RU2748406C2 - Способ сжижения богатой углеводородами фракции - Google Patents

Способ сжижения богатой углеводородами фракции Download PDF

Info

Publication number
RU2748406C2
RU2748406C2 RU2018105362A RU2018105362A RU2748406C2 RU 2748406 C2 RU2748406 C2 RU 2748406C2 RU 2018105362 A RU2018105362 A RU 2018105362A RU 2018105362 A RU2018105362 A RU 2018105362A RU 2748406 C2 RU2748406 C2 RU 2748406C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
refrigerants
container
compressed
circuit
Prior art date
Application number
RU2018105362A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018105362A3 (ru
RU2018105362A (ru
Inventor
Хайнц БАУЭР
Рудольф ШТОКМАН
Кристиан ФАУПЕЛЬ
Original Assignee
Линде Акциенгезельшафт
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 Линде Акциенгезельшафт filed Critical Линде Акциенгезельшафт
Publication of RU2018105362A publication Critical patent/RU2018105362A/ru
Publication of RU2018105362A3 publication Critical patent/RU2018105362A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2748406C2 publication Critical patent/RU2748406C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0217—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as at least a three level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant 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
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0295—Shifting of the compression load between different cooling stages within a refrigerant cycle or within a cascade refrigeration 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
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0296—Removal of the heat of compression, e.g. within an inter- or afterstage-cooler against an ambient heat sink
    • 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
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
    • 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
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07—Details of compressors or related parts
    • F25B2400/072—Intercoolers therefor
    • 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
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07—Details of compressors or related parts
    • F25B2400/075—Details of compressors or related parts with parallel compressors
    • 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
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13—Economisers
    • 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
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/23—Separators
    • 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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/32—Details on header or distribution passages of heat exchangers, e.g. of reboiler-condenser or plate heat exchangers

Abstract

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано при сжижении газов. Сжижение богатого углеводородами потока осуществляют посредством каскада контуров смеси холодильных агентов, состоящего из трех контуров смеси холодильных агентов. Сжатую смесь холодильных агентов первого контура конденсируют посредством окружающего воздуха и подают в контейнер. Когда невозможно достигнуть полной конденсации (Е4) сжатой смеси (2) холодильных агентов первого контура смеси холодильных агентов, газовую фазу (6) частично конденсированной смеси холодильных агентов, собираемых в контейнере (D1), сжимают (С1'), по меньшей мере частично конденсируют (Е8) посредством окружающего воздуха, расширяют (V5) и направляют обратно (7) в контейнер (D1). Газовую фазу (6) сжимают (С1') до давления, соответствующего по меньшей мере 1,5, предпочтительно от 2 до 2,5 величины давления в контейнере (D1). Смесь холодильных агентов первого контура состоит по меньшей мере из двух компонентов из N2, CH4, С2Н4, С2Н6, С3Н6, С3Н8, изо-С4Н10, н-C4H10, причем максимальная доля компонентов N2и СН4составляет 1 моль%. Техническим результатом является снижение энергозатрат и уменьшение потери производительности по СПГ в течение «летнего периода». 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к способу сжижения богатого углеводородами потока, в частности, потока природного газа, в котором сжижение богатого углеводородами потока осуществляют посредством каскада контуров смеси холодильных агентов, состоящего из трех контуров смеси холодильных агентов,
при этом первый из трех контуров смеси холодильных агентов используют для предварительного охлаждения, второй контур смеси холодильных агентов используют для сжижения, а третий контур смеси холодильных агентов используют для переохлаждения сжиженного богатого углеводородами потока, и
сжатую смесь холодильных агентов первого контура смеси холодильных агентов конденсируют посредством окружающего воздуха и подают в контейнер.
При сжижении природного газа с производительностью от двух до десяти миллионов СПГ в год часто используют сочетание из двух или трех контуров охлаждения. В процессе используют различные принципы действия (фазовое превращение или расширение с выполнением работы) и различные холодильные агенты (чистое вещество или смесь).
В DE-A 102004054674 описан способ сжижения богатого углеводородами потока, в частности, потока природного газа, в котором используют три смесительных контура, расположенных каскадом, с четырьмя компрессорными линиями равной мощности. В процессе холодильный агент контура, используемого для предварительного охлаждения, полностью конденсируют посредством воздуха или воды из окружающей среды.
На холодных производственных участках, при больших разницах температур в зависимости от времени суток и сезона (например, в России, Канаде, на Аляске и т.д.), условия окружающей среды, которые преобладают большую часть времени (>70% часов в год) позволяют обеспечить эффективное сжижение холодильных агентов предварительного охлаждения посредством воздуха при умеренном давлении (<3 МПа (30 бар), предпочтительно <2,5 МПа (25 бар)).
Кроме того, оптимальный состав смеси контура предварительного охлаждения различается в зависимости от температуры конденсации, которая может быть достигнута с помощью охлаждающего воздуха. Несмотря на то, что адаптация смеси в зависимости от сезона является технически осуществимой и экономически оправданной, на практике оптимизация смеси в зависимости от времени суток является недостижимой задачей. Таким образом, приходится выбирать неоптимальную смесь холодильных агентов, которые можно надежно конденсировать в любое время суток, чтобы предотвратить отказ установки сжижения. Это приводит к увеличению стоимости производства или, при заданной мощности привода компрессора контура охлаждения, к значительным потерям производительности по СПГ. В ходе «летнего периода», при заданной мощности привода, возможно только сокращенное производство СПГ, поскольку удельная потребляемая мощность возрастает с увеличением температуры воздуха (и следовательно, с увеличением температуры конденсации контура предварительного охлаждения).
Целью настоящего изобретения является обеспечение способа сжижения богатого углеводородами потока, в частности, потока природного газа, который позволяет обеспечить оптимальную эксплуатацию в показателях энергии, затрачиваемой на охлаждение воздуха в течение всего года. Более того, ожидаемые потери производительности по СПГ в течение «летнего периода» необходимо свести к минимуму.
Для достижения этой цели, предложено следующее:
по меньшей мере, когда невозможно достигнуть полной конденсации сжатой смеси холодильных агентов первого контура смеси холодильных агентов, газовую фазу частично конденсированной смеси холодильных агентов, собираемых в контейнере, сжимают, по меньшей мере частично конденсируют посредством окружающего воздуха, расширяют и направляют обратно в контейнер,
при этом газовую фазу сжимают до давления, соответствующего по меньшей мере 1,5, предпочтительно от 2 до 2,5 величины давления в контейнере, и
смесь холодильных агентов первого контура смеси холодильных агентов состоит по меньшей мере из двух компонентов из СН4, N2, С2Н4, С2Н6, С3Н6, С3Н8, изо-С4Н10 и н-С4Н10, при этом максимальная доля компонентов СН4 и N2 составляет 1 моль%.
В соответствии с изобретением, компрессор контура предварительного охлаждения теперь может работать независимо от температуры воздуха при постоянном конечном давлении. Для данного состава смеси холодильных агентов, начиная с определенной температуры воздуха, полная конденсация сжатых холодильных агентов больше невозможна. Следовательно, помимо первой жидкой фазы холодильных агентов, в контейнере присутствует газовая фаза, которая обогащена летучими компонентами смеси холодильных агентов. 1
Газовую фазу смеси холодильных агентов, которую отводят из контейнера, подвергают, в соответствии с изобретением, дополнительному сжатию и сжимают до давления, которое соответствует по меньше мере 1,5, предпочтительно от 2 до 2,5 величины давления в контейнере. Сжатые холодильные агенты впоследствии охлаждают посредством окружающего воздуха и в течение процесса предпочтительно конденсируют, по меньшей мере частично. Поскольку тепловая энергия, отбираемая в процессе конденсации больше, чем механическая мощность, подаваемая компрессором, получают вторую жидкую фазу холодильных агентов, помимо оставшейся газовой фазы, при последующем расширении сжатой газовой фазы. В общем, охлаждение холодильных агентов в контейнере происходит до температуры, которая ниже температуры на выходе теплообменника, используемого для частичной конденсации сжатой смеси холодильных агентов, что в конечном итоге приводит к полной конденсации холодильных агентов предварительного охлаждения. Теперь полностью сжиженные холодильные агенты можно извлекать из нижней части контейнера совместно с первой жидкой фазой холодильных агентов.
Способ в соответствии с изобретением требует, чтобы помимо наличия в смеси холодильных агентов контура предварительного охлаждения обычных компонентов СН4, N2, С2Н4, С3Н6, С3Н8, изо-С4Н10 и н-C4H10, используемых в качестве холодильных агентов, максимальная доля компонентов СН4 и N2 составляла 1 моль%.
Все компрессорные линии могут быть приведены в действие с помощью любого заданного сочетания электродвигателя, газовых турбин и паровых турбин. В процессе предпочтительно поддерживают равенство мощности приводов для компрессоров трех контуров смесей холодильных агентов. Потребляемая мощность дополнительного компрессора, необходимая для сжатия газовой фазы, полученной в контейнере, зависит от производственного участка и режима работы. Как правило, мощность этого дополнительного компрессора меньше, чем мощность каждой из остальных четырех механических линий по отдельности. Использование выражений «равная мощность», «компрессор по существу равной мощности» и «по существу идентичные приводы и/или по существу равная мощность» следует понимать так, что мощность компрессоров или приводов отличается не более чем на ±2%.
Благодаря дополнительно установленному компрессору или мощности привода для контура предварительного охлаждения, падение мощности газовых турбин, вызываемое более высокой температурой, можно компенсировать, по меньшей мере частично, и годовая производительность установки может быть увеличена.
Способ по изобретению для сжижения богатого углеводородами потока делает возможной оптимизацию состава смеси и конечного давления компрессора контура предварительного охлаждения для работы при более низкой температуре воздуха. При более низкой температуре воздуха дополнительный компрессор, обеспечиваемый в соответствии с изобретением, может быть выведен из эксплуатации. В случае повышения температуры воздуха, давление в контейнере возрастает до достижения предельного значения мощности компрессора контура предварительного охлаждения и дополнительный компрессор должен быть запущен. Операция в соответствии с изобретением не требует адаптации смеси и, следовательно, может быть полностью автоматизирована простым способом. Таким образом, изменения температуры воздуха днем/ночью можно учитывать оптимальным образом с точки зрения энергии. Предельную величину температуры воздуха, начиная с которой должен работать дополнительный компрессор, выбирают так, что компрессор контура предварительного охлаждения, так же как и компрессоры контура сжижения и контура охлаждения переохлаждения, всегда находится в такой области характеристической кривой, которая является предпочтительной с точки зрения энергии. Таким образом, годовая мощность сжижения может быть максимизирована, поскольку работа всегда происходит в области оптимальной эффективности.
Способ сжижения богатого углеводородами потока в соответствии с изобретением, а также частные случаи его реализации, которые указаны в зависимых пунктах формулы изобретения, далее описаны более подробно со ссылками на воплощение, представленное на Фиг. 1.
При рабочей операции, описанной на Фиг. 1, охлаждение, сжижение и переохлаждение богатого углеводородами потока, который подают по линии А в теплообменник Е1, осуществляют посредством каскада контуров смеси холодильных агентов, состоящего из трех контуров смеси холодильных агентов.
Богатый углеводородами поток А, подлежащий сжижению, охлаждают в теплообменнике Е1, предпочтительно в так называемом спиральном теплообменнике, посредством испарения потока 5 смеси холодильных агентов первого контура смеси, и впоследствии подают через линию В в теплообменник Е2. В последнем богатый углеводородами поток сжижают посредством испарения потока 15 смеси холодильных агентов второго контура охлаждения. После сжижения богатый углеводородами поток С подают в третий теплообменник Е3 и переохлаждают в указанном теплообменнике Е3 посредством испарения потока 28 смеси холодильных агентов третьего контура охлаждения. Впоследствии переохлажденный жидкий продукт D направляют на дальнейшее применение и/или (временное) хранение. Теплообменники Е2 и Е3 также предпочтительно сконструированы в форме спирального теплообменника.
В то время как контур переохлаждения включает два компрессора С3 и С3' соединенные последовательно, контур предварительного охлаждения и контур сжижения включают компрессор С1 и С2 соответственно. Компрессоры C1, С2, С3 и С3' сконструированы идентичными или по существу идентичными в показателях мощности. В результате этого потребляемая мощность каждого компрессора может быть обеспечена идентичным или по существу идентичным приводом. В качестве привода для компрессоров предпочтительно использовать газовые турбины, паровые турбины и/или электродвигатели.
Смесь холодильных агентов первого контура, которую сжимают в компрессоре С1, охлаждают в теплообменнике Е4 посредством окружающего воздуха и по меньшей мере частично конденсируют. Впоследствии ее подают в контейнер D1, и жидкую смесь 4 холодильных агентов отводят из его нижней части и подают в теплообменник Е1. В указанном теплообменнике смесь холодильных агентов охлаждают и, после выпуска из холодного конца теплообменника Е1, ее расширяют в вентиле V1. Расширенную смесь 5 холодильных агентов подают в межтрубное пространство теплообменника Е1, испаряют в указанном теплообменнике посредством подлежащего охлаждению богатого углеводородами потока А и подлежащих охлаждению потоков высокого давления контуров, которые описаны далее, и впоследствии снова подают в компрессор С1 контура через линию 1.
Смесь 11 холодильных агентов второго контура охлаждения, которую сжимают в компрессоре С2, предпочтительно полностью сжижают в теплообменнике Е5; в случае, если в теплообменнике Е5 можно осуществить лишь частичную конденсацию, полная конденсация происходит в теплообменнике Е1 ниже по потоку, в который подают по меньшей мере частично конденсированную смесь 12 холодильных агентов. В теплообменниках Е1 и Е2 смесь 12/13 холодильных агентов охлаждают и, после выпуска из холодного конца теплообменника Е2, расширяют в вентиле V2 с получением газовой фазы и жидкой фазы. Расширенную смесь 14 холодильных агентов подают в сборник D2 холодильных агентов. Из указанного сборника холодильных агентов жидкую фазу 15 и газовую фазу 15' подают через регулирующие вентили а и b в межтрубное пространство теплообменника Е2. Двухфазную смесь испаряют в межтрубном пространстве посредством подлежащего сжижению богатого углеводородами потока В и подлежащих охлаждению потоков высокого давления смесей 13/25 второго и третьего контуров и впоследствии снова подают в компрессор С2 контура через линию 10.
Смесь 21 холодильных агентов третьего контура охлаждения, которую сжимают в компрессоре С3 низкого давления, охлаждают в теплообменнике Е6 и затем сжимают в компрессоре С3' высокого давления до давления контура. В теплообменнике Е7 сжатую смесь 23 холодильных агентов охлаждают посредством окружающего воздуха, и в теплообменниках E1, Е2 и Е3 ниже по потоку смесь 24/25/26 холодильных агентов конденсируют и переохлаждают. После выпуска из холодного конца теплообменника Е3, смесь холодильных агентов расширяют в вентиле V3 с получением газовой фазы и жидкой фазы. Расширенную смесь 27 холодильных агентов подают в сборник D3 холодильных агентов. Из указанного сборника холодильных агентов жидкую фазу 28 и газовую фазу 28' подают в межтрубное пространство теплообменника Е3 через регулирующие вентили с и d. Двухфазную смесь испаряют в межтрубном пространстве посредством подлежащего переохлаждению богатого углеводородами потока С подлежащего охлаждению потока высокого давления смеси 26 третьего контура, и впоследствии снова подают в компрессор С3 низкого давления через линию 20.
В соответствии с изобретением, обеспечивают дополнительный компрессор С1' высокого давления, в который подают газовую фазу 6, собираемую в контейнер D1. Как описано выше, для данного состава смеси холодильных агентов, начиная с определенной температуры воздуха, полная конденсация сжатого холодильного агента 2 в теплообменнике Е4 больше невозможна. Следовательно, в контейнере D1, помимо первой жидкой фазы холодильных агентов, присутствует газовая фаза, которая обогащена летучими компонентами смеси холодильных агентов. Газовую фазу 6, отводимую из контейнера D1, сжимают с помощью компрессора С1' до давления, которое составляет по меньшей мере 1,5, предпочтительно от 2 до 2,5 величины давления в контейнере D1. Сжатый холодильный агент 7 охлаждают в теплообменнике Е8 посредством окружающего воздуха и предпочтительно конденсируют, по меньшей мере частично, в процессе. Поскольку тепловая энергия, отбираемая в ходе конденсации, больше, чем механическая мощность, подаваемая компрессором, получают вторую жидкую фазу холодильных агентов, помимо оставшейся газовой фазы, при последующем расширении в вентиле V5. В общем, охлаждение холодильных агентов в контейнере D1 происходит до температуры, которая ниже температуры на выходе теплообменника Е4, используемого для частичной конденсации сжатой смеси холодильных агентов, что в конечном итоге приводит к полной конденсации холодильных агентов предварительного охлаждения. Теперь полностью сжиженные холодильные агенты 4 могут быть извлечены из нижней части контейнера D1, совместно с первой жидкой фазой холодильных агентов.
Однако способ в соответствии с изобретением требует, чтобы смесь холодильных агентов первого контура состояла по меньшей мере из двух компонентов из N2,CH4, С2Н4, С2Н6, С3Н6, С3Н8, изо-С4Н10 и н-C4H10 и чтобы доля компонентов СН4 и N2 составляла не более 1 моль%.
Дополнительно обеспечиваемый компрессор С1' предпочтительно выполнен так, что содержит только одну линию и привод электродвигателя. В принципе также возможно использование двух линий и других приводов, таких как газовые турбины или паровые турбины.

Claims (10)

1. Способ сжижения богатого углеводородами потока, в частности потока природного газа, в котором
сжижение богатого углеводородами потока осуществляют посредством каскада контуров смеси холодильных агентов, состоящего из трех контуров смеси холодильных агентов,
при этом первый из трех контуров смеси холодильных агентов используют для предварительного охлаждения, второй контур смеси холодильных агентов используют для сжижения, а третий контур смеси холодильных агентов используют для переохлаждения сжиженного потока богатого углеводородами, и
сжатую смесь холодильных агентов первого контура смеси холодильных агентов конденсируют посредством окружающего воздуха и подают в контейнер,
отличающийся тем, что
по меньшей мере, когда невозможно достигнуть полной конденсации (Е4) сжатой смеси (2) холодильных агентов первого контура смеси холодильных агентов, газовую фазу (6) частично конденсированной смеси холодильных агентов, собираемых в контейнере (D1), сжимают (С1'), по меньшей мере частично конденсируют (Е8) посредством окружающего воздуха, расширяют (V5) и направляют обратно (7) в контейнер (D1),
при этом газовую фазу (6) сжимают (С1') до давления, соответствующего по меньшей мере 1,5, предпочтительно от 2 до 2,5 величины давления в контейнере (D1), и
смесь холодильных агентов первого контура состоит по меньшей мере из двух компонентов из N2, СН4, С2Н4, С2Н6, С3Н6, С3Н8, изо-С4Н10 и н-С4Н10, причем максимальная доля компонентов N2 и СН4 составляет 1 моль%.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компрессоры (C1, С2) первого и второго контуров смеси холодильных агентов и компрессоры (С3, С3') третьего контура смеси холодильных агентов приводят в действие с помощью двух по существу идентичных приводов и/или приводов по существу равной мощности, при этом в качестве приводов для компрессоров предпочтительно используют газовые турбины, паровые турбины и/или электродвигатели.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что газовую фазу (6) частично конденсированной смеси холодильных агентов, собираемой в контейнере (D1), сжимают в дополнительном компрессоре (С1'), который предпочтительно приводят в действие с помощью электродвигателя.
RU2018105362A 2017-02-14 2018-02-13 Способ сжижения богатой углеводородами фракции RU2748406C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17155991.7A EP3361196A1 (de) 2017-02-14 2017-02-14 Verfahren zum verflüssigen einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion
EP17155991.7 2017-02-14

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018105362A RU2018105362A (ru) 2019-08-13
RU2018105362A3 RU2018105362A3 (ru) 2021-04-16
RU2748406C2 true RU2748406C2 (ru) 2021-05-25

Family

ID=58043949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018105362A RU2748406C2 (ru) 2017-02-14 2018-02-13 Способ сжижения богатой углеводородами фракции

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3361196A1 (ru)
RU (1) RU2748406C2 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5115644A (en) * 1979-07-31 1992-05-26 Alsenz Richard H Method and apparatus for condensing and subcooling refrigerant
US6449984B1 (en) * 2001-07-04 2002-09-17 Technip Process for liquefaction of and nitrogen extraction from natural gas, apparatus for implementation of the process, and gases obtained by the process
RU2300061C2 (ru) * 2002-08-12 2007-05-27 Конокофиллипс Компани Способ сжижения природного газа с повышенным удалением азота
RU2373465C2 (ru) * 2004-11-12 2009-11-20 Линде Акциенгезельшафт Способ сжижения богатого углеводородами потока
DE102015002164A1 (de) * 2015-02-19 2016-08-25 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5115644A (en) * 1979-07-31 1992-05-26 Alsenz Richard H Method and apparatus for condensing and subcooling refrigerant
US6449984B1 (en) * 2001-07-04 2002-09-17 Technip Process for liquefaction of and nitrogen extraction from natural gas, apparatus for implementation of the process, and gases obtained by the process
RU2300061C2 (ru) * 2002-08-12 2007-05-27 Конокофиллипс Компани Способ сжижения природного газа с повышенным удалением азота
RU2373465C2 (ru) * 2004-11-12 2009-11-20 Линде Акциенгезельшафт Способ сжижения богатого углеводородами потока
DE102015002164A1 (de) * 2015-02-19 2016-08-25 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Verflüssigen von Erdgas

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018105362A3 (ru) 2021-04-16
RU2018105362A (ru) 2019-08-13
EP3361196A1 (de) 2018-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6378330B1 (en) Process for making pressurized liquefied natural gas from pressured natural gas using expansion cooling
US6253574B1 (en) Method for liquefying a stream rich in hydrocarbons
JP5984192B2 (ja) 天然ガスの液化プロセス
US6751985B2 (en) Process for producing a pressurized liquefied gas product by cooling and expansion of a gas stream in the supercritical state
JP4741468B2 (ja) ガス液化用一体型多重ループ冷却方法
KR0145174B1 (ko) 천연가스 액화방법
US7628035B2 (en) Method for processing a stream of LNG obtained by means of cooling using a first refrigeration cycle and associated installation
CA3056587C (en) Artic cascade method for natural gas liquefaction in a high-pressure cycle with pre-cooling by ethane and sub-cooling by nitrogen, and a plant for its implementation
EA002617B1 (ru) Установка для сжижения природного газа
RU2352877C2 (ru) Способ сжижения природного газа
RU2568697C2 (ru) Способ сжижения фракции, обогащенной углеводородами
US20120060552A1 (en) Method and apparatus for cooling a gaseous hydrocarbon stream
US20190049174A1 (en) Method and system for liquefying a natural gas feed stream
AU752201B2 (en) Liquefaction process and apparatus
AU2006261281A1 (en) Method for liquefying a hydrocarbon-rich flow
AU2005224308B2 (en) Method for liquefying a hydrocarbon-rich flow
RU2748406C2 (ru) Способ сжижения богатой углеводородами фракции
US20230332833A1 (en) Process for Producing Liquefied Hydrogen
RU2803366C1 (ru) Способ сжижения природного газа с применением смешанных хладагентов
RU2797608C1 (ru) Способ сжижения природного газа &#34;АРКТИЧЕСКИЙ МИКС&#34;
Gadhiraju et al. Natural gas liquefaction processes
JP4879606B2 (ja) 冷熱供給システム
US10330381B2 (en) Plant for the liquefaction of nitrogen using the recovery of cold energy deriving from the evaporation of liquefied natural gas