RU2706093C1 - Способ регулирования состава хладагента в цикле предварительного смешанного хладагента при производстве сжиженного природного газа - Google Patents

Способ регулирования состава хладагента в цикле предварительного смешанного хладагента при производстве сжиженного природного газа Download PDF

Info

Publication number
RU2706093C1
RU2706093C1 RU2018125814A RU2018125814A RU2706093C1 RU 2706093 C1 RU2706093 C1 RU 2706093C1 RU 2018125814 A RU2018125814 A RU 2018125814A RU 2018125814 A RU2018125814 A RU 2018125814A RU 2706093 C1 RU2706093 C1 RU 2706093C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concentration
component
weather forecast
cycle
coolant
Prior art date
Application number
RU2018125814A
Other languages
English (en)
Inventor
Игорь Евгеньевич СИМДЯШКИН
Original Assignee
Компания "Сахалин Энерджи Инвестмент Компани Лтд."
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 Компания "Сахалин Энерджи Инвестмент Компани Лтд." filed Critical Компания "Сахалин Энерджи Инвестмент Компани Лтд."
Priority to RU2018125814A priority Critical patent/RU2706093C1/ru
Priority to US16/385,153 priority patent/US10808997B2/en
Priority to CA3047931A priority patent/CA3047931C/en
Priority to EP19183671.7A priority patent/EP3594595B1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2706093C1 publication Critical patent/RU2706093C1/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
    • F25J1/02—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
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0252—Control strategy, e.g. advanced process control or dynamic modeling
    • 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
    • F25J1/0047—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
    • F25J1/0052—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 vaporising a liquid refrigerant 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
    • F25J1/0052—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 vaporising a liquid refrigerant stream
    • F25J1/0055—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 vaporising a liquid refrigerant stream originating from an incorporated cascade
    • 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
    • F25J1/008—Hydrocarbons
    • 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
    • F25J1/008—Hydrocarbons
    • F25J1/0092—Mixtures of hydrocarbons comprising possibly also minor amounts of 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
    • F25J1/0211—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 multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0214—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 multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR 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
    • F25J1/0221—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 the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop
    • F25J1/0222—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 the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop in combination with an intermediate heat exchange fluid between the cryogenic component and the fluid to be liquefied
    • 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
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • F25J1/0249—Controlling refrigerant inventory, i.e. composition or quantity
    • 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
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0254—Operation; Control and regulation; Instrumentation controlling particular process parameter, e.g. pressure, temperature

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 регулированию состава хладагента в цикле предварительного смешанного хладагента при производстве сжиженного природного газа (СПГ). Способ регулирования состава хладагента характеризуется тем, что регулирование осуществляют с учетом температур, полученных из прогноза погоды. Измеряют концентрацию каждого компонента предварительного смешанного хладагента. Измеряют температуру окружающей среды. Рассчитывают оптимальную концентрацию каждого компонента для измеренной и каждой из температур, полученных из прогноза погоды. Для каждой из температур, полученных из прогноза погоды, рассчитывают промежуток времени, необходимый для изменения концентрации каждого компонента в соответствующую сторону при переходе к следующей из температур, полученных из прогноза погоды, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Сравнивают измеренную концентрацию каждого компонента с оптимальной и изменяют концентрацию каждого компонента с учетом рассчитанных промежутков времени и того, в какую сторону изменяются концентрации компонентов в течение этих промежутков времени. Изобретение позволяет минимизировать температуру охлаждаемого продукта при производстве СПГ. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к системам управления компрессионных холодильных машин, а именно к регулированию состава хладагента в цикле предварительного смешанного хладагента при производстве сжиженного природного газа.
Из международной заявки WO 2012125018 известен способ управления процессом сжижения природного газа с помощью установки, работающей на смешанном хладагенте, заключающийся в периодическом измерении текущих параметров указанного процесса и регулировании состава хладагента в основном криогенном теплообменнике (ОКТ) с целью достижения оптимальных параметров процесса. Существо способа заключается в использовании «системы управления на инструкциях» в форме программного кода, обеспечивающей поддержание желаемого температурного профиля ОКТ.
Недостатками известного способа являются недостаточные точность и скорость регулирования для условий с быстро меняющейся температурой окружающей среды. Кроме того, в известном способе сжижение природного газа осуществляется с использованием одного контура смешанного хладагента.
При сжижении природного газа по технологии с двойным смешанным хладагентом (Double Mixed Refrigerant – DMR), описанной, например, в монографии Е.Б. Федоровой «Современное состояние и развитие мировой индустрии сжиженного природною газа: технологии и оборудование». М., РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2011, с. 80 – 82, используются два потока циркулирующего смешанного хладагента: в контуре предварительного охлаждения и в контуре сжижения. Упрощенная схема производства сжиженного природного газа по технологии DMR показана на фиг. 1. Как показано на фиг. 1, предварительный смешанный хладагент (ПСХ) сжимается в двухступенчатом компрессоре К3 с воздушным охлаждением и поступает в трубный пучок теплообменника Т1. На выходе из теплообменника Т1 ПСХ разделяется на два потока. Первый поток дросселируется в устройстве Д5 и направляется в межтрубное пространство теплообменника Т1 для охлаждения потоков, поднимающихся по трубным пучкам. Второй поток направляется в теплообменник Т2 для дальнейшего охлаждения, дросселирования в устройстве Д4 и образования потока охлаждения теплообменника Т2. Выходящие из нижней части теплообменников Т1 и Т2 потоки газа направляются в компрессор К3.
Очищенный природный газ и смешанный хладагент (СХ) основного цикла сжижения охлаждаются в цикле предварительного охлаждения до температуры от –50 до –80 °С, проходя последовательно снизу-вверх по трубным пучкам теплообменников Т1 и Т2.
СХ, состоящий преимущественно из метана и этана с добавлением некоторого количества пропана и азота, охлаждается в теплообменнике Т1 и частично конденсируется в теплообменнике Т2, после чего разделяется в сепараторе С1 и двумя потоками, жидким и газовым, поступает снизу в трубные пучки основного криогенного теплообменника ТЗ. Хладагент основного цикла сжижения, выйдя из нижней части теплообменника ТЗ, подается на всасывание в двухступенчатый компрессор К1,2, где сжимается, охлаждается и возвращается в теплообменник Т1.
В основном криогенном теплообменнике ТЗ природный газ при движении по трубным пучкам снизу-вверх сжижается и переохлаждается до температуры –153°С. После основного криогенного теплообменника сжатый и сжиженный газ расширяется в устройстве Д1 до 0,12-0,13 МПа, охлаждается до температуры –101°С и направляется в резервуар для хранения.
Хладагент цикла предварительного охлаждения (ПСХ) представляет собой смесь этана и пропана с добавлением небольших количеств метана. Использование смешанного хладагента в цикле предварительного охлаждения делает процесс более гибким и эффективным в условиях низких температур окружающего воздуха. Процесс может быть легко адаптирован к изменению внешней температуры путем изменения соотношения компонентов в ПСХ.
Однако регулирование состава хладагента в цикле предварительного смешанного хладагента для минимизации температуры цикла исходя из текущей температуры окружающей среды крайне сложно осуществить из-за ограниченных расходов газовых подпиток. Для столь большого по объёму цикла, как ПСХ, данная ситуация с подпитками вызывает ограничения по скорости изменения состава компонентов ПСХ. В связи с изменением оптимальной композиции ПСХ вслед за изменением температуры окружающей среды и с учетом ограниченной скорости изменения состава ПСХ даже при дневных колебаниях температуры зачастую состав не будет оптимальным.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является разработка способа регулирования состава предварительного смешанного хладагента, позволяющего оптимизировать состав предварительного хладагента в зависимости от температуры окружающей среды, обеспечивая точное и устойчивое регулирование. Технический результат заключается в повышении эффективности цикла предварительного охлаждения за счет поддержания оптимального состава предварительного смешанного хладагента, минимизируя тем самым температуру охлаждаемого продукта при производстве СПГ.
Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что в способе регулирования состава хладагента в цикле предварительного смешанного хладагента при производстве сжиженного природного газа регулирование осуществляют с учетом температур, полученных из прогноза погоды, при этом способ включает в себя этапы, на которых измеряют концентрацию каждого компонента предварительного смешанного хладагента; измеряют температуру окружающей среды; рассчитывают требуемую концентрацию каждого компонента для измеренной и каждой из температур, полученных из прогноза погоды, на основании заранее определенной для указанного цикла зависимости оптимальной концентрации каждого компонента от температуры окружающей среды; для каждой из температур, полученных из прогноза погоды, рассчитывают промежуток времени, необходимый для изменения концентрации каждого компонента в соответствующую сторону при переходе к следующей из температур, полученных из прогноза погоды, используя максимально возможную для указанного цикла скорость изменения концентрации каждого компонента как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения; и сравнивают измеренную концентрацию каждого компонента с требуемой и изменяют концентрацию каждого компонента с учетом рассчитанных промежутков времени и того, в какую сторону изменяются концентрации компонентов в течение этих промежутков времени.
Концентрацию каждого компонента в сторону увеличения изменяют путем введения в цикл этого компонента, а в сторону уменьшения – путем введения в цикл остальных компонентов.
Компонентами предварительно смешанного хладагента являются метан, этан и пропан.
Суточный прогноз погоды предпочтительно получают с данными о температуре через каждый час.
Предпочтительно из рассчитанных промежутков времени выбирают такие промежутки времени, которые превышают промежуток времени между двумя смежными значениями температуры из прогноза погоды, а сравнение измеренной концентрации каждого компонента с требуемой осуществляют с учетом величин выбранных промежутков времени.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана упрощенная схема производства сжиженного природного газа по технологии DMR;
на фиг. 2 – график, показывающий изменение по времени расчетной концентрации этана, концентрации этана в предварительно смешанном хладагенте при регулировании без учета прогноза погоды и при регулировании с учетом прогноза погоды согласно изобретению.
Основной задачей регулирования состава ПСХ является минимизация температуры цикла, исходя из текущей температуры окружающей среды. Минимизируемая таким образом температура является температурой природного газа (ПГ), который покидает цикл ПСХ. Она так же показывает количество работы, сэкономленной в цикле СХ для сжижения ПГ, что в свою очередь позволяет при той же максимальной загрузке компрессора СХ произвести больше продукта (то есть сжижать больше ПГ).
Необходимо понимать, что чем легче состав ПСХ, тем эффективней цикл ПСХ, потому что в теплообменниках Т1 и Т2 (фиг. 1) достигается более холодная температура при понижении давления исходя из диаграмм фазового состояния. Однако с другой стороны более легкий состав ПСХ приводит к повышению давления в сепараторе С1 и компрессору ПСХ необходимо больше мощности, т.к. при той же массе ПСХ его объём возрастает, и важно не перевести вспомогательный мотор компрессора ПСХ (не показан) из производящего в потребляющий мощность (данный переход негативно влияет на общую эффективность процесса, перевешивая выигрыш от облегчения состава ПСХ). Вспомогательный мотор компрессора ПСХ необходим для того что бы утилизировать переизбытки энергии, вырабатываемой газовой турбиной (условно не показана) при вращении компрессора К3 или же, наоборот, помогать газовой турбине, если энергии не хватает для поддержания заданной частоты оборотов компрессора. Для максимизации производства энергия для вспомогательных моторов СХ и ПСХ берется из общей системы питания, однако данная мощность лимитирована, и обычно она вся идет на вспомогательный мотор компрессора СХ как с общей сети, так и со вспомогательного мотора компрессора ПСХ. Именно по этой причине необходимо поддерживать вспомогательный мотор компрессора ПСХ в режиме выработки энергии путем поддержания оптимального состава ПСХ. Мощность турбин так же непостоянна и зависит в том числе от температуры воздуха. Чем выше температура окружающей среды, тем меньшую мощность вырабатывают турбины.
Таким образом, оптимальная концентрация компонентов ПСХ зависит от температуры окружающей среды. Эта зависимость для каждого из компонентов ПСХ может быть получена опытным путем для конкретной установки по производству сжиженного природного газа.
Важно отметить, что предпочтительным для цикла ПСХ является добавление компонентов, т.е. для понижения концентрации какого-либо компонента ПСХ необходимо добавлять другие два. Добавление компонентов ПСХ может осуществляться посредством открытия подпиток. Для этана и пропана могут использоваться как газовые, так и жидкостные подпитка, а для метана – только газовая. В процессе добавления лишняя жидкость, создающая избыточный уровень в сепараторе (условно не показан) на выкиде компрессора ПСХ (К3), дренируется (в установку фракционирования), что также помогает снизить концентрацию компонента, а избыточные компоненты, находящиеся в газовой фазе в этом же сепараторе (преимущественно метан), создают избыточное давление и отводятся в цикл СХ.
Температура окружающей среды может значительно меняться, особенно в осенней и весенний периоды, когда перепад температуры за небольшой период времени может доходить до 15 °C. Из-за этого регулирование состава ПСХ в зависимости только от текущей температуры окружающей среды с учетом ограниченной скорости изменения состава ПСХ приводит к тому, что состав ПСХ не будет оптимальным.
Для достижения оптимальных концентраций компонентов в ПСХ или, по крайней мере, приближения к ним, регулирование состава ПСХ согласно изобретению осуществляют с учетом температур, полученных из прогноза погоды.
Прогноз погоды предпочтительно получают в виде данных о почасовой температуре на сутки вперед, например, с 5 утра до 5 утра следующего дня. Прогноз погоды может обновляться каждые 12 часов.
Измеряют концентрацию каждого компонента ПСХ и температуру окружающей среды и рассчитывают требуемую концентрацию каждого компонента для измеренной и каждой из температур, полученных из прогноза погоды, на основании заранее определенной для указанного цикла зависимости оптимальной концентрации каждого компонента от температуры окружающей среды.
Пример изменения рассчитанной концентрации этана по времени с учетом допустимых отклонений в 1% показан на фиг. 2.
Затем для каждой из температур, полученных из прогноза погоды, рассчитывают промежуток времени, необходимый для изменения концентрации каждого компонента в соответствующую сторону (в сторону увеличения и в сторону уменьшения концентрации) при переходе к следующей из температур, полученных из прогноза погоды, (в частности, к температуре для следующего часа), используя максимально возможную для цикла ПСХ скорость изменения концентрации каждого компонента как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Указанные скорости могут быть определены расчетным или опытным путем.
Из рассчитанных промежутков времени выбирают такие промежутки времени, которые превышают промежуток времени между двумя смежными значениями температуры из прогноза погоды, в частности, промежутки времени, превышающие 1 час (для почасового прогноза погоды).
После этого сравнивают измеренную концентрацию каждого компонента с требуемой и изменяют концентрацию каждого компонента с учетом выбранных промежутков времени и того, в какую сторону изменяются концентрации компонентов в течение этих промежутков времени.
При этом учитывается, на какую величину выбранные промежутки времени превышают промежуток времени между двумя смежными значениями температуры из прогноза погоды (1 час), и начинают заранее изменять концентрацию соответствующего компонента с учетом величины указанного превышения, а также в зависимости от того, в какую сторону изменяется концентрация компонента, сравнение с требуемой концентрацией осуществляют либо с нижним ее допустимым пределом, либо с верхним.
Как показано на фиг. 2, регулирование состава хладагента в цикле предварительного смешанного хладагента, в частности, для этана, в соответствии со способом согласно изобретению по сравнению с регулированием без учета прогноза погоды позволяет добиться того, что концентрация этана значительно меньше выходит за границы допустимых значений оптимальной его концентрации.

Claims (10)

1. Способ регулирования состава хладагента в цикле предварительного смешанного хладагента при производстве сжиженного природного газа, характеризующийся тем, что регулирование осуществляют с учетом температур, полученных из прогноза погоды, при этом способ включает в себя этапы, на которых:
измеряют концентрацию каждого компонента предварительного смешанного хладагента;
измеряют температуру окружающей среды;
рассчитывают оптимальную концентрацию каждого компонента для измеренной и каждой из температур, полученных из прогноза погоды;
для каждой из температур, полученных из прогноза погоды, рассчитывают промежуток времени, необходимый для изменения концентрации каждого компонента в соответствующую сторону при переходе к следующей из температур, полученных из прогноза погоды, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения; и
сравнивают измеренную концентрацию каждого компонента с оптимальной и изменяют концентрацию каждого компонента с учетом рассчитанных промежутков времени и того, в какую сторону изменяются концентрации компонентов в течение этих промежутков времени.
2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что концентрацию каждого компонента в сторону увеличения изменяют путем введения в цикл этого компонента, а в сторону уменьшения - путем введения в цикл остальных компонентов.
3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что компонентами предварительно смешанного хладагента являются метан, этан и пропан.
4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что получают суточный прогноз погоды с данными о температуре через каждый час.
5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что из рассчитанных промежутков времени выбирают такие промежутки времени, которые превышают промежуток времени между двумя смежными значениями температуры из прогноза погоды, а сравнение измеренной концентрации каждого компонента с оптимальной осуществляют с учетом величин выбранных промежутков времени.
RU2018125814A 2018-07-13 2018-07-13 Способ регулирования состава хладагента в цикле предварительного смешанного хладагента при производстве сжиженного природного газа RU2706093C1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018125814A RU2706093C1 (ru) 2018-07-13 2018-07-13 Способ регулирования состава хладагента в цикле предварительного смешанного хладагента при производстве сжиженного природного газа
US16/385,153 US10808997B2 (en) 2018-07-13 2019-04-16 Method of refrigerant composition control in premixed refrigerant cycle of liquefied natural gas production
CA3047931A CA3047931C (en) 2018-07-13 2019-06-26 Method of refrigerant composition control in premixed refrigerant cycle of liquefied natural gas production
EP19183671.7A EP3594595B1 (en) 2018-07-13 2019-07-01 Method of refrigerant composition control in premixed refrigerant cycle of liquefied natural gas production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018125814A RU2706093C1 (ru) 2018-07-13 2018-07-13 Способ регулирования состава хладагента в цикле предварительного смешанного хладагента при производстве сжиженного природного газа

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2706093C1 true RU2706093C1 (ru) 2019-11-13

Family

ID=67137854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018125814A RU2706093C1 (ru) 2018-07-13 2018-07-13 Способ регулирования состава хладагента в цикле предварительного смешанного хладагента при производстве сжиженного природного газа

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10808997B2 (ru)
EP (1) EP3594595B1 (ru)
CA (1) CA3047931C (ru)
RU (1) RU2706093C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803366C1 (ru) * 2023-06-01 2023-09-12 Публичное акционерное общество "НОВАТЭК" Способ сжижения природного газа с применением смешанных хладагентов

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2060431C1 (ru) * 1992-07-24 1996-05-20 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Способ управления процессом сжижения газа
EA007356B1 (ru) * 2003-01-31 2006-10-27 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ сжижения газообразного богатого метаном сырья для получения сжиженного природного газа
WO2012125018A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Petroliam Nasional Berhad (Petronas) A method and system for controlling the temperature of liquefied natural gas in a liquefaction process
RU2640976C1 (ru) * 2017-05-05 2018-01-12 Компания "Сахалин Энерджи Инвестмент Компани Лтд." Способ управления процессом сжижения природного газа
US20180128543A1 (en) * 2016-11-10 2018-05-10 Woodside Energy Technologies Pty Ltd Method and controller for controlling a continuous process

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5139548A (en) * 1991-07-31 1992-08-18 Air Products And Chemicals, Inc. Gas liquefaction process control system
WO2010055153A2 (en) 2008-11-17 2010-05-20 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon stream and floating vessel or offshore platform comprising the same
FR2965608B1 (fr) 2010-09-30 2014-10-17 IFP Energies Nouvelles Procede de liquefaction d'un gaz naturel avec un changement continu de la composition d'au moins un melange refrigerant
CN202675795U (zh) 2011-10-25 2013-01-16 中国寰球工程公司 双循环混合冷剂的天然气液化系统
US10584918B2 (en) * 2017-01-24 2020-03-10 GE Oil & Gas, LLC Continuous mixed refrigerant optimization system for the production of liquefied natural gas (LNG)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2060431C1 (ru) * 1992-07-24 1996-05-20 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Способ управления процессом сжижения газа
EA007356B1 (ru) * 2003-01-31 2006-10-27 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ сжижения газообразного богатого метаном сырья для получения сжиженного природного газа
WO2012125018A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Petroliam Nasional Berhad (Petronas) A method and system for controlling the temperature of liquefied natural gas in a liquefaction process
US20180128543A1 (en) * 2016-11-10 2018-05-10 Woodside Energy Technologies Pty Ltd Method and controller for controlling a continuous process
RU2640976C1 (ru) * 2017-05-05 2018-01-12 Компания "Сахалин Энерджи Инвестмент Компани Лтд." Способ управления процессом сжижения природного газа

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803366C1 (ru) * 2023-06-01 2023-09-12 Публичное акционерное общество "НОВАТЭК" Способ сжижения природного газа с применением смешанных хладагентов

Also Published As

Publication number Publication date
EP3594595B1 (en) 2024-07-31
US10808997B2 (en) 2020-10-20
US20200018543A1 (en) 2020-01-16
EP3594595A2 (en) 2020-01-15
EP3594595A3 (en) 2020-04-15
CA3047931A1 (en) 2020-01-13
CA3047931C (en) 2021-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11644234B2 (en) Systems and methods for using multiple cryogenic hydraulic turbines
US20170038135A1 (en) Method for the production of liquefied natural gas and liquid nitrogen
KR950000479B1 (ko) 가스 액화 공정 제어장치
US5791160A (en) Method and apparatus for regulatory control of production and temperature in a mixed refrigerant liquefied natural gas facility
KR100521705B1 (ko) 액화 천연가스를 획득하기 위하여 메탄이 풍부한기체원료를 액화시키는 방법
CN101688752B (zh) 用于使烃流冷却的方法和装置
JP6286812B2 (ja) 天然ガス液化装置の混合冷媒組成の決定方法
CN103998882B (zh) 用于从低温烃类组合物中去除氮气的方法和装置
EP3332198A1 (en) Method for the production of liquefied natural gas
CN102483695A (zh) 在具有平行序列的气体装置中的制冷系统控制方法
RU2706093C1 (ru) Способ регулирования состава хладагента в цикле предварительного смешанного хладагента при производстве сжиженного природного газа
US8991208B2 (en) Liquefaction process producing subcooled LNG
RU2060431C1 (ru) Способ управления процессом сжижения газа
RU2680000C1 (ru) Способ производства сжиженного природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода
US11913719B2 (en) Liquefaction apparatus
US20090031755A1 (en) Natural gas liquefaction process to extend lifetime of gas wells
WO2012057626A2 (en) Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream
Mehrpooya et al. Application of new external refrigeration cycles in the technological scheme of helium extraction and natural gas liquefaction
RU2748406C2 (ru) Способ сжижения богатой углеводородами фракции
CN116659109A (zh) 合成氨装置用防喘振型氨冷冻系统及其防喘振方法
Yusoff et al. Profit optimization of a refrigerated gas plant
US9879904B2 (en) Liquefaction process for producing subcooled LNG
WO2024096757A1 (en) Natural gas liquefaction method
Mahadzir et al. Cold energy recovery in an LNG plant
CN110573814A (zh) 用于液化天然气的设备和方法及包括该设备的船