RU2525759C2 - Способ частичного сжижения природного газа (варианты) - Google Patents

Способ частичного сжижения природного газа (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2525759C2
RU2525759C2 RU2012149524/06A RU2012149524A RU2525759C2 RU 2525759 C2 RU2525759 C2 RU 2525759C2 RU 2012149524/06 A RU2012149524/06 A RU 2012149524/06A RU 2012149524 A RU2012149524 A RU 2012149524A RU 2525759 C2 RU2525759 C2 RU 2525759C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stream
flow
production
distillation column
throttled
Prior art date
Application number
RU2012149524/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012149524A (ru
Inventor
Станислав Прокофьевич Горбачев
Илья Сергеевич Медведков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ"
Priority to RU2012149524/06A priority Critical patent/RU2525759C2/ru
Publication of RU2012149524A publication Critical patent/RU2012149524A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2525759C2 publication Critical patent/RU2525759C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0035—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by gas expansion with extraction of work
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/004—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by flash gas recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0045—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by vaporising a liquid return stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0232—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes integration within a pressure letdown station of a high pressure pipeline system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0238—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 2 carbon atoms or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/08—Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/06—Splitting of the feed stream, e.g. for treating or cooling in different ways
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/04—Recovery of liquid products
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/60—Methane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/64—Separating heavy hydrocarbons, e.g. NGL, LPG, C4+ hydrocarbons or heavy condensates in general
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being (a mixture of) hydrocarbons

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к области сжижения природных газов высокого давления и их смесей. В способе частичного сжижения природного газа прямой поток после охлаждения дросселируют и разделяют на продукционный и технологический потоки. Продукционный поток охлаждают, дросселируют, разделяют в ректификационной колонне на жидкую фракцию и паровую фракцию. Паровую фракцию направляют на реконденсацию с последующим направлением части реконденсированного продукционного потока в ректификационную колонну в качестве флегмового орошения. Другую часть реконденсированного продукционного потока дросселируют и разделяют на жидкостную фазу, являющуюся готовым продуктом, и паровую фазу, направляемую далее в качестве обратного потока для охлаждения прямого потока. Предварительно охлажденный технологический поток дросселируют, испаряют за счет реконденсации продукционного потока, а после повторного дросселирования направляют в обратный поток. Также описан вариант способа частичного сжижения природного газа. Предложенная группа изобретения позволит получить сжиженный природный газ с малым содержанием высококипящих компонентов, в том числе диоксида углерода, обладающего повышенными эксплуатационными характеристиками, при снижении энергетических затрат на его производство. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Группа изобретений относится к области сжижения природных газов высокого давления и их смесей.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ частичного сжижения природного газа, включающий предварительное охлаждение прямого потока газа высокого давления, отделение части прямого потока, ее расширение и соединение с обратным потоком, охлаждение прямого потока, дросселирование и разделение в сборнике-сепараторе парожидкостной смеси на паровую и жидкостную фазы (см. RU 2212598 C1, опубл. 20.09.2003, МПК7 F25J 1/00).
Недостатком известного способа является низкая эффективность разделения компонентов смеси за счет изотермической двукратной сепарации жидкой и паровой фаз. Для достижения повышенной чистоты продукта при изотермическом разделении из сборника-сепаратора установки приходится извлекать чрезвычайно малое количество пара, которое затем реконденсируется и выдается потребителю в качестве конечного продукта, Так как доля чистого пара весьма мала, величину прямого потока требуется увеличивать, что возможно только за счет сокращения доли потока, уходящего на расширение в расширяющее устройство. При уменьшении этого потока сокращается производительность расширительного устройства и коэффициент сжижения установки снижается. Потери производительности в таком способе сжижения могут достигать 20% и более по сравнению со способом сжижения без реконденсации в зависимости от требуемой чистоты продукта.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая группа изобретений, заключается в получении сжиженного природного газа с малым содержанием высококипящих компонентов, в том числе диоксида углерода, обладающего повышенными эксплуатационными характеристиками, при снижении энергетических затрат на его производство.
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе частичного сжижения природного газа, включающего предварительное охлаждение прямого потока газа высокого давления, прямой поток после охлаждения дросселируют и разделяют на продукционный и технологический потоки, при этом продукционный поток охлаждают, дросселируют, разделяют в ректификационной колонне на жидкую фракцию и паровую фракцию, которую направляют на реконденсацию с последующим направлением части реконденсированного продукционного потока в ректификационную колонну в качестве флегмового орошения, а также дросселированием другой части реконденсированного продукционного потока и разделением ее на жидкостную фазу, являющуюся готовым продуктом, и паровую фазу, направляемую далее в качестве обратного потока для охлаждения прямого потока, а предварительно охлажденный технологический поток дросселируют, испаряют за счет реконденсации продукционного потока, а после повторного дросселирования направляют в обратный поток.
Предварительно охлажденный технологический поток перед дросселированием может быть направлен в испаритель-конденсатор ректификационной колонны, а жидкая фракция из ректификационной колонны может быть сжата, направлена на испарение и нагрев с промежуточным дросселированием, а затем направлена в обратный поток.
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе частичного сжижения природного газа, включающего предварительное охлаждение прямого потока газа высокого давления, отделение части прямого потока, ее расширение и соединение с обратным потоком, охлаждение другой части прямого потока, прямой поток после охлаждения разделяют на продукционный и технологический потоки, при этом продукционный поток охлаждают, дросселируют, разделяют в ректификационной колонне на жидкую фракцию и паровую фракцию, которую направляют на реконденсацию с последующим направлением части реконденсированного продукционного потока в ректификационную колонну в качестве флегмового орошения, а также дросселированием другой части реконденсированного продукционного потока и разделением ее на жидкостную фазу, являющуюся готовым продуктом, и паровую фазу, направляемую далее в качестве обратного потока для охлаждения прямого потока, а предварительно охлажденный технологический поток дросселируют, испаряют за счет реконденсации продукционного потока, а после повторного дросселирования направляют в обратный поток.
При этом предварительно охлажденный технологический поток перед дросселированием может быть направлен в испаритель-конденсатор ректификационной колонны, а жидкая фракция из ректификационной колонны может быть сжата, направлена на испарение и нагрев с промежуточным дросселированием, а затем направлена в обратный поток.
Группа изобретений поясняется чертежами, где на фиг.1-3 представлены схемы установок для реализации способа частичного сжижения природного газа по варианту 1, на фиг.4-6 - схемы установок для реализации способа частичного сжижения природного газа по варианту 2.
Схема для реализации способа частичного сжижения природного газа по варианту 1 (фиг.1) включает в себя источник газа высокого давления 1, предварительный теплообменник 2, регулирующий дроссель 3, подогревающий теплообменник 4, регулирующий дроссель продукционного потока 5, ректификационную колонну 6 с выходом кубовой жидкости 7, регулирующий дроссель технологического потока 8, теплообменник-реконденсатор 9, регулирующий дроссель 10, сборник-сепаратор 11, выход чистого жидкого продукта (сжиженного природного газа) 12, перепускной дроссель 13, обратный поток 14.
Схема для реализации способа частичного сжижения природного газа по варианту 1 (фиг.2) дополнительно предусматривает наличие испарителя-конденсатора 20 в составе ректификационной колонны 6.
Схема для реализации способа частичного сжижения природного газа по варианту 1 (фиг.3) дополнительно включает дожимающий криогенный насос 15, горячий теплообменник 16 и промежуточный дроссель 17.
Схема для реализации способа частичного сжижения природного газа по варианту 2 (фиг.4) включает в себя источник газа высокого давления 1, предварительный теплообменник 2, промежуточный теплообменник 18, расширяющее устройство 19, подогревающий теплообменник 4, регулирующий дроссель продукционного потока 5, ректификационную колонну 6 с выходом кубовой жидкости 7, регулирующий дроссель технологического потока 8, теплообменник-реконденсатор 9, регулирующий дроссель 10, сборник-сепаратор 11, выход чистого жидкого продукта (сжиженного природного газа) 12, перепускной дроссель 13, обратный поток 14.
Схема для реализации способа частичного сжижения природного газа по варианту 2 (фиг.5) дополнительно предусматривает наличие испарителя-конденсатора 20 в составе ректификационной колонны 6.
Схема для реализации способа частичного сжижения природного газа по варианту 2 (фиг.6) дополнительно включает дожимающий криогенный насос 15, горячий теплообменник 16 и промежуточный дроссель 17.
Способ по варианту 1 (см. фиг.1) реализуется следующим образом.
Газ высокого давления (прямой поток), представленный смесью: Метан 91%, Этан 3%, Пропан 1,5%, н-Бутан 0,5%, CO2 1%, N2 3%, с начальной температурой 293,15 К и давлением 15 МПа подают в предварительный теплообменник 2, где его охлаждают до 250-230 К. Последующее расширение газа в регулирующем дросселе 3 происходит до 5-8 МПа. Далее прямой поток разделяют на продукционный (25%) и технологический (75%) потоки, которые параллельно направляют на охлаждение в подогревающий теплообменник 4. После расширения в регулирующем дросселе 5 в ректификационную колонну 6 с десятью теоретическими тарелками подают продукционный поток в состоянии насыщенного пара с давлением 2,3 МПа. В ректификационной колонне 6 продукционный поток разделяется в результате тепломассообмена на жидкую (20%) и паровую (140%) фракции. Далее продукционный поток в виде паровой фракции направляют на реконденсацию в теплообменник-реконденсатор 9. Реконденсированный продукционный поток из ректификационной колонны 6 разделяют на флегмовый поток (43%), который возвращают в ректификационную колонну 6 на орошение, и поток (57%), который расширяется через регулирующий дроссель 10 в сборник-сепаратор 11 с давлением 0,6 МПа, где происходит его разделение на жидкостную фазу (70%), являющуюся готовым продуктом, и паровую фазу (30%). Жидкостную фазу направляют потребителю через выход чистого жидкого продукта 12. Чистота конечного продукта по CO2 - 50 ppm, содержание азота - 1%, суммарное содержание углеводородов C 2 +
Figure 00000001
 менее 0,05%. Выход продукта составляет 14,2% от массового потока сырьевого газа (прямого потока). Паровую фазу направляют в качестве обратного потока в предварительный теплообменник 2 для охлаждения прямого потока.
Технологический поток, охлажденный в подогревающем теплообменнике 4 до температуры 161 К, направляют, после расширения в регулирующем дросселе 8 до давления 1,7 МПа, в теплообменник-реконденсатор 9, где он испаряется и нагревается до температуры 167 К. Затем технологический поток полностью испаряется в подогревающем теплообменнике 4 и после повторного расширения в регулирующем дросселе 13 до давления 0,6 МПа его направляют в обратный поток 14 совместно с паровой фазой из сборника-сепаратора 11. Температура обратного потока 14 на выходе из установки составляет 283,15 К.
Полученный сжиженный природный газ обладает высоким качеством, поскольку доля метана в нем стабильна и составляет не менее 98,5%. Пониженное содержание углеводородов C 2 +
Figure 00000002
 и диоксида углерода предотвращает закупорку арматуры и аппаратов при отгрузке, хранении и регазификации сжиженного природного газа кристаллами диоксида углерода и тяжелых углеводородов C 5 +
Figure 00000003
 , позволяет устранить явление ролловера при смешивании различных партий продукта, стабилизировать теплоту сгорания топлива, устраняет образование нагара в форкамерах двигателей при пиролизе углеводородов C 5 +
Figure 00000004
 , снижает содержание оксидов азота в продуктах сгорания. Понижение содержания азота в сжиженном природном газе позволяет увеличить плотность сжиженного природного газа, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках, связанных с транспортом сжиженного природного газа, увеличивается теплотворная способность.
Для увеличения производительности ректификационной колонны по чистому парообразному продукту может быть установлен испаритель-реконденсатор 20 (см. фиг.2), который частично испаряет поток жидкости из ректификационной колонны 6 за счет охлаждения технологического потока. Это позволит увеличить количество чистого пара, отгоняемого из ректификационной колонны, до 160% от продукционного потока за счет сокращения величины жидкой фракции до 10% от продукционного потока. При этом производительность установки составит 15,7% от массового потока сырьевого газа (прямого потока) при сохранении качества продукта на прежнем уровне.
На линии прямого потока перед предварительным теплообменником 2 может быть установлен горячий теплообменник 16 с промежуточным дроссельным вентилем 17 (см. фиг.3). Таким образом, прямой поток от источника газа высокого давления 1 перед охлаждением в предварительном теплообменнике 2 подают на охлаждение в горячий теплообменник 16. Жидкую фракцию откачивают из ректификационной колонны 6 при помощи дожимающего криогенного насоса 15 и подают в горячий теплообменник 16 на испарение с последующим расширением через дроссель 17 до давления обратного потока и нагрев до температуры обратного потока. Из горячего теплообменника 16 поток смешивают с обратным потоком. Предложенный способ позволит дополнительно повысить производительность способа на 5-6%, а также утилизировать природный газ в виде обратного потока на 2% больше по сравнению со способом без криогенного насоса 15 и горячего теплообменника 16 (см. фиг.2).
Способ по варианту 2 (см. фиг.4) реализуется следующим образом.
Газ высокого давления (прямой поток), представленный смесью: Метан 98,5%, Этан 0,5%, Пропан 0,375%, н-Бутан 0,125%, CO2 0,5%, с начальной температурой 293,15 К и давлением 3,5 МПа подают в предварительный теплообменник 2, где его охлаждают до 230 К. Далее прямой поток разделяют на два потока, первый из которых (67%) направляют в расширяющее устройство 19 - турбодетандер с политропным КПД 75%, где он расширяется до давления обратного потока - 0,6 МПа - и, затем, объединяется с обратным потоком 14 на входе в промежуточный теплообменник 18, а второй поток (33%) охлаждают в промежуточном теплообменнике 18. Часть прямого потока после промежуточного теплообменника 18 разделяют на продукционный (47%) и технологический (53%) потоки, которые параллельно направляют на охлаждение в подогревающий теплообменник 4. После расширения в регулирующем дросселе 5 в ректификационную колонну 6 с десятью теоретическими тарелками подают продукционный поток в состоянии насыщенного пара с давлением 2,5 МПа. В ректификационной колонне 6 продукционный поток разделяется в результате тепломассообмена на жидкую (27%) и паровую (129%) фракции. Далее продукционный поток в виде паровой фракции направляют на реконденсацию в теплообменник-реконденсатор 9. Реконденсированный продукционный поток из ректификационной колонны 6 делится на флегмовый поток (43%), который возвращается в колонну на орошение, и поток (57%), который расширяется через регулирующий дроссель 10 и поступает в сборник-сепаратор 11 с давлением 0,6 МПа, где происходит его разделение на жидкостную фазу (66%), являющуюся готовым продуктом, и паровую фазу (34%). Жидкостную фазу направляют потребителю через выход чистого жидкого продукта 12. Чистота конечного продукта по CO2 - 50 ррm, суммарное содержание углеводородов C 2 +
Figure 00000005
 менее 0,05%. Выход продукта составляет 7,5% от массового потока сырьевого газа (прямого потока). Паровую фазу направляют в качестве обратного потока в промежуточный и предварительный теплообменники 18 и 2, соответственно, для охлаждения прямого потока. Температура обратного потока 14 на выходе из установки составляет 283,15 К.
Технологический поток, охлажденный в подогревающем теплообменнике 4 до температуры 163 К, направляют, после расширения в регулирующем дросселе 8 до давления 1,7 МПа, в теплообменник-реконденсатор 9, где он испаряется и нагревается до температуры 167 К. Затем технологический поток полностью испаряется в подогревающем теплообменнике 4 и после повторного расширения в регулирующем дросселе 13 до давления 0,6 МПа его направляют в обратный поток совместно с паровой фазой из сборника-сепаратора 11.
Полученный сжиженный природный газ обладает высоким качеством, поскольку доля метана в нем стабильна и составляет не менее 99,995%. Пониженное содержание углеводородов C 2 +
Figure 00000006
 и диоксида углерода предотвращает закупорку арматуры и аппаратов при отгрузке, хранении и регазификации сжиженного природного газа кристаллами диоксида углерода и тяжелых углеводородов C 5 +
Figure 00000004
 , позволяет устранить явление ролловера при смешивании различных партий продукта, стабилизировать теплоту сгорания топлива, устраняет образование нагара в форкамерах двигателей при пиролизе углеводородов C 5 +
Figure 00000004
 , снижает содержание оксидов азота в продуктах сгорания.
Для увеличения производительности ректификационной колонны 6 по чистому парообразному продукту может быть установлен испаритель-реконденсатор 20 (см. фиг.5), который частично испаряет поток жидкости из ректификационной колонны 6 за счет охлаждения технологического потока. Это позволит увеличить количество чистого пара, отгоняемого из ректификационной колонны 6, до 140% от продукционного потока за счет сокращения величины жидкой фракции до 16% от продукционного потока. При этом производительность установки составит 8,2% от массового потока сырьевого газа (прямого потока) при сохранении качества продукта на прежнем уровне.
На линии прямого потока перед предварительным теплообменником 2 может быть установлен горячий теплообменник 16 с промежуточным дроссельным вентилем 17 (см. фиг.6). Таким образом, прямой поток от источника газа высокого давления 1 перед охлаждением в предварительном теплообменнике 2 подают на охлаждение в горячий теплообменник 16. Жидкую фракцию откачивают из ректификационной колонны 6 при помощи дожимающего криогенного насоса 15 и подают в горячий теплообменник 16 на испарение с последующим расширением через дроссель 17 до давления обратного потока и нагрев до температуры обратного потока. Из горячего теплообменника 16 поток смешивают с обратным потоком. Предложенный способ позволит дополнительно повысить производительность способа на 4-5%, а также утилизировать природный газ в виде обратного потока на 1,5% больше по сравнению со способом без криогенного насоса 15 и горячего теплообменника 16 (см. фиг.6).
Применяемые в настоящий момент высокотемпературные адсорбционные системы очистки не позволяют существенно снизить концентрацию тяжелых углеводородов в природном газе. Предлагаемая низкотемпературная очистка позволит отказаться от применения дорогостоящей высокотемпературной очистки при одновременном увеличении качества получаемого продукта.
Таким образом, использование данной группы изобретений позволит получить сжиженный природный газ с малым содержанием высококипящих компонентов, в том числе диоксида углерода, обладающего повышенными эксплуатационными характеристиками, при снижении энергетических затрат на его производство.

Claims (6)

1. Способ частичного сжижения природного газа, включающий предварительное охлаждение прямого потока газа высокого давления, отличающийся тем, что прямой поток после охлаждения дросселируют и разделяют на продукционный и технологический потоки, при этом продукционный поток охлаждают, дросселируют, разделяют в ректификационной колонне на жидкую фракцию и паровую фракцию, которую направляют на реконденсацию с последующим направлением части реконденсированного продукционного потока в ректификационную колонну в качестве флегмового орошения, а также дросселированием другой части реконденсированного продукционного потока и разделением ее на жидкостную фазу, являющуюся готовым продуктом, и паровую фазу, направляемую далее в качестве обратного потока для охлаждения прямого потока, а предварительно охлажденный технологический поток дросселируют, испаряют за счет реконденсации продукционного потока, а после повторного дросселирования направляют в обратный поток.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно охлажденный технологический поток перед дросселированием направляют в испаритель-конденсатор ректификационной колонны.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что жидкую фракцию из ректификационной колонны сжимают, направляют на испарение и нагрев с промежуточным дросселированием, а затем направляют в обратный поток.
4. Способ частичного сжижения природного газа, включающий предварительное охлаждение прямого потока газа высокого давления, отделение части прямого потока, ее расширение и соединение с обратным потоком, охлаждение другой части прямого потока, отличающийся тем, что прямой поток после охлаждения разделяют на продукционный и технологический потоки, при этом продукционный поток охлаждают, дросселируют, разделяют в ректификационной колонне на жидкую фракцию и паровую фракцию, которую направляют на реконденсацию с последующим направлением части реконденсированного продукционного потока в ректификационную колонну в качестве флегмового орошения, а также дросселированием другой части реконденсированного продукционного потока и разделением ее на жидкостную фазу, являющуюся готовым продуктом, и паровую фазу, направляемую далее в качестве обратного потока для охлаждения прямого потока, а предварительно охлажденный технологический поток дросселируют, испаряют за счет реконденсации продукционного потока, а после повторного дросселирования направляют в обратный поток.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что предварительно охлажденный технологический поток перед дросселированием направляют в испаритель-конденсатор ректификационной колонны.
6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что жидкую фракцию из ректификационной колонны сжимают, направляют на испарение и нагрев с промежуточным дросселированием, а затем направляют в обратный поток.
RU2012149524/06A 2012-11-20 2012-11-20 Способ частичного сжижения природного газа (варианты) RU2525759C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012149524/06A RU2525759C2 (ru) 2012-11-20 2012-11-20 Способ частичного сжижения природного газа (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012149524/06A RU2525759C2 (ru) 2012-11-20 2012-11-20 Способ частичного сжижения природного газа (варианты)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012149524A RU2012149524A (ru) 2014-05-27
RU2525759C2 true RU2525759C2 (ru) 2014-08-20

Family

ID=50775120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012149524/06A RU2525759C2 (ru) 2012-11-20 2012-11-20 Способ частичного сжижения природного газа (варианты)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2525759C2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2610625C1 (ru) * 2015-10-21 2017-02-14 Андрей Владиславович Курочкин Способ сжижения природного газа
RU2715806C1 (ru) * 2019-05-31 2020-03-03 Юрий Васильевич Белоусов Комплекс сжижения природного газа с низкотемпературным блоком комплексной очистки
RU2810192C1 (ru) * 2023-06-27 2023-12-22 Владимир Павлович Кульбякин Способ сжижения природного газа

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2168124C2 (ru) * 1999-06-15 2001-05-27 ЗАО "Сигма-Газ" Способ сжижения природного газа
RU2212598C1 (ru) * 2002-02-26 2003-09-20 Горбачев Станислав Прокофьевич Способ частичного сжижения природного газа и установка для его реализации
RU2007125077A (ru) * 2007-07-04 2009-01-10 ООО "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-ВНИИГАЗ" (RU) Способ сжижения природного газа (варианты) и установка для его реализации (варианты)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2168124C2 (ru) * 1999-06-15 2001-05-27 ЗАО "Сигма-Газ" Способ сжижения природного газа
RU2212598C1 (ru) * 2002-02-26 2003-09-20 Горбачев Станислав Прокофьевич Способ частичного сжижения природного газа и установка для его реализации
RU2007125077A (ru) * 2007-07-04 2009-01-10 ООО "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-ВНИИГАЗ" (RU) Способ сжижения природного газа (варианты) и установка для его реализации (варианты)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2610625C1 (ru) * 2015-10-21 2017-02-14 Андрей Владиславович Курочкин Способ сжижения природного газа
RU2715806C1 (ru) * 2019-05-31 2020-03-03 Юрий Васильевич Белоусов Комплекс сжижения природного газа с низкотемпературным блоком комплексной очистки
RU2810192C1 (ru) * 2023-06-27 2023-12-22 Владимир Павлович Кульбякин Способ сжижения природного газа

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012149524A (ru) 2014-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5997798B2 (ja) 等圧開放冷凍天然ガス液回収による窒素除去
RU2606223C2 (ru) Извлечение гелия из потоков природного газа
RU2668303C1 (ru) Система и способ для сжижения природного газа (варианты)
US9777960B2 (en) NGL recovery from natural gas using a mixed refrigerant
US3205669A (en) Recovery of natural gas liquids, helium concentrate, and pure nitrogen
US10113127B2 (en) Process for separating nitrogen from a natural gas stream with nitrogen stripping in the production of liquefied natural gas
EA011919B1 (ru) Сжижение природного газа
CN102112829B (zh) 液化天然气生产
UA76750C2 (ru) Способ сжижения природного газа (варианты)
JP4551446B2 (ja) 天然ガスの液化
RU2665787C1 (ru) Комплекс сжижения природного газа на газораспределительной станции
CA2603294A1 (en) A flexible hydrocarbon gas separation process and apparatus
CN102272544A (zh) 用于在lng液化设备中脱氮和/或回收氦气的方法
AU2014265950B2 (en) Methods for separating hydrocarbon gases
CN103822438B (zh) 一种浅冷轻烃回收工艺方法
TWI616631B (zh) 供給液體燃料氣體之設備及方法
RU2525759C2 (ru) Способ частичного сжижения природного газа (варианты)
RU2580453C1 (ru) Способ переработки природного углеводородного газа
US20160187057A1 (en) Liquefied natural gas from rich natural gas
RU2543255C2 (ru) Способ частичного сжижения природного газа (варианты)
RU2720732C1 (ru) Способ и система охлаждения и разделения потока углеводородов
JP7084219B2 (ja) 天然ガスの製造装置および天然ガスの製造方法
US20160258675A1 (en) Split feed addition to iso-pressure open refrigeration lpg recovery
RU2597700C1 (ru) Способ переработки природного углеводородного газа с варьируемым содержанием азота
RU2810192C1 (ru) Способ сжижения природного газа

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180517