RU2734376C1 - Method of liquefying gas and installation for implementation thereof - Google Patents
Method of liquefying gas and installation for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2734376C1 RU2734376C1 RU2020110116A RU2020110116A RU2734376C1 RU 2734376 C1 RU2734376 C1 RU 2734376C1 RU 2020110116 A RU2020110116 A RU 2020110116A RU 2020110116 A RU2020110116 A RU 2020110116A RU 2734376 C1 RU2734376 C1 RU 2734376C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- flow
- stream
- cooling
- heat exchanger
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 94
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 67
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 17
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 16
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 16
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 10
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 10
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 5
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 140
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 36
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 abstract description 18
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 2
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 2
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
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
- F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
- F25J1/004—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by flash gas recovery
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—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
- F25J1/0201—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 only internal refrigeration means, i.e. without external refrigeration
-
- 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
- F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
- F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
- F25J1/0251—Intermittent or alternating process, so-called batch process, e.g. "peak-shaving"
-
- 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
- F25J1/0269—Arrangement of liquefaction units or equipments fulfilling the same process step, e.g. multiple "trains" concept
- F25J1/0271—Inter-connecting multiple cold equipments within or downstream of the cold box
- F25J1/0272—Multiple identical heat exchangers in parallel
-
- 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
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/20—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using solidification of components
-
- 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
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/24—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using regenerators, cold accumulators or reversible heat exchangers
-
- 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
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/84—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using filter
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
- F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
- F25J2220/66—Separating acid gases, e.g. CO2, SO2, H2S or RSH
Abstract
Description
Изобретение относится к криогенной технике, а именно к технологии очистки, охлаждения и сжижения газов и их смесей, преимущественно природного газа, на газораспределительных станциях (ГРС), автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС), в системах транспортировки и длительного хранения сжиженных газов, на нефтяных месторождениях для разделения попутного нефтяного газа на стабильный газовый конденсат и сухой отбензиненный газ.The invention relates to cryogenic technology, namely to the technology of purification, cooling and liquefaction of gases and their mixtures, mainly natural gas, at gas distribution stations (GDS), automobile gas filling compressor stations (CNG filling stations), in transportation systems and long-term storage of liquefied gases, at oil fields for separation of associated petroleum gas into stable gas condensate and dry stripped gas.
Известны установки и способы для сжижения природного газа, обеспечивающие в совокупности осушку, очистку газа высокого давления, разделение его на продукционный и технологический потоки, охлаждение в теплообменниках, расширение в детандере (машинном детандере), разделение парожидкостного потока на паровую и жидкую фазы в сборнике-сепараторе сжиженного газа, RU№2678236 C1, F25J 1/00, 24.01.2019; RU№2671665 C1, F25J 1/00, 06.11.2018; RU№2656068 C1, F25J 1/00, F25J 1/02, 01.06.2018; RU№2541360 C1, F25J 1/00, 10.02.2015; RU№2538192 C1, F25J 1/00, 10.01.2015.Known installations and methods for the liquefaction of natural gas, providing in the aggregate drying, purification of high-pressure gas, dividing it into production and process streams, cooling in heat exchangers, expansion in an expander (machine expander), separation of a vapor-liquid stream into vapor and liquid phases in a collector - liquefied gas separator, RU # 2678236 C1, F25J 1/00, 01/24/2019; RU # 2671665 C1,
Известен способ частичного сжижения природного газа, включающий разделение потока природного газа высокого давления на технологический и продукционный потоки, дросселирование продукционного потока газа после его охлаждения с образованием парожидкостной смеси, разделение парожидкостной смеси на паровую и жидкостную фазы с последующим направлением в обратный поток несконденсировавшегося природного газа, расширение технологического потока газа с понижением его температуры и возвращение его обратным потоком с охлаждением продукционного потока газа, отличающийся тем, что продукционный поток газа перед последовательным охлаждением газа в предварительном, основном и дополнительном теплообменниках подвергают осушке и очистке от CO2, а технологический поток газа осушают, охлаждают, после чего расширяют в дроссельном вентиле первой ступени, затем дополнительно охлаждают, расширяют в дроссельном вентиле второй ступени и смешивают с нагретым в дополнительном теплообменнике обратным потоком несконденсировавшегося природного газа, причем температуру газа перед дроссельным вентилем второй ступени выбирают минимально-допустимой, при которой не происходит кристаллизация CO2 после прохождения газа через дроссельный вентиль второй ступени (RU 2499208 C1, опубл. 20.11.2013, МПК F25J 1/00).There is a known method of partial liquefaction of natural gas, including dividing a high-pressure natural gas stream into process and product streams, throttling the product gas stream after cooling to form a vapor-liquid mixture, separating the vapor-liquid mixture into vapor and liquid phases, followed by directing uncondensed natural gas into the reverse stream, expansion of the process gas flow with a decrease in its temperature and its return in a reverse flow with cooling of the product gas flow, characterized in that the product gas flow is dried and purified from CO 2 before successive gas cooling in the preliminary, main and additional heat exchangers, and the process gas flow is dried , cooled, and then expanded in the throttle valve of the first stage, then additionally cooled, expanded in the throttle valve of the second stage and mixed with the reverse flow heated in an additional heat exchanger for several condensed natural gas, and the gas temperature in front of the throttle valve of the second stage is chosen as the minimum permissible, at which there is no crystallization of CO 2 after the gas passes through the throttle valve of the second stage (RU 2499208 C1, publ. 11/20/2013, IPC
Недостатком способа является то, что газ расширяется при помощи пассивного расширительного устройства (дросселя). Как известно, в пассивных расширительных устройствах расширение газа происходит по изоэнтальпе без выполнения полезной механической работы. Температура при дросселировании снижается в соответствии с дроссель-эффектом Джоуля-Томсона. Величина этого эффекта не велика и составляет в среднем около 7°С на 1 МПа перепада давления. Поэтому для охлаждения до криогенной температуры сжижения газа требуется создавать высокое давление сжатого газа до 25 МПа. Это является недостатком, так как требует особого исполнения теплообменников, применения дорогостоящих аустенитных сталей, увеличения толщины стенок, увеличения массы и стоимости теплообменных аппаратов.The disadvantage of this method is that the gas is expanded using a passive expansion device (choke). As is known, in passive expansion devices, gas expansion occurs along the isenthalp without performing useful mechanical work. The throttling temperature decreases in accordance with the Joule-Thomson choke effect. The magnitude of this effect is not large and averages about 7 ° C per 1 MPa of pressure drop. Therefore, for cooling to the cryogenic temperature of gas liquefaction, it is required to create a high pressure of compressed gas up to 25 MPa. This is a disadvantage, since it requires a special design of heat exchangers, the use of expensive austenitic steels, an increase in wall thickness, an increase in the mass and cost of heat exchangers.
Наиболее близким, взятым в качестве прототипа, является способ сжижения природного газа по патенту RU 2438081 C2, опубл. 27.12.2011, МПК F25J 1/00, включающий разделение потока природного газа высокого давления на технологический и продукционный потоки, расширение технологического потока газа с понижением его температуры и возвращение его обратным потоком с охлаждением продукционного потока газа, дросселирование продукционного потока газа после его охлаждения с образованием парожидкостной смеси, разделение парожидкостной смеси на паровую и жидкостную фазы с последующим направлением в обратный поток несконденсировавшегося природного газа, отличающийся тем, что продукционный поток газа перед охлаждением подвергают осушке и очистке от CO2, а технологический поток газа перед расширением осушают и охлаждают до температуры, значение которой выбирают из условий наибольшей степени сжижения газа при отсутствии кристаллизации CO2 в природном газе после его расширения.The closest, taken as a prototype, is a method for liquefying natural gas according to patent RU 2438081 C2, publ. 12/27/2011, IPC F25J 1/00, including the separation of the high-pressure natural gas stream into process and product streams, expansion of the process gas flow with a decrease in its temperature and its return flow with cooling of the product gas flow, throttling of the product gas flow after its cooling from the formation of a vapor-liquid mixture, separation of a vapor-liquid mixture into vapor and liquid phases, followed by directing uncondensed natural gas into the reverse flow, characterized in that the product gas stream is dried and purified from CO 2 before cooling, and the process gas stream is dried and cooled to a temperature before expansion , the value of which is chosen from the conditions of the greatest degree of gas liquefaction in the absence of CO 2 crystallization in natural gas after its expansion.
Недостатком прототипа является ограничение по температуре технологического потока после расширения. Известно, что холодопроизводительность всего процесса, зависит от температуры охлаждающего потока. При этом для каждой температуры имеется свой максимум производительности по сжиженному газу. Чем ниже температура охлаждающего потока, тем выше максимум производительности по сжиженному газу. В прототипе технологический поток газа расширяют и охлаждают до температуры, значение которой выбирают из условий наибольшей степени сжижения газа при отсутствии кристаллизации СО2 в технологическом потоке газа после его расширения. Поскольку в прототипе устанавливается дополнительное ограничение температуры по условию кристаллизации CO2, то степень сжижения газа получается меньше, чем могла бы быть при отсутствии ограничивающего фактора. Это является недостатком, так как препятствует дальнейшему повышению производительности по сжиженному природному газу и снижению величины удельных затрат электроэнергии на килограмм сжиженного газа.The disadvantage of the prototype is the limitation on the temperature of the process stream after expansion. It is known that the cooling capacity of the entire process depends on the temperature of the cooling stream. At the same time, each temperature has its own maximum capacity for liquefied gas. The lower the temperature of the cooling stream, the higher the maximum capacity for LPG. In the prototype, the process gas stream is expanded and cooled to a temperature whose value is selected from the conditions of the greatest degree of gas liquefaction in the absence of CO 2 crystallization in the process gas stream after its expansion. Since the prototype sets an additional temperature limitation on the condition of CO 2 crystallization, the degree of gas liquefaction is less than it could be in the absence of a limiting factor. This is a disadvantage, since it prevents a further increase in the productivity of liquefied natural gas and a decrease in the value of the unit cost of electricity per kilogram of liquefied gas.
Недостатком прототипа, кроме того, является применяемый способ расширения технологического потока газа. В прототипе газ расширяется при помощи машинного детандера. Как известно, несмотря на свою высокую эффективность машинные детандеры, основанные на применении механизмов с подвижными внутренними частями, обладают в сравнении с безмашинными расширительными устройствами значительно меньшей надежностью, так как при работе требуют обязательного наличия нагрузки, (тормоз, генератор, компрессор и т.д.), требуют контроля частоты вращения рабочего колеса и охлаждения подшипников, требуют периодического технического обслуживания и ремонта, имеют малый ресурс работы. Это является недостатком, так как снижает надежность всей установки в целом.The disadvantage of the prototype, in addition, is the applied method of expanding the process gas flow. In the prototype, the gas is expanded using a machine expander. As you know, despite their high efficiency, machine expanders based on the use of mechanisms with moving internal parts have much lower reliability compared to machineless expansion devices, since they require a mandatory load during operation (brake, generator, compressor, etc. .), require monitoring the speed of the impeller and cooling the bearings, require periodic maintenance and repair, and have a short service life. This is a disadvantage, since it reduces the reliability of the entire installation as a whole.
Наиболее близкой к предлагаемой установке является установка для сжижения природного газа (RU 2438081 C2, опубл. 27.12.2011, МПК F25J 1/00), содержащая трубопровод газа высокого давления, соединенный с входом линии технологического потока газа, включающей расширительное устройство потока газа, и входом линии продукционного потока газа, включающей последовательно соединенные предварительный и основной теплообменники, дроссельный вентиль и сборник-сепаратор сжиженного газа, первый выход которого предназначен для выдачи сжиженного газа, а второй выход соединен с входом линии обратного потока газа, включающей последовательно включенные основной и предварительный теплообменники, второй вход основного теплообменника является входом линии обратного потока газа, второй выход предварительного теплообменника соединен с трубопроводом газа низкого давления, линия продукционного потока газа имеет последовательно включенные первый блок осушки и блок очистки потока газа, а линия технологического потока газа снабжена вторым блоком осушки потока газа и выполнена с включением в нее предварительного теплообменника, причем вход первого блока осушки потока газа является входом линии продукционного потока газа, а выход блока очистки газа соединен с первым входом предварительного теплообменника, вход второго блока осушки потока газа является входом линии технологического потока газа, а его выход соединен с третьим входом предварительного теплообменника, третий выход которого подключен к входу расширительного устройства, связанного выходом с вторым входом основного теплообменника Прототип позволяет получать сжиженный природный газ с малым содержанием диоксида углерода и других высококипящих компонентов по упрощенной технологии при относительно высоком содержании диоксида углерода в исходном газе высокого давления, благодаря тому, что технологический поток газа перед расширением осушают и охлаждают до температуры, значение которой выбирают из условий наибольшей степени сжижения газа при отсутствии кристаллизации СО2 в природном газе после его расширения. Это позволяет повысить качество производимого сжиженного природного газа, исключает возможность кристаллизации диоксида углерода и забивку им оборудования, обеспечивает непрерывность производства. Однако, прототип обладает рядом следующих недостатков.The closest to the proposed installation is a plant for the liquefaction of natural gas (RU 2438081 C2, publ. 27.12.2011, IPC
Недостатком прототипа также является сложность аппаратурного оформления, определяемая наличием отдельного блока осушки для технологического потока, а также блоков осушки и очистки для продукционного потока, причем каждый из блоков осушки и очистки технологического и продукционного потоков газа состоит из двух переключающихся адсорберов с системой регенерации адсорбента и предварительного охлаждения осушаемого газа. Сложность технологического процесса влечет за собой увеличение стоимости технологического оборудования и себестоимости производимого сжиженного газа при дополнительных затратах тепловой и электроэнергии, затрачиваемых на регенерацию адсорбентов.The disadvantage of the prototype is also the complexity of the hardware design, determined by the presence of a separate drying unit for the process flow, as well as drying and cleaning units for the product flow, and each of the drying and cleaning units of the process and product gas streams consists of two switchable adsorbers with an adsorbent regeneration system and a preliminary cooling of the dried gas. The complexity of the technological process entails an increase in the cost of technological equipment and the cost of the produced liquefied gas with additional costs of heat and electricity spent on the regeneration of adsorbents.
Технической проблемой, решаемой заявленным техническим решением, является повышение производительности, снижение энергопотребления, упрощение аппаратурного оформления, повышение надежности, снижение массогабаритных характеристик и стоимости технологического оборудования.The technical problem solved by the claimed technical solution is to increase productivity, reduce energy consumption, simplify hardware design, increase reliability, reduce weight and size characteristics and cost of technological equipment.
Поставленная проблема решается тем, что в известном способе сжижения природного газа, включающий разделение потока природного газа высокого давления на технологический и продукционный потоки, расширение технологического потока газа с понижением его температуры и возвращение его обратным потоком с охлаждением продукционного потока газа, дросселирование продукционного потока газа после его охлаждения с образованием парожидкостной смеси, разделение парожидкостной смеси на паровую и жидкостную фазы с последующим направлением в обратный поток несконденсировавшегося природного газа, продукционный поток газа перед охлаждением подвергают осушке и очистке от CO2, а технологический поток газа перед расширением осушают и охлаждают до температуры, значение которой выбирают из условий наибольшей степени сжижения газа при отсутствии кристаллизации CO2 в природном газе после его расширения, часть обратного потока низкого давления подают на вход низкого давления детандера, технологический поток высокого давления подают на вход высокого давления детандера, расширение технологического потока газа осуществляют в детандере без ограничения минимально достижимой температуры технологического потока по условию кристаллизации СО2, а осушку, очистку, охлаждение и сжижение газа проводят попеременно в двух параллельных криоблоках, работающих в режимах охлаждения или отогрева, причем процессы осушки и очистки технологического и продукционного потоков газа от примесей проводят непосредственно в цикле охлаждения методами низкотемпературной фильтрации и сепарации.The problem is solved by the fact that in the known method of natural gas liquefaction, which includes dividing the high-pressure natural gas stream into process and product streams, expanding the process gas stream with a decrease in its temperature and returning it in a reverse flow with cooling the product gas stream, throttling the product gas stream after its cooling with the formation of a vapor-liquid mixture, separation of the vapor-liquid mixture into vapor and liquid phases, followed by directing uncondensed natural gas into the reverse flow, the product gas stream before cooling is dried and purified from CO 2 , and the process gas stream is dried and cooled to a temperature before expansion, the value of which is selected from the conditions of the greatest degree of gas liquefaction in the absence of crystallization of CO 2 in natural gas after its expansion, part of the low pressure return flow is fed to the low pressure inlet of the expander, the process flow is high This pressure is supplied to the high-pressure inlet of the expander, the expansion of the process gas stream is carried out in the expander without limiting the minimum attainable temperature of the process stream according to the condition of CO 2 crystallization, and drying, cleaning, cooling and liquefaction of the gas is carried out alternately in two parallel cryoblocks operating in cooling modes or heating, and the processes of drying and cleaning the technological and production gas streams from impurities are carried out directly in the cooling cycle by the methods of low-temperature filtration and separation.
Технический результат, обеспечивающий решение проблемы, достигается за счет использования новой совокупности признаков заявленного способа и установки, реализующей этот способ.The technical result that provides a solution to the problem is achieved by using a new set of features of the claimed method and installation that implements this method.
Повышение производительности по сжиженному газу и снижению удельных затрат электроэнергии достигается тем, что в предлагаемом способе сжижения газа снимают ограничение по температуре из условия отсутствия кристаллизации CO2 при расширении технологического потока. В связи с этим, в предлагаемом способе обеспечивают расширение технологического потока с переохлаждением расширенного потока ниже точки кристаллизации СО2, при этом процессы осушки, очистки, охлаждения и сжижения газа проводят не в отдельной абсорбционной установке, а непосредственно в собственной установке сжижения газа методами низкотемпературной фильтрации и сепарации после их кристаллизации в процессе охлаждения. Для этого процессы проводят в двух параллельных криоблоках, работающих попеременно в режимах охлаждения или отогрева. Компримированный природный газ высокого давления подают в первый криоблок, работающий в режиме охлаждения, в котором охлаждают, используя холод потока продувочного газа, получаемого при продувке второго криоблока, работающего в режиме отогрева. Далее газ охлаждают за счет рекуперации холода обратного потока, отделяют сжиженные высокомолекулярные компоненты и кристаллогидраты в фильтре-коалесцере. Затем разделяют поток газа высокого давления на технологический и продукционный потоки. Технологический поток переохлаждают за счет расширения в детандере без ограничения минимально достижимой температуры газа по условию кристаллизации диоксида углерода, фильтруют от кристаллической фазы CO2, смешивают с потоком паровой фазы, поступающей из сепаратора-накопителя сжиженного газа, и подают обратным потоком для охлаждения продукционного потока. Продукционный поток фильтруют от примесей, перешедших в кристаллическое состояние в фильтре-сепараторе, конденсируют, отделяют тяжелые примеси, перешедшие в кристаллическое состояние в фильтре-ловушке, дросселируют и разделяют образованный парожидкостный поток на паровую и жидкую фазы в сепараторе-накопителе. Поток паровой фазы смешивают с переохлажденным потоком газа низкого давления после газодинамического детандера и направляют смесь в обратный поток. При наполнении фильтров-сепараторов и фильтров-коалесцеров кристаллической фазой CO2 и кристаллогидратами, криоблок переводят в режим регенерации и отогрева, а процесс сжижения продолжают в криоблоке, прошедшем регенерацию и отогрев. Это позволяет удалять накопленнную кристаллическую фазу из теплообменников и фильтров, при этом теплота сублимации кристаллической фазы CO2 используется для дополнительного захолаживания потока компримированного газа, а теплота компримированного газа в свою очередь полезно используется для отогрева, выведенного из работы криоблока. Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить температуру переохлажденного технологического потока после расширения, позволяет повысить производительность по сжиженному природному газу и уменьшить величину удельных затрат электроэнергии на килограмм сжиженного газа.An increase in the productivity of liquefied gas and a decrease in the specific consumption of electricity is achieved by the fact that in the proposed method of liquefying gas, the temperature limitation is removed from the condition of the absence of CO 2 crystallization when the process stream is expanded. In this regard, the proposed method provides for the expansion of the process flow with supercooling of the expanded flow below the crystallization point of CO 2 , while the processes of drying, cleaning, cooling and liquefaction of gas are carried out not in a separate absorption unit, but directly in our own gas liquefaction plant using low-temperature filtration methods and separation after crystallization during cooling. For this, the processes are carried out in two parallel cryoblocks, working alternately in cooling or warming modes. Compressed natural gas of high pressure is supplied to the first cryoblock operating in the cooling mode, in which it is cooled using the coldness of the purge gas stream obtained by purging the second cryoblock operating in the warming up mode. Next, the gas is cooled due to the recuperation of the reverse flow cold, the liquefied high-molecular components and crystalline hydrates are separated in a coalescer filter. Then the high-pressure gas stream is separated into process and product streams. The process stream is subcooled by expansion in an expander without limiting the minimum attainable gas temperature by the condition of crystallization of carbon dioxide, filtered from the crystalline phase of CO 2 , mixed with the vapor phase stream coming from the liquefied gas storage separator, and fed back to cool the product stream. The product stream is filtered from impurities that have transformed into a crystalline state in a filter-separator, condensed, heavy impurities that have passed into a crystalline state in a trap filter are separated, throttled and the formed vapor-liquid flow is separated into vapor and liquid phases in a storage separator. The vapor phase stream is mixed with a subcooled low pressure gas stream after the gas-dynamic expander and the mixture is directed to the reverse stream. When the filters-separators and filters-coalescers are filled with the crystalline phase of CO 2 and crystalline hydrates, the cryoblock is transferred to the regeneration and heating mode, and the liquefaction process is continued in the cryoblock that has undergone regeneration and heating. This makes it possible to remove the accumulated crystalline phase from heat exchangers and filters, while the heat of sublimation of the crystalline phase of CO 2 is used for additional cooling of the compressed gas flow, and the heat of the compressed gas, in turn, is useful for warming up the cryoblock removed from operation. Thus, the proposed method makes it possible to reduce the temperature of the supercooled process stream after expansion, to increase the productivity of liquefied natural gas and to reduce the unit cost of electricity per kilogram of liquefied gas.
Технический результат в части упрощения аппаратурного оформления достигается за счет исключения абсорбционных блоков осушки и очистки сжижаемого газа и объединения процессов осушки и очистки сжижаемого газа с процессами охлаждения и сжижения, за счет замены процессов адсорбции процессами низкотемпературной сепарации и фильтрации.The technical result in terms of simplifying the hardware design is achieved by eliminating the absorption units for drying and purifying the liquefied gas and combining the drying and purification of the liquefied gas with the cooling and liquefaction processes, by replacing the adsorption processes with low-temperature separation and filtration processes.
Технический результат, как в части повышения надежности, так и в части снижения массогабаритных и стоимостных характеристик оборудования достигается также за счет применения процесса расширения газа в детандере. В активных расширительных устройствах (детандерах) расширение происходит с выполнением полезной механической работы близко к изоэнтропийному процессу. При этом температурный эффект получается значительно больше, чем при расширении в пассивных расширительных устройствах (дросселях), в которых расширение происходит по изоэнтальпе. Высокая эффективность расширения в детандерах, позволяет получать большую холодильную мощность при сравнительно небольших давлениях сжатого газа. Однако, несмотря на свою высокую эффективность, машинные детандеры, основанные на применении механизмов с подвижными внутренними частями, обладают в сравнении с безмашинными детандерами значительно меньшей надежностью. В предлагаемом способе процесс расширения сжатого газа происходит в специальном безмашинном детандере, не имеющем вращающихся механизмов, но отличающемся способностью переохлаждать газ с температурным эффектом, незначительно уступающим машинным детандерам. Расширение технологического потока газа в безмашинном детандере позволяет снизить располагаемое исходное давление компримированного газового потока, до величины, при которой можно применить алюминиевые сплавы в конструкции теплообменных аппаратов, уменьшить толщины стенок. Благодаря этому снижается масса и стоимость теплообменного оборудования. Отсутствие вращающихся и движущихся частей повышает надежность установки в целом.The technical result, both in terms of increasing reliability and in terms of reducing the weight, size and cost characteristics of the equipment, is also achieved through the use of the gas expansion process in the expander. In active expansion devices (expanders), expansion occurs with the performance of useful mechanical work close to an isentropic process. In this case, the temperature effect is much greater than when expanding in passive expansion devices (chokes), in which expansion occurs along the isenthalp. High efficiency of expansion in expanders allows to obtain high refrigerating power at relatively low pressures of compressed gas. However, in spite of their high efficiency, machine expanders based on the use of mechanisms with movable internal parts are significantly less reliable in comparison with machineless expanders. In the proposed method, the process of expansion of compressed gas occurs in a special machine-less expander, which does not have rotating mechanisms, but is distinguished by the ability to supercool the gas with a temperature effect that is slightly inferior to machine expanders. Expansion of the process gas flow in a machine-less expander makes it possible to reduce the available initial pressure of the compressed gas flow to a value at which it is possible to use aluminum alloys in the design of heat exchangers and to reduce the wall thickness. This reduces the weight and cost of heat exchange equipment. The absence of rotating and moving parts increases the reliability of the entire installation.
Заявленное решение (установка) поясняется чертежом, гдеThe stated solution (installation) is illustrated by a drawing, where
На фиг. 1 представлена блок-схема установки сжижения газа.FIG. 1 shows a block diagram of a gas liquefaction plant.
На чертеже позициями показаны: 1 Линия входа потока газа высокого давления, 2 Линия выхода потока газа низкого давления , 3 Линия продукционного потока низкого давления, 4 Сепаратор-накопитель, 5 Линия выхода потока сжиженного газа (первый выход из сепаратора-накопителя 4), 6 Линия выхода потока паровой фазы (второй выход из сепаратора-накопителя 4), 100 Криоблок в режиме охлаждения, 101 Теплообменник дополнительный (криоблока 100), 102 Теплообменник предварительного охлаждения (криоблока 100), 103 Фильтр-коалесцер (между теплообменниками 102 и 104), 104 Теплообменник глубокого охлаждения (криоблока 100), 105 Фильтр-сепаратор (на выходе теплообменника 104), 106 Линия продукционного потока высокого давления (при разделении линии 1 после фильтра-коалесцера 103), 107 Линия технологического потока высокого давления (при разделении линии 1 после фильтра-коалесцера 103), 108 детандер (криоблока 100), 109 Линия технологического потока низкого давления, 110 Фильтр-сепаратор (на линии 109), 111 Теплообменник конденсации продукционного потока (криоблока 100), 112 Фильтр-ловушка (после теплообменника 111), 113 Дроссель (за фильтром-ловушкой 112), 114 Линия обратного потока низкого давления (криоблока 100), 115 Линия входа в детандер потока газа низкого давления (после теплообменника конденсации продукционного газа 111), 116 Линия выхода обратного потока низкого давления (соединена с выходом из межтрубного пространства теплообменника 102), 117 Линия выхода продувочного потока теплого газа (соединена с выходом из межтрубного пространства теплообменника 101), 200 Криоблок в режиме отогрева 201.In the drawing, the reference numbers show: 1 High pressure gas flow inlet line, 2 Low pressure gas flow outlet line, 3 Low pressure product flow line, 4 Storage separator, 5 Liquefied gas flow outlet line (first outlet from storage separator 4), 6 Vapor phase flow outlet line (second outlet from storage separator 4), 100 Cryoblock in cooling mode, 101 Additional heat exchanger (cryoblock 100), 102 Pre-cooling heat exchanger (cryoblock 100), 103 Filter coalescer (between
Теплообменник дополнительный (криоблока 200), 202 Теплообменник предварительного охлаждения (криоблока 200), 203 Фильтр-коалесцер (между теплообменниками 202 и 204), 204 Теплообменник глубокого охлаждения (криоблока 200), 205 Фильтр-сепаратор (на выходе теплообменника 204), 206 Линия продукционного потока высокого давления (при разделении линии 217 после фильтра-коалесцера 203), 207 Линия технологического потока высокого давления (при разделении линии 217 после фильтра-коалесцера 203), 208 Безмашинный газодинамический детандер (криоблока 200), 209 Линия технологического потока низкого давления, 210 Фильтр-сепаратор (на линии 209), 211 Теплообменник конденсации продукционного потока (криоблока 200), 212 Фильтр-ловушка (после теплообменника 211), 213 Дроссель (за фильтром-ловушкой 112), 214 Линия обратного потока продувочного газа (криоблока 200), 215 Линия входа в детандер потока газа низкого давления (после теплообменника конденсации продукционного газа 211), 216 Линия выхода продувочного потока холодного газа (соединена с выходом из межтрубного пространства теплообменника 202), 217 Линия входа продувочного потока теплого газа (соединена с входом в трубное пространство теплообменника 202).Additional heat exchanger (cryoblock 200), 202 Pre-cooling heat exchanger (cryoblock 200), 203 Coalescer filter (between
Установка сжижения газа содержит два криоблока: криоблок 100 и криоблок 200. Криоблоки расположены параллельно и имеют возможность попеременной работы в режимах охлаждения или отогрева для объединения процессов осушки и очистки сжижаемого газа с процессами охлаждения и сжижения. Криоблок 100 (в режиме охлаждения) содержит дополнительный теплообменник 101, соединенный на входе трубного пространства с линией входа потока газа высокого давления 1, а на входе межтрубного пространства с линией выхода продувочного потока холодного газа 216 криоблока 200. После дополнительного теплообменника 101 последовательно расположены теплообменник предварительного охлаждения 102 и теплообменник глубокого охлаждения 104, между которыми расположен фильтр-коалесцер 103. При этом на выходе теплообменника глубокого охлаждения 104 установлен фильтр-сепаратор 105. После фильтра-коалесцера 103 линия потока газа высокого давления 1 разделяется на линию технологического потока высокого давления 107 и линию продукционного потока высокого давления 106. Линия технологического потока высокого давления 107 соединена с входом детандера 108, на выходе которого установлен фильтр-сепаратор 110. А линия продукционного потока высокого давления 106 соединена с входом теплообменника глубокого охлаждения 104, после которого последовательно расположены фильтр-сепаратор 105, теплообменник конденсации продукционного газа 111, фильтр-ловушка 112 и дроссель 113, соединенный линией продукционного потока низкого давления 3 со входом сепаратора-накопителя 4. Сепаратор-накопитель 4 имеет два выхода: первый, соединенный с линией выхода потока сжиженного газа 5, а второй - с линией выхода потока паровой фазы 6. Линия выхода потока паровой фазы 6 выполнена с возможностью смешения потока паровой фазы с технологическим потоком низкого давления из линии 109, с образованием обратного потока низкого давления в линии 114, соединенной с межтрубным пространством теплообменников 111, 104 и 102. Выход межтрубного пространства теплообменника 111 по линии 115 соединяется со входом низкого давления газодинамического детандера 108. Выход межтрубного пространства теплообменника 102 по линии 116 соединяется с линией выхода потока газа низкого давления 2. Оборудование криоблока 200 размещено при зеркальном расположении относительно оборудования криоблока 100. Криоблок 200 (в режиме отогрева) содержит дополнительный теплообменник 101 (в режиме отогрева отключен), теплообменник предварительного охлаждения 202 и теплообменник глубокого охлаждения 204, между которыми расположен фильтр-коалесцер 203. Выход фильтра-коалесцера 203 соединен со входом теплообменника глубокого охлаждения 204 линией 206 и со входом высокого давления газодинамического детандера 208 линией 207. На выходе теплообменника глубокого охлаждения 204 последовательно расположены фильтр-сепаратор 205, теплообменник конденсации продукционного потока высокого давления 211, фильтр-ловушка 212. Выход фильтра-ловушки 212 соединен со входом в межтрубное пространство теплообменника 211 линией 218. В режиме отогрева линии, соединяющие криоблок 200 с сепаратором-накопителем 4 отключены. Выход детандера 208 соединен со входом фильтра-сепаратора 210 линией 209, а выход фильтра-сепаратора 210 соединен со входом в межтрубное пространство теплообменника 211 линией 214. Выход межтрубного пространства теплообменника 211 по линии 215 соединяется со входом низкого давления газодинамического детандера 208. Выход межтрубного пространства теплообменника 202 по линии 216 соединяется со входом в межтрубное пространство теплообменника 101 криоблока 100. Теплообменник предварительного нагрева 202 на входе трубного пространства соединен линией входа продувочного потока теплого газа 217 с внешней газодувкой (на блок-схеме не показана), обеспечивающей циркуляцию продувочного газа, с возможностью использования тепла, получаемого при теплообмене выходного потока холодного газа из линии 216 с потоком газа высокого давления из линии 1 в теплообменнике 101 криоблока охлаждения 100.The gas liquefaction plant contains two cryoblocks:
Описание работы установки и осуществления способа сжижения газа.Description of the installation and the implementation of the gas liquefaction method.
Криоблоки 100 и 200 установки сжижения газа переключают попеременно из режима охлаждения в режим отогрева. В режиме охлаждения проводят охлаждение, осушку, очистку, кристаллизацию примесей и сжижение газа. Причем процессы осушки и очистки проводят непосредственно в цикле охлаждения методами низкотемпературной фильтрации и сепарации. В режиме отогрева проводят сублимацию и удаление примесей, накопившихся за период работы в режиме охлаждения. Поток газа высокого давления по линии 1 подают в дополнительный теплообменник 101 криоблока 100, работающего в режиме охлаждения, в котором охлаждают, используя холод потока продувочного холодного газа из линии 216, получаемого при продувке криоблока 200, работающего в режиме отогрева. Далее поток газа высокого давления подают в теплообменник предварительного охлаждения 102, в котором охлаждают за счет рекуперации холода обратного потока из линии 114, отделяют сжиженные высокомолекулярные компоненты и кристаллогидраты в фильтре-коалесцере 103, затем разделяют поток газа высокого давления на технологический поток высокого давления 107 и продукционный поток высокого давления 106. Продукционный поток высокого давления 106 охлаждают в теплообменнике глубокого охлаждения 104, фильтруют в фильтре-сепараторе 105. Технологический поток высокого давления 107 переохлаждают путем расширения в детандере 108 без ограничения минимально достижимой температуры газа по условию кристаллизации диоксида углерода, после чего технологический поток низкого давления 109 фильтруют от кристаллической фазы CO2 в фильтре-сепараторе 110, смешивают с потоком паровой фазы из линии 6, поступающей из сепаратора-накопителя 4 и подают по линии обратного потока 114 в межтрубное пространство теплообменника 111 для конденсации продукционного потока высокого давления, подаваемого в трубное пространство из линии 106. Продукционный поток высокого давления 106 конденсируют теплообменнике 111, отделяют тяжелые примеси, перешедшие в кристаллическое состояние в фильтре-ловушке 112, расширяют в дросселе 113 и подают образованный двухфазный продукционный поток низкого давления по линии 3 в сепаратор-накопитель 4 для разделения на паровую и жидкую фазы. Поток паровой фазы из линии 6 смешивают с переохлажденным технологическим потоком низкого давления из линии 109 и направляют смесь в линию обратного потока низкого давления 114. После теплообменника 111 часть обратного потока по линии 115 направляют на вход низкого давления газодинамического детандера 108. Остальную часть обратного потока после рекуперации направляют в линию низкого давления 116 и выводят из установки по линии 2. Сжиженный газ отводят из сепаратора-накопителя по линии 5, продувочный газ отводят по линии 117. При наполнении фильтров-сепараторов и фильтров-коалесцеров кристаллической фазой CO2 и кристаллогидратами, криоблок 100 переводят в режим регенерации и отогрева, а процесс сжижения продолжают в криоблоке 200, прошедшем регенерацию и отогрев.
В режиме отогрева в криоблок 200 подают продувочный поток теплого газа по линии 217 и используют его теплоту для отогрева теплообменников 202, 204 и 211, фильтра-коалесцера 203, фильтра-сепаратора 205, газодинамического детандера 208, фильтра-сепаратора 210, фильтра-ловушки 212 с образованием продувочного потока холодного газа, который по линии 216 подают в межтрубное пространство дополнительного теплообменника 101 криоблока 100 для охлаждения потока газа высокого давления из линии 1.In the heating mode, a purge stream of warm gas is supplied to the
Заявленное изобретение осуществляет сжижение газа, имеет возможности попеременной работы двух криоблоков в режимах охлаждения и отогрева, удаляет кристаллизирующиеся примеси не в отдельной абсорбционной установке, а непосредственно в собственной установке сжижения газа методами низкотемпературной фильтрации и сепарации после их кристаллизации в процессе охлаждения.The claimed invention carries out gas liquefaction, has the possibility of alternating operation of two cryoblocks in cooling and heating modes, removes crystallizing impurities not in a separate absorption unit, but directly in its own gas liquefaction unit using low-temperature filtration and separation methods after crystallization during cooling.
Использование данного технического решения позволяет повысить производительность процесса сжижения газа, имеющего в исходном составе большое содержание диоксида углерода, снизить величину удельных затрат электроэнергии, упростить аппаратурное оформление процесса, повысить надежность, а также уменьшить массогабаритные характеристики и стоимость технологического оборудования.The use of this technical solution makes it possible to increase the productivity of the gas liquefaction process, which has a high content of carbon dioxide in the initial composition, to reduce the value of the unit energy consumption, to simplify the instrumentation of the process, to increase reliability, and also to reduce the weight and size characteristics and the cost of technological equipment.
Решение подтверждено проектно-конструкторскими и технологическими проработками, испытанием опытных образцов, изучением и обоснованием эксплуатационных режимов, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «промышленная применимость».The decision was confirmed by design and technological studies, testing of prototypes, study and justification of operating conditions, which, according to the applicant, determines the compliance of the invention with the criterion of "industrial applicability".
Claims (2)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020110116A RU2734376C1 (en) | 2020-03-11 | 2020-03-11 | Method of liquefying gas and installation for implementation thereof |
PCT/RU2020/000582 WO2021182996A1 (en) | 2020-03-11 | 2020-11-02 | Method for liquefying gas and apparatus for implementing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020110116A RU2734376C1 (en) | 2020-03-11 | 2020-03-11 | Method of liquefying gas and installation for implementation thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2734376C1 true RU2734376C1 (en) | 2020-10-15 |
Family
ID=72940243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020110116A RU2734376C1 (en) | 2020-03-11 | 2020-03-11 | Method of liquefying gas and installation for implementation thereof |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2734376C1 (en) |
WO (1) | WO2021182996A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6085546A (en) * | 1998-09-18 | 2000-07-11 | Johnston; Richard P. | Method and apparatus for the partial conversion of natural gas to liquid natural gas |
RU2280826C2 (en) * | 2004-03-31 | 2006-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ГЕЛИЙМАШ" (ОАО "НПО "ГЕЛИЙМАШ") | Method and plant for partial natural gas liquefaction |
RU2438081C2 (en) * | 2007-07-04 | 2011-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" ( ООО" Газпром ВНИИГАЗ " ) | Procedure for liquefaction of natural gas (versions) and installation for its implementation (versions) |
EA031162B1 (en) * | 2013-04-11 | 2018-11-30 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Method of liquefying a contaminated hydrocarbon-containing gas stream |
RU2673972C1 (en) * | 2017-12-26 | 2018-12-03 | Андрей Владиславович Курочкин | Complex for reduction, liquidation and compression of natural gas (options) |
-
2020
- 2020-03-11 RU RU2020110116A patent/RU2734376C1/en active
- 2020-11-02 WO PCT/RU2020/000582 patent/WO2021182996A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6085546A (en) * | 1998-09-18 | 2000-07-11 | Johnston; Richard P. | Method and apparatus for the partial conversion of natural gas to liquid natural gas |
RU2280826C2 (en) * | 2004-03-31 | 2006-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ГЕЛИЙМАШ" (ОАО "НПО "ГЕЛИЙМАШ") | Method and plant for partial natural gas liquefaction |
RU2438081C2 (en) * | 2007-07-04 | 2011-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" ( ООО" Газпром ВНИИГАЗ " ) | Procedure for liquefaction of natural gas (versions) and installation for its implementation (versions) |
EA031162B1 (en) * | 2013-04-11 | 2018-11-30 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Method of liquefying a contaminated hydrocarbon-containing gas stream |
RU2673972C1 (en) * | 2017-12-26 | 2018-12-03 | Андрей Владиславович Курочкин | Complex for reduction, liquidation and compression of natural gas (options) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021182996A1 (en) | 2021-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2541360C1 (en) | Liquefied natural gas production method and complex for its implementation | |
RU2300061C2 (en) | Method of liquefying natural gas | |
RU2636966C1 (en) | Method for production of liquefied natural gas | |
RU2272228C1 (en) | Universal gas separation and liquefaction method (variants) and device | |
CN1095496C (en) | Process for preparing liquefied natural gas | |
EA007310B1 (en) | Process and apparatus for liquefying natural gas | |
EA011198B1 (en) | Motor driven compressor system for natural gas liquefaction | |
RU2671665C1 (en) | Installation for natural gas liquefaction and method for operation thereof (options) | |
MX2013014870A (en) | Process for liquefaction of natural gas. | |
EA013234B1 (en) | Semi-closed loop lng process | |
WO2019118668A1 (en) | Process integration for natural gas liquid recovery | |
CN217483101U (en) | Coil type heat exchanger unit | |
CA3171542A1 (en) | Facility and method for hydrogen refrigeration | |
RU2734376C1 (en) | Method of liquefying gas and installation for implementation thereof | |
RU2734352C1 (en) | Liquefying unit | |
RU2770777C1 (en) | "mosenergo-turbokon" method for liquishing, storing and gasification of natural gas | |
RU2753206C1 (en) | Method for autonomous production of liquefied natural gas and installation for its implementation | |
US20230147955A1 (en) | Hydrogen Liquefaction with Stored Hydrogen Refrigeration Source |