УСТАНОВКА ДЛЯ РЕДУЦИРОВАНИЯ ГАЗА И ПОЛУЧЕНИЯ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2020 года по МПК F25J1/00 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для получения сжиженного природного газа (СПГ) за счет перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами при отборе газа несколькими потребителями.

Известен способ производства сжиженного природного газа и комплекс для его реализации [RU 2541360, опубл. 10.02.2015 г., МПК F25J 1/00], который включает входную линию природного газа с фильтром-пылеуловителем, счетчиком газа, блоком осушки и фильтром, линию для утилизации тепла с теплообменником и регулятором давления, струйный компрессор, счетчик газа на выходе, блок очистки газа с фильтром, а также предварительный теплообменник, детандер-компрессорный агрегат со вспомогательными системами, основной теплообменник, дроссель, сепаратор и хранилище СПГ с криогенным насосом.

Недостатками известного комплекса является низкий выход СПГ.

Наиболее близки к предлагаемому изобретению установка сжижения природного газа и способ ее работы (варианты) [RU 2671665, опубл. 06.11.2018 г., МПК F25J 1/00]. В одном из вариантов установка включает блоки осушки и очистки газа, теплообменники: предварительный, основной, "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" и "очищенный сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ", сепаратор, редуцирующее устройство, детандер и компрессор, соединенные посредством электрической и/или кинематической связи.

Недостатком данной установки является низкий выход СПГ из-за недостаточного охлаждения продукционного газа и невозможность отбора газа несколькими потребителями при разных давлениях газа.

Задачей изобретения является увеличение выхода СПГ и возможность отбора газа несколькими потребителями при разных давлениях.

Техническим результатом является увеличение выхода СПГ за счет снижения температуры продукционного газа путем установки испарителей компрессионной холодильной машины на линиях основного технологического и вспомогательного газа, а также возможность отбора газа несколькими потребителями при разных давлениях за счет размещения вспомогательных линий отбора газа, оснащенных испарителями, редуцирующими устройствами и холодильниками.

Предложено четыре варианта установки.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей блоки осушки и очистки газа, теплообменник, сепаратор, редуцирующее устройство, детандер и компрессор, соединенные между собой, особенность заключается в том, что установка оснащена холодильной машиной с компрессором и двумя испарителями, линия осушенного природного газа высокого давления разделена на по меньшей мере одну линию вспомогательного газа, линии основного и вспомогательного технологического газа и линию продукционного газа, на которой последовательно расположены первая секция теплообменника, блок очистки, вторая секция теплообменника, редуцирующее устройство и сепаратор, оснащенный линией вывода СПГ и линией обратного газа, на линии основного технологического газа расположены первый испаритель, соединение с линией вспомогательного технологического газа, оснащенной холодильником, детандер и соединение с линией обратного газа, а на образованной этими линиями линии газа низкого давления расположен теплообменник, при этом холодильник расположен также на по меньшей мере одной линии вспомогательного газа, оснащенной вторым редуцирующим устройством и вторым испарителем.

Второй вариант отличается от первого установкой дополнительного детандера на линии вспомогательного технологического газа и соединением линий обратного газа и основного технологического газа после детандеров. Третий и четвертый варианты отличаются от первого и второго вариантов установкой второго компрессора на линии продукционного газа перед теплообменником.

Редуцирующие устройства выполнены в виде детандера, дроссельного вентиля или газодинамического устройства. Компрессор(ы) соединен(ы) с детандером(ами) с помощью кинематической и/или электрической, и/или магнитной, и/или гидравлической связи. Блоки осушки и очистки могут быть выполнены в виде адсорбционных установок. Второй испаритель холодильной машины и холодильник разделены на секции по числу линий вспомогательного газа. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Предотвращение отложения твердого углекислого газа в технологических линиях достигается, например, за счет высокой скорости и/или турбулизации потока газа, а в теплообменниках - за счет исполнения в виде многосекционных аппаратов с возможностью периодического отключения секций для их прогрева и испарения отложений углекислого газа. При адсорбционной очистке газа в качестве продувочного газа может быть использована часть очищенного продукционного газа, а газ регенерации может быть направлен в линию газа низкого давления. В случае отгрузки СПГ при более низком давлении, линия вывода СПГ соединена с редуцирующим устройством и сепаратором, оснащенным линией вывода СПГ низкого давления и линией газа сепарации с компрессором, соединенной с линией обратного газа. Холодильная машина и второй компрессор могут быть оснащены линиями подвода энергии со стороны для дополнительного понижения температуры технологического и продукционного газа, повышения давления продукционного газа и увеличения выхода СПГ. В третьем и четвертом варианте после второго компрессора может быть установлен второй холодильник.

Установка испарителей компрессионной холодильной машины перед детандером на линии технологического газа и перед редуцирующими устройствами на линиях вспомогательного газа позволяет понизить температуру редуцированного технологического газа, а, следовательно, и продукционного газа, за счет чего увеличить выход СПГ. А оснащение установки вспомогательными линиями отбора газа, оборудованными испарителями, редуцирующими устройствами и холодильниками, дает возможность отбора газа несколькими потребителями при разных давлениях.

Установка во всех вариантах включает (условно показана одна вспомогательная линия) блоки осушки 1 и очистки 2, теплообменник 3, компрессионную холодильную машину 4 с испарителями 5 и 6, холодильник 7, детандер 8, первое 9 и второе 10 редуцирующее устройство, сепаратор 11. Во втором и четвертом вариантах установки дополнительно размещен второй детандер 12. В третьем и четвертом вариантах установки дополнительно размещен второй компрессор 13. Пунктиром показаны второй холодильник 14 и оборудование узла отгрузки: редуцирующее устройство 15, сепаратор 16 и компрессор 17.

При работе первого варианта установки (фиг. 1) природный газ высокого давления, поступающий по линии 18, осушают в блоке 1 и разделяют на по меньшей мере один поток вспомогательного газа (условно показан один поток 19), потоки основного 20 и вспомогательного 21 технологического газа и продукционный газ 22, который охлаждают в первой секции теплообменника 3, очищают от углекислого газа в блоке 2, затем охлаждают во второй секции теплообменника 3, редуцируют с помощью устройства 10 и разделяют в сепараторе 11 на СПГ, выводимый по линии 23, и обратный газ, который выводят по линии 24. Основной технологический газ охлаждают в испарителе 5, смешивают со вспомогательным технологическим газом, предварительно охлажденным в холодильнике 7, редуцируют в детандере 8 и смешивают с обратным газом, подаваемым по линии 24, полученный газ низкого давления нагревают в теплообменнике 3 и выводят по линии 25. Вспомогательный газ охлаждают в испарителе 6, редуцируют с помощью устройства 9, нагревают в холодильнике 7 и выводят потребителю. Работа второго и четвертого вариантов установки (фиг. 2 и 4) отличается тем, что вспомогательный технологический газ после охлаждения в холодильнике 7 редуцируют в детандере 12 и затем направляют в линию 20 после детандера 8. Работа третьего (фиг. 3) и четвертого вариантов установки отличаются от работы первого и второго вариантов сжатием продукционного газа в компрессоре 13 перед подачей в теплообменник 3.

Пунктиром показаны: подача продувочного газа в блок 2 по линии 26 из линии 22, подача газа регенерации из блока 2 по линии 27 в линию 25, подача энергии со стороны на приводы компрессора холодильной машины 4 по линии 28 и компрессора 13 по линии 29, а также снижение давления СПГ путем редуцирования с помощью устройства 15 и разделения в сепараторе 16 на СПГ низкого давления, выводимый по линии 30, и газ сепарации, который сжимают компрессором 17 и подают по линии 31 в линию 24. Соединение с компрессором холодильной машины 4 и компрессором 13 детандера 8, и, возможно, устройств 9 и 10 показано штрихпунктиром.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход СПГ, обеспечивает возможность отбора газа несколькими потребителями при разных давлениях и может быть использована в промышленности.

Изобретение относится к криогенной технике и может быть применено для сжижения природного газа на газораспределительных станциях. Установка включает блоки осушки и очистки, теплообменник, компрессионную холодильную машину с двумя испарителями, холодильник, детандер, два редуцирующих устройства и сепаратор. Линия осушенного природного газа высокого давления разделена на линию вспомогательного газа, линии основного и вспомогательного технологического газа и линию продукционного газа, на которой последовательно расположены первая секция теплообменника, блок очистки, вторая секция теплообменника, редуцирующее устройство и сепаратор, оснащенный линией вывода СПГ и линией обратного газа. На линии основного технологического газа расположены первый испаритель, соединение с линией вспомогательного технологического газа, детандер и соединение с линией обратного газа, а на образованной этими линиями линии газа низкого давления расположен теплообменник. Холодильник расположен также на линии вспомогательного газа, оснащенной вторым редуцирующим устройством и вторым испарителем. Технический результат - увеличение выхода СПГ и возможность отбора газа несколькими потребителями при разных давлениях. 4 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Установка для редуцирования газа и получения сжиженного природного газа, включающая блоки осушки и очистки газа, теплообменник, сепаратор, редуцирующее устройство, детандер и компрессор, соединенные между собой, отличающаяся тем, что установка оснащена холодильной машиной с компрессором и двумя испарителями, линия осушенного природного газа высокого давления разделена на по меньшей мере одну линию вспомогательного газа, линии основного и вспомогательного технологического газа и линию продукционного газа, на которой последовательно расположены первая секция теплообменника, блок очистки, вторая секция теплообменника, редуцирующее устройство и сепаратор, оснащенный линией вывода СПГ и линией обратного газа, на линии основного технологического газа расположены первый испаритель, соединение с линией вспомогательного технологического газа, оснащенной холодильником, детандер и соединение с линией обратного газа, а на образованной этими линиями линии газа низкого давления расположен теплообменник, при этом холодильник расположен также на по меньшей мере одной линии вспомогательного газа, оснащенной вторым редуцирующим устройством и вторым испарителем.

2. Установка для редуцирования газа и получения сжиженного природного газа, включающая блоки осушки и очистки газа, теплообменник, сепаратор, редуцирующее устройство, детандер и компрессор, соединенные между собой, отличающаяся тем, что установка оснащена холодильной машиной с компрессором и двумя испарителями, линия осушенного природного газа высокого давления разделена на по меньшей мере одну линию вспомогательного газа, линии основного и вспомогательного технологического газа и линию продукционного газа, на которой последовательно расположены первая секция теплообменника, блок очистки, вторая секция теплообменника, редуцирующее устройство и сепаратор, оснащенный линией вывода СПГ и линией обратного газа, на линии основного технологического газа расположены первый испаритель, первый детандер, соединение с линией вспомогательного технологического газа, оснащенной холодильником и вторым детандером, и соединение с линией обратного газа, а на образованной этими линиями линии газа низкого давления расположен теплообменник, при этом холодильник расположен также на по меньшей мере одной линии вспомогательного газа, оснащенной вторым редуцирующим устройством и вторым испарителем.

3. Установка для редуцирования газа и получения сжиженного природного газа, включающая блоки осушки и очистки газа, теплообменник, сепаратор, редуцирующее устройство, детандер и компрессор, соединенные между собой, отличающаяся тем, что установка оснащена холодильной машиной с компрессором и двумя испарителями, линия осушенного природного газа высокого давления разделена на по меньшей мере одну линию вспомогательного газа, линии основного и вспомогательного технологического газа и линию продукционного газа, на которой последовательно расположены второй компрессор, первая секция теплообменника, блок очистки, вторая секция теплообменника, редуцирующее устройство и сепаратор, оснащенный линией вывода СПГ и линией обратного газа, на линии основного технологического газа расположены первый испаритель, соединение с линией вспомогательного технологического газа, оснащенной холодильником, детандер и соединение с линией обратного газа, а на образованной этими линиями линии газа низкого давления расположен теплообменник, при этом холодильник расположен также на по меньшей мере одной линии вспомогательного газа, оснащенной вторым редуцирующим устройством и вторым испарителем.

4. Установка для редуцирования газа и получения сжиженного природного газа, включающая блоки осушки и очистки газа, теплообменник, сепаратор, редуцирующее устройство, детандер и компрессор, соединенные между собой, отличающаяся тем, что установка оснащена холодильной машиной с компрессором и двумя испарителями, линия осушенного природного газа высокого давления разделена на по меньшей мере одну линию вспомогательного газа, линии основного и вспомогательного технологического газа и линию продукционного газа, на которой последовательно расположены второй компрессор, первая секция теплообменника, блок очистки, вторая секция теплообменника, редуцирующее устройство и сепаратор, оснащенный линией вывода СПГ и линией обратного газа, на линии основного технологического газа расположены первый испаритель, первый детандер, соединения с линией вспомогательного технологического газа, оснащенной холодильником и вторым детандером, и с линией обратного газа, а на образованной этими линиями линии газа низкого давления расположен теплообменник, при этом холодильник расположен также на по меньшей мере одной линии вспомогательного газа, оснащенной вторым редуцирующим устройством и вторым испарителем.