RU2656068C1 - Method and unit of natural gas liquefaction at the gas distribution station - Google Patents

Method and unit of natural gas liquefaction at the gas distribution station Download PDF

Info

Publication number
RU2656068C1
RU2656068C1 RU2017123833A RU2017123833A RU2656068C1 RU 2656068 C1 RU2656068 C1 RU 2656068C1 RU 2017123833 A RU2017123833 A RU 2017123833A RU 2017123833 A RU2017123833 A RU 2017123833A RU 2656068 C1 RU2656068 C1 RU 2656068C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
expander
gas
heat exchanger
temperature
main
Prior art date
Application number
RU2017123833A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Васильевич Белоусов
Original Assignee
Юрий Васильевич Белоусов
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 Юрий Васильевич Белоусов filed Critical Юрий Васильевич Белоусов
Priority to RU2017123833A priority Critical patent/RU2656068C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2656068C1 publication Critical patent/RU2656068C1/en

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
    • F25J1/0037—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 of a 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
    • F25J1/003—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
    • F25J1/0047—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 an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/005—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 an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by expansion of a gaseous refrigerant stream 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
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/007—Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0072—Nitrogen
    • 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
    • F25J1/0203—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 using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0204—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 using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow SCR cycle
    • 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
    • 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
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F25J1/0265—Arrangement 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
    • 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
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0281—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • 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
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0285—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings
    • F25J1/0288—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion of the refrigerant, so-called companders
    • 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
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0294—Multiple compressor casings/strings in parallel, e.g. split arrangement
    • 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
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F25J2270/06—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop with multiple gas expansion loops
    • 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
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F25J2270/16—External refrigeration with work-producing gas expansion loop with mutliple gas expansion loops of the same refrigerant

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

FIELD: gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of liquefaction of gases and can be used in the processing of natural gas at a gas distribution station (GDS). Natural gas, taken from the main gas pipeline, dried and purged from impurities, is divided into three flows, which are simultaneously directed: the first flow as the production flow – for liquefaction, second and third flows as auxiliary flows – to provide power and refrigerants to the production flow units. Auxiliary gas flows are directed to the main and auxiliary expanders, respectively, expanded and passed as coolants through heat exchangers and then, with aligned values of temperature and pressure, combined in one flow to be directed to the consumer. Gas of the production flow is cooled to minus 50÷70 °C, supercooled with a gaseous refrigerant to a temperature of minus 100÷120 °C, directed to the liquefaction heat exchanger, the supercooled flow is throttled from supercritical pressures to 2÷8 bar, and the supercooled liquefied natural gas for use is obtained. Closed cycle of gaseous refrigerant is organized.
EFFECT: complete liquefaction of natural gas flow at the GDS, with the exclusion of energy costs.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области сжижения газов и может быть использовано при переработке природного газа на газораспределительной станции (ГРС).The invention relates to the field of gas liquefaction and can be used in the processing of natural gas at a gas distribution station (GDS).

Сжиженный природный газ (СПГ) это уникальный по своим энергетическим и экологическим свойствам продукт, который может стать основой гибкой коммерческой системы доставки природного газа на любые объекты его использования, расположенные на значительном расстоянии от магистральных газопроводов, куда невозможно или экономически невыгодно тянуть газопровод. СПГ получается из природного газа методом охлаждения его до криогенных температур: -160…-130°С.Liquefied natural gas (LNG) is a product unique in its energy and environmental properties that can become the basis of a flexible commercial system for delivering natural gas to any objects of its use located at a considerable distance from gas pipelines, where it is impossible or economically unprofitable to pull the gas pipeline. LNG is obtained from natural gas by cooling it to cryogenic temperatures: -160 ... -130 ° C.

Из уровня техники известны способы сжижения природного газа, например, простым дросселированием. Известно, что эффективность данного способа может быть существенно повышена за счет предварительного снижения температуры природного газа, поступающего в дроссельную ступень. Обычно это достигается путем включения в дроссельный цикл сжижения дополнительной ступени охлаждения в виде ступени с внешним источником охлаждения, Акулов Л.А. Установки и системы низкотемпературной техники. Ожижение природного газа и утилизация холода сжиженного природного газа при его регазификации: Учеб. пособие. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2006, с 32-33, рис. 1.3.3. Природный газ сжимают в компрессоре до определенного давления при определенной температуре, затем охлаждают в предварительном теплообменнике. Далее, охлаждение проводят в теплообменнике, который является испарителем холодильной машины. Окончательное охлаждение сжатого потока природного газа проводят в теплообменнике концевой дроссельной ступени.The prior art methods for liquefying natural gas, for example, by simple throttling. It is known that the effectiveness of this method can be significantly increased due to a preliminary decrease in the temperature of natural gas entering the throttle stage. Usually this is achieved by including in the throttle liquefaction cycle an additional cooling stage in the form of a stage with an external cooling source, L. Akulov Installations and systems of low-temperature technology. Liquefaction of natural gas and utilization of the cold of liquefied natural gas during its regasification: Textbook. allowance. - SPb .: SPbGUNiPT, 2006, p. 32-33, Fig. 1.3.3. Natural gas is compressed in a compressor to a certain pressure at a certain temperature, then cooled in a preliminary heat exchanger. Further, the cooling is carried out in a heat exchanger, which is the evaporator of the refrigeration machine. The final cooling of the compressed stream of natural gas is carried out in the heat exchanger of the end throttle stage.

Недостатком известного способа является его малая энергетическая эффективность - для его осуществления необходима дополнительная энергия извне.The disadvantage of this method is its low energy efficiency - for its implementation requires additional energy from the outside.

Известна установка для производства сжиженного природного газа (СПГ), статья «Установки сжиженного природного газа (СПГ) на базе детандерных азотных циклов с учетом опыта ОАО «Криогенмаш» в создании воздухоразделительных установок (ВРУ) средней и крупной производительности», И.Ф. Кузьменко, В.А. Передельский, А.Л. Довбиш, ISSN 2073-8323, АвтоГазоЗаправочный Комплекс + Альтернативное топливо №2 (50), 2010 г. МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, с. 30-31, рис. 5, в которой, с целью обеспечения энергетической эффективности при росте производительности, увеличено число детандерных ступеней. В известной установке применена схема с двумя детандерами на разных температурных уровнях и трехступенчатым пропановым предварительным охлаждением. В схеме установки удается получить удельные энергозатраты, весьма близкие к показателям лучших смесевых циклов. Однако полностью энергонезависимой данная установка не является.A known installation for the production of liquefied natural gas (LNG), the article "Installations of liquefied natural gas (LNG) on the basis of expander nitrogen cycles, taking into account the experience of JSC" Cryogenmash "in the creation of air separation plants (ASU) of medium and large capacity", I.F. Kuzmenko, V.A. Peredelsky, A.L. Dovbish, ISSN 2073-8323, AutoGas Refueling Complex + Alternative Fuel No. 2 (50), 2010. INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND TECHNICAL MAGAZINE, p. 30-31, fig. 5, in which, in order to ensure energy efficiency with an increase in productivity, the number of expander stages is increased. In the known installation, a scheme with two expanders at different temperature levels and a three-stage propane pre-cooling is used. In the installation scheme, it is possible to obtain specific energy consumption, very close to the performance of the best mixed cycles. However, this installation is not completely non-volatile.

Известны способ сжижения природного газа и установка для его осуществления, патент РФ №2538192, кл. F25J 1/00, опубл. 10.01.2015 г., бюл. №1. Известный способ заключается в том, что предварительно очищенный и осушенный природный газ охлаждают и конденсируют в теплообменнике предварительного охлаждения, затем сепарируют, отделяя жидкую этановую фракцию, которую направляют на фракционирование, а газовый поток с первого сепаратора последовательно охлаждают в теплообменнике сжижения, используя смешанный хладагент, переохлаждают газообразным азотом в теплообменнике переохлаждения, давление переохлажденного СПГ снижают в жидкостном детандере, и переохлажденный СПГ направляют на сепарирование, после чего сжижаемый газ направляют в емкость хранения СПГ. Известная установка для осуществления способа сжижения газа содержит теплообменник предварительного охлаждения, пять сепараторов, два дросселя, теплообменник сжижения, три компрессора, предназначенных для сжатия смешанного хладагента, пять воздушных охладителей, два насоса, жидкостный детандер, теплообменник переохлаждения, турбодетандерный агрегат, включающий детандер и компрессор, два компрессора азотного цикла. Однако, использование известных способа и установки приводит к высоким энергетическим затратам, поскольку требуются затраты энергии на сжатие азота и смешанного хладагента в компрессорах, на работу приводов насосов и аппаратов воздушного охлаждения. При этом не достигается максимальное 100% сжижение потока природного газа, т.к. часть сырьевого газа не сжижается и поступает в систему топливного газа в газообразном состоянии.A known method of liquefying natural gas and installation for its implementation, RF patent No. 2538192, class. F25J 1/00, publ. 01/10/2015, bull. No. 1. The known method is that the pre-purified and dried natural gas is cooled and condensed in a pre-cooling heat exchanger, then separated, separating the liquid ethane fraction, which is sent for fractionation, and the gas stream from the first separator is successively cooled in a liquefaction heat exchanger using mixed refrigerant, supercooled with nitrogen gas in the subcooling heat exchanger, the pressure of the supercooled LNG is reduced in the liquid expander, and the supercooled LNG is directed t for separation, after which the liquefied gas is sent to the LNG storage tank. A known installation for implementing a gas liquefaction method comprises a pre-cooling heat exchanger, five separators, two chokes, a liquefaction heat exchanger, three compressors designed to compress mixed refrigerant, five air coolers, two pumps, a liquid expander, a subcooled heat exchanger, a turbine expander unit including an expander and a compressor , two nitrogen cycle compressors. However, the use of the known method and installation leads to high energy costs, since it requires energy costs for compression of nitrogen and mixed refrigerant in compressors, for the operation of pump drives and air-cooling units. However, the maximum 100% liquefaction of the natural gas stream is not achieved, because part of the feed gas does not liquefy and enters the fuel gas system in a gaseous state.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в разработке энергонезависимого способа и установки для сжижения 100% природного газа, отбираемого из магистрального трубопровода на ГРС.The problem to which the claimed invention is directed, is to develop a non-volatile method and installation for liquefying 100% of natural gas taken from the main pipeline to the gas distribution station.

Технический результат, который может быть получен при использовании заявленного способа и устройства, заключается в получении 100% сжижения потока природного газа при полном исключении энергетических затрат, необходимых для выполнения этого процесса на ГРС.The technical result that can be obtained using the claimed method and device is to obtain a 100% liquefaction of the natural gas stream with the complete exclusion of energy costs necessary to complete this process on the gas distribution station.

Указанный технический результат для способа заключается в том, что отбираемый из магистрального газопровода природный газ, предварительно осушенный и очищенный от примесей, разделяют на три потока, которые одновременно направляют: первый поток, как продукционный, - на сжижение, второй и третий, как вспомогательные, - на обеспечение электроэнергией и хладагентами агрегатов прохождения продукционного потока. С этой целью второй и третий вспомогательные потоки газа направляют соответственно в основной и вспомогательный детандеры, расширяют и пропускают в качестве охладителей через теплообменники соответственно предварительного и основного охлаждения. После этого оба потока газа с выровненными значениями температуры и давления объединяют в один поток и направляют потребителю. Одновременно с этим, природный газ продукционного потока охлаждают в теплообменнике предварительного охлаждения до температуры минус 50÷70°С, затем переохлаждают газообразным хладагентом в теплообменнике переохлаждения до температуры минус 100÷120°С, и направляют в теплообменник сжижения, после которого дросселируют переохлажденный поток от сверхкритических давлений до необходимых 2÷8 бар, получая переохлажденный сжиженный природный газ для использования. Одновременно с этим, организуют замкнутый цикл прохождения газообразного хладагента, в котором газообразный хладагент компримируют в компрессоре первого детандер-компрессорного агрегата, охлаждают в первом воздушном охладителе и разделяют на два потока: низкотемпературный и высокотемпературный, каждый из которых дожимают до необходимых давлений в компрессорах второго и третьего детандер-компрессорных агрегатов, охлаждают во втором и третьем воздушных охладителях соответственно и направляют в теплообменник основного охлаждения. Далее высокотемпературный поток расширяют в третьем детандере и подают в теплообменник переохлаждения для охлаждения низкотемпературного потока хладагента и продукционного потока газа, а низкотемпературный поток доохлаждают в теплообменнике переохлаждения, расширяют во втором детандере, подают в теплообменник сжижения для переохлаждения и ожижения продукционного потока газа и направляют в теплообменник переохлаждения, после прохождения которого оба потока хладагента с выровненными значениями температуры и давления объединяют, пропускают через теплообменник основного охлаждения и направляют на всас компрессора первого детандер-компрессорного агрегата. При этом основной детандер расширяет газ второго вспомогательного потока и обеспечивает работу привода компрессора первого детандер-компрессорного агрегата, второй и третий детандеры служат приводами для работы компрессоров второго и третьего детандер-компрессорных агрегатов соответственно, а вырабатываемую энергию вспомогательного детандера направляют для обеспечения работы воздушных охладителей.The indicated technical result for the method is that the natural gas taken from the main gas pipeline, previously dried and purified from impurities, is divided into three streams that are simultaneously directed: the first stream, as production, to liquefaction, the second and third, as auxiliary, - to provide electricity and refrigerants to units for the passage of the production stream. To this end, the second and third auxiliary gas flows are directed respectively to the main and auxiliary expanders, expanded and passed as coolers through heat exchangers, respectively, of preliminary and main cooling. After that, both gas flows with equal values of temperature and pressure are combined into one stream and sent to the consumer. At the same time, the natural gas of the production stream is cooled in the pre-cooling heat exchanger to a temperature of minus 50 ÷ 70 ° C, then it is supercooled with gaseous refrigerant in the subcooling heat exchanger to a temperature of minus 100 ÷ 120 ° C, and sent to the liquefaction heat exchanger, after which the supercooled stream is throttled from supercritical pressures to the required 2 ÷ 8 bar, obtaining supercooled liquefied natural gas for use. At the same time, a closed cycle of passage of gaseous refrigerant is organized, in which gaseous refrigerant is compressed in the compressor of the first expander-compressor unit, cooled in the first air cooler and divided into two flows: low-temperature and high-temperature, each of which is squeezed to the required pressures in the compressors of the second and third expander-compressor units, cooled in the second and third air coolers, respectively, and sent to the main cooling heat exchanger. Next, the high-temperature stream is expanded in the third expander and fed into the subcooling heat exchanger to cool the low-temperature refrigerant stream and the gas production stream, and the low-temperature stream is further cooled in the subcooling heat exchanger, expanded in the second expander, fed to the liquefaction heat exchanger for supercooling and liquefaction of the gas production heat exchanger and directs subcooling, after which both flows of refrigerant with equal values of temperature and pressure are combined, p they are blown through the main cooling heat exchanger and sent to the compressor inlet of the first expander-compressor unit. In this case, the main expander expands the gas of the second auxiliary stream and ensures the operation of the compressor drive of the first expander-compressor unit, the second and third expanders serve as drives for the operation of the compressors of the second and third expander-compressor units, respectively, and the generated energy of the auxiliary expander is sent to ensure the operation of air coolers.

Указанный технический результат для установки заключается в том, что она содержит отходящие от магистрального газопровода основной и два вспомогательных трубопровода подвода и отвода природного газа, теплообменники, детандер-компрессорные агрегаты, воздушные охладители, основной и вспомогательный детандеры, дроссель. Первый основной трубопровод подвода природного газа на сжижение подключен и последовательно проходит через теплообменники предварительного охлаждения, переохлаждения, сжижения и дроссель, на выходе из которого первый основной трубопровод подключен ко входу источников использования сжиженного газа. Одновременно с этим, второй вспомогательный трубопровод подвода природного газа подключен ко входу основного детандера, при выходе из которого он подсоединен и проходит через теплообменник предварительного охлаждения и объединяется с третьим вспомогательным трубопроводом подвода природного газа, подключенным последовательно ко входам вспомогательного детандера и теплообменника основного охлаждения, в один трубопровод отвода природного газа для направления потребителю. При этом, основной детандер входит составной частью в первый детандер-компрессорный агрегат, подключенный к трубопроводу циркуляции газообразного хладагента, для обеспечения прохождения цикла газообразного хладагента, участвующего в процессе сжижения газа, и служит приводом компрессора, на выходе из которого трубопровод газообразного хладагента подключен ко входу первого воздушного охладителя, на выходе из которого, для осуществления каскадной схемы охлаждения, он разделяется на два трубопровода: низкотемпературный и высокотемпературный, которые подключены последовательно ко входам и проходят соответственно через компрессоры второго и третьего детандер-компрессорных агрегатов, через второй и третий воздушные охладители, через теплообменник основного охлаждения. После этого, высокотемпературный трубопровод подключен ко входу третьего детандера, после которого проходит через теплообменник переохлаждения, а выход низкотемпературного трубопровода подключен ко входу теплообменника переохлаждения, после прохождения которого он последовательно подключен ко входам второго детандера, теплообменника сжижения, теплообменника переохлаждения, на выходе из которого оба трубопровода, низкотемпературный и высокотемпературный, объединены в единый трубопровод, который подключен на вход теплообменника основного охлаждения, на выходе из которого единый трубопровод подключен на вход компрессора первого детандер-компрессорного агрегата.The indicated technical result for the installation is that it contains a main and two auxiliary pipelines for supplying and discharging natural gas outgoing from the main gas pipeline, heat exchangers, expander-compressor units, air coolers, the main and auxiliary expanders, and a throttle. The first main pipeline for supplying natural gas to liquefaction is connected and sequentially passes through pre-cooling, supercooling, liquefaction and throttle heat exchangers, at the outlet of which the first main pipeline is connected to the input of liquefied gas sources. At the same time, the second auxiliary pipeline for supplying natural gas is connected to the input of the main expander, at the exit of which it is connected and passes through the pre-cooling heat exchanger and combines with the third auxiliary pipeline for supplying natural gas, connected in series to the inputs of the auxiliary expander and the main cooling heat exchanger, one pipeline for the removal of natural gas for distribution to the consumer. In this case, the main expander is part of the first expander-compressor unit connected to the refrigerant gas circulation pipe to ensure the passage of the gaseous refrigerant cycle involved in the gas liquefaction process, and serves as a compressor drive, at the outlet of which the gaseous refrigerant pipe is connected to the inlet the first air cooler, at the outlet of which, for the implementation of a cascade cooling scheme, it is divided into two pipelines: low-temperature and high-temperature Tour, which are connected in series to the inputs and pass respectively through the compressors of the second and third expander-compressor units, through the second and third air coolers, through the main cooling heat exchanger. After that, the high-temperature pipe is connected to the input of the third expander, after which it passes through the subcooling heat exchanger, and the output of the low-temperature pipe is connected to the input of the subcooling heat exchanger, after which it is connected in series to the inputs of the second expander, liquefaction heat exchanger, and subcooling heat exchanger, at the outlet of which both pipelines, low-temperature and high-temperature, are combined into a single pipeline, which is connected to the heat exchanger inlet main cooling, at the output of which a single pipeline is connected to the compressor input of the first expander-compressor unit.

Схема установки сжижения природного газа, в которой реализуется способ сжижения природного газа, представлена на чертеже фиг. 1, содержит контур замкнутого цикла газообразного хладагента, например, но не ограничиваясь этим, азота, и имеет в своем составе следующие агрегаты и блоки:A diagram of a natural gas liquefaction plant in which a method of liquefying natural gas is implemented is shown in FIG. 1, contains a loop circuit of a gaseous refrigerant, for example, but not limited to nitrogen, and includes the following units and blocks:

1 - основной детандер;1 - main expander;

2 - компрессор первого детандер-компрессорного агрегата;2 - compressor of the first expander-compressor unit;

3 - вспомогательный детандер;3 - auxiliary expander;

4 - первый воздушный охладитель;4 - the first air cooler;

5 - компрессор второго детандер-компрессорного агрегата;5 - compressor of the second expander-compressor unit;

6 - компрессор третьего детандер-компрессорного агрегата;6 - compressor of the third expander-compressor unit;

7 - второй воздушный охладитель;7 - second air cooler;

8 - третий воздушный охладитель;8 - the third air cooler;

9 - теплообменник предварительного охлаждения;9 - pre-cooling heat exchanger;

10 - теплообменник основного охлаждения;10 - heat exchanger main cooling;

11 - третий детандер;11 - the third expander;

12 - теплообменник переохлаждения;12 - subcooling heat exchanger;

13 - теплообменник сжижения;13 - liquefaction heat exchanger;

14 - второй детандер;14 - second expander;

15 - дроссель;15 - throttle;

16 - первый основной трубопровод;16 - the first main pipeline;

17 - второй вспомогательный трубопровод;17 - the second auxiliary pipeline;

18 - третий вспомогательный трубопровод.18 - the third auxiliary pipeline.

Подаваемый под давлением на ГРС по магистральному газопроводу (на фиг. 1 не показан) природный газ осушают, очищают и разделяют на три потока: первый продукционный для сжижения газа, второй и третий вспомогательные. Природный газ первого продукционного потока подают по первому основному трубопроводу 16, охлаждают газом второго вспомогательного потока, поступающим из основного детандера 1, в теплообменнике предварительного охлаждения 9 до температуры минус 50÷70°С, затем переохлаждают газообразным азотом в теплообменнике переохлаждения 12 до температуры минус 100÷120°С и направляют в теплообменник сжижения 13. Далее, с помощью дросселя 15, переохлажденный сжиженный поток газа дросселируют от сверхкритических давлений до необходимых 2÷8 бар и весь полученный 100% поток природного газа в виде СПГ направляют потребителю. Одновременно с этим, второй вспомогательный поток газа подают по второму вспомогательному трубопроводу 17, направляют в основной детандер 1, расширяют и пропускают через теплообменник предварительного охлаждения 9. Одновременно с этим, третий вспомогательный поток газа подают по третьему вспомогательному трубопроводу 18, направляют во вспомогательный детандер 3, расширяют и пропускают через теплообменник основного охлаждения 10. После этого, оба потока газа с выровненными значениями температуры до минус 65°С и давления до 4 бар объединяют в единый поток и направляют потребителю, например, в газораспределительную сеть. Одновременно с этим, с целью обеспечения критических температур охлаждения для процесса сжижения, организуют замкнутый цикл прохождения газообразного хладагента, например, но не ограничиваясь этим, азота. Циркулирующий в криогенном рефрижераторном цикле газообразный азот низкого давления компримируют в компрессоре 2 первого детандер-компрессорного агрегата с приводом от основного детандера 1 до давления 20 бар и охлаждают в первом воздушном охладителе 4 до температуры плюс 20°С. Для осуществления более эффективного процесса охлаждения используют каскадную схему и поток газообразного азота разделяют на два: низкотемпературный и высокотемпературный, каждый из которых дожимается до необходимых давлений в 50 бар в компрессорах 5 и 6 второго и третьего детандер-компрессорного агрегатов. После этого, сжатый азот охлаждают в воздушных охладителях 7 и 8 и направляют в теплообменник 10 основного охлаждения, где прямые потоки газообразного азота охлаждаются за счет холода, полученного от вспомогательного детандера 3 и холода обратного объединенного потока азота. После этого, высокотемпературный поток расширяют в третьем детандере 11 и подают в теплообменник переохлаждения 12 для охлаждения низкотемпературного потока азота и продукционного потока газа. Одновременно с этим, низкотемпературный поток азота пропускают через теплообменник переохлаждения 12, расширяют во втором детандере 14, подают в теплообменник сжижения 13 для ожижения и переохлаждения продукционного потока газа и направляют в теплообменник переохлаждения 12. После нагрева в теплообменнике переохлаждения 12 у обоих потоков азота - низкотемпературного и высокотемпературного выравниваются значения температуры до минус 65°С и давления до 4 бар. С выровненными значениями температуры и давления их объединяют в один поток и возвращают на всас компрессора 2 первого детандер-компрессорного агрегата для повтора цикла прохождения газообразного хладагента.The natural gas supplied under pressure to the gas distribution system through the main gas pipeline (not shown in Fig. 1) is drained, purified and divided into three streams: the first production gas for liquefying gas, the second and third auxiliary ones. Natural gas of the first production stream is fed through the first main pipe 16, cooled by the gas of the second auxiliary stream coming from the main expander 1 in the pre-cooling heat exchanger 9 to a temperature of minus 50 ÷ 70 ° C, then it is supercooled with nitrogen gas in the supercooling heat exchanger 12 to a temperature of minus 100 ÷ 120 ° C and sent to the liquefaction heat exchanger 13. Then, using a throttle 15, the supercooled liquefied gas stream is throttled from supercritical pressures to the required 2 ÷ 8 bar and the whole obtained The 100% natural gas stream in the form of LNG is sent to the consumer. At the same time, the second auxiliary gas stream is supplied through the second auxiliary pipeline 17, sent to the main expander 1, expanded and passed through the pre-cooling heat exchanger 9. At the same time, the third auxiliary gas stream is fed through the third auxiliary pipeline 18, sent to the auxiliary expander 3 , expand and pass through the heat exchanger of the main cooling 10. After that, both gas flows with equalized temperatures up to minus 65 ° С and pressures up to 4 bar are combined a single flow and sent to the consumer, for example, the gas distribution network. At the same time, in order to provide critical cooling temperatures for the liquefaction process, a closed cycle of passage of a gaseous refrigerant, for example, but not limited to nitrogen, is organized. The low-pressure nitrogen gas circulating in the cryogenic refrigerator cycle is compressed in the compressor 2 of the first expander-compressor unit with the drive from the main expander 1 to a pressure of 20 bar and cooled in the first air cooler 4 to a temperature of + 20 ° C. To carry out a more efficient cooling process, a cascade scheme is used and the nitrogen gas flow is divided into two: low temperature and high temperature, each of which reaches the required pressure of 50 bar in compressors 5 and 6 of the second and third expander-compressor units. After that, the compressed nitrogen is cooled in air coolers 7 and 8 and sent to the main cooling heat exchanger 10, where the direct flows of nitrogen gas are cooled due to the cold received from the auxiliary expander 3 and the cold of the reverse combined nitrogen stream. After that, the high-temperature stream is expanded in the third expander 11 and fed to the subcooling heat exchanger 12 to cool the low-temperature nitrogen stream and the gas production stream. At the same time, a low-temperature nitrogen stream is passed through a supercooling heat exchanger 12, expanded in a second expander 14, fed to a liquefaction heat exchanger 13 to liquefy and supercool a gas production stream, and sent to a supercooling heat exchanger 12. After heating in a supercooling heat exchanger 12, both nitrogen flows have a low-temperature and high-temperature equalized temperatures up to minus 65 ° C and pressure up to 4 bar. With the aligned temperature and pressure values, they are combined into one stream and returned to the compressor inlet 2 of the first expander-compressor unit to repeat the cycle of passage of gaseous refrigerant.

При осуществлении способа и работе установки основной детандер 1 расширяет газ второго вспомогательного потока и обеспечивает работу привода компрессора 2 первого детандер-компрессорного агрегата, второй и третий детандеры 14 и 11 служат приводами для работы компрессоров 5 и 6 второго и третьего детандер-компрессорных агрегатов соответственно, а вырабатываемая энергия вспомогательного детандера 3 используется для обеспечения работы воздушных охладителей 4, 7, 8.When implementing the method and the operation of the installation, the main expander 1 expands the gas of the second auxiliary stream and provides the compressor drive 2 of the first expander-compressor unit, the second and third expanders 14 and 11 serve as drives for the operation of compressors 5 and 6 of the second and third expander-compressor units, respectively, and the generated energy of the auxiliary expander 3 is used to ensure the operation of air coolers 4, 7, 8.

Таким образом, организуя от магистрального газопровода на ГРС три потока природного газа и криогенный рефрижераторный цикл газообразного хладагента, например, но не ограничиваясь этим, азота, направляемого для повышения эффективности охлаждения именно по каскадной схеме на охлаждение и переохлаждение природного газа, а также формируя условия охлаждения и переохлаждения природного газа с исключением процессов конденсации при прохождении последовательно ряда теплообменников, при этом используя энергию вспомогательных потоков природного газа от магистрального газопровода для выработки дополнительного холода и электроэнергии, необходимых в процессе сжижения газа, получают абсолютно энергонезависимый процесс сжижения газа на ГРС при 100% сжижении потока газа, направляемого на сжижение.Thus, organizing three natural gas flows and a cryogenic refrigerant cycle of a gaseous refrigerant from the main gas pipeline to the gas distribution system, for example, but not limited to, nitrogen directed to increase the cooling efficiency according to the cascade scheme for cooling and supercooling of natural gas, as well as creating cooling conditions and supercooling of natural gas with the exception of condensation processes during successive passage of a series of heat exchangers, while using the energy of auxiliary flows of nature gas from the main gas pipeline to generate additional refrigeration and electricity needed in the process of gas liquefaction, get absolutely non-volatile gas liquefaction process at the gas distribution station with 100% liquefaction of the gas flow directed to the liquefaction.

Claims (2)

1. Способ сжижения природного газа на газораспределительной станции, для осуществления которого отбираемый из магистрального газопровода природный газ, предварительно осушенный и очищенный от примесей, разделяют на три потока, которые одновременно направляют: первый поток как продукционный - на сжижение, второй и третий как вспомогательные - на обеспечение электроэнергией и хладагентами агрегатов прохождения продукционного потока, с этой целью второй и третий вспомогательные потоки газа направляют соответственно в основной и вспомогательный детандеры, расширяют и пропускают в качестве охладителей через теплообменники соответственно предварительного и основного охлаждения, после этого оба потока газа с выровненными значениями температуры и давления объединяют в один поток и направляют потребителю, а в это время природный газ продукционного потока охлаждают в теплообменнике предварительного охлаждения до температуры минус 50÷70°C, затем переохлаждают газообразным хладагентом в теплообменнике переохлаждения до температуры минус 100÷120°C и направляют в теплообменник сжижения, после которого дросселируют переохлажденный поток от сверхкритических давлений до необходимых 2÷8 бар, получая переохлажденный сжиженный природный газ для использования, одновременно с этим организуют замкнутый цикл прохождения газообразного хладагента, в котором газообразный хладагент компримируют в компрессоре первого детандер-компрессорного агрегата, охлаждают в первом воздушном охладителе и разделяют на два потока: низкотемпературный и высокотемпературный, каждый из которых дожимают до необходимых давлений в компрессорах второго и третьего детандер-компрессорных агрегатов, охлаждают во втором и третьем воздушных охладителях соответственно и направляют в теплообменник основного охлаждения, после этого высокотемпературный поток расширяют в третьем детандере и подают в теплообменник переохлаждения для охлаждения низкотемпературного потока хладагента и продукционного потока газа, а низкотемпературный поток доохлаждают в теплообменнике переохлаждения, расширяют во втором детандере, подают в теплообменник сжижения для переохлаждения и ожижения продукционного потока газа и направляют в теплообменник переохлаждения, после прохождения которого оба потока хладагента с выровненными значениями температуры и давления объединяют, пропускают через теплообменник основного охлаждения и направляют на всас компрессора первого детандер-компрессорного агрегата, при этом основной детандер расширяет газ второго вспомогательного потока и обеспечивает работу привода компрессора первого детандер-компрессорного агрегата, второй и третий детандеры служат приводами для работы компрессоров второго и третьего детандер-компрессорных агрегатов соответственно, а вырабатываемую энергию вспомогательного детандера направляют для обеспечения работы воздушных охладителей.1. A method of liquefying natural gas at a gas distribution station, for the implementation of which natural gas taken from the main gas pipeline, previously drained and purified from impurities, is divided into three streams that are simultaneously directed: the first stream as production stream to liquefaction, the second and third stream as auxiliary for the provision of electric power and refrigerants to units for the passage of the production stream, for this purpose, the second and third auxiliary gas flows are directed respectively to the main and auxiliary expander, expand and pass as coolers through heat exchangers, respectively, preliminary and main cooling, after which both gas flows with equal values of temperature and pressure are combined into one stream and directed to the consumer, and at this time the natural gas of the production stream is cooled in the pre-cooling heat exchanger to temperature minus 50 ÷ 70 ° C, then supercooled with gaseous refrigerant in the subcooling heat exchanger to a temperature of minus 100 ÷ 120 ° C and sent to heat exchangers liquefaction, after which the supercooled flow is throttled from supercritical pressures to the required 2-8 bar, obtaining supercooled liquefied natural gas for use, at the same time a closed cycle of passage of gaseous refrigerant is organized, in which gaseous refrigerant is compressed in the compressor of the first expander-compressor unit, cooled the first air cooler and is divided into two streams: low temperature and high temperature, each of which is squeezed to the required pressure in the compressor quarrels of the second and third expander-compressor units are cooled in the second and third air coolers, respectively, and sent to the main cooling heat exchanger, then the high-temperature stream is expanded in the third expander and fed to the subcooling heat exchanger to cool the low-temperature refrigerant stream and gas production stream, and the low-temperature stream re-cooled in a subcooling heat exchanger, expanded in a second expander, fed to a liquefaction heat exchanger for subcooling and liquefaction the gas production stream and sent to the subcooling heat exchanger, after which both refrigerant flows with equal values of temperature and pressure are combined, passed through the main cooling heat exchanger and sent to the compressor inlet of the first expander-compressor unit, while the main expander expands the gas of the second auxiliary stream and provides compressor drive operation of the first expander-compressor unit, the second and third expanders serve as drives for compressor operation the second and third expander-compressor units, respectively, and the generated energy of the auxiliary expander is directed to ensure the operation of air coolers. 2. Установка для осуществления способа по п. 1, характеризующаяся тем, что она содержит отходящие от магистрального газопровода основной и два вспомогательных трубопровода подвода и отвода природного газа, теплообменники, детандер-компрессорные агрегаты, воздушные охладители, основной и вспомогательный детандеры, дроссель, в которой первый основной трубопровод подвода природного газа на сжижение подключен и последовательно проходит через теплообменники предварительного охлаждения, переохлаждения, сжижения и дроссель, на выходе из которого первый основной трубопровод подключен к входу источников использования сжиженного газа, одновременно с этим второй вспомогательный трубопровод подвода природного газа подключен к входу основного детандера, при выходе из которого он подсоединен и проходит через теплообменник предварительного охлаждения и объединяется с третьим вспомогательным трубопроводом подвода природного газа, подключенным последовательно к входам вспомогательного детандера и теплообменника основного охлаждения, в один трубопровод отвода природного газа для направления потребителю, при этом основной детандер входит составной частью в первый детандер-компрессорный агрегат, подключенный к трубопроводу циркуляции газообразного хладагента, для обеспечения прохождения цикла газообразного хладагента, участвующего в процессе сжижения газа, и служит приводом компрессора, на выходе из которого трубопровод газообразного хладагента подключен к входу первого воздушного охладителя, на выходе из которого, для осуществления каскадной схемы охлаждения, он разделяется на два трубопровода: низкотемпературный и высокотемпературный, которые подключены последовательно к входам и проходят соответственно через компрессоры второго и третьего детандер-компрессорных агрегатов, через второй и третий воздушные охладители, через теплообменник основного охлаждения, после этого высокотемпературный трубопровод подключен к входу третьего детандера, после которого проходит через теплообменник переохлаждения, а выход низкотемпературного трубопровода подключен к входу теплообменника переохлаждения, после прохождения которого он последовательно подключен к входам второго детандера, теплообменника сжижения, теплообменника переохлаждения, на выходе из которого оба трубопровода, низкотемпературный и высокотемпературный, объединены в единый трубопровод, который подключен на вход теплообменника основного охлаждения, на выходе из которого единый трубопровод подключен на вход компрессора первого детандер-компрессорного агрегата.2. Installation for implementing the method according to claim 1, characterized in that it comprises a main and two auxiliary pipelines for supplying and discharging natural gas outgoing from the main gas pipeline, heat exchangers, expander-compressor units, air coolers, the main and auxiliary expanders, a throttle, of which the first main pipeline for supplying natural gas for liquefaction is connected and sequentially passes through pre-cooling, supercooling, liquefaction and throttle heat exchangers at the outlet of the cat The first main pipeline is connected to the input of liquefied gas sources, while the second auxiliary pipeline for supplying natural gas is connected to the input of the main expander, at the outlet of which it is connected and passes through the pre-cooling heat exchanger and is combined with the third auxiliary pipeline for supplying natural gas sequentially to the inputs of the auxiliary expander and the main cooling heat exchanger, in one pipeline and for delivery to the consumer, the main expander is included as a component in the first expander-compressor unit connected to the refrigerant gas circulation pipeline to ensure the passage of the gaseous refrigerant involved in the gas liquefaction process, and serves as a compressor drive, at the outlet of which the gaseous refrigerant pipeline the refrigerant is connected to the inlet of the first air cooler, at the outlet of which, to implement a cascade cooling circuit, it is divided into two pipelines: low temperature and high temperature, which are connected in series to the inputs and pass through the compressors of the second and third expander-compressor units, through the second and third air coolers, through the main cooling heat exchanger, after which the high-temperature pipe is connected to the inlet of the third expander, after which it passes through the supercooling heat exchanger and the outlet of the low-temperature pipeline is connected to the inlet of the subcooling heat exchanger, after which it passes it is connected to the inputs of the second expander, the liquefaction heat exchanger, the subcooling heat exchanger, at the outlet of which both pipelines, low-temperature and high-temperature, are combined into a single pipeline, which is connected to the input of the main cooling heat exchanger, at the output of which a single pipeline is connected to the compressor inlet of the first expander compressor unit.
RU2017123833A 2017-07-06 2017-07-06 Method and unit of natural gas liquefaction at the gas distribution station RU2656068C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017123833A RU2656068C1 (en) 2017-07-06 2017-07-06 Method and unit of natural gas liquefaction at the gas distribution station

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017123833A RU2656068C1 (en) 2017-07-06 2017-07-06 Method and unit of natural gas liquefaction at the gas distribution station

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656068C1 true RU2656068C1 (en) 2018-06-01

Family

ID=62560074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017123833A RU2656068C1 (en) 2017-07-06 2017-07-06 Method and unit of natural gas liquefaction at the gas distribution station

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656068C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021063429A1 (en) * 2019-10-04 2021-04-08 GasNet, s.r.o. Natural gas processing plant
WO2023069139A1 (en) * 2021-10-21 2023-04-27 Praxair Technology, Inc. System and method to produce liquefied natural gas

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2137067C1 (en) * 1997-07-17 1999-09-10 Закрытое акционерное общество "Криогенная технология" Natural gas liquefaction plant
RU2234648C2 (en) * 2002-02-05 2004-08-20 ЗАО "Крионорд" Natural gas liquefying method
WO2004083752A1 (en) * 2003-03-18 2004-09-30 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated multiple-loop refrigeration process for gas liquefaction
RU2285212C2 (en) * 2004-07-06 2006-10-10 Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева Method and device for liquefying natural gas
RU2538192C1 (en) * 2013-11-07 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Газпром" Method of natural gas liquefaction and device for its implementation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2137067C1 (en) * 1997-07-17 1999-09-10 Закрытое акционерное общество "Криогенная технология" Natural gas liquefaction plant
RU2234648C2 (en) * 2002-02-05 2004-08-20 ЗАО "Крионорд" Natural gas liquefying method
WO2004083752A1 (en) * 2003-03-18 2004-09-30 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated multiple-loop refrigeration process for gas liquefaction
RU2285212C2 (en) * 2004-07-06 2006-10-10 Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева Method and device for liquefying natural gas
RU2538192C1 (en) * 2013-11-07 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Газпром" Method of natural gas liquefaction and device for its implementation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021063429A1 (en) * 2019-10-04 2021-04-08 GasNet, s.r.o. Natural gas processing plant
WO2023069139A1 (en) * 2021-10-21 2023-04-27 Praxair Technology, Inc. System and method to produce liquefied natural gas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150204603A1 (en) System And Method For Natural Gas Liquefaction
RU2538192C1 (en) Method of natural gas liquefaction and device for its implementation
RU2645185C1 (en) Method of natural gas liquefaction by the cycle of high pressure with the precooling of ethane and nitrogen "arctic cascade" and the installation for its implementation
AU2019268173B2 (en) Multiple pressure mixed refrigerant cooling process and system
US20150013378A1 (en) Apparatus And Method For Liquefying Natural Gas By Refrigerating Single Mixed Working Medium
US10753676B2 (en) Multiple pressure mixed refrigerant cooling process
RU2730090C2 (en) Method and system for liquefaction of natural gas feed flow
WO2017121042A1 (en) Method and apparatus for liquefying methane-rich gas through expansion refrigeration
US20150345834A1 (en) Refrigeration and/or liquefaction device, and corresponding method
US3735601A (en) Low temperature refrigeration system
AU2011321145B2 (en) Natural gas liquefaction process
US10852059B2 (en) Multiple pressure mixed refrigerant cooling system
RU2656068C1 (en) Method and unit of natural gas liquefaction at the gas distribution station
CN210773044U (en) System for liquefying a natural gas feed stream to produce an LNG product
CN103398545B (en) System for producing liquefied natural gas from raw gas by means of multi-stage pressure throttling
US9791209B2 (en) System and process for liquefying natural gas
AU2021382399A1 (en) Process for producing liquefied hydrogen
RU2665015C1 (en) Gas liquefaction unit
KR20090127755A (en) A fluid cooling system and a method for cooling a fluid using the same
RU2598471C2 (en) Cooling method and apparatus
CN107543368B (en) Residual BOG gas recycling system
RU2740112C1 (en) Natural gas liquefaction method "polar star" and installation for its implementation
KR20180130029A (en) Natural gas liquefaction apparatus and liquefaction method
RU2309342C1 (en) Hydrogen liquefying method with use of helium refrigeration cycle and apparatus for performing the same
WO2016103296A1 (en) Refrigeration device

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190304

Effective date: 20190304