СПОСОБ СЖИЖЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА Российский патент 2017 года по МПК F25J1/00 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в газовой промышленности для сжижения природного газа.

Известен способ частичного сжижения природного газа [RU 2525759, опубл. 20.08.2014 г., МПК F25J 1/00] путем охлаждения обратным потоком газа, дросселирования, разделения на продукционный и технологический потоки, их охлаждения, дросселирования, нагрева охлажденного технологического потока паровой фракцией, продукционным и технологическим потоками, повторного дросселирования и подачи в обратный поток газа, а также дросселирования и разделения в ректификационной колонне охлажденного продукционного потока на жидкую и паровую фракции, которую реконденсируют и частично направляют в колонну, а частично дросселируют и разделяют на сжиженный природный газ и паровую фазу, подаваемую в обратный поток газа.

Недостатком известного способа является низкий выход сжиженного газа из-за отсутствия рециркуляции обратного потока газа.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ частичного сжижения природного газа и установка для его реализации [RU 2280826, опубл. 27.07.2006 г., МПК F25J 1/00] путем предварительного охлаждения технологическим потоком, осушки и очистки от углекислого газа (очистки) сжатой смеси природного газа и нагретого технологического потока, ее повторного охлаждения технологическим потоком и газом сепарации, редуцирования, переохлаждения сжиженным природным газом и разделения на технологический и продуктовый потоки, при этом последний редуцируют и разделяют на сжиженный природный газ и газ сепарации, который нагревают и, по меньшей мере частично, используют при очистке газа и в качестве топлива привода компрессора и/или выводят.

Недостатком данного способа является низкий выход сжиженного природного газа из-за недостаточной глубины предварительного охлаждения и его низкое качество из-за отсутствия очистки от тяжелых и легких компонентов (углеводороды С₂₊, сернистые соединения, азот, гелий и пр.).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение выхода и качества сжиженного природного газа.

Техническим результатом, получаемым при использовании изобретения, является повышение выхода сжиженного природного газа за счет предварительного охлаждения газа сепарации внешним хладоагентом и собственным хладоагентом, получаемым с помощью чиллера за счет тепла отходящих газов привода компрессора, а также повышение качества сжиженного природного газа за счет дополнительной очистки природного газа от тяжелых и, при необходимости, от легких компонентов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем очистку газа, предварительное охлаждение сжатой смеси природного газа и нагретого технологического потока, ее повторное охлаждение технологическим потоком и газом сепарации, а также разделение на технологический и продуктовый потоки, при этом последний редуцируют и сепарируют с получением сжиженного природного газа и газа сепарации, который нагревают и используют при очистке газа и в качестве топлива привода компрессора, особенность заключается в том, что очистке, дополнительно включающей очистку от сернистых соединений и паров ртути, подвергают природный газ, при предварительном охлаждении природный газ дополнительно охлаждают внешним хладоагентом, хладоагентом, полученным с помощью чиллера за счет тепла отходящих газов привода компрессора, и газом сепарации, а технологический поток редуцируют и нагревают.

При сжижении природного газа, обогащенного легкими компонентами, редуцированный продуктовый поток целесообразно сепарировать в условиях противоточного нагрева по меньшей мере частью технологического потока, например, в пленочной колонне, что обеспечивает отгонку легких компонентов.

В качестве внешнего хладоагента используют, например, атмосферный воздух.

Дополнительная очистка природного газа от сернистых соединений и паров ртути позволяет повысить качество сжиженного природного газа. Предварительное охлаждение с использованием дополнительных хладоагентов позволяет уменьшить циркуляцию технологического потока, снизить мощность компрессора и расход топливного газа, за счет чего повысить выход сжиженного природного газа.

При реализации способа природный газ 1 очищают от паров воды, тяжелых углеводородов, углекислого газа, сернистых соединений и паров ртути в блоке 2, например, адсорбцией, смешивают с нагретым редуцированным технологическим потоком 3, сжимают компрессором 4 с двигателем внутреннего сгорания 5 в качестве привода, часть компрессата 6 охлаждают в теплообменниках 7 и 8 сначала внешним хладоагентом, например воздухом, а затем хладоагентом, полученным в чиллере 9 за счет тепла отходящих газов 10 привода 5, и смешивают с остальной частью 11, охлажденной частично нагретым газом сепарации 12 в теплообменнике 13, охлаждают в рекуперационном теплообменнике 14 и разделяют на технологический поток 15, который редуцируют с помощью устройства 16 и нагревают в теплообменнике 14, и продуктовый поток 17, который редуцируют с помощью устройства 18 и сепарируют в устройстве 19, например сепараторе, с получением сжиженного природного газа 20 и газа сепарации 12, который нагревают в теплообменниках 14 и 13. По меньшей мере часть 21 нагретого газа сепарации используют в блоке 3, например, для регенерации адсорбентов, при этом полученный газ регенерации 22 смешивают с оставшейся частью нагретого газа сепарации 23 и подают в качестве топливного газа в привод 5. При необходимости снижения содержания легких компонентов в сжиженном природном газе редуцированный продуктовый поток 17 сепарируют в условиях противоточного нагрева по меньшей мере частью технологического потока 24 (показано пунктиром), при этом в качестве устройства 19 используют, например, пленочную отгонную колонну. При необходимости технологические потоки очищают от механических примесей (не показано).

Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером. Природный газ состава (% об.): метан 94,5%, этан 2,5%, пропан 0,4%, бутаны 0,3%, С₅₊ 0,1%, углекислый газ 0,2%, азот 2,0%, в количестве 1324 нм³/час при давлении 5,5 МПа и 20°C осушают и очищают адсорбцией, смешивают с 4055 нм³/час технологического газа, сжимают до 25 МПа, раздельно охлаждают газом сепарации, воздухом и хладоагентом до 10°C, редуцированным технологическим газом и газом сепарации до минус 153,7°C, разделяют на технологический газ, который редуцируют в детандере до 5,5 МПа, нагревают и направляют на смешение, и продуктовый газ, который редуцируют в детандере до 0,15 МПа, сепарируют в пленочной колонне с получением 36 нм³/час газа сепарации, который нагревают до 50°C и используют в качестве топливного газа, и 964 кг сжиженного природного газа с содержанием метана 90,7% масс.

В аналогичных условиях по способу, использованному в качестве прототипа, получено 600 кг/час сжиженного природного газа с содержанием метана 86,7% масс.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить выход и повысить качество сжиженного природного газа и может найти применение в газовой промышленности.

Изобретение относится к криогенной технике. Способ сжижения природного газа включает очистку природного газа от тяжелых углеводородов, сернистых соединений и паров ртути, смешение с технологическим газом и сжатие компрессором с двигателем внутреннего сгорания в качестве привода. Полученный компрессат разделяют на две части. Одну часть охлаждают сторонним хладоагентом и хладоагентом, полученным в чиллере за счет тепла отходящих газов привода компрессора, и смешивают с другой частью, предварительно охлажденной частично нагретым газом сепарации, охлаждают в рекуперационном теплообменнике и разделяют на технологический и продуктовый газы. Продуктовый газ редуцируют и сепарируют с получением сжиженного природного газа и газа сепарации. Газ сепарации нагревают, смешивают с газами регенерации и используют в качестве топливного газа для привода компрессора. Технологический газ редуцируют, нагревают в рекуперационном теплообменнике и смешивают с очищенным и осушенным природным газом. Для снижения содержания легких компонентов в сжиженном природном газе редуцированный продуктовый газ сепарируют в условиях противоточного нагрева по меньшей мере частью технологического газа. Техническим результатом является повышение выхода и качества сжиженного природного газа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ сжижения природного газа, включающий очистку газа, предварительное охлаждение сжатой смеси природного газа и нагретого технологического потока, ее повторное охлаждение технологическим потоком и газом сепарации, а также разделение на технологический и продуктовый потоки, при этом последний редуцируют и сепарируют с получением сжиженного природного газа и газа сепарации, который нагревают и используют при очистке газа и в качестве топлива привода компрессора, отличающийся тем, что очистке, дополнительно включающей очистку от сернистых соединений и паров ртути, подвергают природный газ, при предварительном охлаждении природный газ дополнительно охлаждают внешним хладоагентом, хладоагентом, полученным с помощью чиллера за счет тепла отходящих газов привода компрессора, и газом сепарации, а технологический поток редуцируют и нагревают.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что редуцированный продуктовый поток сепарируют в условиях противоточного нагрева по меньшей мере частью технологического потока.