжд/выжд (кВт) Работа вюдйшод (кВт) Equipment name Total mass flow (kg/s) Change enthalty (kJ/kg Heat inf/exp (kW) Work inwd (kW) NHS-CHl 0456 -210 -96 NHS CHl 0456 -210 -96 NH5-CH2 0456 110 50 NH5-CH2 0456 110 50 NH3-CH5 0 455 -65 -30 NH3-CH5 0 455 -65 -thirty NH3-CH4 0456 -50 -23 NH3-CH4 0456 -50 -23 GGX-1 0 241 85 21 GGX-1 0 241 85 21 GGX-2 0 241 180 45 GGX-2 0 241 180 45

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM

Claims (17)

1. Способ сжижения газа с использованием системы сжижения газа, включающий следующие непоследовательные этапы:1. A method of gas liquefaction using a gas liquefaction system, including the following non-sequential steps: (а) получают впускной газ, имеющий впускное давление, на ступени получения газа;(a) receiving an inlet gas having an inlet pressure in the stage of gas production; (Ь) охлаждают газ, полученный на этапе (а), на ступени охлаждения, содержащей контур абсорбционного охлаждения с помощью по меньшей мере одного абсорбционного холодильника;(b) cooling the gas obtained in step (a) in a refrigeration stage comprising an absorption refrigeration circuit with at least one absorption cooler; (с) осуществляют адиабатическое снижение давления охлажденного газа в ступени сжижения с помощью клапана Джоуля-Томсона для сжижения по меньшей мере части газа;(c) adiabatically reducing the pressure of the cooled gas in the liquefaction stage using a Joule-Thomson valve to liquefy at least a portion of the gas; (d) нагревают насыщенный водно-аммиачный флюид в ректификаторе для выделения аммиачного газа, при этом получая ненасыщенный водно-аммиачный флюид;(d) heating the saturated aqueous ammonia fluid in a rectifier to recover ammonia gas, thereby obtaining an unsaturated aqueous ammonia fluid; (е) осуществляют переохлаждение ненасыщенного водно-аммиачного флюида и его циркуляцию к верхней части пароабсорбционной колонны (ПАК);(e) subcooling the unsaturated aqueous ammonia fluid and circulating it to the top of the vapor absorption column (PAC); (f) осуществляют конденсацию аммиачного газа, полученного в ректификаторе, и мгновенное выпаривание жидкого аммиака для получения охлажденного аммиачного газа для применения по меньшей мере в одном абсорбционном холодильнике;(f) condensing the ammonia gas produced in the rectifier and flashing the liquid ammonia to produce chilled ammonia gas for use in at least one absorption cooler; (g) осуществляют абсорбцию аммиачного газа, отведенного по меньшей мере из одного абсорбционного холодильника ненасыщенным водно-аммиачным флюидом в ПАК, для получения насыщенного водно-аммиачного флюида, подаваемого на этап (d) при поддержании рабочего давления в верхней части ПАК ниже атмосферного с помощью зажатия испарительного клапана, регулирующего циркуляцию ненасыщенного водно-аммиачного флюида к верхней части ПАК, тем самым снижая давление всасывающей части насоса в насосе для отвода насыщенного водно-аммиачного флюида из ПАК, поддерживая при этом давление всасывающей части выше эффективного положительного напора, требуемого на всасывании для работы насоса, для гарантирования абсорбции паров безводного аммиака.(g) absorbing the ammonia gas removed from at least one absorption cooler with an unsaturated aqueous ammonia fluid in the PAK to obtain a saturated aqueous ammonia fluid supplied to step (d) while maintaining the operating pressure in the upper part of the PAK below atmospheric using pinching the evaporator valve that controls the circulation of the unsaturated aqueous ammonia fluid to the top of the PAK, thereby reducing the pressure of the suction pump in the pump to remove the saturated aqueous ammonia fluid from the PAK, while maintaining the suction pressure above the effective positive head required at the suction for pump operation to ensure the absorption of anhydrous ammonia vapor. 2. Способ по п.1, при том, что газ частично сжижен на этапе (с), дополнительно включает этапы, на которых удаляют сжиженный газовый продукт и осуществляют рециркуляцию оставшегося газа в контуре рециркуляции пара, который охлаждает поток газа перед адиабатическим снижением давления, после чего газ компрессируют и смешивают с потоком впускного газа.2. The method according to claim 1, while the gas is partially liquefied in step (c), further comprises the steps of removing the liquefied gas product and recirculating the remaining gas in a steam recirculation loop, which cools the gas stream before adiabatically reducing the pressure, after which the gas is compressed and mixed with the inlet gas stream. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что впускной газ содержит промышленный газ или углеводородный газ, или любую смесь промышленных или углеводородных газов.3. The method according to claim 1, characterized in that the inlet gas contains industrial gas or hydrocarbon gas, or any mixture of industrial or hydrocarbon gases. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что газ на этапе (а) дополнительно компрессируют ниже критической точки газа, при этом достигается температура сжижения газа выше чем -71 °C перед адиабатическим расширением.4. Method according to claim 1, characterized in that the gas in step (a) is further compressed below the critical point of the gas, whereby a gas liquefaction temperature of greater than -71 °C is reached before adiabatic expansion. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что газ на этапе (а) дополнительно компрессируют выше критической точки газа, при этом достигается температура сжижения газа около -71 °C перед адиабатическим расширением.5. Method according to claim 1, characterized in that the gas in step (a) is further compressed above the critical point of the gas, whereby a gas liquefaction temperature of about -71 °C is reached before adiabatic expansion. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один абсорбционный холодильник содержит выпуск для жидкого потока для предотвращения повышения концентрации воды в аммиачном хладагенте.6. The method of claim 1, wherein the at least one absorption cooler comprises a liquid stream outlet to prevent an increase in the concentration of water in the ammonia refrigerant. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочее давление, которое ниже атмосферного, в верхней части ПАК поддерживают за счет использования достаточной массы переохлажденного ненасыщенного водно-аммиачного флюида в точке смешивания паров безводного аммиака и ненасыщенного водноаммиачного флюида, чтобы дать возможность газообразному аммиаку полностью раствориться в переохлажденном водно-аммиачном флюиде в ПАК.7. The method according to claim 1, characterized in that the operating pressure, which is below atmospheric, in the upper part of the PAK is maintained by using a sufficient mass of supercooled unsaturated aqueous ammonia fluid at the point of mixing of anhydrous ammonia vapor and unsaturated aqueous ammonia fluid to allow gaseous ammonia to completely dissolve in the supercooled water-ammonia fluid in PAA. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что некоторое количество или все тепло растворения и тепло8. The method according to claim 1, characterized in that some or all of the heat of dissolution and heat - 12040163 энергии конденсации смешивания паров безводного аммиака и ненасыщенного водно-аммиачного флюида рекуперируют в ПАК.- 12040163 the condensation energy of mixing anhydrous ammonia vapor and unsaturated aqueous ammonia fluid is recovered in the PAK. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что рекуперацию тепла в ПАК обеспечивают за счет гидростатического напора и предварительного охлаждения сырьевого потока ненасыщенного водного аммиака9. The method according to claim 8, characterized in that heat recovery in PAK is provided by hydrostatic head and pre-cooling of the raw stream of unsaturated aqueous ammonia ПАК.PACK. 10. Способ по п.1, дополнительно включающий этапы, на которых охлаждают охлажденный поток газа с этапа (b) с помощью теплообменников газ/газ для дополнительного снижения температуры потока газа перед этапом (с).10. The method of claim 1 further comprising the steps of cooling the cooled gas stream from step (b) using gas/gas heat exchangers to further reduce the temperature of the gas stream prior to step (c). 11. Способ по п.1, дополнительно включающий этап, на котором обезвоживают газ после компрессии и перед поступлением в абсорбционный холодильник.11. The method of claim 1 further comprising dehydrating the gas after compression and before entering the absorption refrigerator. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что газ обезвоживают путем добавления в путь потока спирта в достаточном количестве и осуществляют последующую конденсацию спирта и воды перед этапом адиабатического снижения давления.12. The method according to claim 11, characterized in that the gas is dehydrated by adding a sufficient amount of alcohol to the flow path and subsequent condensation of alcohol and water is carried out before the adiabatic depressurization step. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что сжиженный газ фильтруют после адиабатического снижения давления для удаления каких-либо твердых частиц из сжиженного газового продукта.13. The method according to claim 1, characterized in that the liquefied gas is filtered after an adiabatic pressure reduction to remove any solid particles from the liquefied gas product. 14. Способ по п.1, дополнительно включающий следующий непоследовательный этап: охлаждают второй газ с применением теплообменника с испарителем сжиженного газа с использованием сжиженного газа.14. The method according to claim 1, further comprising the following non-consecutive step: cooling the second gas using a heat exchanger with a liquefied gas vaporizer using liquefied gas. 15. Система сжижения газа для осуществления способа по п.1, содержащая ступень получения для получения впускного газа, ступень охлаждения, содержащую контур абсорбционного охлаждения для охлаждения газа, а также ступень сжижения, содержащую клапан Джоуля-Томсона, по меньшей мере, для частичного сжижения газа, при этом контур абсорбционного охлаждения содержит:15. A gas liquefaction system for carrying out the method according to claim 1, comprising a production stage for producing inlet gas, a refrigeration stage containing an absorption refrigeration circuit for cooling the gas, and a liquefaction stage containing a Joule-Thomson valve for at least partial liquefaction gas, while the absorption cooling circuit contains: (i) по меньшей мере один абсорбционный холодильник для охлаждения газа;(i) at least one absorption refrigerator for cooling the gas; (ii) ректификатор для высвобождения газообразного аммиака из насыщенного водно-аммиачного флюида для получения ненасыщенного водно-аммиачного флюида и (iii) пароабсорбционную колонну (ПАК) для абсорбции газообразного аммиака, отведенного по меньшей мере из одного абсорбционного холодильника ненасыщенным водно-аммиачным раствором для получения насыщенного водно-аммиачного раствора;(ii) a rectifier for releasing gaseous ammonia from a saturated aqueous ammonia fluid to obtain an unsaturated aqueous ammonia fluid; saturated water-ammonia solution; (iv) испарительный клапан для регулирования циркуляции ненасыщенного водно-аммиачного флюида от ректификатора к верхней части ПАК; а также (v) насос для удаления насыщенного водно-аммиачного флюида из ПАК;(iv) an evaporator valve to control the circulation of unsaturated aqueous ammonia fluid from the rectifier to the top of the PAK; and (v) a pump to remove the saturated aqueous ammonia fluid from the PAK; при этом испарительный клапан выполнен с возможностью быстрого впуска ненасыщенного водноаммиачного флюида, чтобы снижать давление всасывающей части насоса для отвода насыщенного водно-аммиачного флюида, и при этом поддерживать давление всасывающей части выше эффективного положительного напора, требуемого на всасывании для работы насоса, отводящего насыщенный водноаммиачный флюид, чтобы поддерживать в верхней части ПАК давление ниже атмосферного.wherein the evaporator valve is configured to quickly inlet unsaturated aqueous ammonia fluid to reduce the pressure of the suction part of the pump to remove the saturated aqueous ammonia fluid, and at the same time maintain the pressure of the suction part above the effective positive head required at the suction to operate the pump, which removes the saturated aqueous ammonia fluid to maintain subatmospheric pressure at the top of the PAK. 16. Система по п.15, дополнительно содержащая ступень компрессии для компрессии газа и ступень рекуперации энергии компрессии для переноса тепла от ступени компрессии к контуру абсорбционного охлаждения.16. The system of claim 15 further comprising a compression stage for compressing the gas and a compression energy recovery stage for transferring heat from the compression stage to the absorption refrigeration circuit. 17. Система по п.16, дополнительно содержащая ступень рециркуляции газа для рециркуляции несжиженных компонентов газа в контуре рециркуляции пара с низким давлением, при этом указанный контур дополнительно охлаждает сжатый и охлажденный газ, который затем направляется на ступень компрессии.17. The system of claim 16, further comprising a gas recirculation stage for recirculating non-liquefied gas components in a low pressure vapor recirculation loop, said loop further cooling the compressed and cooled gas, which is then sent to the compression stage.
EA201792086 2015-03-23 2016-03-23 LIQUIFICATION OF INDUSTRIAL AND HYDROCARBON GAS EA040163B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/136,839 2015-03-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA040163B1 true EA040163B1 (en) 2022-04-26

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2702074C2 (en) Method (embodiments) and apparatus (embodiments) for producing nitrogen-depleted lng product
US7234321B2 (en) Method for liquefying methane-rich gas
KR101053265B1 (en) Natural Gas Liquefaction Equipment and Liquefaction Method
US11035610B2 (en) Industrial and hydrocarbon gas liquefaction
RU2702829C2 (en) Method of natural gas flow liquefaction and nitrogen removal therefrom and device (embodiments) for implementation thereof
RU2121637C1 (en) Method and device for cooling fluid medium in liquefying natural gas
RU2606223C2 (en) Extraction of helium from natural gas streams
MX2013014870A (en) Process for liquefaction of natural gas.
RU2607933C2 (en) Natural gas liquefaction plant with ethylene-independent system of extraction of heavy fractions
RU2355960C1 (en) Two-step removal of nitrogen from liquefied natural gas
SU645618A3 (en) Method of cooling and condensing natural gas
NO331440B1 (en) Hybrid cycle for the production of LNG
NO321742B1 (en) Method and apparatus for gas condensation
RU2010150141A (en) IMPROVED NITROGEN REMOVAL IN A PLANT FOR PRODUCING LIQUEFIED NATURAL GAS
EA013234B1 (en) Semi-closed loop lng process
RU2317497C2 (en) Method of liquefaction of the stream of the natural gas rich with the hydrocarbons with the simultaneous extraction of c3+ rich fraction with the high yield
RU2509967C2 (en) Liquefaction method of natural gas with preliminary cooling of cooling mixture
JP2018511026A5 (en)
WO2010063789A2 (en) Method of cooling a hydrocarbon stream and an apparatus therefor
US20190185332A1 (en) Synthesis of ammonia with internal cooling circuit
US20200103163A1 (en) Natural gas processing using supercritical fluid power cycles
USRE30085E (en) Method and apparatus for the coding and low temperature liquefaction of gaseous mixtures
EA040163B1 (en) LIQUIFICATION OF INDUSTRIAL AND HYDROCARBON GAS
JP4879606B2 (en) Cold supply system
RU2645095C1 (en) Method of partial liquefaction of natural gas