RU2742009C1 - Natural gas liquefaction device and method for the realization therof - Google Patents

Natural gas liquefaction device and method for the realization therof Download PDF

Info

Publication number
RU2742009C1
RU2742009C1 RU2020102644A RU2020102644A RU2742009C1 RU 2742009 C1 RU2742009 C1 RU 2742009C1 RU 2020102644 A RU2020102644 A RU 2020102644A RU 2020102644 A RU2020102644 A RU 2020102644A RU 2742009 C1 RU2742009 C1 RU 2742009C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipe
gas
heat exchanger
section
tank
Prior art date
Application number
RU2020102644A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валентин Николаевич Косенков
Original Assignee
Валентин Николаевич Косенков
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 Валентин Николаевич Косенков filed Critical Валентин Николаевич Косенков
Priority to RU2020102644A priority Critical patent/RU2742009C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2742009C1 publication Critical patent/RU2742009C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/02Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect
    • F25B9/04Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect using vortex effect
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022Hydrocarbons, e.g. natural gas

Landscapes

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

Abstract

FIELD: gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to the gas liquefaction and can be used in gas distribution stations. The device for natural gas liquefaction comprises a heat exchanger and a vortex cooler which are arranged in a two-sectional separator container. A vortex cooler chamber with a cold end is arranged in the lower section and is connected to a central pipe being the heat exchanger core, in which tubes are vertically arranged. There is a hollow space between the horizontal barrier and the top tube board, in which there is a vortex chamber with an inlet pipe connecting said chamber to the interpipe space of the heat exchanger. A hot end is arranged in the upper section and is enclosed in a cylindrospheric sleeve installed on a horizontal barrier. The horizontal barrier has throttle diaphragm apertures with an outlet into the lower hollow space. A separation device is arranged in the upper section of the cylindrospheric sleeve. A shut-off and control valve and a low-pressure gas discharge pipe are installed outside the upper section of the separator tank. An outlet pipe is arranged in the cubic part of the liquefied product gas collector.
EFFECT: technical result consists in increasing efficiency of natural gas liquefaction.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к низкотемпературному сжижению природного газа или другого низкомолекулярного газа, например попутного нефтяного или нефтехимического газа, и может использоваться на газораспределительных станциях (ГРС) в производстве и хранения сжиженных природных газов, применяемых в газовой промышленности.The invention relates to low-temperature liquefaction of natural gas or other low molecular weight gas, such as associated petroleum or petrochemical gas, and can be used at gas distribution stations (GDS) in the production and storage of liquefied natural gases used in the gas industry.

Известны способы и установки, для сжижения природного газа, например, установка сжижения (патент RU 2103620, F25B 9/02, 1998 - [1]), в которой сжижение природного газа осуществляется с использованием независимого расширения (дросселирования) потоков вихревых охладителей в криостате, с делением объема на зоны, соединенных соответствующим образом с отводами потоков вихревых охладителей.There are known methods and installations for liquefying natural gas, for example, a liquefaction plant (patent RU 2103620, F25B 9/02, 1998 - [1]), in which natural gas is liquefied using independent expansion (throttling) of vortex cooler streams in a cryostat, with the division of the volume into zones, connected appropriately with the outlets of the vortex coolers flows.

В изобретении [1], в установке сжижения размещены вихревые охладители, с помощью которых достигается эффективное использование начального входного давления. Это достигается за счет размещенного в верхней зоне криостата разветвленного коллектора подвода газа высокого давления, теплообменника и вихревых охладителей, отводы газа которых сообщены с нижней зоной криостата, который посредством дроссельной диафрагмы соединен с верхней зоной.In the invention [1], vortex coolers are placed in the liquefaction plant, with the help of which efficient use of the initial inlet pressure is achieved. This is achieved due to a branched high-pressure gas supply manifold located in the upper zone of the cryostat, a heat exchanger and vortex coolers, the gas outlets of which are connected to the lower zone of the cryostat, which is connected to the upper zone by means of a throttle diaphragm.

Несмотря на достигнутые цели, включая независимое расширение разделенных потоков вихревых охладителей и достижение технического эффекта процесса сжижения природного газа, данное устройство имеет следующие недостатки:Despite the achieved goals, including the independent expansion of the separated streams of vortex coolers and the achievement of the technical effect of the natural gas liquefaction process, this device has the following disadvantages:

- охлаждение входящего потока газа осуществляется по сложной схеме, т.к. исходный поток газа проходит по периферийной диаметральной зоне корпуса криостата, где размещен трубчатый змеевик, после которого поступает в трубное пространство теплообменника и, только после этого, входящий газ охлаждается, за счет рекуперации генерируемого холодного потока, проходящего по межтрубному пространству теплообменника;- cooling of the incoming gas flow is carried out according to a complex scheme, since the initial gas flow passes along the peripheral diametrical zone of the cryostat housing, where the tubular coil is located, after which it enters the tube space of the heat exchanger and, only after that, the incoming gas is cooled due to the recuperation of the generated cold flow passing through the shell side of the heat exchanger;

- утверждение, что предлагаемая конструкция устройства позволит снизить толщину защитного корпуса, за счет дросселирования давления газа, из трубчатого змеевика, размещенного между защитным корпусом и внутренней обечайкой, не соответствует истине, поскольку снижение давления влияет на толщину труб змеевика, а не толщину защитного корпуса, в котором размещен трубчатый теплообменник;- the statement that the proposed design of the device will reduce the thickness of the protective casing, by throttling the gas pressure from the tubular coil placed between the protective casing and the inner shell, is not true, since the pressure drop affects the thickness of the pipes of the coil, and not the thickness of the protective casing, which houses a tubular heat exchanger;

- усложненное исполнение конструктивных элементов, в частности соединительных переходов от коллектора теплообменника в нижней зоне криостата с вихревыми охладителями с теплообменником. Это приведет к трудности по практической реализации изготовления данных узлов и сборки, в целом, конструкции устройства.- complicated design of structural elements, in particular, connecting transitions from the heat exchanger header in the lower zone of the cryostat with vortex coolers with a heat exchanger. This will lead to difficulties in the practical implementation of the manufacture of these units and assembly, in general, the design of the device.

Наиболее близким, по технической сущности изобретения, реализующего устройство является - прототип устройства (патент RU 2500959, F25J, 1/00, 2013 - [2]).The closest, according to the technical essence of the invention, which implements the device is a prototype of the device (patent RU 2500959, F25J, 1/00, 2013 - [2]).

Технический результат устройства - прототипа достигается тем, что исходный поток природного газа, после очистки и осушки направляют в вихревой охладитель, который размещен в трехсекционной емкости-сепараторе вертикально.The technical result of the prototype device is achieved by the fact that the initial flow of natural gas, after cleaning and drying, is directed to a vortex cooler, which is placed vertically in a three-section separator tank.

Предлагаемое устройство содержит адсорбер, фильтр, теплообменник, вихревую трубу с охлаждаемым горячим концом трубы. Горячий конец трубы имеет сепарационное устройство в виде соосно установленного внутреннего конуса в конической части горячего конца с возможностью изменения зазора между коническими поверхностями. Компактность конструкции и возможность регулирования осуществляемых процессов внутри ем костим позволяет управлять производством, при получении требуемых параметров и качество товарных продуктов.The proposed device contains an adsorber, a filter, a heat exchanger, a vortex tube with a cooled hot end of the tube. The hot end of the pipe has a separation device in the form of a coaxially mounted inner cone in the conical part of the hot end with the possibility of changing the gap between the conical surfaces. The compactness of the design and the ability to regulate the processes carried out inside the tank allows you to control the production, upon obtaining the required parameters and the quality of commercial products.

Несмотря на достигнутый технический результат прототипа устройства, ему присущи недостатки, в частности:Despite the achieved technical result of the prototype of the device, it has disadvantages, in particular:

- криогенные процессы, осуществляемые в трехсекционной емкости-сепараторе, наиболее эффективны при минимальных потерях тепла в окружающую среду, что в данной конструкции не предусматривается. Это, прежде всего, отсутствие эффективной теплоизоляции емкости, теплообменника и газопроводов, что приведет к снижению эффективности процесса сжижения, из-за возможных теплопритоков извне;- cryogenic processes carried out in a three-section separator tank are most effective with minimal heat loss to the environment, which is not provided for in this design. This is, first of all, the lack of effective thermal insulation of the tank, heat exchanger and gas pipelines, which will lead to a decrease in the efficiency of the liquefaction process, due to possible heat influx from the outside;

- предварительное охлаждение исходного потока осуществляется в выносном рекуперативном теплообменнике, т.е. расположенном за пределами емкости, где размещена вихревая труба, генерируемая холод, что приедет к значительным потерям холода;- pre-cooling of the initial stream is carried out in a remote recuperative heat exchanger, i.e. located outside the vessel where the vortex tube is located, generated cold, which will lead to significant losses of cold;

- сложность устройства регулирования расхода газа на горячем конце вихревой трубы, а это имеет большое значение для получения режима с оптимальными параметрами работы охладителя.- the complexity of the device for regulating the gas flow rate at the hot end of the vortex tube, and this is of great importance for obtaining a mode with optimal parameters of the cooler.

Таким образом, указанные недостатки аналогов и прототипа ставят задачу их решения, от которых зависит повышение эффективности сжижения природного газа. Отмеченные недостатки устранены в предполагаемом изобретении устройства.Thus, the indicated disadvantages of analogues and prototype pose the problem of their solution, on which the increase in the efficiency of natural gas liquefaction depends. The noted disadvantages are eliminated in the proposed invention of the device.

Сущность заявляемого устройства для сжижения природного газа и способа для его реализации представлено на фигуре 1.The essence of the inventive device for liquefying natural gas and the method for its implementation is shown in figure 1.

На фигуре 1 также представлены следующие данные:Figure 1 also presents the following data:

Технологические потоки: I - исходный поток высоконапорного газа; II - выход сжиженного газа (СПГ); III - выход низконапорного газа; IV - выход отсепарированной фракции С2+.Technological streams: I - initial high-pressure gas flow; II - outlet of liquefied gas (LNG); III - low-pressure gas outlet; IV - the output of the separated C2 + fraction.

Устройство содержит следующие конструктивные элементы: 1 - теплообменник; 2 - вихревой охладитель; 3 - емкость-сепаратор; 4 - горизонтальная перегородка; 5 - нижняя секция емкости; 6 - верхняя секция емкости; 7 - горячий конец вихревого охладителя; 8 - холодный конец вихревого охладителя; 9 - центральная труба; 10 - трубки теплообменника; 11 - верхняя трубная решетка; 12 - нижняя трубная решетка; 13 - полое пространство между верхней и нижней трубных решеток; 14 - угловой патрубок; 15 - цилиндросферический стакан; 16 - вспомогательная горизонтальная перегородка; 17 - нижняя зона горизонтальной перегородки; 18 - верхняя зона вспомогательной перегородки; 19 - патрубок; 20, 21 - сквозные дроссельные отверстия диафрагмы в горизонтальной перегородке 4; 22 - цилиндрический патрубок со сферическими краями; 23 - цилиндроконический патрубок; 24 - шарик; 25 - пружина; 26 - направляющая втулка; 27 - пластина с центральным отверстием; 28 - вертикальная труба; 29 - запорно-регулирующий вентиль; 30 - труба; 31 - запорно-регулирующий вентиль; 32 - труба; 33 - запорно-регулирующий вентиль; 34 - трубная врезка; 35 - запорно-регулирующий вентиль; 36 - экранно-вакуумная, размещенная на корпусе 3 и насыпная теплоизоляция - перлитная крошка; 37 - консольная опора.The device contains the following structural elements: 1 - heat exchanger; 2 - vortex cooler; 3 - separator tank; 4 - horizontal partition; 5 - lower section of the container; 6 - upper section of the tank; 7 - hot end of the vortex cooler; 8 - cold end of the vortex cooler; 9 - central pipe; 10 - heat exchanger tubes; 11 - upper tube sheet; 12 - lower tube sheet; 13 - hollow space between the upper and lower tube sheets; 14 - corner pipe; 15 - cylindrical spherical cup; 16 - auxiliary horizontal partition; 17 - the lower zone of the horizontal partition; 18 - the upper zone of the auxiliary partition; 19 - branch pipe; 20, 21 - through throttle holes of the diaphragm in the horizontal partition 4; 22 - cylindrical branch pipe with spherical edges; 23 - cylindrical-conical branch pipe; 24 - ball; 25 - spring; 26 - guide sleeve; 27 - plate with a central hole; 28 - vertical pipe; 29 - shut-off and control valve; 30 - pipe; 31 - shut-off and control valve; 32 - pipe; 33 - shut-off and control valve; 34 - pipe tie; 35 - shut-off and control valve; 36 - screen-vacuum, placed on the body 3 and bulk thermal insulation - pearlite chips; 37 - cantilever support.

Техническая сущность предлагаемого изобретения устройства для сжижения природного газа заключается в том, что теплообменник и вихревой охладитель размещены в двухсекционной емкости-сепараторе, которая разделена горизонтальной перегородкой на нижнюю и верхнюю секции, при этом горячий конец размещен в верхней секции, а холодный конец в нижней секции, где размещена камера охладителя с холодным концом, который соединен с центральной трубой, являющейся сердечником теплообменника, в котором вертикально размещены трубки меньшего диаметра, причем трубки закреплены в нижней и верхней трубных решетках, диаметры которых равны внутреннему диаметру вертикальной емкости-сепаратора, а между горизонтальной перегородкой и верхней трубной доской имеется полое пространство, в котором находится вихревая камера с входным патрубком, соединяющим с межтрубным пространством теплообменника, в верхней секции размещен горячий конец, заключенный в цилиндросферический стакан, который установлен на горизонтальной перегородке, а внутреннее пространство, образованное между внешней поверхностью горячего конца и внутренней поверхностью стакана, разделено вспомогательной кольцевой перегородкой на верхнюю и нижнюю зоны, в верхней зоне верхнего пространства цилиндросферического стакана, под перегородкой, в стенке цилиндросферического стакана имеется сквозное отверстие с патрубком, а в горизонтальной перегородке, в зоне и, вне зоны размещения цилиндросферического стакана, имеются дроссельные отверстия-диафрагмы с выходом в нижнее полое пространство, а в верхней зоне цилиндросферического стакана размещено сепарационное устройство, состоящее из цилиндрического патрубка со сферическими краями, в виде отбойного колпачка, установленного соосно горячему концу параллельным зазором к внутренней стенке горячего конца, а внутри отбойного колпачка, также соосно, установлен цилиндроконический патрубок, в переходе от цилиндрической к конической части которого установлено регулирующее устройство, состоящее из шарика и примыкающей к нему пружины, часть которой с плотной посадкой одета на конец вертикальной трубы, а труба выводится за пределы цилиндросферического стакана через направляющую втулку с зазором по отношению к трубе, а направляющая втулка закреплена в пластинке, закрывающей раструб конуса цилиндроконического патрубка, на выходящем участке трубы, за пределы верхней секции емкости-сепаратора установлен запорно-регулирующий вентиль и труба для вывода газа низкого давления, а также в нижней секции емкости в районе размещения межтрубного пространства над трубной решеткой имеется патрубок с трубой, выходящей из емкости-сепаратора, на выходящем участке установлен запорно-регулирующий вентиль для входа исходного потока природного газа, из кубовой части сборника продуктового сжиженного газа также размещена труба из кубовой части емкости-сепаратора с трубой, для вывода продуктового сжиженного газа, а также патрубок врезки в верхнюю зону цилиндросферического стакана и выходящей трубы установлен запорно-регулирующий вентиль и трубы вывода из сборника отсепарированных тяжелых фракций С2+.The technical essence of the proposed invention of a device for liquefying natural gas lies in the fact that the heat exchanger and the vortex cooler are placed in a two-section separator tank, which is divided by a horizontal partition into a lower and an upper section, while the hot end is located in the upper section, and the cold end in the lower section , where a cooler chamber with a cold end is located, which is connected to the central tube, which is the core of the heat exchanger, in which tubes of a smaller diameter are vertically placed, and the tubes are fixed in the lower and upper tube sheets, the diameters of which are equal to the inner diameter of the vertical separator tank, and between the horizontal a baffle and an upper tube plate there is a hollow space, in which there is a vortex chamber with an inlet pipe connecting the heat exchanger to the annular space, in the upper section there is a hot end enclosed in a cylindrical spherical cup, which is mounted on a horizontal and the inner space formed between the outer surface of the hot end and the inner surface of the glass is divided by an auxiliary annular partition into upper and lower zones, in the upper zone of the upper space of the cylindrospherical glass, under the partition, in the wall of the cylindrospherical glass there is a through hole with a branch pipe, and in a horizontal partition, in the zone and outside the zone of placement of the cylindrospherical nozzle, there are throttling orifices-diaphragms with access to the lower hollow space, and in the upper zone of the cylindrospherical nozzle there is a separation device consisting of a cylindrical branch pipe with spherical edges, in the form of a baffle cap installed coaxially the hot end with a parallel gap to the inner wall of the hot end, and inside the baffle cap, also coaxially, a cylindrical-conical pipe is installed, in the transition from the cylindrical to the conical part of which a regulating device is installed, consisting of a ball and the spring adjoining it, a part of which with a tight fit is put on the end of the vertical pipe, and the pipe is brought out of the cylindrical spherical cup through the guide sleeve with a gap in relation to the pipe, and the guide sleeve is fixed in a plate covering the cone of the cylindrical-conical branch pipe, at the outgoing section of the pipe , outside the upper section of the separator tank, a shut-off and control valve and a pipe for low-pressure gas outlet are installed, as well as in the lower section of the tank in the area of the annular space above the tube sheet there is a branch pipe with a pipe coming out of the separator tank, at the outlet section it is installed a shut-off and control valve for the inlet of the initial flow of natural gas, from the bottom part of the collector of the product liquefied gas there is also a pipe from the bottom part of the separator tank with a pipe for the output of the product liquefied gas, as well as a tie-in pipe into the upper zone of the cylindrical spherical cup and the outlet pipe, a lock is installed but-control valve and outlet pipes from the collection of separated heavy fractions С2 +.

По сравнению с известными изобретениями предлагаемое устройство имеет следующие преимущества:Compared with the known inventions, the proposed device has the following advantages:

- наличие сепарирующего устройства, позволяет осуществление отделения тяжелых углеводородных фракций, содержащихся в газе, а также конденсата влаги и других нежелательных примесей из сжижаемого газа;- the presence of a separating device allows the separation of heavy hydrocarbon fractions contained in the gas, as well as moisture condensate and other undesirable impurities from the liquefied gas;

- наличие регулирующего устройства расхода горячего потока позволяет осуществлять изменение параметров режима работы вихревого охладителя, что позволяет достигать эффективной работы вихревого охладителя и достигать максимальной степени сжижения газа;- the presence of a regulating device for the hot flow rate makes it possible to change the parameters of the vortex cooler operating mode, which makes it possible to achieve efficient operation of the vortex cooler and to achieve the maximum degree of gas liquefaction;

- применение эффективной теплоизоляции, за счет наличия двойного слоя различных теплоизоляционных материалов, включающих экранно-вакуумной и насыпной, позволяет максимальное сохранение криогенной температуры, и достигнуть эффективной защиты от теплопотерь корпуса емкости-сепаратора.- the use of effective thermal insulation, due to the presence of a double layer of various heat-insulating materials, including screen-vacuum and bulk, allows the maximum preservation of the cryogenic temperature, and to achieve effective protection against heat loss of the vessel-separator body.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

Исходный поток газа I поступает в межтрубное пространство рекуперативного теплообменника 1, для охлаждения холодным потоком. А затем, охлажденный поток газа поступает по угловому патрубку 14 на вход вихревого охладителя 2. Холодный поток, выходящий из холодного конца охладителя 2, сначала проходит по центральной трубе 9, для рекуперации холода в теплообменнике 1, а затем, поступает в кубовую часть емкости-сепаратора 3, размещенной ниже трубной решетки 12.The initial gas flow I enters the shell side of the recuperative heat exchanger 1 for cooling with a cold flow. And then, the cooled gas flow enters through the corner pipe 14 to the inlet of the vortex cooler 2. The cold flow leaving the cold end of the cooler 2 first passes through the central pipe 9 to recuperate the cold in the heat exchanger 1, and then enters the bottom of the tank - separator 3 located below the tube sheet 12.

Не сконденсировавшиеся пары холодного потока сжиженного газа из кубовой части емкости, направляются вверх по трубному пространству 10 теплообменника 1, поступают в полое пространство 13 между верхней трубной решеткой 11 и горизонтальной перегородкой 4. Откуда пары холодного потока дросселируется в отверстиях-диафрагмах 20, 21, размещенных в горизонтальной перегородке 4 и поступает во внутреннее пространство нижней зоны 17 цилиндросферического стакана 15, где парожидкостная смесь конденсируется до сжиженного состояния, которая накапливается по высоте до предельного уровня - места размещения патрубка 19, охлаждает горячий конец 7 вихревого охладителя. Слив сжиженной фракции газа через патрубок 19 осуществляется в пространство верхней секции, в полое пространство, вне цилиндросферического стакана.Non-condensed vapors of the cold flow of liquefied gas from the bottom of the tank are directed up the tube space 10 of the heat exchanger 1, enter the hollow space 13 between the upper tube sheet 11 and the horizontal baffle 4. From where, the vapor of the cold flow is throttled in the holes-diaphragms 20, 21 located in the horizontal partition 4 and enters the inner space of the lower zone 17 of the cylindrical spherical nozzle 15, where the vapor-liquid mixture is condensed to a liquefied state, which accumulates in height to the limiting level - the location of the branch pipe 19, cools the hot end 7 of the vortex cooler. Discharge of the liquefied gas fraction through the pipe 19 is carried out into the space of the upper section, into the hollow space, outside the cylindrical spherical cup.

Сепарационное устройство, размещенное в верхней зоне цилиндросферического стакана 15, состоящее из соосно размещенных патрубков 22, 23 на горячем конце, позволяет из горячего потока газа осуществить сепарацию тяжелых углеводородов С2+, которая накапливается в верхней зоне цилиндросферического стакана, над вспомогательной перегородкой 16, а затем данная смесь выводится посредством трубы 30 и, установленного на ней, запорно-регулирующего вентиля 31, за пределы емкости-сепаратора 3 (поток IV).The separation device, located in the upper zone of the cylindrical spherical cup 15, consisting of coaxially located pipes 22, 23 at the hot end, allows the separation of heavy hydrocarbons C2 + from the hot gas stream, which accumulates in the upper zone of the cylindrospherical cup, above the auxiliary partition 16, and then this the mixture is discharged through the pipe 30 and, installed on it, the shut-off and control valve 31, outside the tank-separator 3 (stream IV).

Регулирование расхода горячего потока осуществляется с помощью устройства, представляющего собой шарико-пружинным клапаном, включающим цилиндроконический патрубок 23, шарик 24 и, примыкающий к нему пружины 25. Выход регулируемого горячего потока газа осуществляется посредством трубы 28 и установленного на ней запорно-регулирующего устройства 29 посредством трубы 28 вывод потока газа низкого давления (поток III).The hot flow rate is controlled by a device that is a ball-spring valve, which includes a cylindrical-conical pipe 23, a ball 24 and adjacent springs 25. The outlet of an adjustable hot gas flow is carried out by means of a pipe 28 and a shut-off and control device 29 installed on it by pipes 28 outlet of the low pressure gas stream (stream III).

В нижней секции емкости 3 в кубовой ее части имеется врезка трубы 32 с выводом за пределы емкости, на выходном участке трубы установлен запорно-регулирующий вентиль 33, вывод сжиженного газа (СПГ) посредством патрубка 32 (поток II).In the lower section of the tank 3, in its bottom part, there is an insert of a pipe 32 with an outlet outside the container, a shut-off and control valve 33 is installed at the outlet section of the pipe, the outlet of liquefied gas (LNG) through a branch pipe 32 (stream II).

В нижней секции 3 над нижней трубной решеткой 12 имеется трубная врезка 34 с выводом за пределы емкости, на выходящем участке трубы 34 установлен запорно-регулирующий вентиль 35 вход исходного потока природного газ (поток I).In the lower section 3, above the lower tube sheet 12, there is a pipe insert 34 with an outlet outside the container, at the outlet section of the tube 34, a shut-off and control valve 35 is installed for the inlet of the initial natural gas stream (stream I).

В качестве теплоизоляции использовано два слоя: 3 экранно-вакуумная и 36 насыпная - перлитная крошка. Емкость-сепаратор установлена на консольной опоре 37.Two layers were used as thermal insulation: 3 screen-vacuum and 36 bulk - pearlite chips. The separator tank is installed on a cantilever support 37.

Аналогом заявляемого изобретения способа сжижения природного газа, для реализации устройства является способ (патент RU 2429434, F25J, 1/00, 2006 - [3]), в котором для сжижения природного газа используется дроссельный рекуперативный способ с вспомогательным контуром охлаждения. Используются две вихревые трубы: основная и вспомогательная. При этом вспомогательный контур охлаждения используется на базе основной вихревой трубы с одновременным использованием горячего потока вспомогательной трубы для отогрева оборудования, выведенного из работы.An analogue of the claimed invention of a method for liquefying natural gas, for implementing the device is a method (patent RU 2429434, F25J, 1/00, 2006 - [3]), in which a throttling recuperative method with an auxiliary cooling circuit is used for liquefying natural gas. Two vortex tubes are used: main and auxiliary. In this case, the auxiliary cooling circuit is used on the basis of the main vortex tube with the simultaneous use of the hot flow of the auxiliary tube to heat the equipment out of operation.

Камера энергетического разделения основной вихревой трубы подвергается дополнительному охлаждению хладагентом, претерпевающем фазовые превращения, при кипении и отборе тепла от вихревой трубы и конденсацию, при отдаче тепла внешнему теплоносителю, а в качестве теплоносителя, которому отдается тепло, при конденсации хладагента, используется холодный поток вспомогательной вихревой трубы. При этом, за счет внешнего охлаждения камеры энергоразделения основной вихревой трубы ее холодный поток имеет минимально возможную температуру.The energy separation chamber of the main vortex tube is subjected to additional cooling by a refrigerant undergoing phase transformations during boiling and heat removal from the vortex tube and condensation, when heat is transferred to an external coolant, and as a coolant to which heat is given off, during condensation of the refrigerant, the cold flow of the auxiliary vortex is used pipes. At the same time, due to external cooling of the energy separation chamber of the main vortex tube, its cold flow has the lowest possible temperature.

Несмотря на утверждение [3], что предлагаемое техническое решение позволяет полностью использовать холод холодного потока, предлагаемый способ имеет недостатки:Despite the statement [3] that the proposed technical solution allows you to fully use the cold of a cold stream, the proposed method has disadvantages:

- наличие двух труб и двойных теплообменников - вымораживателей (рабочего и резервного) это усложняет технологическую схему и затрудняет управление технологическими процессами для поддержания нормального режима;- the presence of two pipes and double heat exchangers - freezers (operating and standby), this complicates the technological scheme and complicates the control of technological processes to maintain normal operation;

Прототипом заявляемого изобретения - способа для сжижения является (патент RU 2500959, F25J, 1/00, 2013 - [4]), в котором вихревую трубу размещают вертикально в трехсекционной емкости-сепараторе, разделенной горизонтальными перегородками.The prototype of the claimed invention - a method for liquefaction is (patent RU 2500959, F25J, 1/00, 2013 - [4]), in which the vortex tube is placed vertically in a three-section separator tank, divided by horizontal partitions.

В средней секции горячий конец вихревой трубы охлаждают холодным потоком, поступающим тангенциально в емкость-сепаратор из нижней секции после рекуперации теплоты при охлаждении исходного потока газа на входе в вихревую трубу в нижней секции.In the middle section, the hot end of the vortex tube is cooled by a cold flow entering tangentially into the separator vessel from the lower section after heat recovery while cooling the initial gas flow at the entrance to the vortex tube in the lower section.

Из горячего потока сепарируется жидкая фаза, которая смешивается с поступающей жидкой фазой, выделенной в верхней секции емкости-сепаратора. Газообразная фракция выводится из верхней секции, а сжиженная фракция выводится из средней секции, в качестве товарного продукта (СПГ). Горячий конец вихревой трубы имеет сепарационное устройство в виде соосно установленного внутреннего конуса в конической части горячего конца с возможностью изменения зазора между коническими поверхностями.A liquid phase is separated from the hot stream, which is mixed with the incoming liquid phase separated in the upper section of the separator vessel. The gaseous fraction is removed from the upper section, and the liquefied fraction is removed from the middle section as a commercial product (LNG). The hot end of the vortex tube has a separation device in the form of a coaxially mounted inner cone in the conical part of the hot end with the possibility of changing the gap between the conical surfaces.

Недостатки прототипа [4] как способа и, как устройства, является то, что технический результат направлен на повышение эффективности сжижения природного газа. Однако, возможна частичная потеря энергоресурсов холода, по причине размещения внешнего рекуперативного теплообменника, где возможны энергетические потери во внешних коммуникациях теплообменника и трубопроводах.The disadvantages of the prototype [4] as a method and as a device is that the technical result is aimed at increasing the efficiency of natural gas liquefaction. However, a partial loss of cold energy resources is possible due to the placement of an external recuperative heat exchanger, where energy losses are possible in the external communications of the heat exchanger and pipelines.

К недостаткам прототипа можно также отнести отсутствие сепарационного устройства по выделению тяжелых углеводородных примесей из горячего потока.The disadvantages of the prototype can also be attributed to the absence of a separation device for the separation of heavy hydrocarbon impurities from the hot stream.

Таким образом, указанные недостатки аналога и прототипа, ставят задачу выполнения технического результата заявляемого способа сжижения газа, для решения следующих задач:Thus, the indicated disadvantages of the analogue and the prototype set the task of fulfilling the technical result of the proposed method of gas liquefaction to solve the following tasks:

- максимально-эффективное использование холода холодного потока вихревого охладителя, для охлаждения исходного потока газа в теплообменнике, размещенном в замкнутом объеме емкости-сепаратора;- maximum efficient use of the cold flow of the vortex cooler to cool the initial gas flow in the heat exchanger located in the closed volume of the separator tank;

- использование наиболее эффективного сепарационного и регулирующего устройств, размещенных внутри емкости-сепаратора- using the most efficient separation and control devices located inside the separator tank

- разработка эффективной теплоизоляции для снижения тепла криогенных процессов, происходящих в замкнутом объеме емкости, в отличие от прототипа, в котором отсутствует теплоизоляция.- development of effective thermal insulation to reduce the heat of cryogenic processes occurring in a closed volume of a container, in contrast to the prototype, in which there is no thermal insulation.

На фигуре 1 изображен схематический разрез устройства для сжижения природного газа и способа для его реализации.Figure 1 shows a schematic section of a device for liquefying natural gas and a method for its implementation.

Для выполнения технического результата и сущности способа сжижения газа, с использованием заявляемого устройства, вихревой охладитель 2 и рекуперативный теплообменник 1 размещают в двухсекционной емкости - сепараторе 3, при этом, предварительное охлаждение исходного потока газа производят холодным потоком в межтрубном пространстве рекуперативного теплообменника, куда поток поступает из вихревого охладителя сначала в центральную трубу 9, где газ частично конденсируется и накапливается в кубовой части емкости - сборнике сжиженного газа, а несконденсированный поток холодного газа проходит противотоком по трубному пространству теплообменника 1 и поступает в полое пространство 13 между верхней трубной решеткой 11 и горизонтальной перегородкой 4, а затем дросселируется через отверстия - диафрагмы 20 в горизонтальной перегородке и, поступает в верхнюю секцию 6 емкости-сепаратора, во внутреннее пространство цилиндросферического стакана 15, ограниченное сверху вспомогательной горизонтальной перегородкой 16, где конденсат сжиженного газа накапливается, охлаждая горячий конец охладителя, избыточное количество сжиженного газа сбрасывается через отверстие в стенке цилиндросферического стакана и патрубком сброса 19 сжиженного газа в полое пространство верхней секции емкости-сепаратора, а выходящий горячий поток газа низкого давления сепарируют от тяжелых углеводородных фракций С2+, которые накапливаются в сборнике, размещенном на вспомогательной перегородке 6, ограниченной стенками горячего конца 7 и внутренней стенкой цилиндросферического стакана 15, а затем выводятся за пределы емкости-сепаратора посредством трубы 30 в боковой стенке емкости-сепаратора, выход регулируемого горячего потока газа осуществляется посредством трубы 28 и установленного на ней запорно-регулирующего устройства 29 посредством трубы 28 вывод потока газа низкого давления за пределы емкости-сепаратора, а ввод исходного потока газа осуществляется в межтрубное пространство рекуперативного теплообменника в нижней секции емкости-сепаратора посредством трубы 34 с запорно-регулирующим вентилем 35, причем вывод сжиженного газа производят посредством трубы 32 с запорно-регулирующим вентилем 33.To perform the technical result and the essence of the gas liquefaction method, using the proposed device, the vortex cooler 2 and the recuperative heat exchanger 1 are placed in a two-section tank - separator 3, while the pre-cooling of the initial gas flow is performed by a cold flow in the annular space of the recuperative heat exchanger, where the flow enters from the vortex cooler, first into the central pipe 9, where the gas is partially condensed and accumulates in the bottom part of the tank - a collection of liquefied gas, and the uncondensed flow of cold gas passes countercurrently through the pipe space of the heat exchanger 1 and enters the hollow space 13 between the upper tube sheet 11 and the horizontal baffle 4, and then throttled through the holes - diaphragm 20 in the horizontal baffle and enters the upper section 6 of the separator tank, into the inner space of the cylindrical spherical cup 15, bounded from above by the auxiliary horizontal lane section 16, where condensate of liquefied gas accumulates, cooling the hot end of the cooler, the excess amount of liquefied gas is discharged through the hole in the wall of the cylindrical spherical cup and the discharge pipe 19 of the liquefied gas into the hollow space of the upper section of the separator tank, and the outgoing hot low pressure gas stream is separated from heavy hydrocarbon fractions С2 +, which are accumulated in the collector located on the auxiliary partition 6, bounded by the walls of the hot end 7 and the inner wall of the cylindrical spherical cup 15, and then are removed outside the separator tank by means of the pipe 30 in the side wall of the separator tank, the outlet of the controlled hot gas flow is carried out by means of a pipe 28 and a shut-off and control device 29 installed on it by means of a pipe 28, the low-pressure gas flow is output outside the separator tank, and the initial gas flow is introduced into the annular space of the recuperative heat exchanger at the bottom her section of the tank-separator by means of a pipe 34 with a shut-off and control valve 35, and the liquefied gas is discharged through a pipe 32 with a shut-off and control valve 33.

Технический результат изобретения устройства для сжижения природного газа и способа его реализации более детально можно дополнить следующими пояснениями:The technical result of the invention of a device for liquefying natural gas and a method for its implementation in more detail can be supplemented with the following explanations:

Основная аппаратура, включая рекуперативный теплообменник, вихревой охладитель, сепарационное, регулирующее устройства и трубопроводные коммуникации заключены компактно в единый блок в емкости-сепараторе, представляющий криогенный блок-модуль.The main equipment, including a recuperative heat exchanger, vortex cooler, separation, regulating devices and pipeline communications, are compactly enclosed in a single block in a separator tank, which is a cryogenic block module.

Наружная поверхность емкости-сепаратора должна быть тщательно теплоизолирована, как показано на фигуре 1. Емкость на наружной поверхности размещены две герметичные «рубашки», в которых расположена тепловая изоляция.The outer surface of the tank-separator must be carefully insulated, as shown in figure 1. The tank is located on the outer surface of two sealed "jackets" in which the thermal insulation is located.

В «рубашке», размещенной на корпусе емкости должна быть размещена экранно-вакуумная теплоизоляция. А, поверх нее должен быть размещен второй слой насыпной теплоизоляции (например, перлитной крошки).A screen-vacuum thermal insulation must be placed in the "jacket" located on the container body. And, on top of it, a second layer of bulk thermal insulation (for example, pearlite chips) should be placed.

Особое внимание следует уделить нижней части емкости, где рабочая наиболее низкая криогенная температура порядка минус (130-160)°С.Particular attention should be paid to the lower part of the vessel, where the working lowest cryogenic temperature is of the order of minus (130-160) ° С.

Трубопроводы, входящие в криогенный блок и выходящие из него, также должны быть тщательно заизолированы тепловой изоляцией.Pipelines entering and leaving the cryogenic unit must also be carefully insulated with thermal insulation.

Режим работы вихревого охладителя рекомендуется при условии μ=0,4-0,7. Режим получения сжиженного газа, т.е. получение СПГ зависит от давления, наиболее предпочтителен диапазон хранения и использования сжиженного газа в диапазоне давлений от атмосферного до 0,; МПа, что соответствует температуре от минус 135 до 160°С.The vortex cooler operating mode is recommended under the condition μ = 0.4-0.7. Liquefied gas production mode, i.e. LNG production depends on pressure, the most preferable range of storage and use of liquefied gas in the pressure range from atmospheric to 0; MPa, which corresponds to a temperature from minus 135 to 160 ° C.

Особое значение имеет конструкция рекуперативного теплообменника, размещенного в нижней секции емкости-сепаратора. Конструкция теплообменника должна обладать высокой эффективностью специальной конструкции, особенно конструкция теплообменного трубного пучка.Of particular importance is the design of the recuperative heat exchanger located in the lower section of the separator vessel. The design of the heat exchanger must have a high efficiency of the special design, especially the design of the heat exchange tube bundle.

Например, использование вихревого теплообменного элемента по патенту RU 2101643. Данная конструкция основана на применении теплообменного элемента, снабженного завихрителями потока, что позволяет интенсифицировать теплообмен с повышенной эффективностью теплообмена.For example, the use of a vortex heat exchange element according to patent RU 2101643. This design is based on the use of a heat exchange element equipped with flow swirlers, which makes it possible to intensify heat exchange with increased heat exchange efficiency.

Предлагаемый режим сжижения природного газа позволит сохранить работоспособность установки при исходном давлении высоконапорного природного газа, что характерно для магистрального газопровода в интервале 3,5 - ?,0 МПа, что позволит использовать отбор газа из магистрального газопровода или с газораспределительной станции ГРС.The proposed mode of natural gas liquefaction will make it possible to maintain the unit's operability at the initial pressure of high-pressure natural gas, which is typical for a main gas pipeline in the range of 3.5 -?, 0 MPa, which will allow using gas extraction from the main gas pipeline or from the gas distribution station of the GDS.

Вышеприведенная совокупность отличительных признаков не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил известных конструкций устройств и способов сжижения природных газов, а также не известны технические решения по выполнению конструкции устройств СПГ и вспомогательного оборудования, что доказывает «изобретательский уровень».The above set of distinctive features is not known at this level of technical development and does not follow from the well-known rules of the known designs of devices and methods for liquefying natural gases, and technical solutions for the design of LNG devices and auxiliary equipment are not known, which proves the "inventive step".

Конструктивная реализация заявленного изобретения с указанной совокупностью признаков не представляет никаких конструктивно-технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию «промышленная применимость».The constructive implementation of the claimed invention with the specified set of features does not present any structural and technological difficulties, from which follows the compliance with the criterion of "industrial applicability".

Источники информацииSources of information

1. Патент RU 2103620, F25B 9/02, 1998.1. Patent RU 2103620, F25B 9/02, 1998.

2. Патент RU 2500959, F25J, 1/00, 2013 - прототип устройства.2. Patent RU 2500959, F25J, 1/00, 2013 - a prototype of the device.

3. Патент RU 2429434, F25J, 1/00, 2006.3. Patent RU 2429434, F25J, 1/00, 2006.

4. Патент RU 2500959, F25J, 1/00, 2013 - прототип способа.4. Patent RU 2500959, F25J, 1/00, 2013 - a prototype of the method.

Claims (4)

1. Устройство для сжижения природного газа, поступающего из магистрального газопровода или с газоредуцирующей станции (ГРС), содержащее теплообменник, вихревой охладитель с линиями подачи высоконапорного исходного газа в охладитель и концами расширившихся холодного и горячего газообразных и жидкого потока, размещенные в емкости-сепараторе, в которой размещены сепарационное и регулирующее устройства горячего потока газа, сборник сжиженного газа, отличающееся тем, что теплообменник и вихревой охладитель размещены в двухсекционной емкости-сепараторе, которая разделена горизонтальной перегородкой на нижнюю и верхнюю секции, при этом горячий конец расположен в верхней секции, а холодный конец в нижней секции, где размещена вихревая камера охладителя с холодным концом, который соединен с центральной трубой, являющейся сердечником теплообменника, в котором вертикально размещены трубки меньшего диаметра, причем трубки закреплены в нижней и верхней трубных решетках, диаметры которых равны внутреннему диаметру вертикальной емкости-сепаратора, а между горизонтальной перегородкой и верхней трубной решеткой имеется полое пространство, в котором находится вихревая камера с входным патрубком, соединяющим ее с межтрубным пространством теплообменника, в верхней секции размещен горячий конец, заключенный в цилиндросферический стакан, который установлен на горизонтальной перегородке, а внутреннее кольцевое пространство, образованное между внешней поверхностью горячего конца и внутренней поверхностью стакана, разделено вспомогательной кольцевой перегородкой на верхнюю и нижнюю зоны, в верхней зоне верхнего пространства цилиндросферического стакана, под перегородкой, в стенке цилиндросферического стакана имеется сквозное отверстие с патрубком, а в горизонтальной перегородке, в зоне и вне зоны размещения цилиндросферического стакана, имеются дроссельные отверстия-диафрагмы с выходом в нижнее полое пространство, а в верхней зоне цилиндросферического стакана размещено сепарационное устройство, состоящее из цилиндрического патрубка со сферическими краями, в виде отбойного колпачка, установленного соосно горячему концу с параллельным зазором к внутренней стенке горячего конца, а внутри отбойного колпачка, также соосно, установлен цилиндроконический патрубок, в переходе от цилиндрической к конической части которого установлено регулирующее устройство, состоящее из шарика и примыкающей к нему пружины, часть которой с плотной посадкой надета на конец вертикальной трубы, а труба выводится за пределы цилиндросферического стакана через направляющую втулку с зазором по отношению к трубе, а направляющая втулка закреплена в пластинке, закрывающей раструб конуса цилиндроконического патрубка, на выходящем участке трубы, за пределами верхней секции емкости-сепаратора установлены запорно-регулирующий вентиль и труба для вывода газа низкого давления, также в нижней секции емкости в районе размещения межтрубного пространства над нижней трубной решеткой имеется патрубок с трубой, выходящей из емкости-сепаратора, на выходящем участке установлен запорно-регулирующий вентиль для входа исходного потока природного газа, в кубовой части сборника продуктового сжиженного газа также размещен выходной патрубок из кубовой части емкости-сепаратора с трубой для вывода продуктового сжиженного газа, а также врезка трубы в верхнюю зону цилиндросферического стакана, на выходящем участке трубы установлен запорно-регулирующий вентиль для вывода из сборника отсепарированных тяжелых углеводородных фракций С2+.1. A device for liquefying natural gas coming from a main gas pipeline or from a gas-reducing station (GDS), containing a heat exchanger, a vortex cooler with lines for supplying high-pressure source gas to the cooler and the ends of expanded cold and hot gaseous and liquid flows, located in a separator tank, in which there are separation and regulating devices for the hot gas flow, a liquefied gas collector, characterized in that the heat exchanger and the vortex cooler are placed in a two-section separator tank, which is divided by a horizontal partition into a lower and upper sections, while the hot end is located in the upper section, and the cold end in the lower section, where the vortex chamber of the cooler with the cold end is located, which is connected to the central tube, which is the core of the heat exchanger, in which tubes of a smaller diameter are vertically placed, and the tubes are fixed in the lower and upper tube sheets, the diameters of which are equal to the inner The same diameter of the vertical separator tank, and between the horizontal baffle and the upper tube sheet there is a hollow space in which there is a vortex chamber with an inlet pipe connecting it to the shell side of the heat exchanger, in the upper section there is a hot end enclosed in a cylindrical spherical cup, which is installed on a horizontal partition, and the inner annular space formed between the outer surface of the hot end and the inner surface of the glass is divided by an auxiliary annular partition into upper and lower zones, in the upper zone of the upper space of the cylindrical spherical glass, under the partition, in the wall of the cylindrospherical glass there is a through hole with a branch pipe, and in the horizontal partition, in the area and outside the area of the cylindrospherical cup, there are throttling orifices-diaphragms with access to the lower hollow space, and in the upper zone of the cylindrospherical cup there is a separation device unit, consisting of a cylindrical branch pipe with spherical edges, in the form of a baffle cap installed coaxially to the hot end with a parallel gap to the inner wall of the hot end, and inside the baffle cap, also coaxially, a cylindrical-conical branch pipe is installed, in the transition from the cylindrical to the conical part of which a regulating a device consisting of a ball and an adjoining spring, a part of which is fitted with a tight fit on the end of a vertical pipe, and the pipe is brought out of the cylindrical spherical cup through a guide sleeve with a gap in relation to the pipe, and the guide sleeve is fixed in a plate covering the bell of the cylindrical-conical cone a shut-off valve and a low-pressure gas outlet pipe are installed at the outlet section of the pipe, outside the upper section of the separator tank, and in the lower section of the tank in the area where the annular space is located above the lower tube sheet there is a branch pipe with it from the separator tank, a shut-off and control valve is installed at the outlet section for the input of the initial natural gas stream, in the bottom part of the product liquefied gas collector there is also an outlet pipe from the bottom of the separator tank with a pipe for withdrawing the product liquefied gas, as well as a pipe cut-in into the upper zone of the cylindrical spherical cup, at the outlet section of the pipe, a shut-off and control valve is installed to remove the separated heavy hydrocarbon fractions C2 + from the collector. 2. Устройство для сжижения природного газа по п. 1, отличающееся тем, что в качестве теплообменника используется, например, витой теплообменный аппарат с диаметром труб 10×1 или 8×1 мм, которые навиваются на центральную трубу.2. A device for liquefying natural gas according to claim 1, characterized in that, for example, a twisted heat exchanger with a pipe diameter of 10 × 1 or 8 × 1 mm is used as a heat exchanger, which are wound onto a central pipe. 3. Устройство для сжижения природного газа по п. 1, отличающееся тем, что в качестве теплообменника используется пластинчато-ребристый теплообменник.3. A device for liquefying natural gas according to claim 1, characterized in that a plate-fin heat exchanger is used as a heat exchanger. 4. Способ сжижения природного газа для реализации устройства по п. 1, включающий предварительное охлаждение и сжижение природного газа в вихревом охладителе с получением холодного, горячего газообразных и жидкого потоков, размещенном в вертикальной емкости-сепараторе, и охлаждение горячего конца охладителя в рекуперативном теплообменнике, отличающийся тем, что вихревой охладитель и рекуперативный теплообменник размещают в двухсекционной емкости-сепараторе, при этом предварительное охлаждение исходного потока газа производят холодным потоком в межтрубном пространстве рекуперативного теплообменника, куда поток поступает из вихревого охладителя сначала в центральную трубу, где газ частично конденсируется и накапливается в кубовой части емкости-сборнике сжиженного газа, а несконденсированный поток холодного газа проходит противотоком по трубному пространству теплообменника и поступает в полое пространство между верхней трубной решеткой и горизонтальной перегородкой, а затем дросселируется через отверстия диафрагмы в горизонтальной перегородке и поступает в верхнюю секцию емкости-сепаратора, во внутреннее пространство цилиндросферического стакана, ограниченное сверху вспомогательной горизонтальной перегородкой, где конденсат сжиженного газа накапливается, охлаждая горячий конец охладителя, избыточное количество сжиженного газа сбрасывается через отверстие в стенке цилиндросферического стакана и патрубок сброса сжиженного газа в полое пространство верхней секции емкости-сепаратора, а выходящий горячий поток газа низкого давления сепарируют от тяжелых углеводородных фракций С2+, которые накапливаются в сборнике, размещенном на вспомогательной перегородке, ограниченной стенками горячего конца и внутренней стенкой цилиндросферического стакана, а затем выводятся за пределы емкости-сепаратора посредством трубы в боковой стенке емкости-сепаратора, выход регулируемого горячего потока газа осуществляется посредством трубы и установленного на ней запорно-регулирующего устройства посредством патрубка вывода потока газа низкого давления за пределы емкости-сепаратора, а ввод исходного потока газа осуществляется в межтрубное пространство рекуперативного теплообменника в нижней секции емкости-сепаратора посредством трубы с запорно-регулирующим вентилем, причем вывод сжиженного газа производят посредством трубы с запорно-регулирующим вентилем.4. A method for liquefying natural gas for implementing the device according to claim 1, including pre-cooling and liquefying natural gas in a vortex cooler to obtain cold, hot gaseous and liquid streams located in a vertical separator vessel, and cooling the hot end of the cooler in a recuperative heat exchanger, characterized in that the vortex cooler and the recuperative heat exchanger are placed in a two-section separator tank, while the initial gas flow is pre-cooled by a cold flow in the annular space of the recuperative heat exchanger, where the flow enters from the vortex cooler first into the central pipe, where the gas is partially condensed and accumulated in the bottom part of the liquefied gas collection tank, and the uncondensed flow of cold gas flows countercurrently through the tube space of the heat exchanger and enters the hollow space between the upper tube sheet and the horizontal baffle, and then is throttled through the diaphragm openings in the horizontal baffle and enters the upper section of the separator tank, into the inner space of the cylindrical spherical cup, bounded from above by an auxiliary horizontal baffle, where liquefied gas condensate accumulates, cooling the hot end of the cooler, the excess amount of liquefied gas is discharged through the hole in the wall of the cylindrical spherical cup and a branch pipe for discharging liquefied gas into the hollow space of the upper section of the separator vessel, and the outgoing hot low-pressure gas stream is separated from heavy hydrocarbon fractions C2 +, which accumulate in a collector located on an auxiliary partition bounded by the walls of the hot end and the inner wall of the cylindrical spherical cup, and then are removed outside the tank-separator by means of a pipe in the side wall of the tank-separator, the outlet of an adjustable hot gas flow is carried out by means of a pipe and a shut-off and control device installed on it. by means of a branch pipe for outputting a low-pressure gas flow outside the separator tank, and the initial gas flow is introduced into the annular space of the recuperative heat exchanger in the lower section of the separator tank by means of a pipe with a shut-off and control valve, and the liquefied gas is removed through a pipe with a shut-off and control valve ...
RU2020102644A 2020-01-22 2020-01-22 Natural gas liquefaction device and method for the realization therof RU2742009C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020102644A RU2742009C1 (en) 2020-01-22 2020-01-22 Natural gas liquefaction device and method for the realization therof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020102644A RU2742009C1 (en) 2020-01-22 2020-01-22 Natural gas liquefaction device and method for the realization therof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2742009C1 true RU2742009C1 (en) 2021-02-01

Family

ID=74554522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020102644A RU2742009C1 (en) 2020-01-22 2020-01-22 Natural gas liquefaction device and method for the realization therof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2742009C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3968659A (en) * 1974-09-09 1976-07-13 Pilcher David W Process for separating water and liquid hydrocarbons from a fluid flow medium
SU1262223A2 (en) * 1978-04-13 1986-10-07 Предприятие П/Я А-1665 Device for separating gas mixture
US6196004B1 (en) * 1999-04-05 2001-03-06 W. Stan Lewis Method and apparatus for condensing both water and a plurality of hydrocarbons entrained in a pressurized gas stream
RU2500959C2 (en) * 2012-02-01 2013-12-10 Александр Николаевич Лазарев Method for natural gas liquefaction and device for its realisation
RU2528460C2 (en) * 2012-09-18 2014-09-20 Валентин Николаевич Косенков Liquefying of high-pressure natural gas or low-pressure associated oil gas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3968659A (en) * 1974-09-09 1976-07-13 Pilcher David W Process for separating water and liquid hydrocarbons from a fluid flow medium
SU1262223A2 (en) * 1978-04-13 1986-10-07 Предприятие П/Я А-1665 Device for separating gas mixture
US6196004B1 (en) * 1999-04-05 2001-03-06 W. Stan Lewis Method and apparatus for condensing both water and a plurality of hydrocarbons entrained in a pressurized gas stream
RU2500959C2 (en) * 2012-02-01 2013-12-10 Александр Николаевич Лазарев Method for natural gas liquefaction and device for its realisation
RU2528460C2 (en) * 2012-09-18 2014-09-20 Валентин Николаевич Косенков Liquefying of high-pressure natural gas or low-pressure associated oil gas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102229074B1 (en) Modularized lng separation device and flash gas heat exchanger
EP1189000B1 (en) Dephlegmator system and process
RU2644664C1 (en) Installation for liquefied natural gas using optimized system with mixture of refrigerating agents
RU2500959C2 (en) Method for natural gas liquefaction and device for its realisation
US3158010A (en) Two phase fluid heat exchanger
CN102564056B (en) Multi-flow spiral winding tube type main heat exchange equipment with mixed refrigerant for low-temperature liquefaction of LNG (liquefied natural gas)
US3578073A (en) Heat exchange apparatus with integral formation of heat exchangers and separators
RU2737986C1 (en) Natural gas liquefaction method and device for implementation thereof
KR102552991B1 (en) Liquefaction system
RU2742009C1 (en) Natural gas liquefaction device and method for the realization therof
US7716947B2 (en) Apparatus and method for condensing hydrocarbons from natural gas
US11162746B2 (en) Liquid drains in core-in-shell heat exchanger
RU2737987C1 (en) Natural gas liquefaction method and device for implementation thereof
CN103438667B (en) Low temperature liquid nitrogen three grades of backheat multiple flows are wound around pipe type heat transfer equipment
US20020166656A1 (en) Heat exchanger column
CN102455113B (en) Liquefied natural gas (LNG) low-temperature liquefied primary refrigerating four-stream spiral twined pipe type heat exchange equipment
KR20200088279A (en) Mixed refrigerant system and method
CN209481601U (en) Heavy hydrocarbon separation device and light hydrocarbon recovery device for natural gas
RU2757553C1 (en) Gas liquefaction plant
RU2738514C1 (en) Natural gas liquefaction method and device for implementation thereof
US11592234B2 (en) Hydrocarbon fluid liquefaction system installation and system therefor
JP2023528448A (en) Gas stream component removal system and method
WO2020180215A1 (en) Device for liquefying natural gas