RU2162579C2 - Combined natural gas liquefaction system on basis of liquid nitrogen producing unit with cryogenic stirling machine - Google Patents
Combined natural gas liquefaction system on basis of liquid nitrogen producing unit with cryogenic stirling machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2162579C2 RU2162579C2 RU99107310A RU99107310A RU2162579C2 RU 2162579 C2 RU2162579 C2 RU 2162579C2 RU 99107310 A RU99107310 A RU 99107310A RU 99107310 A RU99107310 A RU 99107310A RU 2162579 C2 RU2162579 C2 RU 2162579C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- natural gas
- heat exchanger
- nitrogen
- liquid nitrogen
- heat exchange
- Prior art date
Links
Landscapes
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области криогенной техники, получению сжиженного природного газа и криогенных газовых холодильных машин, работающих по циклу Стирлинга. The invention relates to the field of cryogenic technology, the production of liquefied natural gas and cryogenic gas refrigeration machines operating on the Stirling cycle.
Известно из криогенной техники, что температура кипения азота соответствует температуре -196oC (77К), а также использование жидкого азота как охлаждающей жидкости (Вопросы глубокого охлаждения. /Сб. статей под ред. проф. М.П. Малкова/. М.: Иностр. литература, 1961, стр. 43). Однако в технологиях по производству сжиженного природного газа азот ранее не использовался.It is known from cryogenic technology that the boiling point of nitrogen corresponds to a temperature of -196 o C (77K), as well as the use of liquid nitrogen as a cooling liquid (Questions of deep cooling. / Collection of articles edited by prof. MP Malkov /. M. : Foreign Literature, 1961, p. 43). However, nitrogen has not previously been used in technologies for the production of liquefied natural gas.
Известно, что сжиженный природный газ рассматривается как перспективное жидкое топливо, а температура кипения сжиженных природных газов соответствует температуре -162oC (113К) (Нефтегазовая вертикаль. /Анал. журнал 9-10 (24-25), М., 1998, стр. 123/). Однако существует проблема высокоэффективного получения и хранения сжиженного природного газа как криогенной жидкости.It is known that liquefied natural gas is considered as a promising liquid fuel, and the boiling point of liquefied natural gases corresponds to a temperature of -162 o C (113K) (Oil and Gas Vertical. / Anal. Journal 9-10 (24-25), M., 1998, pp. . 123 /). However, there is a problem of highly efficient production and storage of liquefied natural gas as a cryogenic liquid.
Известны технические решения для газификации сжиженных газов перед их раздачей потребителя с применением насосов высокого давления. (Вопросы глубокого охлаждения /Сб. статей под ред. проф. М.П. Малкова/. М.: Иностр. литература, 1961, стр. 287-288). Known technical solutions for the gasification of liquefied gases before distributing to the consumer using high pressure pumps. (Questions of deep cooling / Collection of articles edited by prof. MP Malkov /. M.: Foreign Literature, 1961, p. 287-288).
Известно, что для сжижения газов используются различные циклы, например, с дросселированием или детандерные, однако в области криогенных температур (60-160К) наиболее высокоэффективным циклом является цикл с холодильной машиной, работающей по циклу Стирлинга. Эффективность криогенных машин Стирлинга практически в 2 раза выше по сравнению с другими установками, применяемыми для сжижения газов (Усюкин И.П. Установки, машины и аппараты криогенной техники. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1992., стр. 185-186). It is known that various cycles are used for gas liquefaction, for example, with throttling or expander, however, in the cryogenic temperature range (60-160K), the most highly efficient cycle is the cycle with a refrigerating machine operating on the Stirling cycle. The efficiency of cryogenic Stirling machines is almost 2 times higher compared to other plants used for gas liquefaction (Usyukin IP Plants, machines and apparatuses of cryogenic technology. M: Light and food industry, 1992., pp. 185-186) .
Известно схемное решение установки для получения жидкого азота, состоящей из газовой холодильной машины Стирлинга, ректификационной колонны и теплообменника для вымораживания влаги и углекислоты воздуха, а также принцип ее работы (Вопросы глубокого охлаждения. /Сб. статей под ред. проф. М.П. Малкова/. М. : Иностр. литература, 1961, стр. 44). Однако в технологиях по производству сжиженного природного газа данные установки ранее не применялись. Known circuit design of the installation for the production of liquid nitrogen, consisting of a gas Stirling refrigeration machine, a distillation column and a heat exchanger for freezing moisture and carbon dioxide, as well as the principle of its operation (Questions of deep cooling. / Collection of articles edited by prof. MP Malkova /. M.: Foreign Literature, 1961, p. 44). However, these plants have not previously been used in technologies for the production of liquefied natural gas.
Известно устройство для сжижения природного газа, содержащее теплообменник для сжижения природного газа, теплоизолированную емкость для хранения сжиженного природного газа, соединенную с теплообменником для сжижения природного газа магистралью слива сжиженного природного газа, и замкнутый охлаждающий контур, приходящий через теплообменник для сжижения природного газа (патент US N 3914949, F 25 J 1/02, 1975). Однако, с целью повышения эффективности установки в целом, целесообразно применить в качестве замкнутого контура, контур с азотом и высокоэффективной криогенной машиной Стирлинга. A device for liquefying natural gas is known, comprising a heat exchanger for liquefying natural gas, a thermally insulated container for storing liquefied natural gas, connected to a heat exchanger for liquefying natural gas via a liquefied natural gas discharge line, and a closed cooling circuit coming through a heat exchanger for liquefying natural gas (US patent N 3914949, F 25 J 1/02, 1975). However, in order to increase the efficiency of the installation as a whole, it is advisable to use, as a closed loop, a loop with nitrogen and a highly efficient cryogenic Stirling machine.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности систем и снижении материальных затрат при сжижении природного газа. The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the efficiency of systems and reduce material costs when liquefying natural gas.
Для достижения этого технического результата комбинированная система для сжижения природного газа, содержащая теплообменник для сжижения природного газа, теплоизолированную емкость для хранения сжиженного природного газа, соединенную с теплообменником для сжижения природного газа магистралью слива сжиженного природного газа, и замкнутый охлаждающий контур, проходящий через теплообменник для сжижения природного газа, с рабочим телом азотом, снабжена в замкнутом охлаждающем контуре трубопроводами с жидким и газообразным азотом, соединяющими последовательно установленные за выходом теплообменника для сжижения природного газа обратный клапан, теплообменник для подогрева газообразного азота воздухом атмосферы, турбину с генератором на одном валу, регулирующий клапан, установку для получения жидкого азота с криогенной машиной Стирлинга, ректификационной колонной, теплообменником для вымораживания влаги и углекислоты и трубопроводом с регулирующим клапаном для подачи воздуха атмосферы в установку, теплоизолированную емкость для жидкого азота и насос высокого давления. To achieve this technical result, a combined system for liquefying natural gas, comprising a heat exchanger for liquefying natural gas, a thermally insulated container for storing liquefied natural gas, connected to a heat exchanger for liquefying natural gas via a liquefied natural gas discharge line, and a closed cooling circuit passing through the liquefying heat exchanger natural gas, with a working fluid nitrogen, is equipped in a closed cooling circuit with pipelines with liquid and gaseous nitrogen, soy forcing a non-return valve sequentially installed at the outlet of a heat exchanger for liquefying natural gas, a heat exchanger for heating nitrogen gas with atmospheric air, a turbine with a generator on one shaft, a control valve, a plant for producing liquid nitrogen with a cryogenic Stirling machine, a distillation column, a heat exchanger for freezing moisture and carbon dioxide and a pipeline with a control valve for supplying atmospheric air to the installation, a thermally insulated tank for liquid nitrogen and a high yes pump phenomena.
Введение в состав комбинированной системы для сжижения природного газа замкнутого контура циркуляции азота, состоящего из установки для получения жидкого азота с криогенной машиной Стирлинга, трубопроводов с жидким и газообразным азотом, теплоизолированной емкостью для жидкого азота, насоса высокого давления, теплообменника для подогрева газообразного азота воздухом атмосферы, турбины с электрогенератором на одном валу, регулирующего клапана, перед входом газообразного азота в установку для его сжижения, позволяет получить новое свойство, заключающееся в сжижении природного газа при теплообмене с жидким азотом за счет разницы температур кипения, с последующим нагревом газообразного азота и его расширением в турбине с получением полезной работы. Introduction to the composition of the combined system for liquefying natural gas a closed loop of nitrogen circulation, consisting of a plant for producing liquid nitrogen with a cryogenic Stirling machine, pipelines with liquid and gaseous nitrogen, an insulated tank for liquid nitrogen, a high pressure pump, a heat exchanger for heating nitrogen gas with atmospheric air , turbines with an electric generator on one shaft of the control valve, before the entrance of gaseous nitrogen into the installation for its liquefaction, allows you to get a new The property consists in liquefying natural gas during heat exchange with liquid nitrogen due to the difference in boiling points, followed by heating of gaseous nitrogen and its expansion in the turbine to obtain useful work.
На чертеже изображена комбинированная система для сжижения природного газа. The drawing shows a combined system for liquefying natural gas.
Комбинированная система включает в себя установку для получения жидкого азота 1 (с криогенной машиной Стирлинга, ректификационной колонной и теплообменником для вымораживания влаги и углекислоты - на чертеже не обозначены), трубопровод для слива жидкого азота 2, теплоизолированную емкость 3 для жидкого азота, трубопровод подачи жидкого азота 4 с насосом высокого давления 5, теплообменник 6 для сжижения природного газа, трубопровод подачи газообразного азота 7 с обратным клапаном 8, теплообменник 9 для нагрева газообразного азота, турбину 10 с электрогенератором 11 на одном валу, регулирующий клапан 12, расположенный на трубопроводе 7 перед установкой 1, трубопровод подачи атмосферного воздуха 13 с регулирующим клапаном 14, магистраль подачи газообразного природного газа 15, магистраль слива сжиженного природного газа 16, теплоизолированную емкость 17 для хранения сжиженного природного газа. The combined system includes a unit for producing liquid nitrogen 1 (with a cryogenic Stirling machine, a distillation column and a heat exchanger for freezing moisture and carbon dioxide - are not indicated in the drawing), a pipeline for draining liquid nitrogen 2, an insulated tank 3 for liquid nitrogen, a liquid supply pipeline nitrogen 4 with a high pressure pump 5, a heat exchanger 6 for liquefying natural gas, a nitrogen gas supply pipe 7 with a check valve 8, a heat exchanger 9 for heating nitrogen gas, a turbine of 10 s an electric generator 11 on one shaft, a control valve 12 located on a pipeline 7 before installation 1, an atmospheric air supply pipe 13 with a control valve 14, a gaseous natural gas supply line 15, a liquefied natural gas discharge line 16, an insulated container 17 for storing liquefied natural gas .
Комбинированная система для сжижения природного газа работает следующим образом. Combined system for liquefying natural gas is as follows.
При работе установки 1 из воздуха, засасываемого из атмосферы через трубопровод 13, получают жидкий азот, который по трубопроводу 2 поступает в теплоизолированную емкость 3. Из емкости 3 по трубопроводу 4 с помощью насоса высокого давления 5 жидкий азот подается в теплообменник 6. В теплообменнике 6 происходит теплообмен между жидким азотом и газообразным природным газом, поступающим в теплообменник 6 по магистрали 15. В результате теплообмена природный газ охлаждается и сжижается, а затем по магистрали слива 16 поступает в теплоизолированную емкость 17 для хранения. При теплообмене жидкий азот нагревается, переходит в газообразную фазу с высоким давлением. Из теплообменника 6 газообразный азот высокого давления поступает по трубопроводу 7, через обратный клапан 8, в теплообменник 9, где происходит теплообмен с атмосферным воздухом. В результате газообразный азот высокого давления нагревается и поступает в турбину 10, где расширяясь, совершает полезную механическую работу с получением электроэнергии в электрогенераторе 11, расположенном на одном валу с турбиной 10. Затем газообразный азот поступает в установку 1, тем самым образуя замкнутый контур циркуляции. Регулирующие клапаны 12 и 14, расположенные соответственно на трубопроводах подачи газообразного азота 7 и воздуха 13, позволяют обеспечить необходимое соотношение в пропорциях между азотом и воздухом при их поступлении в установку 1. During operation of installation 1, liquid nitrogen is obtained from the air drawn in from the atmosphere through line 13, which enters the heat-insulated vessel 3 through line 2 and liquid nitrogen is supplied to the heat exchanger 6 from the tank 3 via line 4 by means of a high-pressure pump 5. In the heat exchanger 6 heat exchange occurs between liquid nitrogen and gaseous natural gas entering the heat exchanger 6 through line 15. As a result of heat exchange, natural gas is cooled and liquefied, and then through drain line 16 it enters the heat-insulated bone 17 for storage. During heat transfer, liquid nitrogen is heated, passes into the gaseous phase with high pressure. From the heat exchanger 6, gaseous high-pressure nitrogen enters through a pipeline 7, through a check valve 8, to a heat exchanger 9, where heat exchange with atmospheric air takes place. As a result, gaseous high-pressure nitrogen is heated and enters the turbine 10, where, expanding, it performs useful mechanical work with generating electricity in an electric generator 11 located on the same shaft with the turbine 10. Then, the gaseous nitrogen enters the unit 1, thereby forming a closed circulation loop. The control valves 12 and 14, respectively located on the pipelines for the supply of gaseous nitrogen 7 and air 13, provide the necessary ratio in the proportions between nitrogen and air when they enter the installation 1.
Источники информации, принятые во внимание
1. Вопросы глубокого охлаждения. /Сб. статей под ред. проф. М.П. Малкова/. Изд.: "Иностр. литература". М.. 1961, стр. 43.Sources of information taken into account
1. Issues of deep cooling. / Sat articles edited by prof. M.P. Malkova. Publisher: "Foreign Literature". M .. 1961, p. 43.
2. Нефтегазовая вертикаль. /Аналитический журнал/ 9-10 (24-25). М., 1998, стр. 123. 2. Oil and gas vertical. / Analytical journal / 9-10 (24-25). M., 1998, p. 123.
3. Вопросы глубокого охлаждения. /Сб. статей под ред. проф. М.П. Малкова/. Изд.: "Иностр. литература". М., 1961, стр. 287-288. 3. Issues of deep cooling. / Sat articles edited by prof. M.P. Malkova. Publisher: "Foreign Literature". M., 1961, p. 287-288.
4. Усюкин И. П. Установки, машины и аппараты криогенной техники. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982, стр. 185-186. 4. Usyukin I.P. Installations, machines and apparatuses of cryogenic equipment. - M .: Light and food industry, 1982, pp. 185-186.
5. Вопросы глубокого охлаждения. /Сб. cтатей под ред. проф. М.П. Малкова/. М.: Иностр. литература, 1961, стр. 44). 5. Issues of deep cooling. / Sat Articles Ed. prof. M.P. Malkova. M .: Inostr. literature, 1961, p. 44).
6. Патент US N 3914949, F 25 J 1/02, 1975 (прототип). 6. Patent US N 3914949, F 25 J 1/02, 1975 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99107310A RU2162579C2 (en) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | Combined natural gas liquefaction system on basis of liquid nitrogen producing unit with cryogenic stirling machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99107310A RU2162579C2 (en) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | Combined natural gas liquefaction system on basis of liquid nitrogen producing unit with cryogenic stirling machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2162579C2 true RU2162579C2 (en) | 2001-01-27 |
Family
ID=20218310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99107310A RU2162579C2 (en) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | Combined natural gas liquefaction system on basis of liquid nitrogen producing unit with cryogenic stirling machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2162579C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012023915A1 (en) * | 2010-08-19 | 2012-02-23 | Galetskij Anatolij Jurevich | Combined system for separating gas mixtures and converting energy |
-
1999
- 1999-04-13 RU RU99107310A patent/RU2162579C2/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012023915A1 (en) * | 2010-08-19 | 2012-02-23 | Galetskij Anatolij Jurevich | Combined system for separating gas mixtures and converting energy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2753861B1 (en) | Method and apparatus for power storage | |
| US7398642B2 (en) | Gas turbine system including vaporization of liquefied natural gas | |
| US7578142B2 (en) | Method for recovering the energy of gas expansion and a recovery device for carrying out said method | |
| CA2662463A1 (en) | Method and apparatus for use of low-temperature heat for electricity generation | |
| CN104169542A (en) | Electricity generation device and method | |
| US4227374A (en) | Methods and means for storing energy | |
| US3621653A (en) | Power generation plant | |
| CN104870920A (en) | Method and apparatus for cooling in liquefaction process | |
| JPH04127850A (en) | Liquid air storage power generating system | |
| Wojcieszak et al. | Investigation of a working fluid for cryogenic energy storage systems | |
| Morosuk et al. | Comparison of novel concepts of cogeneration systems used to regasify liquefied natural gas (LNG) | |
| RU2162579C2 (en) | Combined natural gas liquefaction system on basis of liquid nitrogen producing unit with cryogenic stirling machine | |
| CN106401676A (en) | Cryogenic liquid evaporation power generation method and device | |
| CN206530369U (en) | A kind of cryogenic liquid vaporizer electricity generation system | |
| CN112041542A (en) | Novel steam engine with working medium for circularly acting | |
| KR102361914B1 (en) | Improved Method for Power Generation During Regasification of Fluids via Supercritical Expansion | |
| RU2150056C1 (en) | Plant for liquefaction of gases by means of stirling cryogenic refrigerating machine | |
| CN101749206B (en) | Low-temperature liquefied energy recovery power supply system | |
| US10557414B1 (en) | Combined cycle energy recovery method and system | |
| RU2151977C1 (en) | Combination system for production of nitrogen and liquefaction of natural gas on the basis of plant with cryogenic stirling machine | |
| RU2151348C1 (en) | Combined plant for liquefaction and storage of gases on basis of cryogenic refrigerating stirling machine | |
| RU2154784C1 (en) | Liquefied gas condensing plant on base of helium refrigerating machine | |
| CN109488399A (en) | A kind of cryogenic fluid steam turbine equipment and application method | |
| Klimenko et al. | Refrigeration generation using expander-generator units | |
| RU2166709C1 (en) | Highly efficiency combined system for liquefaction of main-line natural gas |