УСТАНОВКА ДЛЯ СЖИЖЕНИЯ ГАЗА Российский патент 2018 года по МПК F25J1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к оборудованию для производства сжиженного газа посредством сжижения сырого газа.

Уровень техники

[0002] Процесс производства сжиженного природного газа включает в себя этап предварительной обработки природного газа, такой как удаление кислого газа и воды, последующий этап предварительного охлаждения природного газа, например, примерно до температуры -40°С, с использованием хладагента предварительного охлаждения, и последующий этап удаления тяжелого газа из природного газа и сжижения природного газа посредством его охлаждения до температуры в пределах диапазона, например, от -155°С до -158°С, с использованием основного хладагента. Примеры, используемые в качестве хладагента предварительного охлаждения, включают в себя хладагент, содержащий пропан в качестве основного компонента, а примеры, используемые в качестве основного хладагента, включают в себя смешанный хладагент, содержащий смесь метана, этана, пропана и азота.

[0003] Данные хладагенты циркулируют в парокомпрессионном цикле охлаждения. В цикле охлаждения хладагенты в газообразном состоянии сжимаются компрессором, а затем охлаждаются и сжижаются с помощью конденсатора. Сжиженные хладагенты высокого давления имеют давления и температуры, пониженные, например, посредством дроссельных вентилей или турбодетандеров. Низкотемпературные хладагенты повторно превращаются в газ при теплообмене с природным газом. Хладагент предварительного охлаждения также используют для охлаждения основного хладагента, сжатого компрессором. После охлаждения хладагентом предварительного охлаждения основной хладагент обменивается теплом с природным газом.

[0004] В патентной литературе 1 описана подобная установка для сжижения газа, в которой установлены следующие устройства на одной стороне стеллажа для труб, образующего трубный узел: теплообменная система предварительного охлаждения, использующая первый хладагент (хладагент предварительного охлаждения), первый компрессор хладагента, сжимающий первый хладагент, сверхнизкотемпературная теплообменная система, использующая второй хладагент (основной хладагент), и второй компрессор хладагента, сжимающий второй хладагент.

В качестве источников привода компрессора были использованы промышленные газовые турбины мощностью, например, 80 МВт. С другой стороны, недавно были разработаны высокопроизводительные эффективные газовые турбины меньшей мощности, например, от 25 МВт до 60 МВт, первоначально разработанные для самолетов. Авторы изобретения предполагают, что использование множества газовых турбин меньшей мощности увеличит свободу выбора проектных решений.

Однако использование множества газовых турбин меньшей мощности в схеме, раскрытой в патентной литературе 1, делает сложным расположение труб, требуя большого пространства и увеличения размеров установки для сжижения газа.

[0005] В патентной литературе 2 описана технология, предполагающая использование множества компрессоров, приводимых от соответствующих газовых турбин в цикле охлаждения для сжижения природного газа, но не раскрыт способ решения проблем, с которыми столкнулись авторы изобретения.

Список источников

Патентная литература

[0006] [Патентная литература 1] Нерассмотренная заявка на изобретение Японии №2005-147568.

[Патентная литература 2] Международная публикация №2014/48845.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая проблема

[0007] Настоящее изобретение разработано на основе существующего уровня техники и направлено на создание технологии для упрощения расположения труб и минимизации пространства для размещения установки для сжижения газа, содержащей множество компрессоров, соответственно, используемых в цикле охлаждения, в котором сырой (неочищенный) газ предварительно охлаждается, и в цикле охлаждения, в котором предварительно охлажденный сырой газ сжижается.

Решение проблемы

[0008] Установка для сжижения газа для производства сжиженного газа посредством сжижения сырого газа (raw gas), содержит: участок стеллажа для труб, имеющий прямоугольную форму на виде сверху, удерживающий трубный узел, и на котором расположена теплообменная система воздушного охлаждения, охлаждающая текучую среду в трубе с помощью воздуха; теплообменный участок предварительного охлаждения, предварительно охлаждающий сырой газ посредством расширения сжатого хладагента предварительного охлаждения; первый компрессор, сжимающий хладагент предварительного охлаждения; основной теплообменный участок, охлаждающий и сжижающий сырой газ, предварительно охлажденный на теплообменном участке предварительного охлаждения, посредством расширения сжатого основного хладагента; второй компрессор и третий компрессор, которые по отдельности сжимают основной хладагент, подвергнутый теплообмену на основном теплообменном участке; вспомогательный теплообменный участок, охлаждающий основной хладагент, сжатый во втором компрессоре и третьем компрессоре, посредством расширения сжатого хладагента предварительного охлаждения; и четвертый компрессор, который сжимает хладагент предварительного охлаждения. Первый компрессор, теплообменный участок предварительного охлаждения, вспомогательный теплообменный участок и четвертый компрессор расположены в указанном порядке вдоль длинной стороны участка стеллажа для труб снаружи участка стеллажа для труб. Второй компрессор, основной теплообменный участок и третий компрессор расположены в указанном порядке вдоль другой длинной стороны участка стеллажа для труб снаружи участка стеллажа для труб. Труба, которая обеспечивает возможность переноса хладагента предварительного охлаждения, подвергнутого теплообмену на теплообменном участке предварительного охлаждения, и труба, которая обеспечивает возможность переноса хладагента предварительного охлаждения, подвергнутого теплообмену на вспомогательном теплообменном участке, объединены в одну трубу, а указанная объединенная труба разветвляется на трубы, соединенные с первым компрессором и четвертым компрессором. Труба, которая обеспечивает возможность переноса хладагента предварительного охлаждения, сжатого в первом компрессоре, и труба, которая обеспечивает возможность переноса хладагента предварительного охлаждения, сжатого в четвертом компрессоре, объединены в одну трубу, а указанная объединенная труба разветвляется на трубы, соединенные с теплообменным участком предварительного охлаждения и вспомогательным теплообменным участком. Труба, которая обеспечивает возможность переноса сырого газа, охлажденного на теплообменном участке предварительного охлаждения, соединена с основным теплообменным участком через участок стеллажа для труб. Труба, которая обеспечивает возможность переноса основного хладагента, сжатого во втором компрессоре и третьем компрессоре, соединена с вспомогательным теплообменным участком через участок стеллажа для труб.

[0009] Установка для сжижения газа может иметь следующие признаки:

(a) установлено множество первых компрессоров. Установлено множество вторых компрессоров и множество третьих компрессоров, соответственно. Установлено множество четвертых компрессоров.

(b) труба, которая обеспечивает возможность переноса основного хладагента, сжатого во втором компрессоре, и труба, которая обеспечивает возможность переноса основного хладагента, сжатого в третьем компрессоре, объединены в одну трубу, а указанная объединенная труба соединена со вспомогательным теплообменным участком.

(c) трубы расположены таким образом, что обеспечена возможность подачи сырого газа с короткой стороны участка стеллажа для труб и выпуска его с другой короткой стороны участка стеллажа для труб. Участок предварительной обработки расположен снаружи участка стеллажа для труб вдоль ряда, состоящего из второго компрессора, основного теплообменного участка и третьего компрессора, в положении, смежном с короткой стороной, и на участке предварительной обработки обеспечена возможность обработки сырого газа перед его предварительным охлаждением на теплообменном участке предварительного охлаждения.

(d) основной теплообменный участок и по меньшей мере один из теплообменного участка предварительного охлаждения и вспомогательного теплообменного участка перекрываются по меньшей мере частично, если смотреть в направлении, в котором проходят короткие стороны участка стеллажа для труб.

Положительные эффекты изобретения

[0010] В настоящем изобретении теплообменный участок предварительного охлаждения, на котором предварительно охлаждается сырой газ, и вспомогательный теплообменный участок, на котором охлаждается основной хладагент, расположены на одной стороне участка стеллажа для труб, удерживающего трубный узел. Кроме того, компрессоры, которые совместно (одновременно) сжимают хладагент предварительного охлаждения, подвергнутый теплообмену на этих теплообменных участках, расположены по обе стороны указанных теплообменных участков. На другой стороне участка стеллажа для труб расположен основной теплообменный участок, на котором сжижается предварительно охлажденный сырой газ. Множество компрессоров, которые сжимают основной хладагент, подвергнутый теплообмену в основном теплообменном участке, расположено на каждой из обеих сторон основного теплообменного участка. Таким образом, когда для цикла охлаждения используют множество компрессоров, может быть устранена сложность расположения труб, и пространство для размещения установки для сжижения газа может быть сведено к минимуму.

Краткое описание чертежей

[0011] На фиг. 1 приведен схематический вид сверху оборудования для производства сжиженного природного газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 приведена структурная схема расположения теплообменного участка предварительного охлаждения и вспомогательного теплообменного участка, входящая в состав оборудования для производства сжиженного природного газа.

На фиг. 3 приведена структурная схема расположения участка сжижения и компрессоров, входящая в состав оборудования для производства сжиженного природного газа.

На фиг. 4 приведен схематический разрез конструкции стеллажа для труб в оборудовании для производства сжиженного природного газа, выполненный в вертикальной плоскости.

Осуществление изобретения

[0012] Далее будет описано оборудование для производства сжиженного природного газа (СПГ) или установка для сжижения газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Вначале со ссылками на вид сверху по фиг. 1 описана схематическая конфигурация оборудования для производства СПГ.

[0013] Описание приведено в том порядке, в котором обрабатывается природный газ (далее обозначенный «ПГ»). Оборудование для производства СПГ содержит участок 1 удаления кислого газа, участок 2 удаления воды, теплообменный участок 3 предварительного охлаждения и участок 5 сжижения. На участке 1 удаления кислого газа кислый газ удаляется из ПГ, который представляет собой сырой газ. На участке 2 удаления воды из ПГ удаляется вода. На теплообменном участке 3 предварительного охлаждения ПГ, подвергнутый предварительной обработке по удалению кислого газа и удалению воды, предварительно охлаждается, и полученный ПГ охлаждается до температуры в пределах диапазона примерно от -20°С до -70°С, например, до промежуточной температуры в диапазоне от -38°С до -39°С. Смесь газа и жидкости, охлажденная до промежуточной температуры, передается на участок удаления тяжелых компонентов, который не показан, для удаления тяжелых компонентов, равных или более тяжелых, чем соединения с числом атомов углерода, равным 2 (этан и соединения, более тяжелые, чем этан), а затем ПГ, содержащий метан в качестве основного компонента и некоторое количество этана, пропана и бутана, охлаждается до температуры в пределах диапазона от -155°С до -158°С для сжижения, чтобы получать СПГ, который представляет собой сжиженный газ, на участке 5 сжижения.

Здесь система 10 труб, показанная на фиг. 1, представляет собой систему труб, через которую проходит сырой материал ПГ или полученный СПГ. Участок 1 удаления кислого газа и участок 2 удаления воды соответствует участку предварительной обработки оборудования для производства СПГ согласно варианту осуществления изобретения.

[0014] На теплообменном участке 3 предварительного охлаждения предварительно охлаждается ПГ, подвергнутый предварительной обработке, с использованием, например, пропана (обозначенного «СЗ» на фиг. 2), который представляет собой хладагент предварительного охлаждения. Хладагент предварительного охлаждения, также используется на последующем участке 5 сжижения, для охлаждения основного хладагента (обозначен «СХ», что означает смешанный хладагент, на фиг. 2 и 3). Далее операция, выполняемая хладагентом предварительного охлаждения для охлаждения основного хладагента, называется «вспомогательное охлаждение».

На фиг. 2 показан теплообменный участок 3 предварительного охлаждения, описанный выше, вспомогательный теплообменный участок 8, на котором охлаждается основной хладагент, и первый компрессор 4 и четвертый компрессор 9, которые сжимают указанные хладагенты предварительного охлаждения, заканчивающие предварительное охлаждение ПГ и предварительное охлаждение основного хладагента.

[0015] Теплообменный участок 3 предварительного охлаждения содержит множество теплообменных систем. На фиг. 2 в качестве примера показана только одна теплообменная система 30. Каждая теплообменная система 30 содержит, например, четыре теплообменных элемента 31, 32, 33 и 34, соединенных последовательно. В настоящем описании, чтобы отличать их от «теплообменных систем», указанные соединенные последовательно элементы называются «теплообменными элементами». Теплообменный элемент 31 не должен быть расположен в каждой теплообменной системе 30.

[0016] Хладагент предварительного охлаждения, подаваемый из подводящей трубы 301 хладагента предварительного охлаждения в теплообменную систему 30, проходит через теплообменные элементы 31, 32, 33 и 34, соединенные последовательно в указанном порядке, и охлаждает ПГ, аналогично проходящий через трубы теплообменных элементов 31, 32, 33 и 34 в указанном порядке, благодаря теплообмену с ПГ. Дроссельные вентили 311, 321, 331 и 341, соответственно, предусмотрены на входах теплообменных элементов 31, 32, 33 и 34. В указанных дроссельных вентилях 311, 321, 331 и 341 происходит адиабатическое расширение хладагента предварительного охлаждения для понижения температуры хладагента предварительного охлаждения, и, таким образом, для постепенного понижения температуры ПГ на выходах теплообменных элементов 31, 32 и 33. Следовательно, на выходе последнего теплообменного элемента 34 (выходе теплообменной системы 30), получают ПГ в виде смеси газа и жидкости, охлажденной до температуры в пределах диапазона, например, от -37°С до -40°С, предпочтительно, от -38°С до -39°С.

[0017] Часть хладагента предварительного охлаждения, окончательно охлаждающего ПГ, извлекается из теплообменных элементов 31, 32 и 33. На фиг. 2 в соответствии с величиной давления хладагента на выходах теплообменных элементов 31, 32 и 33 ссылочные обозначения закреплены за соответствующими трубами: ссылочное обозначение «ВД», означающее высокое давление, закреплено за трубой, по которой переносится часть хладагента предварительного охлаждения, извлеченная из теплообменного элемента 31. Ссылочное обозначение «СД», означающее среднее давление, закреплено за трубой, по которой переносится часть хладагента предварительного охлаждения, извлеченная из теплообменного элемента 32. Ссылочное обозначение «НД», означающее низкое давление, закреплено за трубой, по которой переносится часть хладагента предварительного охлаждения, извлеченная из теплообменного элемента 33. Ссылочное обозначение «ОНД», означающее очень низкое давление, закреплено за трубой, по которой переносится часть хладагента предварительного охлаждения на выходе из последнего теплообменного элемента 34.

[0018] В дальнейшем описана конфигурация вспомогательного теплообменного участка 8, выполняющего вспомогательное охлаждение основного хладагента. Вспомогательный теплообменный участок 8 имеет по существу такую же конфигурацию, как теплообменный участок 3 предварительного охлаждения, описанный выше, за исключением того, что охлаждаемой текучей средой является основной хладагент.

А именно, хладагент предварительного охлаждения, подаваемый из подводящей трубы 801 хладагента предварительного охлаждения в теплообменную систему 80, проходит через теплообменные элементы 81, 82, 83 и 84, соединенные последовательно в указанном порядке, и охлаждает основной хладагент, аналогично проходящий через трубы теплообменных элементов 81, 82, 83 и 84 в указанном порядке, благодаря теплообмену с основным хладагентом. Дроссельные вентили 811, 821, 831 и 841, соответственно, установлены на входах теплообменных элементов 81, 82, 83 и 84. В указанных дроссельных вентилях 811, 821, 831 и 841 происходит адиабатическое расширение хладагента предварительного охлаждения для понижения температуры хладагента предварительного охлаждения, и, таким образом, для постепенного понижения температуры основного хладагента на выходах теплообменных элементов 81, 82 и 83. Таким образом, на выходе последнего теплообменного элемента 84 (выходе теплообменной системы 80), получают основной хладагент, охлажденный до температуры в пределах диапазона, например, от -37°С до -40°С, предпочтительно, от -38°С до -39°С.

[0019] Также, аналогично теплообменному участку 3 предварительного охлаждения, часть хладагента предварительного охлаждения, окончательно охлаждающего основной хладагент, извлекается из теплообменных элементов 81, 82 и 83. На фиг. 2, в соответствии с величиной давления хладагента предварительного охлаждения на каждом участке, такие же ссылочные обозначения, как закрепленные за трубами, по которым переносится хладагент предварительного охлаждения от теплообменных элементов 31, 32, 33 и 34 теплообменного участка 3 предварительного охлаждения, закреплены за соответствующими трубами, по которым переносится часть хладагента предварительного охлаждения, извлеченного из указанных теплообменных элементов 81, 82 и 83, и на выходе из последнего теплообменного элемента 84.

[0020] Потоки хладагента предварительного охлаждения через выводящие и выходные трубы, непрерывные с теплообменными элементами 31, 32, 33 и 34 теплообменного участка 3 предварительного охлаждения, и потоки хладагента предварительного охлаждения через выводящие и выходные трубы, непрерывные с теплообменными элементами 81, 82, 83 и 84 вспомогательного теплообменного участка 8, объединены друг с другом следующим образом. В частности, поскольку трубы, по которым переносятся потоки хладагента предварительного охлаждения, имеющие одинаковую величину давления, объединены друг с другом, потоки хладагента предварительного охлаждения, имеющие одинаковую величину давления, объединены друг с другом и проходят через общую трубу в направлении стороны выпуска.

[0021] Здесь первый компрессор 4 и четвертый компрессор 9, сжимающие хладагент предварительного охлаждения, окончательно охлаждающий ПГ или основной хладагент, соответственно, расположены на стороне теплообменного участка 3 предварительного охлаждения и на стороне вспомогательного теплообменного участка 8, описанного выше. В настоящем варианте осуществления изобретения первый компрессор 4 и четвертый компрессор 9 представляют собой газотурбинные компрессоры. Первый компрессор 4 и четвертый компрессор 9 вращаются от приводного усилия, получаемого посредством сжигания горючего газа в газовых турбинах, которые не показаны, для сжатия хладагента предварительного охлаждения. Для удобства иллюстрирования на фиг. 2 показан один первый компрессор 4 и один четвертый компрессор 9. Однако может быть предусмотрено множество первых компрессоров 4 и множество четвертых компрессоров 9 в соответствии, например, с количеством теплообменных систем 30 теплообменного участка 3 предварительного охлаждения или количеством теплообменных систем 80 вспомогательного теплообменного участка 8.

[0022] Как показано на фиг. 2, потоки хладагента предварительного охлаждения, объединенные друг с другом после выталкивания из теплообменного участка 3 предварительного охлаждения и вспомогательного теплообменного участка 8 так, чтобы иметь одинаковую величину давления, разветвляются на два потока в направлении первого компрессора 4 и четвертого компрессора 9, а затем подаются к одной из ступеней, соответствующих величине давления. Хладагент предварительного охлаждения сжимается в первом компрессоре 4 и четвертом компрессоре 9. Хладагент предварительного охлаждения, имеющий давление, возрастающее до заданного давления, выталкивается из первого компрессора 4 и четвертого компрессора 9 в газообразном состоянии (обозначенный «СЗ (HHP) газ» на фиг. 2) и проходит в газообразном состоянии через выходные трубы 501 и 901 компрессоров в оребренные воздушные охладители (ОВО, 101), установленные на участке 100 стеллажа для труб, описанного ниже.

[0023] Затем потоки хладагента предварительного охлаждения, завершающие прохождение через охлаждающую трубу 103 хладагента предварительного охлаждения, охлаждаемую ОВО 101, переходят в жидкое состояние и объединяются друг с другом, и проходят через объединенную трубу 104 хладагента предварительного охлаждения (обозначенного «СЗ (HHP) жидкий» на фиг. 2). После прохождения через объединенную трубу 104 хладагента предварительного охлаждения, хладагент предварительного охлаждения разветвляется на потоки, проходящие через подводящие трубы 301 и 801 хладагента предварительного охлаждения, и потоки затем подаются в теплообменный участок 3 предварительного охлаждения и вспомогательный теплообменный участок 8.

[0024] Со ссылкой на фиг. 3, описана конфигурация участка 5 сжижения, второго компрессора 6, и третьего компрессора 7, которые сжимают основной хладагент, окончательно сжижающий ПГ на участке 5 сжижения.

На участке 5 сжижения сжижается предварительно охлажденный ПГ с использованием смешанного хладагента (СХ) содержащего, например, азот, метан, этан и пропан в качестве основного хладагента.

[0025] Участок 5 сжижения содержит: теплообменную систему 51, служащую в качестве основного теплообменного участка; оборудование 52 очистки СПГ, которое вызывает мгновенное испарение сжиженного СПГ для удаления примесей или регулирования давления; и участок сжижения, на котором повторно сжижается сжиженный СПГ посредством отделения газа от сжиженного СПГ. На фиг. 3 для удобства иллюстрирования участок повторного сжижения не показан, хотя теплообменная система 51 и оборудование 52 очистки СПГ показаны. Альтернативно, может быть предусмотрено множество теплообменных систем 51 или множество единиц оборудования 52 очистки СПГ. В настоящем варианте осуществления в качестве примеров описаны одна теплообменная система 51 и одно оборудование 52 очистки СПГ.

[0026] Основной хладагент, адиабатическое расширение которого происходит при использовании дроссельных вентилей или турбодетандеров (не показаны), вводится в несколько ступеней в теплообменной системе 51, содержащей трубы, через которые проходит предварительно охлажденный ПГ, подаваемый из теплообменного участка 3 предварительного охлаждения. Температура введенного основного хладагента снижается поэтапно по ступеням вследствие самоохлаждения. Впоследствии ПГ, проходящий через трубы, охлаждается поэтапно, и в конечном итоге получают СПГ, имеющий температуру в диапазоне от -155°С до -158°С. Указанный СПГ очищают и подвергают регулировке давления в оборудовании 52 очистки СПГ, и затем передают в резервуар для хранения СПГ или в оборудование для транспортировки в качестве готового СПГ при -160°С.

Кроме того, основной хладагент, окончательно сжижающий СПГ, вытекает в газообразном состоянии из теплообменной системы 51 (обозначен «СХ (газ)» на фиг. 3).

[0027] Второй компрессор 6 и третий компрессор 7, которые сжимают основной хладагент, окончательно сжижающий СПГ, расположены на сторонах участка 5 сжижения. В настоящем варианте осуществления изобретения второй компрессор 6 и третий компрессор 7 представляют собой газотурбинные компрессоры. Второй компрессор 6 и третий компрессор 7 вращаются от приводного усилия, получаемого посредством сжигания горючего газа в газовых турбинах, которые не показаны, для сжатия основного хладагента. Второй компрессор 6 включает в себя два компрессора 61 и 62, соответственно, выполняющие сжатие при низком давлении и сжатие при высоком давлении, и которые соединены последовательно с помощью промежуточной охлаждающей трубы 105а, охлаждаемой посредством ОВО 101, размещенных между ними. Как и второй компрессор 6, третий компрессор 7 включает в себя два компрессора 71 и 72, которые соединены последовательно с помощью промежуточной охлаждающей трубы 105b, охлаждаемой посредством ОВО 101, размещенных между ними. Для удобства иллюстрирования на фиг.3 показан только один второй компрессор 6 и один третий компрессор 7. Однако в действительности предусмотрено множество вторых компрессоров 6 и множество третьих компрессоров 7, соответствующее числу теплообменных систем 51 участка 5 сжижения.

[0028] Основной хладагент, вытекающий из теплообменной системы 51, разветвляется на два потока, проходящих через разветвляющуюся трубу 53 основного хладагента по направлению ко второму компрессору 6 и третьему компрессору 7, а затем потоки подаются в компрессоры 61 и 71, выполняющие сжатие при низком давлении. Основной хладагент, сжатый в компрессорах 61 и 71, и подвергнутый давлению, возрастающему до заданного давления, выталкивается в газообразном состоянии из компрессоров 61 и 71, проходит через промежуточные охлаждающие трубы 105а и 105b участка 100 стеллажа для труб, и охлаждается с помощью ОВО 101.

[0029] Охлажденный основной хладагент подается в компрессоры 62 и 72 второго компрессора 6 и третьего компрессора 7, выполняющие сжатие при высоком давлении, и подвергается давлению, возрастающему до заданного давления. Затем основной хладагент, вытолкнутый из компрессоров 62 и 72, в газообразном состоянии проходит через охлаждающую трубу 106 основного хладагента участка 100 стеллажа для труб и охлаждается с помощью ОВО 101. Затем потоки основного хладагента объединяются друг с другом и подаются на вспомогательный теплообменный участок 8, описанный выше, в газообразном состоянии.

[0030] На фиг. 4 представлен разрез оборудования для производства СПГ в соответствии с вариантом осуществления изобретения, выполненный по линии А-А' с направлением взгляда в направлении стрелок на фиг. 1. Участок 100 стеллажа для труб (трубная эстакада) включает в себя множество рядов стеллажных конструкций, которые поддерживают трубы, соединенные с устройствами в оборудовании для производства СПГ (фиг. 4 иллюстрирует пример из двух рядов стеллажных конструкций). Оребренные воздушные охладители (теплообменные системы воздушного охлаждения или ОВО) 101 расположены поверх ряда, который поддерживает указанные трубы.

[0031] ОВО 101 расположены на верхней или нижней поверхности пакета 102 труб, который представляет собой трубный узел, через который проходит текучая среда, подлежащая охлаждению (фиг. 4 иллюстрирует случай, когда ОВО 101 расположены на верхней поверхности пакета 102 труб). ОВО 101 охлаждают текучую среду, проходящую через трубы, в результате вращения ребер и образования воздушного потока вокруг труб в пакете 102 труб.

[0032] Трубы, составляющие пакет 102 труб, включают в себя вышеупомянутую охлаждающую трубу 103 хладагента предварительного охлаждения, через которую проходит вышеупомянутый хладагент предварительного охлаждения, и промежуточные охлаждающие трубы 105а и 105b, и охлаждающую трубу 106 основного хладагента, через которую проходит основной хладагент. Хладагент предварительного охлаждения, охлажденный с помощью ОВО 101, подается на теплообменный участок 3 предварительного охлаждения и вспомогательный теплообменный участок 8. Основной хладагент, охлажденный с помощью ОВО 101, подается на вспомогательный теплообменный участок 8.

[0033] Как показано на фиг. 1, на виде сверху, участок 100 стеллажа для труб имеет форму узкого прямоугольника, протяженного в поперечном направлении на фиг. 1. Множество ОВО 101 расположено вдоль длинной стороны участка 100 стеллажа для труб.

[0034] В оборудовании для производства СПГ, имеющем вышеупомянутую конфигурацию, как показано на фиг. 1, первый компрессор 4, теплообменный участок 3 предварительного охлаждения, вспомогательный теплообменный участок 8 и четвертый компрессор 9 расположены в указанном порядке вдоль одной длинной стороны участка 100 стеллажа для труб снаружи участка 100 стеллажа для труб. Например, на фиг. 1 первый компрессор 4, теплообменный участок 3 предварительного охлаждения, вспомогательный теплообменный участок 8 и четвертый компрессор 9 расположены в указанном порядке, считая справа.

[0035] С другой стороны, второй компрессор 6, участок 5 сжижения (теплообменная система 51, служащая в качестве основного теплообменного участка) и третий компрессор 7 расположены в указанном порядке вдоль другой длинной стороны участка 100 стеллажа для труб снаружи участка 100 стеллажа для труб. Например, на фиг. 1, второй компрессор 6, участок 5 сжижения и третий компрессор 7 расположены в указанном порядке, считая справа.

[0036] Кроме того, участок 5 сжижения (теплообменная система 51) и по меньшей мере один из теплообменного участка 3 предварительного охлаждения и вспомогательного теплообменного участка 8 перекрываются по меньшей мере частично, если смотреть в направлении, в котором проходят короткие стороны участка 100 стеллажа для труб. Иначе говоря, участок 5 сжижения и по меньшей мере один из теплообменного участка 3 предварительного охлаждения и вспомогательного теплообменного участка 8 расположены друг напротив друга, с участком 100 стеллажа для труб, размещенным между ними.

[0037] Система 10 труб (обозначенная «10а» на фиг. 1), по которой переносится ПГ, охлажденный на теплообменном участке 3 предварительного охлаждения, соединена с теплообменной системой 51 участка 5 сжижения через участок 100 стеллажа для труб. Труба (охлаждающая труба 106 основного хладагента на фиг. 1 и фиг. 3), по которой переносится основной хладагент, сжатый во втором компрессоре 6 и третьем компрессоре 7, соединена со вспомогательным теплообменным участком 8 через участок 100 стеллажа для труб.

[0038] Система труб выполнена таким образом, что ПГ подается с одной короткой стороны участка 100 стеллажа для труб (правая сторона на фиг. 1) и выпускается с другой короткой стороны участка 100 стеллажа для труб (левая сторона на фиг. 1). Здесь участок 1 удаления кислого газа и участок 2 удаления воды, образующие участок предварительной обработки, расположены снаружи участка стеллажа для труб вдоль ряда, состоящего из второго компрессора 6, участка 5 сжижения (теплообменная система 51) и третьего компрессора 7, в положении, смежном с одной короткой стороной участка 100 стеллажа для труб, с которой подается ПГ.

Участок удаления тяжелых компонентов, описанный выше, расположен, например, на участке 5 сжижения.

[0039] Оборудование для производства СПГ в соответствии с вариантом осуществления изобретения обеспечивает следующие результаты. Оборудование для производства СПГ содержит теплообменный участок 3 предварительного охлаждения, на котором предварительно охлаждается ПГ, и вспомогательный теплообменный участок 8, на котором охлаждается основной хладагент, на одной стороне участка 100 стеллажа для труб, удерживающего трубный узел. Оборудование для производства СПГ также содержит первый компрессор 4 и четвертый компрессор 9, которые совместно (одновременно) сжимают хладагент предварительного охлаждения, подвергнутый теплообмену на указанных теплообменных участках 3 и 8, на обеих сторонах теплообменных участков 3 и 8. Оборудование для производства СПГ также содержит теплообменную систему 51, которая служит в качестве основного теплообменного участка, сжижающего предварительно охлажденный сырой газ, на другой стороне участка 100 стеллажа для труб. Оборудование для производства СПГ также содержит множество вторых компрессоров 6 и третьих компрессоров 7, которые сжимают основной хладагент, подвергнутый теплообмену в теплообменной системе 51, на обеих сторонах теплообменной системы 51. Таким образом, может быть устранена сложность расположения труб при использовании множества компрессоров 4, 9, 6 и 7 в цикле охлаждения, в результате чего пространство, на котором размещена установка для сжижения газа, может быть сведено к минимуму.

[0040] Разветвляющаяся труба 53 основного хладагента, по которой переносится основной хладагент из теплообменной системы 51 во второй компрессор 6 и третий компрессор 7, представляет собой трубу большого диаметра, имеющую диаметр примерно 70 дюймов (1,778 м). Расположение второго компрессора 6 и третьего компрессора 7 на обеих сторонах теплообменной системы 51 обеспечивает возможность уменьшения длины трубы большого диаметра. С другой стороны, вспомогательный теплообменный участок 8 расположен на одной длинной стороне участка 100 стеллажа для труб, а второй компрессор 6 и третий компрессор 7 расположены на другой длинной стороне участка 100 стеллажа для труб. Таким образом, охлаждающая труба 106 основного хладагента, имеющая сравнительно малый диаметр, через которую выталкивается текучая среда высокого давления из указанных компрессоров 6 и 7, проходит поперек участка 100 стеллажа для труб. По сравнению со случаем, когда труба большого диаметра пересекает участок 100 стеллажа для труб, увеличение высоты участка 100 стеллажа для труб может быть минимизировано.

[0041] В вышеупомянутом оборудовании для производства СПГ усилие для привода первого компрессора 4, четвертого компрессора 9, второго компрессора 6, и третьего компрессора 7 может быть получено не только с помощью газовых турбин, но и двигателей. Компрессоры не ограничены турбокомпрессорами, и могут быть поршневыми компрессорами.

[0042] Перечень ссылочных обозначений

1 Участок удаления кислого газа 100 Участок стеллажа для труб 101 Oребренный воздушный охладитель (ОВО) 102 Пакет труб 104 Объединенная труба хладагента предварительного охлаждения 3 Теплообменный участок предварительного охлаждения 4 Первый компрессор 5 Участок сжижения 51 Теплообменная система 6 Второй компрессор 7 Третий компрессор 8 Вспомогательный теплообменный участок 9 Четвертый компрессор

Изобретение относится к оборудованию для производства сжиженного газа. В установке для сжижения газа участок (100) стеллажа для труб, на котором расположена теплообменная система (101) с воздушным охлаждением, имеет прямоугольную форму на виде сверху. Первый компрессор (4), теплообменный участок (3) предварительного охлаждения, вспомогательный теплообменный участок (8) и четвертый компрессор (9) расположены в указанном порядке вдоль одной длинной стороны участка (100) стеллажа для труб. Второй компрессор (6), основной теплообменный участок (5) и третий компрессор (7) расположены в указанном порядке вдоль другой длинной стороны участка (100) стеллажа для труб. Труба, по которой переносится сырой газ, охлажденный на теплообменном участке (4) предварительного охлаждения, соединена с основным теплообменным участком (5) через участок (100) стеллажа для труб. Труба, по которой переносится основной хладагент, сжатый во втором и третьем компрессорах (6, 7), соединена с вспомогательным теплообменным участком (8) через участок (100) стеллажа для труб. Техническим результатом является упрощение расположения системы труб и минимизация пространства для размещения установки для сжижения газа. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Установка для сжижения газа для производства сжиженного газа посредством сжижения сырого газа, характеризующаяся тем, что содержит:

участок стеллажа для труб, имеющий прямоугольную форму на виде сверху, удерживающий трубный узел и на котором расположена теплообменная система воздушного охлаждения, выполненная с возможностью охлаждения текучей среды в трубе с помощью воздуха;

теплообменный участок предварительного охлаждения, выполненный с возможностью предварительного охлаждения сырого газа посредством расширения сжатого хладагента предварительного охлаждения;

первый компрессор, выполненный с возможностью сжатия хладагента предварительного охлаждения;

основной теплообменный участок, выполненный с возможностью охлаждения и сжижения сырого газа, предварительно охлажденного на теплообменном участке предварительного охлаждения, посредством расширения сжатого основного хладагента;

второй компрессор и третий компрессор, которые по отдельности выполнены с возможностью сжатия основного хладагента, подвергнутого теплообмену на основном теплообменном участке;

вспомогательный теплообменный участок, выполненный с возможностью охлаждения основного хладагента, сжатого во втором компрессоре и третьем компрессоре, посредством расширения сжатого хладагента предварительного охлаждения, и

четвертый компрессор, выполненный с возможностью сжатия хладагента предварительного охлаждения,

причем первый компрессор, теплообменный участок предварительного охлаждения, вспомогательный теплообменный участок и четвертый компрессор расположены в указанном порядке вдоль длинной стороны участка стеллажа для труб снаружи участка стеллажа для труб,

при этом второй компрессор, основной теплообменный участок и третий компрессор расположены в указанном порядке вдоль другой длинной стороны участка стеллажа для труб снаружи участка стеллажа для труб,

при этом труба, которая обеспечивает возможность переноса хладагента предварительного охлаждения, подвергнутого теплообмену на теплообменном участке предварительного охлаждения, и труба, которая обеспечивает возможность переноса хладагента предварительного охлаждения,

подвергнутого теплообмену на вспомогательном теплообменном участке, объединены в одну трубу, а указанная объединенная труба разветвлена на трубы, соединенные с первым компрессором и четвертым компрессором,

при этом труба, которая обеспечивает возможность переноса хладагента предварительного охлаждения, сжатого в первом компрессоре, и труба, которая обеспечивает возможность переноса хладагента предварительного охлаждения, сжатого в четвертом компрессоре, объединены в одну трубу, а указанная объединенная труба разветвлена на трубы, соединенные с теплообменным участком предварительного охлаждения и вспомогательным теплообменным участком,

при этом труба, которая обеспечивает возможность переноса сырого газа, охлажденного на теплообменном участке предварительного охлаждения, соединена с основным теплообменным участком через участок стеллажа для труб,

при этом труба, которая обеспечивает возможность переноса основного хладагента, сжатого во втором компрессоре и третьем компрессоре, соединена с вспомогательным теплообменным участком через участок стеллажа для труб.

2. Установка для сжижения газа по п. 1, в которой

установлено множество первых компрессоров.

3. Установка для сжижения газа по п. 1, в которой

установлено множество вторых компрессоров и множество третьих компрессоров соответственно.

4. Установка для сжижения газа по п. 1, в которой

установлено множество четвертых компрессоров.

5. Установка для сжижения газа по п. 1, в которой

труба, которая обеспечивает возможность переноса основного хладагента, сжатого во втором компрессоре, и труба, которая обеспечивает возможность переноса основного хладагента, сжатого в третьем компрессоре, объединены в одну трубу, а указанная

объединенная труба соединена со вспомогательным теплообменным участком.

6. Установка для сжижения газа по п. 1, в которой

трубы расположены таким образом, что обеспечена возможность подачи сырого газа с короткой стороны участка стеллажа для труб и выпуска его с другой короткой стороны участка стеллажа для труб,

причем участок предварительной обработки расположен снаружи участка стеллажа для труб вдоль ряда, состоящего из второго компрессора, основного теплообменного участка и третьего компрессора, в положении, смежном с короткой стороной, причем

на участке предварительной обработки обеспечена возможность обработки сырого газа перед его предварительным охлаждением на теплообменном участке предварительного охлаждения.

7. Установка для сжижения газа по п. 1, в которой

основной теплообменный участок и по меньшей мере один из теплообменного участка предварительного охлаждения и вспомогательного теплообменного участка перекрываются по меньшей мере частично, если смотреть в направлении, в котором проходят короткие стороны участка стеллажа для труб.