УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ СПГ Российский патент 2021 года по МПК C10L3/10 F25J3/00 F25J5/00 B01D53/75 

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 из-за нерационального расходования энергии редуцирования технологического потока газа.

Наиболее близка 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 включающая блоки осушки и очистки газа, теплообменники: предварительный, основной, "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" и "очищенный сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ", редуцирующее устройство (первый детандер), второй детандер, компрессор и сепаратор.

Недостатками данной установки является низкий выход СПГ, невозможность отбора газа несколькими потребителями при разных давлениях газа и неравномерный выход СПГ в связи с сезонными колебаниями отбора газа низкого давления.

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

Техническим результатом является увеличение выхода СПГ за счет снижения температуры редуцированного продукционного газа путем оптимизации теплообмена, возможность отбора газа несколькими потребителями при разных давлениях за счет установки вспомогательных линий отбора газа с детандерами и обеспечение постоянства выхода СПГ за счет оснащения установки холодильной машиной и циркуляционным компрессором.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей блоки осушки и очистки газа, предварительный и основной теплообменники, сепаратор, детандеры и компрессор, соединенные посредством электрической и/или кинематической связи, особенность заключается в том, что на линии продукционного газа последовательно расположены компрессор, холодильник, первая секция предварительного теплообменника, блок очистки, вторая секция предварительного теплообменника, основной теплообменник, первый детандер и сепаратор, оснащенный линией вывода СПГ и линией обратного газа с основным теплообменником, которая соединена с линией технологического газа после второго детандера, образуя линию газа низкого давления, на которой расположен предварительный теплообменник, при этом на линии технологического газа перед вторым детандером установлен вспомогательный холодильник, расположенный также на по меньшей мере одной линии вспомогательного газа с детандером, соединенной с линией газа высокого давления после блока осушки, кроме того, на линии технологического газа выполнена байпасная линия, на которой установлена холодильная машина, а линия газа низкого давления соединена с линией технологического газа линией циркуляционного газа, на которой установлены второй компрессор и второй холодильник.

Первый компрессор может быть связан с детандерами кинематически и/или электрически, посредством электродвигателя, запитанного от электрогенераторов, соединенных с детандерами. Холодильники могут быть выполнены, например, в виде аппаратов водяного или воздушного охлаждения. Блок очистки может включать узлы адсорбционной или абсорбционной очистки от углекислого газа. Через линии вспомогательного газа осуществляют отбор газа с давлением, отличающемся от давления газа низкого давления. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Предотвращение отложения твердого углекислого газа в линии редуцированного технологического газа достигается, например, за счет высокой скорости и/или турбулизации потока газа, а в предварительном теплообменнике - за счет его исполнения в виде многосекционного аппарата с возможностью периодического отключения секций для их прогрева. 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. При необходимости отгрузки СПГ при более низком давлении, чем давление его хранения, установку дополнительно оснащают узлом отгрузки, включающем редуцирующее устройство, сепаратор и компрессор, соединенный с линией обратного газа после основного теплообменника.

Предложенная схема охлаждения сжатого продукционного газа сначала в холодильнике, а затем в предварительном теплообменнике позволяет увеличить мощность основного теплообменника, работающего при более низких температурах, за счет чего повысить эффективность теплообмена, понизить температуру редуцированного продукционного газа и увеличить выход СПГ. Расположение по меньшей мере одной линии вспомогательного газа, соединенной с линией газа высокого давления и оснащенной детандером и холодильником технологического газа позволяет отбирать газ при разных давлениях нескольким потребителям, а также использовать энергию редуцирования вспомогательного газа в целях повышения выхода СПГ. Постоянство выхода СПГ обеспечивает установка холодильной машины на байпасной линии технологического газа для снижения температуры последнего перед редуцированием, и, дополнительно, установка второго компрессора и второго холодильника на линии подачи циркуляционного газа, что позволяет увеличить расход технологического газа и обеспечивает постоянство температуры продукционного газа перед основным теплообменником.

Установка включает блоки осушки 1 и очистки 2, предварительный 3 и основной 4 теплообменники, первый 5, второй 6 и вспомогательный 7 холодильники, детандеры 8-10 (условно показана одна линия вспомогательного газа), компрессоры 11 и 11А, холодильная машина 12, сепаратор 13. Пунктиром показано оборудование узла отгрузки: редуцирующее устройство 14, сепаратор 15 и компрессор 16.

Установка эксплуатируется в трех режимах: зимнем, весенне-осеннем и летнем. При работе установки (фиг. 1) в зимнем режиме, при максимальном отборе газа низкого давления, краны 17-20 закрыты, а кран 21 открыт, природный газ высокого давления, поступающий по линии 22, осушают в блоке 1 и разделяют на продукционный, технологический и вспомогательный газ, который редуцируют в детандере 10, нагревают в холодильнике 7 и выводят по линии 23. Технологический газ по линии 24, после охлаждения в холодильнике 7, направляют в детандер 9, и затем смешивают обратным газом, подаваемым по линии 25, полученный газ низкого давления нагревают в теплообменнике 3 и выводят по линии 26. Продукционный газ, подаваемый по линии 27, сжимают компрессором 11, охлаждают в холодильнике 5 и первой секции теплообменника 3, очищают от углекислоты в блоке 2, затем охлаждают во второй секции теплообменника 3 и в теплообменнике 4, редуцируют с помощью детандера 8 и разделяют в сепараторе 13 на СПГ, выводимый по линии 28, и обратный газ, который по линии 25 подают в линию 24 после нагрева в теплообменнике 4. Пунктиром показана подача продувочного газа в блок 2 по линии 29 из линии 27, подача газа регенерации из блока 2 по линии 30 в линию 26, а также снижение давления СПГ путем его редуцирования с помощью устройства 14, и разделения в сепараторе 15 на СПГ низкого давления, выводимый по линии 31, и газ сепарации, который сжимают компрессором 16 и подают по линии 32 в линию 25. Соединение детандеров 8-10 с компрессором 11 показано штрих-пунктиром.

При работе установки в весенне-осеннем режиме, когда отбор газа низкого давления снижается, при закрытых кранах 19-21 и открытых кранах 17 и 18, технологический газ по байпасу пропускают через холодильную машину 12 для снижения температуры и поддержания выхода СПГ. В летнем режиме, при значительном снижении отбора газа низкого давления снижается, дополнительно открывают краны 19 и 20 и рециркулируют часть газа низкого давления из линии 26 в линию 24 с помощью компрессора 11А и холодильника 6.

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

Изобретение относится к установке для выработки СПГ, включающей блоки осушки и очистки газа, предварительный и основной теплообменники, сепаратор и компрессор, соединенные посредством электрической и/или кинематической связи. Установка характеризуется тем, что на линии продукционного газа последовательно расположены компрессор, холодильник, первая секция предварительного теплообменника, блок очистки, вторая секция предварительного теплообменника, основной теплообменник, первый детандер и сепаратор, оснащенный линией вывода СПГ и линией обратного газа с основным теплообменником, которая соединена с линией технологического газа после второго детандера, образуя линию газа низкого давления, на которой расположен предварительный теплообменник, при этом на линии технологического газа перед вторым детандером установлен вспомогательный холодильник, расположенный также на по меньшей мере одной линии вспомогательного газа с детандером, соединенной с линией газа высокого давления после блока осушки, кроме того, на линии технологического газа выполнена байпасная линия, на которой установлена холодильная машина, а линия газа низкого давления соединена с линией технологического газа линией циркуляционного газа, на которой установлены второй компрессор и второй холодильник. Технический результат - увеличение выхода СПГ, возможность отбора газа несколькими потребителями при разных давлениях и обеспечение постоянства выхода СПГ. 1 ил.

Установка для выработки СПГ, включающая блоки осушки и очистки газа, предварительный и основной теплообменники, сепаратор и компрессор, соединенные посредством электрической и/или кинематической связи, отличающаяся тем, что на линии продукционного газа последовательно расположены компрессор, холодильник, первая секция предварительного теплообменника, блок очистки, вторая секция предварительного теплообменника, основной теплообменник, первый детандер и сепаратор, оснащенный линией вывода СПГ и линией обратного газа с основным теплообменником, которая соединена с линией технологического газа после второго детандера, образуя линию газа низкого давления, на которой расположен предварительный теплообменник, при этом на линии технологического газа перед вторым детандером установлен вспомогательный холодильник, расположенный также на по меньшей мере одной линии вспомогательного газа с детандером, соединенной с линией газа высокого давления после блока осушки, кроме того, на линии технологического газа выполнена байпасная линия, на которой установлена холодильная машина, а линия газа низкого давления соединена с линией технологического газа линией циркуляционного газа, на которой установлены второй компрессор и второй холодильник.