RU2623021C1 - Способ ожижения природного газа - Google Patents

Способ ожижения природного газа Download PDF

Info

Publication number
RU2623021C1
RU2623021C1 RU2016137184A RU2016137184A RU2623021C1 RU 2623021 C1 RU2623021 C1 RU 2623021C1 RU 2016137184 A RU2016137184 A RU 2016137184A RU 2016137184 A RU2016137184 A RU 2016137184A RU 2623021 C1 RU2623021 C1 RU 2623021C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
separator
heat exchanger
cooled
natural gas
gas
Prior art date
Application number
RU2016137184A
Other languages
English (en)
Inventor
Виктор Юрьевич Семенов
Надежда Игоревна Лихачева
Константин Олегович Красновский
Original Assignee
Публичное акционерное общество криогенного машиностроения (ПАО "Криогенмаш")
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 Публичное акционерное общество криогенного машиностроения (ПАО "Криогенмаш") filed Critical Публичное акционерное общество криогенного машиностроения (ПАО "Криогенмаш")
Priority to RU2016137184A priority Critical patent/RU2623021C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2623021C1 publication Critical patent/RU2623021C1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003Processes 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
    • F25J1/0047Processes 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 an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052Processes 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 an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F25J1/0055Processes 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 an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream originating from an incorporated cascade
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes 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
    • F25J1/0211Processes 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 using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0212Processes 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 using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow MCR cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes 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
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F25J1/0265Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes 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

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

Изобретение относится к области холодильной и криогенной техники. Поток хладагента, состоящий из нескольких компонентов с различной температурой кипения, сжимается в первой ступени сжатия, охлаждается в промежуточном охладителе, после промежуточного охладителя первой ступени сжатия и смешения поток с промежуточным давлением разделяется в первом сепараторе на жидкую и газовую фракции. Газовая фракция сжимается во второй ступени сжатия компрессора и направляется во второй сепаратор, из которого жидкая фракция с высоким давлением расширяется до промежуточного давления, нагревается в четвертом теплообменнике и возвращается на вторую ступень сжатия перед первым сепаратором. Жидкая фракция из первого сепаратора предварительно охлаждается в четвертом теплообменнике за счет холода расширенной жидкой фракции из второго сепаратора, далее она охлаждается в первом теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком. Жидкая фракция из третьего сепаратора охлаждается во втором теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком из третьего теплообменника, который после испарения во втором и первом теплообменниках направляется на первую ступень сжатия компрессора. Газовая фракция из третьего сепаратора последовательно сжижается вместе с природным газом во втором и третьем теплообменниках, расширяется и направляется в обратный поток. Техническим результатом является повышение энергоэффективности процесса ожижения природного газа. 1 ил.

Description

Изобретение относится к холодильной и криогенной технике, касается способа охлаждения и конденсации газовых смесей и может быть использовано для ожижения природного газа.
Известен способ ожижения природного газа, в котором поток хладагента (документ SU 645618 А, дата публикации 30.01.1979 г., принят за прототип), состоящий из нескольких компонентов с различной точкой кипения, сжимается в первой ступени компрессора до промежуточного давления, охлаждается в охладителе и смешивается с частью потока, отделенного после дополнительного сепаратора. Затем полученная смесь сжимается во второй ступени компрессора до высокого давления, охлаждается в охладителе и сепарируется с получением жидкой фракции, которая охлаждается в дополнительном теплообменнике. Охлажденная фракция расширяется до промежуточного давления и направляется в обратный поток этого же теплообменника, где частично выпаривается и повторно сепарируется с получением менее тяжелой газообразной фракции, которая смешивается с потоком из первой ступени сжатия компрессора, и более тяжелой жидкой фракции, которая охлаждается в дополнительном теплообменнике за счет теплообмена с обратным потоком и внешним газовым потоком. Далее охлажденная более тяжелая фракция охлаждается в первом теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком, который испаряется в том же теплообменнике и поступает на первую ступень сжатия компрессора. Оставшаяся часть циркулирующего потока хладагента в виде газообразной фракции с высоким давлением охлаждается в первом теплообменнике вместе с природным газом и сепарируется с получением жидкой фракции, которая после охлаждения во втором теплообменнике расширяется и смешивается с обратным потоком, и газообразной фракции, которая охлаждается и сжижается вместе с природным газом во втором и третьем теплообменниках, расширяется до низкого давления и направляется в обратный поток. К недостаткам этого способа следует отнести использование сложного дополнительного оборудования, требуемого для предварительного охлаждения жидкой фракции, отделяемой после компрессора.
Целью изобретения является снижение расхода энергии, потребляемой в процессе охлаждения и конденсации природного газа, и упрощение используемого оборудования.
Техническим результатом является повышение энергоэффективности процесса ожижения природного газа.
Технический результат достигается тем, что в способе ожижения природного газа поток хладагента, состоящий из нескольких компонентов с различной температурой кипения, сжимается в первой ступени сжатия, охлаждается в промежуточном охладителе, смешивается с частью циркулирующего хладагента, отделенного во втором сепараторе после компрессора, сжимается во второй ступени сжатия и охлаждается в концевом охладителе, далее поток разделяется во втором сепараторе с получением газовой фракции, которая охлаждается вместе с природным газом в первом теплообменнике за счет испарения обратного потока и повторно сепарируется, жидкая фракция из третьего сепаратора охлаждается во втором теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком из третьего теплообменника, который после испарения во втором и первом теплообменниках направляется на первую ступень сжатия компрессора, газовая фракция из третьего сепаратора последовательно сжижается вместе с природным газом во втором и третьем теплообменниках, расширяется и направляется в обратный поток, после промежуточного охладителя первой ступени сжатия и смешения поток с промежуточным давлением разделяется в первом сепараторе на жидкую и газовую фракции, газовая фракция сжимается во второй ступени сжатия компрессора и направляется во второй сепаратор, из которого жидкая фракция с высоким давлением, расширяется до промежуточного давления, нагревается в четвертом теплообменнике и возвращается на вторую ступень сжатия перед первым сепаратором, жидкая фракция из первого сепаратора предварительно охлаждается в четвертом теплообменнике за счет холода расширенной жидкой фракции из второго сепаратора, далее она охлаждается в первом теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком.
В качестве аппарата предварительного охлаждения предлагается использовать двухпоточный теплообменный аппарат.
Изобретение поясняется фиг. 1, на которой представлена схема реализации предлагаемого способа.
Схема содержит поток 1 охлаждаемого и конденсируемого природного газа, блок охлаждения, включающий компрессор 2, состоящий из двух ступеней, промежуточный охладитель 3, концевой охладитель 4, первый сепаратор 5, четвертый теплообменник 6, второй сепаратор 7, первый теплообменник 8, третий сепаратор 9, второй теплообменник 10, третий теплообменник 11, расширительные клапаны 12-16. Четвертый теплообменник имеет змеевик 17, первый - змеевики 18-20, второй - змеевики 21-23 и третий теплообменник имеет змеевики 24 и 25.
Способ осуществляется следующим образом.
Циркулирующий хладагент сжимают в компрессоре 2 до давления 41,5 бар, охлаждают в промежуточном охладителе 3 и смешивают с обратным потоком из четвертого теплообменника 6. Полученный поток направляют в первый сепаратор 5. Газовую фракцию из первого сепаратора 5 дожимают до высокого давления во второй ступени компрессора 2, охлаждают в концевом охладителе 4 и сепарируют во втором сепараторе 7. Жидкую фракцию из второго сепаратора 7 расширяют до промежуточного давления в расширительном клапане 12 и нагревают в межтрубном пространстве четвертого теплообменника 6, затем смешивают с потоком из промежуточного охладителя 3. Жидкую фракцию из первого сепаратора 5 дополнительно охлаждают сначала в змеевике 17 четвертого теплообменника 6, затем в змеевике 19 первого теплообменника 8, расширяют до низкого давления в расширительном клапане 13, смешивают с обратным потоком из второго теплообменника 10, испаряют в первом теплообменнике 8 и направляют на всасывание первой ступени компрессора 2. За счет снижения температуры более тяжелой жидкой фракции (с более высокой температурой кипения), отделяемой из первого сепаратора, снижается температурный напор в первом теплообменнике, что приводит к повышению энергоэффективности всего процесса ожижения. Остальную часть циркулирующего хладагента выводят в виде газообразной фракции из второго сепаратора 7, частично конденсируют в змеевике 18 первого теплообменника 8 и направляют в третий сепаратор 9 для повторной сепарации. В третьем сепараторе 9 отделяют сконденсированную фракцию, переохлаждают в змеевике 22 второго теплообменника 10, расширяют до низкого давления в расширительном клапане 14, смешивают с обратным потоком из третьего теплообменника 11, который нагревают и испаряют во втором теплообменнике 10 и первом теплообменнике 8, и направляют на всасывание первой ступени компрессора 2. После отделения жидкой фракции газовый поток из третьего сепаратора 9 конденсируют сначала в змеевике 21 второго теплообменника 10 за счет теплообмена с расширенной сконденсированной фракцией из третьего сепаратора 9 и в змеевике 24 третьего теплообменника 11 за счет теплообмена с расширенным остатком циркулирующего хладагента и расширяют в расширительном клапане 15, после чего его нагревают и испаряют в теплообменниках 11, 10 и 8 и подают на всасывание первой ступени компрессора 2. Отделение более тяжелой жидкой фракции перед вторым теплообменником и подача в третий теплообменник менее тяжелой газообразной фракции обеспечивает минимальные разницы температур между прямыми и обратными потоками в теплообменниках, что приводит к повышению энергоэффективности процесса ожижения.
Поток 1 природного газа подвергают последовательному охлаждению, конденсации и переохлаждению в змеевиках 20, 23 и 25 теплообменников 8, 10 и 11 за счет противоточного теплообмена со сконденсированными и расширенными фракциями циркулирующего хладагента. Сконденсированную газовую смесь (сжиженный природный газ) удаляют из блока ожижения и расширяют до атмосферного давления в расширительном клапане 16.

Claims (2)

  1. Способ ожижения природного газа, в котором поток хладагента, состоящий из нескольких компонентов с различной температурой кипения, сжимается в первой ступени сжатия, охлаждается в промежуточном охладителе, смешивается с частью циркулирующего хладагента, отделенного во втором сепараторе после компрессора, сжимается во второй ступени сжатия и охлаждается в концевом охладителе, далее поток разделяется во втором сепараторе с получением газовой фракции, которая охлаждается вместе с природным газом в первом теплообменнике за счет испарения обратного потока и повторно сепарируется, жидкая фракция из третьего сепаратора охлаждается во втором теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком из третьего теплообменника, который после испарения во втором и первом теплообменниках направляется на первую ступень сжатия компрессора, газовая фракция из третьего сепаратора последовательно сжижается вместе с природным газом во втором и третьем теплообменниках, расширяется и направляется в обратный поток, отличающийся тем, что после промежуточного охладителя первой ступени сжатия и смешения поток с промежуточным давлением разделяется в первом сепараторе на жидкую и газовую фракции, газовая фракция сжимается во второй ступени сжатия компрессора и направляется во второй сепаратор, из которого жидкая фракция с высоким давлением расширяется до промежуточного давления, нагревается в четвертом теплообменнике и возвращается на вторую ступень сжатия перед первым сепаратором, жидкая фракция из первого сепаратора предварительно охлаждается в четвертом теплообменнике за счет холода расширенной жидкой фракции из второго сепаратора, далее она охлаждается
  2. в первом теплообменнике вместе с природным газом, расширяется до низкого давления и смешивается с обратным потоком.
RU2016137184A 2016-09-16 2016-09-16 Способ ожижения природного газа RU2623021C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016137184A RU2623021C1 (ru) 2016-09-16 2016-09-16 Способ ожижения природного газа

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016137184A RU2623021C1 (ru) 2016-09-16 2016-09-16 Способ ожижения природного газа

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2623021C1 true RU2623021C1 (ru) 2017-06-21

Family

ID=59241465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016137184A RU2623021C1 (ru) 2016-09-16 2016-09-16 Способ ожижения природного газа

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2623021C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3721099A (en) * 1969-03-25 1973-03-20 Linde Ag Fractional condensation of natural gas
SU645618A3 (ru) * 1970-12-21 1979-01-30 Л,Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур, Л.Этюд Эл, Эксплуатасьон Дэпросэдэ, Жорж Клод (Фирма) Способ охлаждени и конденсации природного газа
RU2307297C2 (ru) * 2003-03-18 2007-09-27 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Объединенный многоконтурный способ охлаждения для сжижения газа
RU2538192C1 (ru) * 2013-11-07 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Газпром" Способ сжижения природного газа и установка для его осуществления

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3721099A (en) * 1969-03-25 1973-03-20 Linde Ag Fractional condensation of natural gas
SU645618A3 (ru) * 1970-12-21 1979-01-30 Л,Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур, Л.Этюд Эл, Эксплуатасьон Дэпросэдэ, Жорж Клод (Фирма) Способ охлаждени и конденсации природного газа
RU2307297C2 (ru) * 2003-03-18 2007-09-27 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Объединенный многоконтурный способ охлаждения для сжижения газа
RU2538192C1 (ru) * 2013-11-07 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Газпром" Способ сжижения природного газа и установка для его осуществления

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3615141B2 (ja) 原料ガス液化のための寒冷提供方法
RU2016114530A (ru) Комплексная система охлаждения метана для сжижения природного газа
AU2008208879B2 (en) Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream
RU2011124891A (ru) Способ и система сжижения
US20030177785A1 (en) Process for producing a pressurized liquefied gas product by cooling and expansion of a gas stream in the supercritical state
MX2013014870A (es) Proceso para la licuefaccion de gas natural.
CN207922696U (zh) 用于冷却碳氢化合物原料流的装置
EA013234B1 (ru) Полузакрытый способ получения сжиженного природного газа
JP3965444B2 (ja) 天然ガスの液化のための方法と設備
US20090205366A1 (en) Method for liquefaction of a stream rich in hydrocarbons
CN102782430A (zh) 用于处理多相烃流的方法及其设备
US11035610B2 (en) Industrial and hydrocarbon gas liquefaction
KR20190120776A (ko) 에탄에 의한 사전 냉각 및 질소에 의한 보조 냉각으로 고압 사이클에서 천연가스를 액화시키기 위한 극지 캐스케이드 방법 및 그의 실시를 위한 플랜트
RU2017134994A (ru) Система и способ охлаждения смешанным хладагентом с несколькими уровнями давления
RU2568697C2 (ru) Способ сжижения фракции, обогащенной углеводородами
WO2015110779A2 (en) Lng production process
JP7154385B2 (ja) 高圧エキスパンダプロセスのための補給ガス組成変動の管理
RU2725914C1 (ru) Способ сжижения насыщенной углеводородами фракции
Nezhad et al. Thermodynamic analysis of liquefied natural gas (LNG) production cycle in APCI process
RU2011137411A (ru) Способ сжижения потока с высоким содержанием углеводородов
RU2017110050A (ru) Сдвоенная система со смешанным хладагентом
RU2623021C1 (ru) Способ ожижения природного газа
AR126106A1 (es) Sistema y método para la licuefacción de hidrógeno
KR102493414B1 (ko) 천연가스액화시스템
CA2443184A1 (en) Dual section refrigeration system