https://www.asiachmical.com/lng-plant/lng-processing-plant.html
1. Класификация на процеса на втечняване на природен газ
Понастоящем типовете процеси на втечняване на природен газ се разделят главно въз основа на техните функции и методи на охлаждане.
(1) Според техните функции те могат да бъдат разделени на агрегати за втечняване с основен товар и агрегати за втечняване с пик. Малкомащабните инсталации за втечнен природен газ принадлежат към инсталациите за втечняване с намаляване на пика.
(2) Според метода на охлаждане той може да бъде разделен на: ① процес на каскадно втечняване; ② смесен процес на втечняване на хладилен агент, включително затворен, отворен, предварително охлаждане с пропан, CII и др.; ③ процес на втечняване с разширител, включително разширяване на природен газ, разширяване на азот, разширяване на азот-метан и др.
Въпреки това, горното разделение не е строго и обикновено се приема съставен процес, който включва различни комбинации от определени части от различните процеси на втечняване, описани по-горе, и всеки метод съдържа множество типове.
2. Видове и състав на инсталациите за втечняване на природен газ
Типовете инсталации за втечняване на природен газ включват основно инсталации за втечняване с базово натоварване, инсталации за втечняване с пиково натоварване, плаващи единици за съхранение и разтоварване на LNG и приемни терминали за LNG, като техните определения са както следва.
(1) Инсталация за втечняване с основен товар: отнася се до широкомащабна инсталация за втечняване, произведена за местна употреба или външен транспорт.
(2) Устройство за втечняване с пиково намаляване: отнася се до устройство за втечняване на природен газ за пиково натоварване или за допълване на доставките на гориво през зимата, обикновено втечняващо и съхраняващо излишния природен газ по време на ниско пиково натоварване и повторно изпаряване за използване при пикови или спешни случаи ситуации.
(3) Плаващо устройство за производство, съхранение и разтоварване на LNG: Това е нов тип устройство за втечняване на природен газ в маргинални газови полета и офшорни газови находища. Предпочитан е заради предимствата си на ниска инвестиция, кратък срок на строителство и лесно събаряне.
(4) Терминал за получаване на втечнен природен газ: отнася се до устройството, което приема втечнения природен газ, транспортиран от превозвачи на втечнен природен газ от основното устройство за втечняване на природен газ, обикновено оборудвано със система за възстановяване на втечнения газ за изпарен газ от горната част на резервоара за втечнен природен газ (Boil Off Gas).
Инсталацията за втечняване на природен газ обикновено се състои от процес на предварителна обработка на природен газ, процес на втечняване, система за съхранение, система за контрол и противопожарна система, сред които процесът на втечняване е основната част на инсталацията за втечняване на природен газ. Мащабните инсталации за втечнен природен газ обикновено включват няколко комплекта инсталации за втечняване на природен газ и всеки комплект инсталации за втечняване може да има множество производствени линии. Поради различните производствени цели на различните агрегати за втечняване, естествено има големи разлики в техния специфичен състав.
3. Метод за охлаждане с LNG
Така нареченото охлаждане се отнася до използването на изкуствени методи за създаване на нискотемпературна (под температурата на околната среда) технология. Методите за охлаждане включват главно следните три.
(1) Използвайте ендотермичния ефект на фазовите преходи на материала (като топене, изпарение, сублимация), за да постигнете охлаждане. Така нареченото парно охлаждане се отнася до използването на течно изпаряване за постигане на охлаждане. Охлаждането с пара може да бъде разделено на три вида: компресия на пара (механична компресия), инжекция на пара и абсорбция. Понастоящем се използва предимно охлаждане с компресия на пара.
(2) Използвайте охлаждащия ефект на разширяването на газа, за да постигнете охлаждане. Охлаждането с газово разширение в момента широко използва охлаждане с турбинно разширение, а също така използва охлаждане с дроселна клапа и охлаждане с топлинен сепаратор.
(3) Използвайте термоелектричния ефект на полупроводниците за постигане на охлаждане.
В процеса на втечняване на природен газ, изпаряването на течността и разширяването на газа се използват широко за постигане на охлаждане. Дроселиращото охлаждане трябва да има енергия с достатъчно високо налягане, за да се използва, а ефективността е ниска. Обикновено се използва в ситуации, когато налягането на суровия газ е високо и необходимото количество втечняване е малко.
4. Общ процес на втечняване на природен газ
Различните процеси на втечняване имат различни методи за охлаждане. В процеса на втечняване на природен газ общият процес на втечняване на природен газ включва главно процес на каскадно втечняване, процес на втечняване със смесен хладилен агент и процес на втечняване с разширител, а техните методи за охлаждане са както следва.
(1) Каскаден процес на втечняване
Състои се от няколко припокриващи се хладилни цикъла, работещи при различни температури, в които частите с висока, средна и ниска температура използват съответно хладилни агенти с висока, средна и ниска температура. Изпарението на хладилния агент във високотемпературната част се използва за кондензиране на хладилния агент в нискотемпературната част, а хладилният агент в нискотемпературната част се изпарява повторно, за да се изведе охлаждащият капацитет и тези части са свързани с няколко изпарителни кондензатора. Изпарителният кондензатор е едновременно изпарител на високотемпературната част и кондензатор на нискотемпературната част. за природен газ
За втечняване се използва предимно тристепенен каскаден хладилен цикъл с пропан, етилен и метан като хладилни агенти.
(2) Процес на втечняване на смесен хладилен агент
Процесът е развит от процеса на каскадно охлаждане в края на 60-те години на миналия век. Въглеводородни смеси (N2, C1, C2, C3, C4, C5) се използват най-вече като хладилни агенти за заместване на множество чисти компоненти в процеса на каскадно охлаждане и съставът се определя според състава и налягането на захранващия газ. Възползвайки се от характеристиките на тежките компоненти в многокомпонентната смес, кондензиращи първо и леките компоненти, кондензиращи по-късно, капацитетът на охлаждане на различни температурни нива може да се получи чрез последователно кондензиране, разделяне, дроселиране и изпаряване и в зависимост от това дали смесените хладилен агент се смесва със суровия природен газ. Има два вида смесени хладилни процеси: затворен и отворен.
(3) Процес на втечняване с разширител
Разширителният хладилен цикъл приема най-вече цикъла на Reverse-Brayton. В този цикъл работният флуид се компресира изоентропично от компресора, охлажда се от охладителя и след това се разширява изоентропично адиабатично в турборазширителя и извършва външна работа, за да получи нискотемпературен въздушен поток за производство на студена енергия. В процеса на втечняване на природен газ разширителното охлаждане приема главно следните четири форми: директно разширително охлаждане на природен газ, азотно разширително охлаждане, азотно-метаново смесено разширително охлаждане и др.
5. Хладилен принцип и характеристики на процеса на втечняване с разширител
Разширителен цикъл се отнася до процеса на реализиране на втечняване на природен газ чрез използване на хладилен агент под високо налягане и охлаждане в цикъла на Клод чрез адиабатно разширение на турбо-разширител. Ключовото оборудване е турборазширителят, който има предимствата на висока изоентропична ефективност и възстановима работа на разширение. Следователно, този процес е все по-предпочитан от инсталации за втечняващ природен газ с намаляване на пика с малък капацитет на втечняване и обикновено се използва за устройства с капацитет на втечняване 7×104-70×104m3/d.
Основният принцип на хладилния процес на втечняване с разширител е: газът се разширява и охлажда в разширителя, докато произвежда работа, която може да се използва за задвижване на компресора; когато има "естествена" разлика в налягането между суровия газ, влизащ в устройството, и търговския газ, напускащ устройството, процесът на втечняване няма да е необходимо да се допълва с енергия "от външния свят", а ще разчита на "естествен" диференциали в налягането за постигане на охлаждане през разширителя. Според различните хладилни агенти той може да бъде разделен на процес на втечняване чрез разширяване на азот, процес на втечняване на смесен азот и метан и процес на втечняване с директно разширяване на природен газ.
(1) Процес на втечняване с директно разширение на природен газ
Този процес се отнася до процеса на директно използване на природния газ под високо налягане от газовото находище и адиабатното му разширяване в разширителя до налягането на преносния тръбопровод, като по този начин се реализира процесът на втечняване на природния газ. Той е особено подходящ за случаи, когато налягането в тръбопровода е високо, действителното работно налягане е ниско и налягането трябва да се намали в средата. Тъй като природният газ, влизащ в разширителя, не трябва да отстранява CO2, а само да отстранява CO2 от втечнената част на суровия газ, обемът на газа за предварителна обработка е значително намален. Когато устройството работи нормално, природният газ, изпарен от резервоара за съхранение, се компресира от компресора за обратен газ и след това се връща в системата за втечняване. Този процес може да спести разходите за специално производство, транспортиране и съхранение на хладилен агент; има предимствата на прост процес, компактно оборудване, малка инвестиция, гъвкаво регулиране и надеждна работа. Въпреки това, този процес на втечняване не може да постигне ниска температура, голям обем на циркулиращия газ и ниска скорост на втечняване като процеса на втечняване с азотно разширение и работната производителност на разширителя е силно повлияна от налягането и състава на суровия газ и безопасността изискванията към системата са сравнително високи. Високо.
(2) Процес на втечняване при разширяване на азота
Това е вариант на процеса на втечняване с директно разширение, цикълът на азотно охлаждане е отделен от веригата на втечняване на природен газ, а цикълът на охлаждане на хлор осигурява студен капацитет за природния газ. Предимствата му са, че има по-голяма адаптивност към промяната на компонентите на суровия газ, силен капацитет за втечняване, проста и удобна работа на цялата система; Циркулацията на дълготраен агент е с около 40 процента по-висока.
(3) Процес на втечняване при смесено разширяване на азот и метан
Това е подобрение на процеса на втечняване при разширяване на азота, което може да намали температурната разлика на топлообмена в студения край. В сравнение с цикъла на смесен хладилен агент, той има предимствата на прост процес, лесен контрол, кратко време за стартиране и спестяване на 10 процента до 20 процента от консумацията на енергия в сравнение с охлаждане с чисто азотно разширение.
6. Принципът на работа на турборазширителя
Турборазширителят е високоскоростна въртяща се термична машина. Съгласно закона за преобразуване и запазване на енергията, когато газът извършва външна работа по време на адиабатно разширение в турборазширителя, неговата енергия ще бъде намалена и в същото време ще се генерира известен спад на енталпията, като по този начин ще се намали температурата на самия газ и създаване на условия за втечняване на газа.
Турборазширителят всъщност е обратното действие на центробежен компресор. Центробежният компресор се задвижва от електрически двигател за увеличаване на налягането на газа, който консумира енергия. Турборазширителят използва високоскоростния въздушен поток, генериран от разширяването на газ под високо налягане, за да въздейства върху работното работно колело на турборазширителя, така че работното колело да се върти с висока скорост. Високоскоростното въртящо се работно колело може да генерира определено количество мощност и след това да извършва външна работа. В същото време температурата и налягането на разширения газ спадат. С други думи, турборазширителят използва промяната на скоростта на средата за преобразуване на енергия, която може не само да осигури капацитет за охлаждане на устройството за втечняване, но и работата, генерирана от разширението, може да се използва за задвижване на оборудване като компресори или генератори, намалявайки единица LNG. обемна консумация на енергия.
