RU2770777C1 - "mosenergo-turbokon" method for liquishing, storing and gasification of natural gas - Google Patents

"mosenergo-turbokon" method for liquishing, storing and gasification of natural gas Download PDF

Info

Publication number
RU2770777C1
RU2770777C1 RU2021113274A RU2021113274A RU2770777C1 RU 2770777 C1 RU2770777 C1 RU 2770777C1 RU 2021113274 A RU2021113274 A RU 2021113274A RU 2021113274 A RU2021113274 A RU 2021113274A RU 2770777 C1 RU2770777 C1 RU 2770777C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
cooling
stream
refrigerant
heat exchanger
Prior art date
Application number
RU2021113274A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Ошеревич Мильман
Виктор Борисович Перов
Михаил Федорович Федоров
Сергей Николаевич Ленёв
Евгений Александрович Попов
Original Assignee
Публичное акционерное общество энергетики и электрификации "Мосэнерго"
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 Публичное акционерное общество энергетики и электрификации "Мосэнерго" filed Critical Публичное акционерное общество энергетики и электрификации "Мосэнерго"
Priority to RU2021113274A priority Critical patent/RU2770777C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2770777C1 publication Critical patent/RU2770777C1/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
    • 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
    • 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
    • F25J1/0025Boil-off gases "BOG" from storages
    • 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
    • F25J1/003Processes 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
    • F25J1/0032Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0045Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by vaporising a liquid return stream
    • 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
    • F25J1/003Processes 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
    • F25J1/0047Processes 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
    • F25J1/005Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by expansion of a gaseous refrigerant stream with extraction of work
    • 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
    • F25J1/02Processes 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
    • F25J1/0203Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0208Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle in combination with an internal quasi-closed refrigeration loop, e.g. with deep flash recycle loop
    • 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
    • F25J1/02Processes 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
    • F25J1/0228Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0232Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes integration within a pressure letdown station of a high pressure pipeline system
    • 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
    • F25J1/02Processes 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
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • 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
    • F25J1/02Processes 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
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0285Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings
    • F25J1/0288Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion of the refrigerant, so-called companders
    • 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
    • F25J1/02Processes 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
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0296Removal of the heat of compression, e.g. within an inter- or afterstage-cooler against an ambient heat sink
    • F25J1/0297Removal of the heat of compression, e.g. within an inter- or afterstage-cooler against an ambient heat sink using an externally chilled fluid, e.g. chilled water
    • 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
    • F25J2210/00Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/06Splitting of the feed stream, e.g. for treating or cooling in different ways
    • 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
    • F25J2210/00Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/60Natural gas or synthetic natural gas [SNG]
    • 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
    • F25J2270/00Refrigeration techniques used
    • F25J2270/04Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop

Abstract

FIELD: liquefaction technology.
SUBSTANCE: invention relates to the technology of liquefaction, storage and gasification of natural gas and can be applied in the processing of natural gas. The method consists in the fact that natural gas coming from an external network is divided into technological and production flows. The purified production stream is cooled and condensed with a refrigerant stream, throttled and separated in the production stream separator with the gas fraction removed to the vapor collection header and the liquefied part of the production stream is supplied to the operational storage. The process flow is divided into two flows with the supply of these flows to the intermediate and end heat exchangers for cooling the compressed refrigerant. The heated streams are combined, expanded, heated in the refrigerant pre-cooling heat exchanger and fed into the network of the consumer object. The refrigerant after the pre-cooling heat exchanger of the production stream is compressed, cooled, expanded and served as a cooling stream. Part of the liquefied gas from the operational storage is throttled and fed into the heat exchanger for liquefying the vapor supplied from the backup storage. To switch to liquefied natural gas, it is supplied from the backup storage to the gasifier and gasified LNG is supplied to the consumption facility network. Shipment of liquefied gas to consumers is carried out from the operational storage and/or from the backup storage. The reserve storage is replenished with liquefied gas from the operational storage.
EFFECT: reduction of losses and reduction of emissions of greenhouse gases and harmful substances into the atmosphere.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области технологии сжижения, хранения и газификации природного газа природного газа и может быть применено при переработке природного газа, используемого в качестве топлива при выработке электроэнергии и тепла, в энерготехнологических комплексах, обеспечивающих резервное и аварийное топливоснабжение объектов электроэнергетики и теплоснабжения.The invention relates to the technology of liquefaction, storage and gasification of natural gas natural gas and can be used in the processing of natural gas used as a fuel in the generation of electricity and heat, in energy technology complexes that provide backup and emergency fuel supply to electric power and heat supply facilities.

Из существующего, уровня техники известен способ обработки отпарного газа, согласно которому отпарной газ, генерируемый в баках для хранения сжиженного газа и выпускаемый из них, ступенчато сжимают при непосредственном охлаждении в компрессоре до высокого давления и подают в двигатель плавучего средства с впрыскиванием природного газа высокого давления приблизительно от 150 до 400 бар, например MEGI двигатель. При этом поток отпарного газа разделяют на первый поток и второй поток, где первый поток подают в качестве топлива в двигатель с впрыскиванием природного газа высокого давления, а второй поток возвращают в бак для хранения после повторного сжижения в теплообменнике, осуществляющем теплообмен второго потока сжатого отпарного газа с потоком отпарного газа, выпускаемого из баков для хранения для подачи в компрессор (см., напр., RU 2642713С1, опубликовано 25.01.2018).From the existing prior art, a boil-off gas treatment method is known, according to which the boil-off gas generated in and discharged from liquefied gas storage tanks is compressed in stages with direct cooling in a compressor to a high pressure and fed to the engine of a floating vehicle with injection of high-pressure natural gas approximately 150 to 400 bar, eg MEGI engine. At the same time, the boil-off gas stream is divided into the first stream and the second stream, where the first stream is fed as fuel to the engine with high-pressure natural gas injection, and the second stream is returned to the storage tank after re-liquefaction in a heat exchanger that heats the second compressed boil-off gas stream. with the flow of boil-off gas discharged from the storage tanks for supply to the compressor (see, for example, RU 2642713C1, published on 01/25/2018).

Недостатком указанного технического решения является сжатие отпарного газа в компрессорах, которое сопровождается утечками газа, что при длительном хранении приведет к снижению доли метана в баках для хранения сжиженного газа.The disadvantage of this technical solution is the compression of the boil-off gas in compressors, which is accompanied by gas leaks, which during long-term storage will lead to a decrease in the proportion of methane in the tanks for storing liquefied gas.

В заявляемом изобретении конденсация выпара сжиженного природного газа из резервной емкости осуществляется за счет испарения редуцированного потока сжиженного природного газа (СПГ) из оперативной емкости, при этом указанный процесс происходит в герметичном теплообменнике, в котором нет подвижных частей и, как следствие, нет и утечек через узлы уплотнений.In the claimed invention, the condensation of liquefied natural gas vapor from the reserve tank is carried out by evaporating the reduced stream of liquefied natural gas (LNG) from the operational tank, while this process takes place in a sealed heat exchanger, in which there are no moving parts and, as a result, there are no leaks through seal units.

Из существующего уровня техники известен способ сжижения природного газа, заключающийся в том, что отбираемый перед газораспределительной станцией (ГРС) газ осушают и разделяют на продукционный и технологический потоки, технологический поток сжимают в компрессоре турбодетандерного агрегата (ТДА), охлаждают и направляют в детандер ТДА, где технологический поток охлаждается, и далее направляют последовательно в теплообменники для охлаждения технологического и продукционного потоков газа, после чего направляют его на выход, продукционный поток очищают от СО2, часть газа продукционного потока после очистки направляют в технологический поток перед его сжатием в компрессоре ТДА, остальную часть продукционного потока охлаждают последовательно в теплообменнике технологическим потоком и в криогенном теплообменнике газом испарения из концевого сепаратора и технологическим потоком газа из детандера ТДА, после чего дросселируют продукционный поток и образовавшуюся парожидкостную смесь направляют в концевой сепаратор, из которого направляют сжиженный газ в резервуары хранения (см., напр., RU 2678236 С1, опубликовано 24.01.2019).From the existing level of technology, a method for liquefying natural gas is known, which consists in the fact that the gas taken off before the gas distribution station (GDS) is dried and divided into production and process streams, the process stream is compressed in the compressor of a turbo-expander unit (TDA), cooled and sent to the TDA expander, where the process stream is cooled and then sent sequentially to heat exchangers for cooling the process and production gas streams, after which it is sent to the outlet, the production stream is cleaned from CO 2 , part of the gas of the production stream after cleaning is sent to the process stream before it is compressed in the TDA compressor, the rest of the production flow is cooled sequentially in the heat exchanger by the process flow and in the cryogenic heat exchanger by the evaporation gas from the end separator and the process gas flow from the TDA expander, after which the production flow is throttled and the resulting vapor-liquid mixture is sent into the end separator, from which liquefied gas is sent to storage tanks (see, for example, RU 2678236 C1, published on 01/24/2019).

Из существующего уровня техники известен способ производства сжиженного природного газа, в котором природный газ отбирают из магистрального трубопровода, очищают от механических частиц, осушают, затем разделяют на продукционный и технологический потоки, из которых по меньшей мере один компримируют и охлаждают после сжатия, продукционный поток очищают от примесей СО2, охлаждают, пропускают через дроссель для получения парожидкостной смеси, от которой отделяют жидкую фазу для скачивания потребителю СПГ. Технологический поток очищают от примесей, затем пропускают через детандер, очищают от примесей и компримируют входящий поток газа до разделения его на технологический и продукционный потоки, технологический поток пропускают через детандер, оборудованный газовой турбиной. Вращающий момент газовой турбины используют для компримирования входящего потока газа до разделения его на технологический и продукционный потоки. Технологический поток очищают от примеси тяжелых углеводородов путем их конденсации в сопловом аппарате детандера, который выполняют из теплопроводящего материала, при этом жидкую фазу переохлаждают перед скачиванием в емкость потребителя (см., напр., RU 2541360 С1, опубликовано 10.02.2015).From the existing level of technology, a method for the production of liquefied natural gas is known, in which natural gas is taken from the main pipeline, cleaned of mechanical particles, dried, then separated into production and process streams, of which at least one is compressed and cooled after compression, the production stream is purified from CO 2 impurities, cooled, passed through a throttle to obtain a vapor-liquid mixture, from which the liquid phase is separated for downloading to the LNG consumer. The process stream is purified from impurities, then it is passed through an expander, purified from impurities and the incoming gas stream is compressed before it is separated into process and production streams, the process stream is passed through an expander equipped with a gas turbine. The torque of the gas turbine is used to compress the incoming gas stream before separating it into process and production streams. The process stream is cleaned from impurities of heavy hydrocarbons by their condensation in the expander nozzle apparatus, which is made of a heat-conducting material, while the liquid phase is supercooled before downloading into the consumer tank (see, for example, RU 2541360 C1, published on February 10, 2015).

Общими недостатками вышеуказанных технических решений по отношению к заявляемому изобретению являются:The general disadvantages of the above technical solutions in relation to the claimed invention are:

Необходимость осушения как продукционного, так и технологического потоков газа, что приводит к увеличению размеров и стоимости установок осушения, росту потребления расходных материалов и энергии на обеспечение технологического процесса;The need to dry both production and process gas flows, which leads to an increase in the size and cost of drying plants, an increase in the consumption of consumables and energy to support the process;

Предложенные способы обеспечивают только частичное ожижение продукционного потока, что приводит к значительному росту доли этана в сжиженном природном газе (СПГ). В связи с более высокой плотностью этана по отношению к метану, увеличение доли этана приведет к необходимости дополнительной настройки топливоподающих систем, рассчитанных на подачу в котлы природного газа.The proposed methods provide only partial liquefaction of the production stream, which leads to a significant increase in the proportion of ethane in liquefied natural gas (LNG). Due to the higher density of ethane relative to methane, an increase in the proportion of ethane will lead to the need for additional adjustment of fuel supply systems designed to supply natural gas to boilers.

Из существующего уровня техники известен способ для снижения давления и сжижения природного газа, согласно которому поступающий из газопровода природный газ нагревают, расширяют в турбодетандере и производят его сжижение в испарителе с предварительным снижением давления и очисткой, после этого подают сжиженный газ в хранилище, при этом энергию, извлекаемую в процессе расширения газа, применяют в форме электрической энергии в узле для производства сжиженного газа, а тепло, полученное при сжижении природного газа, применяют для нагрева природного газа перед его расширением. Процесс происходит при участии хладагента, работа которого осуществляется в замкнутом контуре (см., напр., RU 2680285C2, публиковано 30.03.2017).From the existing prior art, a method is known for reducing the pressure and liquefying natural gas, according to which natural gas coming from a gas pipeline is heated, expanded in a turboexpander and liquefied in an evaporator with preliminary pressure reduction and purification, after which the liquefied gas is supplied to the storage, while energy , recovered in the process of gas expansion, is used in the form of electrical energy in the node for the production of liquefied gas, and the heat obtained from the liquefaction of natural gas is used to heat the natural gas before its expansion. The process takes place with the participation of a refrigerant, the operation of which is carried out in a closed circuit (see, for example, RU 2680285C2, published on 03/30/2017).

Недостатками указанного технического решения по отношению к заявляемому изобретению являются:The disadvantages of this technical solution in relation to the claimed invention are:

продукционный поток газа перед ожижением расширяют в детандере, что приводит к снижению давления и температуры конденсации газа. Температура охлаждающего хладагента должна быть ниже температуры ожижения газа. Чем ниже температура охлаждающего хладагента, тем выше энергозатраты на привод компрессора хладагента. Указанные энергозатраты обеспечиваются при расширении в детандере технологического газа, следовательно, чем ниже давление конденсации продукционного потока, тем выше будет расход технологического газа, который необходимо пропустить через детандер;the production gas stream before liquefaction is expanded in the expander, which leads to a decrease in pressure and temperature of gas condensation. The temperature of the refrigerant must be below the liquefaction temperature of the gas. The lower the temperature of the refrigerant, the higher the energy required to drive the refrigerant compressor. The specified energy costs are provided during expansion of the process gas in the expander, therefore, the lower the condensation pressure of the production stream, the higher the flow rate of the process gas that must be passed through the expander;

применение известного технического решения для объектов с низким входным давлением газа потребует увеличения доли технологического потока в общем потоке по сравнению с заявляемым способом и, как следствие, к снижению производительности работы системы в целом.the use of a known technical solution for facilities with low inlet gas pressure will require an increase in the share of the process flow in the total flow in comparison with the proposed method and, as a result, a decrease in the performance of the system as a whole.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание способа сжижения, хранения и газификации природного газа, обеспечивающего снабжение электрических и тепловых станций экологичным резервным и аварийным топливом, с реализацией в указанном способе технологических процессов сжижения, длительного хранения и газификации природного газа исключительно за счет использования вторичных энергоресурсов, имеющихся на объекте, таких как избыточное давление, поступающего из внешней сети природного газа, и бросовое тепло технологических систем объекта потребления, таких как тепло воды из оборотной системы охлаждения энергетического оборудования и/или воды из системы утилизации тепла дымовых газов.The task to be solved by the claimed invention is to create a method for liquefying, storing and gasification of natural gas, which ensures the supply of electric and thermal stations with environmentally friendly reserve and emergency fuel, with the implementation in the specified method of technological processes of liquefaction, long-term storage and gasification of natural gas exclusively due to the use of secondary energy resources available at the facility, such as overpressure coming from the external natural gas network, and waste heat from the technological systems of the consumption facility, such as heat from water from the circulating cooling system of power equipment and / or water from the flue gas heat recovery system.

Данная задача решается за счет того, что в способе сжижения, хранения и газификации природного газа, согласно изобретению, поступающий из внешней сети природный газ разделяют на технологический и продукционный потоки;This problem is solved due to the fact that in the method of liquefaction, storage and gasification of natural gas, according to the invention, natural gas coming from an external network is divided into process and production streams;

из продукционного потока удаляют избыточное количество углекислого газа и влаги, очищенный и осушенный продукционный поток охлаждают в теплообменнике предварительного охлаждения продукционного потока за счет передачи тепла охлаждающему потоку хладагента, далее конденсируют продукционный поток в криогенном теплообменнике за счет передачи тепла охлаждающему потоку хладагента, сжиженный продукционный поток пропускают через дроссель и отделяют газовую фракцию в сепараторе продукционного потока с отводом указанной фракции в коллектор сбора выпаров и подачей сжиженной части продукционного потока в оперативное хранилище;excess carbon dioxide and moisture are removed from the production stream, the purified and dried production stream is cooled in the pre-cooling heat exchanger of the production stream by transferring heat to the cooling refrigerant stream, then the production stream is condensed in the cryogenic heat exchanger by transferring heat to the cooling refrigerant stream, the liquefied production stream is passed through the throttle and separate the gas fraction in the separator of the production stream with the withdrawal of the specified fraction in the header for collecting vapors and supplying the liquefied part of the production stream to the operational storage;

технологический поток разделяют на два потока с подачей указанных потоков в промежуточный и концевой теплообменники охлаждения сжатого в компрессоре хладагента, объединяют нагретые потоки в общий технологический поток и подвергают расширению в детандере, механическую мощность которого передают на вал компрессора хладагента, далее технологический поток нагревают в теплообменнике предварительного охлаждения хладагента с последующей его выдачей в сеть объекта потребления;the process flow is divided into two flows with the supply of these flows to the intermediate and end heat exchangers for cooling the refrigerant compressed in the compressor, the heated flows are combined into a common process flow and subjected to expansion in the expander, the mechanical power of which is transferred to the shaft of the refrigerant compressor, then the process flow is heated in the preheater cooling the refrigerant with its subsequent issuance to the network of the consumer object;

циркулирующий по замкнутому холодильному контуру хладагент после теплообменника предварительного охлаждения продукционного потока подвергают сжатию в компрессоре детандер-компрессорного агрегата и охлаждают в теплообменнике предварительного охлаждения хладагента за счет передачи тепла технологическому потоку газа, после этого хладагент подвергают сжатию в компрессоре хладагента с последовательным охлаждением в промежуточном и концевом теплоообменниках охлаждения разделенными потоками технологического газа, далее сжатый хладагент охлаждают в теплообменнике предварительного охлаждения продукционного потока за счет передачи тепла охлаждающему потоку хладагента и расширяют в детандере с выработкой механической мощности, которую передают компрессору детандер-компрессорного агрегата, при этом температура хладагента снижается относительно температуры конденсации продукционного потока, после этого хладагент с температурой, пониженной относительно температуры конденсации продукционного потока, подают в качестве охлаждающего потока в криогенный теплообменник и далее в теплообменник предварительного охлаждения продукционного потока;the refrigerant circulating in a closed refrigeration circuit after the pre-cooling heat exchanger of the production stream is subjected to compression in the compressor of the expander-compressor unit and cooled in the refrigerant pre-cooling heat exchanger by transferring heat to the process gas flow, after which the refrigerant is subjected to compression in the refrigerant compressor with sequential cooling in the intermediate and end cooling heat exchangers by separated process gas streams, then the compressed refrigerant is cooled in the pre-cooling heat exchanger of the production stream by transferring heat to the cooling refrigerant stream and expanded in the expander with the generation of mechanical power, which is transferred to the compressor of the expander-compressor unit, while the temperature of the refrigerant decreases relative to the condensation temperature of the production flow, then the refrigerant at a temperature lower than the condensation temperature of the production stream, served as a cooling stream in a cryogenic heat exchanger and then in the pre-cooling heat exchanger of the production stream;

часть сжиженного газа из оперативного хранилища дросселируют с последующей подачей охлажденного газо-жидкостного потока в теплообменник ожижения выпара, подаваемого из резервного хранилища, далее газифицированный поток подают в теплообменник-рекуператор для охлаждения и частичной конденсации сжатого газа; после этого сжимают газовый поток во вспомогательном компрессоре с промежуточным и последующим охлаждением потока теплоносителем из системы охлаждения объекта потребления газа; охлаждают и частично конденсируют сжатый во вспомогательном компрессоре газовый поток в теплообменнике-рекуператоре за счет передачи тепла газовому потоку из теплообменника ожижения выпара из резервного хранилища; после этого газо-жидкостный поток повергают дросселированию с разделением жидкой и газовой фракций во вспомогательном сепараторе; жидкую фракцию возвращают из вспомогательного сепаратора в оперативное хранилище, а газовую фракцию отводят в коллектор сбора выпаров; выпар из оперативного хранилища отводят в коллектор сбора выпаров, отпарной газ из коллектора сбора выпаров отводят в трубопровод выдачи сжиженного газа на газификацию и далее через газификатор в сеть объекта потребления;part of the liquefied gas from the operational storage is throttled, followed by the supply of the cooled gas-liquid flow to the heat exchanger for liquefying the vapor supplied from the reserve storage, then the gasified flow is fed to the heat exchanger-recuperator for cooling and partial condensation of the compressed gas; after that, the gas flow is compressed in the auxiliary compressor with intermediate and subsequent cooling of the flow by the coolant from the cooling system of the gas consumption facility; cool and partially condense the gas stream compressed in the auxiliary compressor in the heat exchanger-recuperator by transferring heat to the gas stream from the heat exchanger for liquefying the vapor from the backup storage; after that, the gas-liquid flow is subjected to throttling with the separation of liquid and gas fractions in the auxiliary separator; the liquid fraction is returned from the auxiliary separator to the operational storage, and the gas fraction is diverted to the evaporation collector; the vapor from the operational storage is diverted to the vapor collection manifold, the boil-off gas from the vapor collection manifold is diverted to the pipeline for the issuance of liquefied gas for gasification and then through the gasifier to the network of the consumer object;

для перехода на питание сжиженным природным газом его подают из резервного хранилища насосом в газификатор с регулированием расхода посредством возврата части жидкости через байпасную линию в резервное хранилище, испаряют в газификаторе за счет тепла воды, подаваемой из технологических систем объекта потребления газа и подают его в сеть объекта потребления; отгрузку сжиженного газа потребителям осуществляют из оперативного хранилища и/или из резервного хранилища; подпитку резервного хранилища сжиженным газом осуществляют из оперативного хранилища.to switch to liquefied natural gas supply, it is supplied from the reserve storage by a pump to the gasifier with flow control by returning part of the liquid through the bypass line to the reserve storage, evaporated in the gasifier due to the heat of water supplied from the technological systems of the gas consumption facility and fed to the facility network consumption; shipment of liquefied gas to consumers is carried out from the operational storage and / or from the backup storage; replenishment of the backup storage with liquefied gas is carried out from the operational storage.

Техническим результатом, обусловленным приведенной совокупностью признаков, является обеспечение: сжиженния природного газа на электрических и тепловых станциях исключительно за счет избыточного давления сетевого газа, длительного хранения сжиженного природного газа без потерь и изменения состава топлива, соответствующего составу исходного газа, газификации сжиженного природного газа при переходе на резервное топливо исключительно за счет источников вторичного тепла объекта потребления газа, а также снижение выбросов в атмосферу парниковых газов и вредных веществ при работе на резервном топливе за счет замещения мазута, дизельного топлива, угля и других низкоэкологичных видов резервного и аварийного топлива сжиженным природным газом, который производится и накапливается в период работы станций на основном топливе.The technical result, due to the above set of features, is to provide: liquefaction of natural gas at electric and thermal power plants solely due to excess pressure of network gas, long-term storage of liquefied natural gas without loss and change in the fuel composition corresponding to the composition of the source gas, gasification of liquefied natural gas during the transition for reserve fuel exclusively at the expense of secondary heat sources of the gas consumption facility, as well as reducing emissions of greenhouse gases and harmful substances into the atmosphere when operating on reserve fuel by replacing fuel oil, diesel fuel, coal and other low-economy types of reserve and emergency fuel with liquefied natural gas, which is produced and accumulated during the operation of stations on the main fuel.

В заявляемом изобретении продукционный поток сжижается при давлении, незначительно отличающемся в меньшую сторону от давления во внешней сети, что позволяет получить экономически оправданную производительность энерготехнологического комплекса по СПГ при давлении во внешней сети 0,6-1,2 МПа, характерном для крупных ТЭЦ и тепловых станций, при этом обеспечивается компонентный состав СПГ, практически, идентичный составу исходного сетевого газа. Последнее обстоятельство дает возможность сжигания СПГ после газификации без дополнительной настройки топливопотребляющих устройств и автоматики. Заявляемое изобретение содержит новые технические решения по интеграции в единый энерготехнологический комплекс системы ожижения, системы хранения и газификации СПГ, которые позволяют:In the claimed invention, the production stream is liquefied at a pressure slightly different downward from the pressure in the external network, which makes it possible to obtain an economically justified performance of the LNG energy technology complex at an external network pressure of 0.6-1.2 MPa, typical for large thermal power plants and thermal stations, while providing a component composition of LNG, almost identical to the composition of the original network gas. The latter circumstance makes it possible to burn LNG after gasification without additional adjustment of fuel-consuming devices and automation. The claimed invention contains new technical solutions for integrating the liquefaction system, LNG storage and gasification system into a single energy-technological complex, which allow:

обеспечить длительное хранение резервного объема СПГ без изменения компонентного состава и потерь, что достигается за счет использования в качестве охлаждающего теплоносителя СПГ из оперативного хранилища;ensure long-term storage of the LNG reserve volume without changing the component composition and losses, which is achieved through the use of LNG from the operational storage as a cooling coolant;

поддерживать рабочую криогенную температуру металла трубопровода выдачи СПГ на газификацию, что дает возможность оперативно переводить объекты газопотребления с питания сетевым газом на питание СПГ;to maintain the operating cryogenic temperature of the metal of the LNG dispensing pipeline for gasification, which makes it possible to promptly transfer gas consumption facilities from supplying with network gas to supplying LNG;

осуществлять газификацию СПГ с использованием бросового тепла, отводимого с водой от конденсаторов паровых турбин и другого энергетического оборудования, а также использовать тепло дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу, поскольку располагаемая тепловая мощность указанных источников для крупных станций в разы превышает мощность, необходимую на газификацию резервного СПГ;carry out gasification of LNG using waste heat removed with water from the condensers of steam turbines and other power equipment, as well as use the heat of flue gases emitted into the atmosphere, since the available thermal capacity of these sources for large plants is several times higher than the capacity required for gasification of reserve LNG ;

исключить потребление дополнительного топлива на газификацию СПГ при работе на резервном топливе и в тоже время иметь относительно компактные и мощные газификаторы за счет использования источников вторичного тепла.eliminate the consumption of additional fuel for LNG gasification when operating on reserve fuel and at the same time have relatively compact and powerful gasifiers through the use of secondary heat sources.

Сущность заявленного способа поясняется на примере работы энерготехнологического, схема которого приведена на фиг. 1 со следующими позициями:The essence of the claimed method is illustrated by the example of the energy technology operation, the scheme of which is shown in Fig. 1 with the following positions:

1 - блок очистки и осушки1 - cleaning and drying unit

2 - теплообменник предварительного охлаждения продукционного потока2 - pre-cooling heat exchanger of the production flow

3 - криогенный теплообменник3 - cryogenic heat exchanger

4 - сепаратор продукционного потока4 - product flow separator

5 - коллектор сбора выпаров5 - vapor collection manifold

6 - оперативное хранилище6 - operational storage

7 - промежуточный теплообменник7 - intermediate heat exchanger

8 - концевой теплообменник8 - end heat exchanger

9 - детандер9 - expander

10 - компрессор хладагента10 - refrigerant compressor

11 - теплообменник предварительного охлаждения хладагента11 - refrigerant pre-cooling heat exchanger

12 - компрессор детандер-компрессорного агрегата12 - compressor of the expander-compressor unit

13 - детандер13 - expander

14 - теплообменник ожижения выпара14 - vapor liquefaction heat exchanger

15 - резервное хранилище15 - backup storage

16 - теплообменник-рекуператор16 - heat exchanger-recuperator

17 - вспомогательный компрессор17 - auxiliary compressor

18 - вспомогательный сепаратор18 - auxiliary separator

19 - газификатор19 - gasifier

20 - насос20 - pump

Способ сжижения, хранения и газификации природного газа осуществляют следующим образом.The method of liquefaction, storage and gasification of natural gas is carried out as follows.

Природный газ из внешней сети разделяют на технологический и продукционный потоки.Natural gas from the external network is divided into technological and production streams.

Продукционный поток подают в блок 1 очистки и осушки. Очищенный и осушенный продукционный поток охлаждают в теплообменнике 2 предварительного охлаждения продукционного потока. Продукционный поток после теплообменника 2 предварительного охлаждения конденсируют в криогенном теплообменнике 3. После этого сжиженный продукционный поток подвергают дросселированию, далее в сепараторе 4 продукционного потока с разделяют газовую фракцию и сжиженную часть продукционного потока. Газовую фракцию продукционного потока отводят в коллектор 5 сбора выпаров, а сжиженную часть продукционного потока сливают в оперативное хранилище 6.The production stream is fed into the block 1 cleaning and drying. The cleaned and dried product stream is cooled in the pre-cooling heat exchanger 2 of the product stream. The product stream after the pre-cooling heat exchanger 2 is condensed in the cryogenic heat exchanger 3. After that, the liquefied product stream is subjected to throttling, then the gas fraction and the liquefied part of the product stream are separated in the product stream separator 4. The gas fraction of the production stream is diverted to the collector 5 for collecting vapors, and the liquefied part of the production stream is poured into the operational storage 6.

Технологический поток разделяют на два потока газа с раздельной подачей указанных потоков в промежуточный теплообменник 7 и концевой теплообменник 8 для охлаждения сжатого хладагента. Нагретые в теплообменниках 7 и 8 технологические потоки газа объединяют в общий поток с последующим расширением общего технологического потока газа в детандере 9, механическую мощность которого передают на вал компрессора 10 хладагента. Далее технологический поток газа нагревают в теплообменнике 11 предварительного охлаждения хладагента с последующей выдачей технологического газа в сеть объекта потребления.The process stream is divided into two gas streams with separate supply of these streams to the intermediate heat exchanger 7 and the end heat exchanger 8 for cooling the compressed refrigerant. The process gas streams heated in heat exchangers 7 and 8 are combined into a common stream with subsequent expansion of the total process gas stream in expander 9, the mechanical power of which is transferred to the shaft of the refrigerant compressor 10. Next, the process gas flow is heated in the heat exchanger 11 for pre-cooling the refrigerant, followed by the issuance of the process gas to the network of the consumer object.

Циркулирующий по замкнутому холодильному контуру хладагент после теплообменника 2 предварительного охлаждения продукционного потока сжимают в компрессоре 12 детандер-компрессорного агрегата с последующим охлаждением в теплообменнике 11 предварительного охлаждения хладагента. Далее хладагент сжимают в компрессоре 10 хладагента с охлаждением в промежуточном и концевом теплообменниках 7,8. Сжатый хладагент охлаждают в теплообменнике 2 предварительного охлаждения продукционного потока с последующим расширением в детандере 13 детандер-компрессорного агрегата, механическую мощность которого направляют на привод компрессора 12 детандер-компрессорного агрегата. Хладагент, который в процессе расширения в детандере 13 охладился до температуры ниже температуры конденсации продукционного потока, подают в криогенный теплообменник 3 и далее в теплообменник 2 предварительного охлаждения продукционного потока.The refrigerant circulating in a closed refrigeration circuit after the pre-cooling heat exchanger 2 of the production stream is compressed in the compressor 12 of the expander-compressor unit, followed by cooling in the refrigerant pre-cooling heat exchanger 11. Next, the refrigerant is compressed in the refrigerant compressor 10 with cooling in the intermediate and end heat exchangers 7.8. The compressed refrigerant is cooled in the heat exchanger 2 for pre-cooling the production stream, followed by expansion in the expander 13 of the expander-compressor unit, the mechanical power of which is directed to the drive of the compressor 12 of the expander-compressor unit. The refrigerant, which in the process of expansion in the expander 13 has cooled to a temperature below the condensation temperature of the production stream, is fed into the cryogenic heat exchanger 3 and then into the heat exchanger 2 for pre-cooling the production stream.

Часть сжиженного газа из оперативного хранилища 6 дросселируют с последующей подачей охлажденного газо-жидкостного потока в теплообменник 14 ожижения выпара, при этом ожижаемый выпар подают в указанный теплообменник из резервного хранилища 15. В теплообменнике 14 ожижения выпара поток из оперативного хранилища 6 полностью газифицируют, используя тепло конденсации выпара из резервного хранилища 15. После этого газовый поток подают в теплообменник-рекуператор 16 для охлаждения и частичной конденсации сжатого газа, после которого сжимают во вспомогательном компрессоре 17 с промежуточным и последующим охлаждением теплоносителем из системы охлаждения объекта потребления газа. После вспомогательного компрессора 17 газовый поток охлаждают и частично конденсируют в теплообменнике-рекуператоре 16 с последующим дросселированием и разделением жидкой и газовой фракций во вспомогательном сепараторе 18. Жидкую фракцию из вспомогательного сепаратора 18 возвращают в оперативное хранилище 6, а газовую фракцию отводят в коллектор сбора выпаров 5. Выпар из оперативного хранилища 6 также отводят в коллектор сбора выпаров 5.Part of the liquefied gas from the operational storage 6 is throttled, followed by the supply of the cooled gas-liquid flow to the vapor liquefaction heat exchanger 14, while the liquefied vapor is fed to the specified heat exchanger from the reserve storage 15. In the vapor liquefaction heat exchanger 14, the flow from the operational storage 6 is completely gasified using heat condensation of vapor from the reserve storage 15. After that, the gas flow is fed into the heat exchanger-recuperator 16 for cooling and partial condensation of the compressed gas, after which it is compressed in the auxiliary compressor 17 with intermediate and subsequent cooling by the coolant from the cooling system of the gas consumption object. After the auxiliary compressor 17, the gas stream is cooled and partially condensed in the heat exchanger-recuperator 16, followed by throttling and separation of the liquid and gas fractions in the auxiliary separator 18. The liquid fraction from the auxiliary separator 18 is returned to the operational storage 6, and the gas fraction is diverted to the vapor collection collector 5 Evaporation from operational storage 6 is also diverted to the evaporation collector 5.

Отпарной газ из коллектора сбора выпаров 5 подают в трубопровод выдачи сжиженного газа на газификацию и далее через газификатор 19 в сеть объекта потребления. Таким образом, поддерживается рабочая температура металла указанного трубопровода, что сокращает время, необходимое для возобновления газоснабжения объекта, при переходе с потребления сетевого газа на питание СПГ.The boil-off gas from the vapor collection collector 5 is fed into the pipeline for the issuance of liquefied gas for gasification and then through the gasifier 19 into the network of the consumer object. Thus, the operating temperature of the metal of the specified pipeline is maintained, which reduces the time required to restore the gas supply to the facility when switching from network gas consumption to LNG supply.

При переходе на питание СПГ сжиженный газ из резервного хранилища 15 насосом 20 подают в газификатор 19, при этом регулирование расхода осуществляют посредством возврата части жидкости через байпасную линию в резервное хранилище 15. Сжиженный газ испаряют в газификаторе 19 за счет тепла воды, подаваемой из технологических систем объекта потребления газа (системы охлаждения оборудования, системы утилизации тепла дымовых газов). Поток газа из газификатора 19 подают в сеть объекта, обеспечивая производство электрической и тепловой энергии.When switching to LNG supply, liquefied gas from the backup storage 15 is fed by the pump 20 to the gasifier 19, while the flow control is carried out by returning part of the liquid through the bypass line to the backup storage 15. The liquefied gas is evaporated in the gasifier 19 due to the heat of the water supplied from the process systems gas consumption facility (equipment cooling systems, flue gas heat recovery systems). The gas flow from the gasifier 19 is fed into the network of the facility, providing the production of electrical and thermal energy.

После заполнения резервного хранилища 15 нормативным объемом резервного топлива СПГ отгружают потребителям, при этом отгрузка может осуществляться из оперативного 6 и/или из резервного 15 хранилищ. При необходимости осуществляют подпитку резервного хранилища 15 сжиженным газом из оперативного хранилища 6.After the reserve storage 15 is filled with the standard volume of the reserve LNG fuel, it is shipped to consumers, while the shipment can be carried out from the operational 6 and/or from the backup 15 storages. If necessary, the backup storage 15 is replenished with liquefied gas from the operational storage 6.

Claims (1)

Способ сжижения, хранения и газификации природного газа, характеризующийся тем, что поступающий из внешней сети природный газ разделяют на технологический и продукционный потоки; из продукционного потока удаляют избыточное количество углекислого газа и влаги, очищенный и осушенный продукционный поток охлаждают в теплообменнике предварительного охлаждения продукционного потока за счет передачи тепла охлаждающему потоку хладагента, далее конденсируют продукционный поток в криогенном теплообменнике за счет передачи тепла охлаждающему потоку хладагента, сжиженный продукционный поток пропускают через дроссель и отделяют газовую фракцию в сепараторе продукционного потока с отводом указанной фракции в коллектор сбора выпаров и подачей сжиженной части продукционного потока в оперативное хранилище; технологический поток разделяют на два потока с подачей указанных потоков в промежуточный и концевой теплообменники охлаждения сжатого в компрессоре хладагента, объединяют нагретые потоки в общий технологический поток и подвергают расширению в детандере, механическую мощность которого передают на вал компрессора хладагента, далее технологический поток нагревают в теплообменнике предварительного охлаждения хладагента с последующей его выдачей в сеть объекта потребления; циркулирующий по замкнутому холодильному контуру хладагент после теплообменника предварительного охлаждения продукционного потока подвергают сжатию в компрессоре детандер-компрессорного агрегата и охлаждают в теплообменнике предварительного охлаждения хладагента за счет передачи тепла технологическому потоку газа, после этого хладагент подвергают сжатию в компрессоре хладагента с последовательным охлаждением в промежуточном и концевом теплообменниках охлаждения разделенными потоками технологического газа, далее сжатый хладагент охлаждают в теплообменнике предварительного охлаждения продукционного потока за счет передачи тепла охлаждающему потоку хладагента и расширяют в детандере с выработкой механической мощности, которую передают компрессору детандер-компрессорного агрегата, при этом температура хладагента снижается относительно температуры конденсации продукционного потока, после этого хладагент с температурой, пониженной относительно температуры конденсации продукционного потока, подают в качестве охлаждающего потока в криогенный теплообменник и далее в теплообменник предварительного охлаждения продукционного потока; часть сжиженного газа из оперативного хранилища дросселируют с последующей подачей охлажденного газожидкостного потока в теплообменник ожижения выпара, подаваемого из резервного хранилища, далее газифицированный поток подают в теплообменник-рекуператор для охлаждения и частичной конденсации сжатого газа; после этого сжимают газовый поток во вспомогательном компрессоре с промежуточным и последующим охлаждением потока теплоносителем из системы охлаждения объекта потребления газа; охлаждают и частично конденсируют сжатый во вспомогательном компрессоре газовый поток в теплообменнике-рекуператоре за счет передачи тепла газовому потоку из теплообменника ожижения выпара из резервного хранилища; после этого газожидкостный поток повергают дросселированию с разделением жидкой и газовой фракций во вспомогательном сепараторе; жидкую фракцию возвращают из вспомогательного сепаратора в оперативное хранилище, а газовую фракцию отводят в коллектор сбора выпаров; выпар из оперативного хранилища отводят в коллектор сбора выпаров, отпарной газ из коллектора сбора выпаров отводят в трубопровод выдачи сжиженного газа на газификацию и далее через газификатор в сеть объекта потребления; для перехода на питание сжиженным природным газом его подают из резервного хранилища насосом в газификатор с регулированием расхода посредством возврата части жидкости через байпасную линию в резервное хранилище, испаряют в газификаторе за счет тепла воды, подаваемой из технологических систем объекта потребления газа, и подают его в сеть объекта потребления; отгрузку сжиженного газа потребителям осуществляют из оперативного хранилища и/или из резервного хранилища; подпитку резервного хранилища сжиженным газом осуществляют из оперативного хранилища.A method for liquefying, storing and gasifying natural gas, characterized in that natural gas coming from an external network is divided into process and production streams; excess carbon dioxide and moisture are removed from the production stream, the purified and dried production stream is cooled in the pre-cooling heat exchanger of the production stream by transferring heat to the cooling refrigerant stream, then the production stream is condensed in the cryogenic heat exchanger by transferring heat to the cooling refrigerant stream, the liquefied production stream is passed through the throttle and separate the gas fraction in the separator of the production stream with the withdrawal of the specified fraction in the header for collecting vapors and supplying the liquefied part of the production stream to the operational storage; the process flow is divided into two flows with the supply of these flows to the intermediate and end heat exchangers for cooling the refrigerant compressed in the compressor, the heated flows are combined into a common process flow and subjected to expansion in the expander, the mechanical power of which is transferred to the shaft of the refrigerant compressor, then the process flow is heated in the preheater cooling the refrigerant with its subsequent issuance to the network of the consumer object; the refrigerant circulating in a closed refrigeration circuit after the pre-cooling heat exchanger of the production stream is subjected to compression in the compressor of the expander-compressor unit and cooled in the refrigerant pre-cooling heat exchanger by transferring heat to the process gas flow, after which the refrigerant is subjected to compression in the refrigerant compressor with sequential cooling in the intermediate and end cooling heat exchangers by separated process gas streams, then the compressed refrigerant is cooled in the pre-cooling heat exchanger of the production stream by transferring heat to the cooling refrigerant stream and expanded in the expander with the generation of mechanical power, which is transferred to the compressor of the expander-compressor unit, while the temperature of the refrigerant decreases relative to the condensation temperature of the production flow, then the refrigerant at a temperature lower than the condensation temperature of the production stream, p pass as a cooling stream to a cryogenic heat exchanger and then to a pre-cooling heat exchanger of the production stream; part of the liquefied gas from the operating storage is throttled, followed by the supply of the cooled gas-liquid flow to the vapor liquefaction heat exchanger supplied from the backup storage, then the gasified flow is fed to the heat exchanger-recuperator for cooling and partial condensation of the compressed gas; after that, the gas flow is compressed in the auxiliary compressor with intermediate and subsequent cooling of the flow by the coolant from the cooling system of the gas consumption object; cool and partially condense the gas stream compressed in the auxiliary compressor in the heat exchanger-recuperator by transferring heat to the gas stream from the heat exchanger for liquefying the vapor from the backup storage; after that, the gas-liquid flow is subjected to throttling with the separation of the liquid and gas fractions in the auxiliary separator; the liquid fraction is returned from the auxiliary separator to the operational storage, and the gas fraction is diverted to the evaporation collector; the vapor from the operational storage is diverted to the vapor collection collector, the boil-off gas from the vapor collection collector is diverted to the pipeline for the issuance of liquefied gas for gasification and then through the gasifier to the network of the consumer object; to switch to liquefied natural gas supply, it is supplied from the reserve storage by a pump to the gasifier with flow control by returning part of the liquid through the bypass line to the reserve storage, evaporated in the gasifier due to the heat of water supplied from the technological systems of the gas consumption facility, and fed to the network the object of consumption; shipment of liquefied gas to consumers is carried out from the operational storage and / or from the backup storage; replenishment of the backup storage with liquefied gas is carried out from the operational storage.
RU2021113274A 2021-05-07 2021-05-07 "mosenergo-turbokon" method for liquishing, storing and gasification of natural gas RU2770777C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021113274A RU2770777C1 (en) 2021-05-07 2021-05-07 "mosenergo-turbokon" method for liquishing, storing and gasification of natural gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021113274A RU2770777C1 (en) 2021-05-07 2021-05-07 "mosenergo-turbokon" method for liquishing, storing and gasification of natural gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2770777C1 true RU2770777C1 (en) 2022-04-21

Family

ID=81306334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021113274A RU2770777C1 (en) 2021-05-07 2021-05-07 "mosenergo-turbokon" method for liquishing, storing and gasification of natural gas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2770777C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU947594A1 (en) * 1980-08-06 1982-07-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Природных Газов "Вниигаз" Natural gas processing method
RU2272971C2 (en) * 2004-04-23 2006-03-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ГЕЛИЙМАШ" (ОАО "НПО "ГЕЛИЙМАШ") Plant for partial liquefaction of natural gas
US7591150B2 (en) * 2001-05-04 2009-09-22 Battelle Energy Alliance, Llc Apparatus for the liquefaction of natural gas and methods relating to same
RU2612240C1 (en) * 2015-10-22 2017-03-03 Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики" Gas liquefaction unit
RU2680285C2 (en) * 2013-02-20 2019-02-19 Криостар Сас Station for reducing gas pressure and liquefying gas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU947594A1 (en) * 1980-08-06 1982-07-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Природных Газов "Вниигаз" Natural gas processing method
US7591150B2 (en) * 2001-05-04 2009-09-22 Battelle Energy Alliance, Llc Apparatus for the liquefaction of natural gas and methods relating to same
RU2272971C2 (en) * 2004-04-23 2006-03-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ГЕЛИЙМАШ" (ОАО "НПО "ГЕЛИЙМАШ") Plant for partial liquefaction of natural gas
RU2680285C2 (en) * 2013-02-20 2019-02-19 Криостар Сас Station for reducing gas pressure and liquefying gas
RU2612240C1 (en) * 2015-10-22 2017-03-03 Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики" Gas liquefaction unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5006515B2 (en) Improved drive and compressor system for natural gas liquefaction
RU2636966C1 (en) Method for production of liquefied natural gas
CN101108977B (en) Integrated ngl recovery in the production of liquefied natural gas
EP2776683B1 (en) Systems and methods for integrated energy storage and cryogenic carbon capture
CN1969161B (en) Semi-closed loop process
US3780534A (en) Liquefaction of natural gas with product used as absorber purge
CN1102213C (en) Reliquefaction of boil-off from pressure LNG
RU2749931C2 (en) Natural gas liquefaction plant that uses mechanical cooling and liquid nitrogen cooling
US20030005698A1 (en) LNG regassification process and system
JP2006504928A (en) Motor driven compressor system for natural gas liquefaction
MX2013014870A (en) Process for liquefaction of natural gas.
CN102959352A (en) Separation of carbon dioxide and hydrogen
JP2014532833A (en) Power generation system and corresponding method
EA009276B1 (en) Configurations and methods for power generation with integrated lng regasification
JPH04502196A (en) Power generation from LNG
RU2680285C2 (en) Station for reducing gas pressure and liquefying gas
NO20181643A1 (en) Volatile organic compound recovery apparatus
US11821682B2 (en) Natural gas processing using supercritical fluid power cycles
RU2770777C1 (en) "mosenergo-turbokon" method for liquishing, storing and gasification of natural gas
US11598578B2 (en) Low pressure ethane liquefaction and purification from a high pressure liquid ethane source
KR102034476B1 (en) Apparatus and process for liquefying natural gas containing nitrogen, and natural gas station including the apparatus for liquefying natural gas
RU2689505C1 (en) Natural gas liquefaction complex at gas distribution station
KR102065860B1 (en) gas treatment system and offshore plant having the same
RU2734376C1 (en) Method of liquefying gas and installation for implementation thereof
RU2799261C1 (en) Underwater vehicle power unit