RU2812844C1 - Natural gas liquefaction system at compressor station of main gas pipeline - Google Patents

Natural gas liquefaction system at compressor station of main gas pipeline Download PDF

Info

Publication number
RU2812844C1
RU2812844C1 RU2023107916A RU2023107916A RU2812844C1 RU 2812844 C1 RU2812844 C1 RU 2812844C1 RU 2023107916 A RU2023107916 A RU 2023107916A RU 2023107916 A RU2023107916 A RU 2023107916A RU 2812844 C1 RU2812844 C1 RU 2812844C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
natural gas
main
unit
pipeline
Prior art date
Application number
RU2023107916A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артур Рифович Галикеев
Ильдар Равилевич Алабердин
Ильдар Магзумович Исламов
Алексей Александрович Лазаренко
Марс Васильевич Закирьянов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Уфа"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Уфа" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Уфа"
Application granted granted Critical
Publication of RU2812844C1 publication Critical patent/RU2812844C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: gas industry.
SUBSTANCE: natural gas liquefaction system is mounted at the compressor station of the main gas pipeline and connected to a DN 200 gas pipeline running from the outlet collector of the dust collectors to the auxiliary block box. In the natural gas liquefaction system, adsorption-type natural gas drying and purification units, a heat exchange unit consisting of three preliminary heat exchangers for gas cooling, a turbine module consisting of injection and expansion turbines mounted on one working shaft, and an electric generator, the main cryogenic module were installed , adjustable chokes of the first and second stages, a separation unit consisting of a main and receiving separators, a weighing unit for liquefied natural gas, a unit for storing and dispensing liquefied natural gas, an ejector for supplying natural gas into the gas pipeline to receive the block box for the auxiliary needs of the compressor station, pipeline and reinforcement strapping.
EFFECT: development of an effective natural gas liquefaction system in the conditions of a compressor station, improved fire safety.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области газовой промышленности, в частности, к технологии сжижения природного газа и может быть использована при эксплуатации компрессорной станции магистрального газопровода.The invention relates to the field of the gas industry, in particular, to the technology of liquefying natural gas and can be used in the operation of a compressor station of a main gas pipeline.

Известны различные технические решения по технологии сжижения природного газа на объектах магистрального газопровода (в условиях автогазонаполнительной компрессорной и газораспределительной станций) с использованием технологически замкнутого дроссельного рекуперативного цикла с дополнительным внешним охлаждением (RU 2295678 С2, 20.03.2007; RU 2665088 С1, 28.08.2018), общие недостатки которых заключаются в:Various technical solutions are known for the technology of liquefying natural gas at gas pipeline facilities (in the conditions of autogas filling compressor and gas distribution stations) using a technologically closed throttle recuperative cycle with additional external cooling (RU 2295678 C2, 03.20.2007; RU 2665088 C1, 08.28.2018) , the general disadvantages of which are:

- выпадении твердой фазы диоксида углерода в криогенной жидкости и, как следствие, в снижении надежности дросселирующего оборудования;- precipitation of the solid phase of carbon dioxide in the cryogenic liquid and, as a consequence, a decrease in the reliability of throttling equipment;

- меньшем, по сравнению с компрессорной станцией магистрального газопровода, диапазоном значений между входным и выходным давлением природного газа, а, соответственно, и в меньшем термодинамическом эффекте и, как следствие, в повышенном уровне энерго- и трудозатрат.- a smaller range of values between the inlet and outlet pressures of natural gas, compared to the compressor station of the main gas pipeline, and, accordingly, a smaller thermodynamic effect and, as a consequence, an increased level of energy and labor costs.

Известно устройство системы сжижения природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода (прототип), в котором предлагается очистку от всех присутствующих низкокипящих компонентов осуществлять в ректификационных колоннах, а повышение термодинамической эффективности процесса получения сжиженного природного газа достигать путем выработки дополнительной электроэнергии на собственные технологические нужды и увеличением коэффициента полезного действия газоперекачивающего агрегата компрессорной станции за счет повышения температуры топливного газа на входе в газотурбинную установку (RU 2694566, 16.07.2019).It is known to design a natural gas liquefaction system at a compressor station of a main gas pipeline (prototype), in which it is proposed to remove all present low-boiling components in distillation columns, and to increase the thermodynamic efficiency of the process of obtaining liquefied natural gas by generating additional electricity for its own technological needs and increasing the coefficient beneficial effect of the gas pumping unit of the compressor station by increasing the temperature of the fuel gas at the inlet to the gas turbine unit (RU 2694566, 07/16/2019).

Система сжижения природного газа по прототипу включает установку подготовки топливного и импульсного газа, газоперекачивающий агрегат с системой охлаждения масла и топливорегулирующей системой, блоки комплексной очистки, управляемые клапаны, дожимающий компрессор, блок ожижения, детандер-генератор, дроссели, ректификационные колонны, сепараторы, блок хранения сжиженного природного газа, теплообменные аппараты, подключенные к системам охлаждения масла компрессора и двигателя газоперекачивающего агрегата.The prototype natural gas liquefaction system includes a fuel and pulse gas preparation unit, a gas pumping unit with an oil cooling system and a fuel control system, complex cleaning units, controlled valves, a booster compressor, a liquefaction unit, an expander-generator, chokes, distillation columns, separators, a storage unit liquefied natural gas, heat exchangers connected to the oil cooling systems of the compressor and engine of the gas pumping unit.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

1) излишняя (непроектная) термодинамическая нагрузка на тепловой ресурс основного и вспомогательного оборудования компрессорной станции, включенного в предложенную систему сжижения природного газа:1) excessive (non-design) thermodynamic load on the thermal resource of the main and auxiliary equipment of the compressor station included in the proposed natural gas liquefaction system:

- установку подготовки топливного, пускового и импульсного газа;- installation for the preparation of fuel, starting and pulse gas;

- систему охлаждения масла в компрессоре и двигателе газотурбинной установки;- oil cooling system in the compressor and engine of the gas turbine unit;

- топливорегулирующую систему газоперекачивающего агрегата;- fuel control system of the gas pumping unit;

2) отвлечение значительного объема уже компримированного товарного газа от исполнения плановых показателей товарно-транспортной работы (основного вида деятельности) на организацию, дополнительно к технологическому циклу, «продукционного потока»;2) diversion of a significant volume of already compressed commercial gas from the implementation of planned indicators of commodity and transport work (the main activity) to organize, in addition to the technological cycle, a “product flow”;

3) необходимость (в непосредственной близости с объектами и участками газопроводов категории «В») размещения, конструирования обвязки и обслуживания несвойственного для эксплуатации компрессорной станции ректификационного оборудования, требующего дополнительного подвода топлива либо водяного пара и являющегося дополнительным потенциальным взрывопожароопасным источником из-за происходящих в нем процессов испарения и газообразования;3) the need (in close proximity to objects and sections of gas pipelines of category “B”) to place, design piping and maintain rectification equipment that is unusual for the operation of a compressor station, which requires an additional supply of fuel or water vapor and is an additional potential source of explosion and fire hazard due to the events occurring in it processes of evaporation and gas formation;

4) наличие дополнительных издержек на установку, обслуживание и эксплуатацию еще одного дожимного компрессора на выходе из блока ожижения для подачи с требуемыми параметрами отделенного от жидкой фазы сухого природного газа на прием газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата.4) the presence of additional costs for the installation, maintenance and operation of another booster compressor at the outlet of the liquefaction unit for supplying dry natural gas separated from the liquid phase with the required parameters to the gas turbine installation of the gas pumping unit.

Целью изобретения является получение сжиженного природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода.The purpose of the invention is to produce liquefied natural gas at the compressor station of the main gas pipeline.

Техническим результатом изобретения является разработка в условиях компрессорной станции эффективной системы сжижения природного газа, при функционировании которой, в отличие от прототипа, для обеспечения полноценной товарно-транспортной работы сохраняется проектный функционал основного и вспомогательного производства без использования дополнительных термодинамических нагрузок на него и исключается наличие потенциально взрывопожароопасных источников сухого природного газа в виде компрессорного и газофракционирующего ректификационного оборудования на объектах и участках газопроводов категории «В».The technical result of the invention is the development of an effective natural gas liquefaction system in the conditions of a compressor station, during the operation of which, unlike the prototype, to ensure full-fledged commodity transport work, the design functionality of the main and auxiliary production is preserved without the use of additional thermodynamic loads on it and the presence of potentially explosive and fire hazards is excluded sources of dry natural gas in the form of compressor and gas fractionation distillation equipment at facilities and sections of gas pipelines of category “B”.

Технический результат достигается тем, что система сжижения природного газа смонтирована на компрессорной станции магистрального газопровода и подключена к газопроводу DN 200, идущему от выходного коллектора пылеуловителей к блок-боксу собственных нужд. В самой системе сжижения природного газа осуществлен монтаж:The technical result is achieved by the fact that the natural gas liquefaction system is mounted at the compressor station of the main gas pipeline and connected to a DN 200 gas pipeline running from the outlet collector of the dust collectors to the auxiliary block box. The following installations were carried out in the natural gas liquefaction system itself:

- блоков осушки и очистки природного газа адсорбционного типа;- adsorption-type natural gas drying and purification units;

- теплообменного блока, состоящего из трех предварительных теплообменников для охлаждения газа;- a heat exchange unit consisting of three preliminary heat exchangers for gas cooling;

- турбинного модуля, состоящего из нагнетательной и расширительной турбин, смонтированных на одном рабочем валу, и электрогенератора;- turbine module, consisting of injection and expansion turbines mounted on one working shaft, and an electric generator;

- основного криогенного модуля;- main cryogenic module;

- регулируемых дросселей первой и второй ступени;- adjustable throttles of the first and second stages;

- блока сепарации, состоящего из основного и приемного сепараторов;- separation unit, consisting of main and receiving separators;

- блока взвешивания сжиженного природного газа;- liquefied natural gas weighing unit;

- блока хранения и выдачи сжиженного природного газа;- liquefied natural gas storage and delivery unit;

- эжектора для подачи природного газа в газопровод на прием блок-бокса собственных нужд компрессорной станции;- an ejector for supplying natural gas to the gas pipeline to receive the auxiliary block box of the compressor station;

- трубопроводной и арматурной обвязки.- pipeline and fittings.

На фигуре представлена принципиальная схема системы сжижения природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода.The figure shows a schematic diagram of the natural gas liquefaction system at the compressor station of the main gas pipeline.

Предлагаемая система сжижения природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода содержит: входной 1 и выходной 16 краны; блок 2 осушки природного газа; нагнетательную турбину 3; предварительные теплообменники для охлаждения газа 4, 6, 14; блок 5 очистки природного газа от углекислого газа и сероводорода; криогенный модуль 7; регулируемые дроссели первой 8 и второй 10 ступени; блок сепарации, состоящий из основного 9 и приемного 11 сепараторов; блок 12 взвешивания сжиженного природного газа с электронными весами; блок 13 хранения и выдачи сжиженного природного газа; эжектор 15; расширительную турбину 17 с электрогенератором 18.The proposed system for liquefying natural gas at the compressor station of the main gas pipeline contains: inlet 1 and outlet 16 valves; block 2 of natural gas drying; injection turbine 3; preliminary heat exchangers for gas cooling 4, 6, 14; block 5 for purifying natural gas from carbon dioxide and hydrogen sulfide; cryogenic module 7; adjustable throttles of the first 8 and second 10 stages; a separation unit consisting of a main 9 and a receiving 11 separators; liquefied natural gas weighing unit 12 with electronic scales; unit 13 for storing and dispensing liquefied natural gas; ejector 15; expansion turbine 17 with electric generator 18.

Предлагаемая система сжижения природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода работает следующим образом. Поток I природного газа (Р=5,35 МПа, Q=67500 нм3/ч, t=+10°С) от газопровода DN 200, идущего от выходного коллектора пылеуловителей к блок-боксу собственных нужд компрессорной станции магистрального газопровода, проходит через входной кран 1 и поступает в блок 2 осушки природного газа, где происходит удаление паров воды до концентрации в природном газе не более 0,002 г/м3, соответствующей температуре точки росы tT.p=-70°С. Осушка природного газа осуществляется в двух адсорберах с цеолитом NaA фракции 2,9 мм. Поток III осушенного природного газа (Р=5,35 МПа, Q=45500 нм3/ч, t=+10°С) далее проходит в нагнетательную турбину 3 (мощность 600 кВт, расход рабочего газа через турбокомпрессор 25000 кг/ч), из которой газовым потоком V (Р=6,55 МПа, Q=45500 нм3/ч, t=+35°С) поступает в предварительный теплообменник для охлаждения газа 4. В этот же предварительный теплообменник для охлаждения газа 4 для теплообмена направляется газовый поток II (Р=5,35 МПа, Q=20000 нм3/ч, t=+10°С). Из предварительного теплообменника для охлаждения газа 4 газовый поток VI (Р=6,55 МПа, Q=5500 нм3/ч, t=+15°С) направляется в блок 5 очистки природного газа от углекислого газа и сероводорода с концентрации 2500 до 50 ppm (0,005% объемных). Очистка природного газа осуществляется в двух адсорберах с цеолитом NaX фракции 2,9 мм. Второй взаимодействующий теплоноситель газовый поток II (Р=5,35 МПа, Q=20000 нм3/ч, t=+10°С) из предварительного теплообменника для охлаждения газа 4 газовым потоком XXII (Р=5,35 МПа, Q=20000 нм3/ч, t=+15°С) направляется для формирования и регулирования технических параметров после эжектирования выходного газового потока XVII (Р=0,6 МПа, Q=63500 нм3/ч, t=+5°С). Для эжектирования в качестве активного используется газовый поток IV (Р=5,35 МПа, Q=2000 нм3/ч, t=+10°С), поступающий после эжектора 15 в выходной газовый поток XVII (Р=0,6 МПа, Q=63500 нм3/ч, t=+5°С), направляемый после выходного крана 16 в виде потока газа XXIV (Р=0,6 МПа, Q=63500 нм3/ч, t=+5°С) с требуемыми техническими параметрами в блок-бокс собственных нужд компрессорной станции магистрального газопровода. После блока 5 очистки природного газа от углекислого газа и сероводорода газовый поток VII (Р=6,55 МПа, Q=5500 нм3/ч, t=+15°С) направляется для охлаждения в предварительном теплообменнике для охлаждения газа 6. После предварительного охлаждения газо-жидкостной поток IX (Р=6,55 МПа, Q=5500 нм3/ч, t=-50°С) направляется в криогенный модуль 7, состоящий из двух основных теплообменников для охлаждения и криогенного оборудования с криогенной трубопроводной, запорно-регулирующей и предохранительной арматурой, стойкой теплоизоляцией и выносным управлением. Вторым взаимодействующим теплоносителем в криогенном модуле 7 является газовый поток VIII (Р=6,55 МПа, Q=40000 нм3/ч, t=+15°С), прошедший охлаждение в предварительном теплообменнике для охлаждения газа 14, преобразовавшийся в газовый поток XVIII (Р=6,55 МПа, Q=40000 нм3/ч, t=-55°С), поданный, в свою очередь, на прием расширительной турбины 17 (мощность 600 кВт, расход рабочего газа через турбодетандер 25000 кг/ч) для дальнейшего последовательного охлаждения, обеспечения холода в криогенном модуле 7 и генерации электроэнергии для собственных технологических нужд в электрогенераторе 18. Далее охлажденный газовый поток XIX (Р=0,6 МПа, Q=40000 нм3/ч, t=-115°С) подается последовательно в качестве хладагента в криогенный модуль 7 и, преобразовавшись в газовый поток XX (Р=0,6 МПа, Q=40000 нм3/ч, t=-55°С), в предварительный теплообменник для охлаждения газа 6, выйдя из которого в виде газового потока XXI (Р=0,6 МПа, Q=40000 нм3/ч, t=+5°С) направляется в выходной газовый поток XVII (Р=0,6 МПа, Q=63500 нм3/ч, t=+5°С). Из криогенного модуля 7 охлажденный газо-жидкостной поток X (Р=6,55 МПа, Q=5500 нм3/ч, t=-110°С) подается в регулируемый дроссель первой ступени 8, в котором происходит дополнительное охлаждение за счет эффекта Джоуля-Томсона и преобразование в газо-жидкостной поток XI (Р=0,6 МПа, Q=5500 нм3/ч, t=-130°С), который поступает в основной сепаратор 9 для разделения на газовую и жидкостную фазы. Разделенный газовый поток XXIII (Р=0,6 МПа, Q=1200 нм3/ч, t=-130°С) направляется в газовый поток XIX (Р=0,6 МПа, Q=40000 нм3/ч, t=-115°С), используемый в качестве хладагента в криогенном модуле 7. Разделенный в основном сепараторе 9 жидкостной поток XII (Р=0,6 МПа, Q=4300 нм3/ч, t=-130°С) подается в регулируемый дроссель второй ступени 10, в котором происходит еще более полное охлаждение за счет эффекта Джоуля-Томсона и преобразование в жидкостной поток XIII (Р=0,4 МПа, Q=4300 нм3/ч, t=-144°С), поступающий в приемный сепаратор 11 для окончательного отделения присутствующей газовой фазы. Весовой контроль осуществляется блоком 12 взвешивания сжиженного природного газа с электронными весами. Хранение и выдача потребителю потока жидкой фазы XIV (Р=0,4 МПа, Q=4200 нм3/ч, t=-144°С) организованы в блоке 13 хранения и выдачи сжиженного природного газа. Газовая фаза из приемного сепаратора 11 потоком XV (Р=0,4-0,6 МПа, Q=100 нм3/ч, t=-144°С) подается в качестве хладагента в предварительный теплообменник для охлаждения газа 14 и далее в качестве пассивного газового потока XVI в эжектор 15, при помощи которого осуществляется регулирование требуемых технических параметров всего выходного газового потока XXIV (Р=0,6 МПа, Q=63500 нм3/ч, t=+5°С), направляющегося на прием в блок-бокс собственных нужд компрессорной станции магистрального газопровода.The proposed natural gas liquefaction system at the compressor station of the main gas pipeline operates as follows. Flow I of natural gas (P=5.35 MPa, Q=67500 nm 3 /h, t=+10°C) from the gas pipeline DN 200, going from the output collector of the dust collectors to the auxiliary block box of the compressor station of the main gas pipeline, passes through inlet valve 1 and enters natural gas drying unit 2, where water vapor is removed to a concentration in natural gas of no more than 0.002 g/m 3 , corresponding to the dew point temperature t T. p = -70°C. Natural gas dehydration is carried out in two adsorbers with NaA zeolite of 2.9 mm fraction. Stream III of dried natural gas (P=5.35 MPa, Q=45500 nm 3 /h, t=+10°C) then passes into injection turbine 3 (power 600 kW, working gas flow through the turbocompressor 25000 kg/h), from which the gas flow V (P = 6.55 MPa, Q = 45500 nm 3 / h, t = +35 ° C) enters the preliminary heat exchanger for gas cooling 4. Gas is sent to the same preliminary heat exchanger for gas cooling 4 for heat exchange flow II (P=5.35 MPa, Q=20000 nm 3 /h, t=+10°C). From the preliminary heat exchanger for gas cooling 4, gas stream VI (P=6.55 MPa, Q=5500 nm 3 /h, t=+15°C) is sent to block 5 for purifying natural gas from carbon dioxide and hydrogen sulfide from a concentration of 2500 to 50 ppm (0.005% by volume). Natural gas purification is carried out in two adsorbers with NaX zeolite of 2.9 mm fraction. The second interacting coolant is gas stream II (P=5.35 MPa, Q=20000 nm 3 /h, t=+10°C) from the preliminary heat exchanger for cooling gas 4 with gas stream XXII (P=5.35 MPa, Q=20000 nm 3 /h, t=+15°C) is sent to form and regulate technical parameters after ejection of the output gas flow XVII (P=0.6 MPa, Q=63500 nm 3 /h, t=+5°C). For ejection, gas flow IV (P=5.35 MPa, Q=2000 nm 3 /h, t=+10°C) entering after the ejector 15 into the output gas stream XVII (P=0.6 MPa, Q=63500 nm 3 /h, t=+5°C), directed after the outlet valve 16 in the form of gas flow XXIV (P=0.6 MPa, Q=63500 nm 3 /h, t=+5°C) with the required technical parameters into the auxiliary block box of the main gas pipeline compressor station. After block 5 for purifying natural gas from carbon dioxide and hydrogen sulfide, gas flow VII (P=6.55 MPa, Q=5500 nm 3 /h, t=+15°C) is sent for cooling in a preliminary heat exchanger for cooling gas 6. After preliminary cooling gas-liquid flow IX (P = 6.55 MPa, Q = 5500 nm 3 / h, t = -50 ° C) is sent to cryogenic module 7, consisting of two main heat exchangers for cooling and cryogenic equipment with cryogenic piping, shut-off -regulating and safety fittings, resistant thermal insulation and remote control. The second interacting coolant in the cryogenic module 7 is gas stream VIII (P=6.55 MPa, Q=40000 nm 3 /h, t=+15°C), cooled in a preliminary heat exchanger for gas cooling 14, converted into gas stream XVIII (P = 6.55 MPa, Q = 40,000 nm 3 / h, t = -55 ° C), supplied, in turn, to receive expansion turbine 17 (power 600 kW, working gas flow through the turboexpander 25,000 kg/h) for further sequential cooling, providing cold in the cryogenic module 7 and generating electricity for its own technological needs in the electric generator 18. Next, the cooled gas stream XIX (P = 0.6 MPa, Q = 40000 nm 3 / h, t = -115 ° C) is supplied sequentially as a refrigerant to the cryogenic module 7 and, having been converted into a gas stream XX (P=0.6 MPa, Q=40000 nm 3 /h, t=-55°C), into a preliminary heat exchanger for cooling gas 6, leaving which in the form of gas stream XXI (P=0.6 MPa, Q=40000 nm 3 /h, t=+5°C) is sent to the output gas stream XVII (P=0.6 MPa, Q=63500 nm 3 /h , t=+5°С). From the cryogenic module 7, the cooled gas-liquid flow X (P=6.55 MPa, Q=5500 nm 3 /h, t=-110°C) is supplied to the adjustable throttle of the first stage 8, in which additional cooling occurs due to the Joule effect -Thomson and conversion into gas-liquid stream XI (P=0.6 MPa, Q=5500 nm 3 /h, t=-130°C), which enters the main separator 9 for separation into gas and liquid phases. The separated gas stream XXIII (P=0.6 MPa, Q=1200 nm 3 /h, t=-130°C) is directed into gas stream XIX (P=0.6 MPa, Q=40000 nm 3 /h, t= -115°C), used as a refrigerant in cryogenic module 7. Liquid stream XII (P=0.6 MPa, Q=4300 nm 3 /h, t=-130°C) separated in the main separator 9 is fed into an adjustable throttle second stage 10, in which even more complete cooling occurs due to the Joule-Thomson effect and conversion into liquid stream XIII (P = 0.4 MPa, Q = 4300 nm 3 / h, t = -144 ° C) entering the receiving separator 11 for final separation of the gas phase present. Weight control is carried out by unit 12 for weighing liquefied natural gas with electronic scales. Storage and delivery to the consumer of liquid phase flow XIV (P=0.4 MPa, Q=4200 nm 3 /h, t=-144°C) is organized in block 13 for storing and dispensing liquefied natural gas. The gas phase from the receiving separator 11 by flow XV (P=0.4-0.6 MPa, Q=100 nm 3 /h, t=-144°C) is supplied as a refrigerant to the preliminary heat exchanger for cooling the gas 14 and further as passive gas flow XVI into the ejector 15, with the help of which the required technical parameters of the entire output gas flow XXIV (P = 0.6 MPa, Q = 63500 nm 3 / h, t = +5 ° C) directed to reception in the block are regulated -box for auxiliary needs of the main gas pipeline compressor station.

Пример. На компрессорной станции (КС-3 «Аркаулово») осуществляют штатную эксплуатацию основного и вспомогательного оборудования. К газопроводу DN 200, идущему от выходного коллектора пылеуловителей к блок-боксу собственных нужд компрессорной станции магистрального газопровода через равнопроходной тройник подключают систему сжижения природного газа. Поток I природного газа проходит через входной кран 1 и поступает в блок 2 осушки природного газа, где происходит удаление паров воды до температуры точки росы tT.p=-70°С. Поток III осушенного природного газа проходит далее в нагнетательную турбину 3, из которой газовым потоком V поступает в предварительный теплообменник для охлаждения газа 4. В этот же предварительный теплообменник для охлаждения газа 4 для теплообмена направляется газовый поток П. Из предварительного теплообменника для охлаждения газа 4 газовый поток VI направляется в блок 5 очистки природного газа от углекислого газа и сероводорода до концентрации 50 ppm. Второй взаимодействующий теплоноситель газовый поток II из предварительного теплообменника для охлаждения газа 4 газовым потоком XXII направляется для формирования и регулирования технических параметров после эжектирования выходного газового потока XVII. Для эжектирования в качестве активного используется газовый поток IV, поступающий после эжектора 15 в выходной газовый поток XVII, направляемый после выходного крана 16 в виде потока газа XXIV с требуемыми техническими параметрами в блок-бокс собственных нужд компрессорной станции магистрального газопровода. После блока 5 очистки природного газа от углекислого газа и сероводорода газовый поток VII направляется для охлаждения в предварительном теплообменнике для охлаждения газа 6. После предварительного охлаждения газо-жидкостной поток IX направляется в криогенный модуль 7, состоящий из двух основных теплообменников для охлаждения и криогенного оборудования (криогенной трубопроводной, запорно-регулирующей и предохранительной арматуры) с стойкой теплоизоляцией и выносным управлением. Вторым взаимодействующим теплоносителем в криогенном модуле 7 является газовый поток VIII, прошедший охлаждение в предварительном теплообменнике для охлаждения газа 14, преобразовавшийся в газовый поток XVIII и поданный на прием расширительной турбины 17 для дальнейшего последовательного охлаждения, обеспечения холода в криогенном модуле 7 и генерации электроэнергии для собственных технологических нужд в электрогенераторе 18. Далее охлажденный газовый поток XIX подается последовательно в качестве хладагента в криогенный модуль 7 и, преобразовавшись в газовый поток XX, в предварительный теплообменник для охлаждения газа 6, выйдя из которого в виде газового потока XXI направляется в выходной газовый поток XVII. Из криогенного модуля 7 охлажденный газо-жидкостной поток X подается в регулируемый дроссель первой ступени 8, в котором происходит дополнительное охлаждение за счет эффекта Джоуля-Томсона и преобразование в газо-жидкостной поток XI, который поступает в основной сепаратор 9 для разделения на газовую и жидкостную фазы. Разделенный газовый поток XXIII направляется в газовый поток XIX, используемый в качестве хладагента в криогенном модуле 7. Разделенный в основном сепараторе 9 жидкостной поток XII подается в регулируемый дроссель второй ступени 10, в котором происходит еще более полное охлаждение за счет эффекта Джоуля-Томсона и преобразование в жидкостной поток XIII, поступающий в приемный сепаратор 11 для окончательного отделения присутствующей газовой фазы. Весовой контроль осуществляется блоком 12 взвешивания сжиженного природного газа с электронными весами. Хранение и выдача потребителю потока жидкой фазы XIV организованы в блоке 13 хранения и выдачи сжиженного природного газа. Газовая фаза из приемного сепаратора 11 потоком XV подается в качестве хладагента в предварительный теплообменник для охлаждения газа 14 и далее в качестве пассивного газового потока XVI в эжектор 15, при помощи которого осуществляется регулирование требуемых технических параметров всего выходного газового потока XXIV, направляющегося на прием в блок-бокс собственных нужд компрессорной станции магистрального газопровода.Example. At the compressor station (KS-3 "Arkaulovo"), normal operation of the main and auxiliary equipment is carried out. A natural gas liquefaction system is connected to the DN 200 gas pipeline running from the outlet collector of the dust collectors to the auxiliary block box of the main gas pipeline compressor station through an equal tee. Flow I of natural gas passes through inlet valve 1 and enters block 2 of natural gas drying, where water vapor is removed to the dew point temperature t T . p = -70°C. Flow III of the dried natural gas passes further into the injection turbine 3, from which gas flow V enters the preliminary heat exchanger for gas cooling 4. Gas flow P is sent to the same preliminary heat exchanger for gas cooling 4 for heat exchange. From the preliminary heat exchanger for gas cooling 4, gas stream VI is sent to unit 5 for purifying natural gas from carbon dioxide and hydrogen sulfide to a concentration of 50 ppm. The second interacting coolant gas stream II from the preliminary heat exchanger for cooling gas 4 with gas stream XXII is sent to form and regulate technical parameters after ejecting the output gas stream XVII. For ejection, gas flow IV is used as the active one, entering after the ejector 15 into the output gas flow XVII, directed after the outlet valve 16 in the form of gas flow XXIV with the required technical parameters into the auxiliary block box of the compressor station of the main gas pipeline. After block 5 for purifying natural gas from carbon dioxide and hydrogen sulfide, gas stream VII is sent for cooling in a preliminary heat exchanger for gas cooling 6. After pre-cooling, gas-liquid stream IX is sent to cryogenic module 7, consisting of two main heat exchangers for cooling and cryogenic equipment ( cryogenic pipeline, shut-off and control and safety valves) with resistant thermal insulation and remote control. The second interacting coolant in the cryogenic module 7 is gas stream VIII, which has been cooled in a preliminary heat exchanger for gas cooling 14, converted into gas stream XVIII and supplied to receive the expansion turbine 17 for further sequential cooling, providing cold in the cryogenic module 7 and generating electricity for its own technological needs in the electric generator 18. Next, the cooled gas stream XIX is supplied sequentially as a refrigerant to the cryogenic module 7 and, having been converted into a gas stream XX, into a preliminary heat exchanger for cooling the gas 6, leaving which in the form of a gas stream XXI is sent to the output gas stream XVII . From the cryogenic module 7, the cooled gas-liquid stream X is supplied to the adjustable throttle of the first stage 8, in which additional cooling occurs due to the Joule-Thomson effect and conversion into a gas-liquid stream XI, which enters the main separator 9 for separation into gas and liquid phases. The separated gas stream XXIII is directed into the gas stream XIX, used as a coolant in the cryogenic module 7. The liquid stream XII, separated in the main separator 9, is supplied to the adjustable throttle of the second stage 10, in which even more complete cooling occurs due to the Joule-Thomson effect and conversion into liquid stream XIII entering the receiving separator 11 for the final separation of the gas phase present. Weight control is carried out by unit 12 for weighing liquefied natural gas with electronic scales. Storage and delivery to the consumer of the liquid phase flow XIV is organized in block 13 for storing and dispensing liquefied natural gas. The gas phase from the receiving separator 11 by stream XV is supplied as a refrigerant to the preliminary heat exchanger for cooling the gas 14 and then as a passive gas stream XVI to the ejector 15, with the help of which the required technical parameters of the entire output gas stream XXIV sent to the receiving unit are regulated -box for auxiliary needs of the main gas pipeline compressor station.

Предложенное изобретение позволяет получать сжиженный природный газ в условиях компрессорной станции, обеспечивая полноценную товарно-транспортную работу, сохраняя проектный функционал основного и вспомогательного оборудования и исключая дополнительные взрывопожароопасные источники.The proposed invention makes it possible to produce liquefied natural gas in the conditions of a compressor station, ensuring full-fledged commodity transport operations, maintaining the design functionality of the main and auxiliary equipment and excluding additional sources of explosion and fire hazards.

Изобретение может найти широкое применение в газовой промышленности при эксплуатации компрессорных станций и может быть использовано совместно либо вместо блок-боксов собственных нужд в том числе для получения необходимого ресурса низконапорного природного газа.The invention can find wide application in the gas industry during the operation of compressor stations and can be used in conjunction with or instead of block boxes for own needs, including to obtain the necessary resource of low-pressure natural gas.

Claims (1)

Система сжижения природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода, включающая входной и выходной краны, блок осушки природного газа, нагнетательную турбину, предварительные теплообменники для охлаждения газа, блок очистки природного газа от углекислого газа и сероводорода, криогенный модуль, дроссели, блок сепарации, блок взвешивания сжиженного природного газа, блок хранения и выдачи сжиженного природного газа, эжектор, расширительную турбину с электрогенератором, отличающаяся тем, что она подключена на компрессорной станции магистрального газопровода к газопроводу DN 200, идущему от выходного коллектора пылеуловителей к блок-боксу собственных нужд, и для сжижения природного газа в ней осуществлен монтаж: блоков осушки и очистки природного газа адсорбционного типа с цеолитом марки NaA и NaX фракции 2,9 мм соответственно, теплообменного блока, состоящего из трех предварительных теплообменников для охлаждения газа, турбинного модуля, состоящего из нагнетательной и расширительной турбин, смонтированных на одном рабочем валу с электрогенератором, криогенного модуля, состоящего из двух основных теплообменников для охлаждения газа и криогенного оборудования с криогенной трубопроводной, запорно-регулирующей и предохранительной арматурой, стойкой теплоизоляцией и выносным управлением, дросселей, выполненных в виде регулируемых дросселей первой и второй ступени, блока сепарации, состоящего из основного и приемного сепараторов, блока взвешивания сжиженного природного газа с электронными весами, блока хранения и выдачи сжиженного природного газа, эжектора для подачи природного газа в газопровод на прием блок-бокса собственных нужд компрессорной станции, трубопроводной и арматурной обвязки.Natural gas liquefaction system at the compressor station of the main gas pipeline, including inlet and outlet valves, a natural gas drying unit, an injection turbine, preliminary heat exchangers for gas cooling, a unit for purifying natural gas from carbon dioxide and hydrogen sulfide, a cryogenic module, chokes, a separation unit, a weighing unit liquefied natural gas, a unit for storing and dispensing liquefied natural gas, an ejector, an expansion turbine with an electric generator, characterized in that it is connected at the compressor station of the main gas pipeline to a DN 200 gas pipeline running from the outlet collector of the dust collectors to the auxiliary block box, and for liquefaction natural gas, it was installed: adsorption-type natural gas drying and purification units with NaA and NaX zeolite grades of 2.9 mm fraction, respectively, a heat exchange unit consisting of three preliminary heat exchangers for gas cooling, a turbine module consisting of injection and expansion turbines, mounted on the same working shaft with an electric generator, a cryogenic module consisting of two main heat exchangers for gas cooling and cryogenic equipment with cryogenic pipeline, shut-off and control and safety valves, resistant thermal insulation and remote control, chokes made in the form of adjustable chokes of the first and second stages , a separation unit consisting of a main and receiving separators, a liquefied natural gas weighing unit with electronic scales, a unit for storing and dispensing liquefied natural gas, an ejector for supplying natural gas into the gas pipeline to receive the block box for the auxiliary needs of the compressor station, piping and fittings.
RU2023107916A 2023-03-30 Natural gas liquefaction system at compressor station of main gas pipeline RU2812844C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2812844C1 true RU2812844C1 (en) 2024-02-02

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2412410C1 (en) * 2009-06-08 2011-02-20 Дочернее Открытое Акционерное Общество (ДОАО) "Оргэнергогаз" Liquefaction method of natural gas pumped from main gas line (versions)
RU2541360C1 (en) * 2014-02-20 2015-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Екатеринбург" Liquefied natural gas production method and complex for its implementation
RU2636966C1 (en) * 2016-11-14 2017-11-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Method for production of liquefied natural gas
RU2714088C1 (en) * 2019-04-25 2020-02-11 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром СПГ технологии" Natural gas liquefaction complex (versions)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2412410C1 (en) * 2009-06-08 2011-02-20 Дочернее Открытое Акционерное Общество (ДОАО) "Оргэнергогаз" Liquefaction method of natural gas pumped from main gas line (versions)
RU2541360C1 (en) * 2014-02-20 2015-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Екатеринбург" Liquefied natural gas production method and complex for its implementation
RU2636966C1 (en) * 2016-11-14 2017-11-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Method for production of liquefied natural gas
RU2714088C1 (en) * 2019-04-25 2020-02-11 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром СПГ технологии" Natural gas liquefaction complex (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3640449B1 (en) Staged cold energy storage type supercritical compressed air energy storage system and method
CN108979762B (en) Staged cold accumulation type supercritical compressed air energy storage system and method
US5459994A (en) Gas turbine-air separation plant combination
CA2775449C (en) Methods of natural gas liquefaction and natural gas liquefaction plants utilizing multiple and varying gas streams
MX2013014870A (en) Process for liquefaction of natural gas.
CN102782429A (en) Flexible liquefied natural gas plant
Faramarzi et al. An innovative mixed refrigerant hydrogen liquefaction cycle to store geothermal energy as liquid hydrogen
KR100859384B1 (en) Method and arrangement for separating gas mixture in emergency operation
RU2812844C1 (en) Natural gas liquefaction system at compressor station of main gas pipeline
Nourbakhsh et al. Energy, exergy and economic analysis of a hydrogen liquefaction process integrated with a PRICO cycle
RU2694566C1 (en) Natural gas liquefaction system at main gas line compressor station
CN114777412B (en) Hydrogen liquefying plant with thermal siphon type hydrogen subcooler
CN108469150B (en) Hydrogen liquefying device
CN215676067U (en) Liquid air production device utilizing LNG cold energy
CN111076496A (en) Peak regulation system and peak regulation method for air separation device of thermal power plant
CN210768963U (en) Peak regulation system of air separation device of nuclear power plant
CN103557675A (en) Cryogenic distillation liquidation system and method for synthesis ammonia chemical tail gas
CN114777411A (en) Hydrogen liquefying device with regeneration pipeline
CN203572140U (en) Copious cooling rectification hydraulic system for synthetic ammonia chemical tail gas
CN113028738A (en) Liquid air energy storage device
RU2689505C1 (en) Natural gas liquefaction complex at gas distribution station
Ghaseminejad et al. Modeling, analyses, and assessment of a liquid air energy storage (LAES) system
RU2805403C1 (en) Method for producing liquefied natural gas at gas pipeline compressor station
RU2783611C1 (en) Plant for the production of liquefied natural gas
RU2814313C1 (en) Device for preparing hydrocarbon gas for transport