УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2021 года по МПК F25J1/00 

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

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 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", редуцирующее устройство, детандер, компрессор, и сепаратор. При этом детандер(ы) и компрессор соединены посредством электрической или кинематической связи.

Недостатком данной установки является сложность и низкий выход СПГ из-за неоптимальной организации рекуперационного теплообмена.

Задачей изобретения является упрощение установки и увеличение выхода СПГ.

Техническим результатом является упрощение установки за счет исключения основного теплообменника и замены компрессора и теплообменников "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" и "очищенный сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ" на компрессионную холодильную машину. Увеличение выхода СПГ достигается при этом за счет глубокой рекуперации холода редуцированного технологического газа в теплообменнике.

Предложено два варианта установки.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в известной 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 испарителем, на линии продукционного газа последовательно расположены первая секция теплообменника, блок очистки, вторая секция теплообменника, редуцирующее устройство и сепаратор, оснащенный линией вывода СПГ и линией обратного газа, на линии технологического газа расположены испаритель, детандер и соединение с линией обратного газа, а на образованной этими линиями линии газа низкого давления расположен предварительный теплообменник.

Второй вариант отличается установкой компрессора на линии продукционного газа перед теплообменником.

Редуцирующее устройство выполнено в виде детандера, дроссельного вентиля или газодинамического устройства. Компрессор соединен 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. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Предотвращение отложения твердого углекислого газа в линии охлажденного редуцированного технологического газа достигается, например, за счет высокой скорости и/или турбулизации потока газа, а в теплообменнике - за счет его исполнения в виде многосекционного аппарата с возможностью периодического отключения секций для их прогрева. При адсорбционной осушке и 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 может быть оснащена линией подвода энергии со стороны для дополнительного понижения температуры технологического и продукционного газа и увеличения выхода СПГ. Во втором варианте установки после компрессора может быть установлен холодильник.

Предложенная схема охлаждения продукционного газа в испарителе холодильной машины и теплообменнике позволяет понизить температуру редуцированного продукционного газа и увеличить выход СПГ. А исключение основного теплообменника и теплообменников "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" и "очищенный сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ" с установкой взамен холодильной машины упрощает установку.

Установка в обоих вариантах включает блоки осушки 1 и очистки 2, теплообменник 3, компрессионную холодильную машину 4 с испарителем 5, детандер 6, редуцирующее устройство 7 (условно показан детандер) и сепаратор 8. Пунктиром показано оборудование узла отгрузки: устройство 9, сепаратор 10 и компрессор 11. Второй вариант установки отличается наличием компрессора 12.

При работе первого варианта установки (фиг.1) природный газ высокого давления, поступающий по линии 13, осушают в блоке 1 и разделяют на продукционный газ и технологический газ, который по линии 14 направляют в испаритель 5 холодильной машины 4, где охлаждают, затем редуцируют в детандере 6, смешивают обратным газом, подаваемым по линии 15, полученный газ низкого давления нагревают в теплообменнике 3 и выводят по линии 16. Продукционный газ, подаваемый по линии 17, охлаждают в первой секции теплообменника 3, очищают от углекислого газа в блоке 2, затем охлаждают во второй секции теплообменника 3, редуцируют с помощью устройства 7 и разделяют в сепараторе 8 на СПГ, выводимый по линии 18, и обратный газ, который по линии 15 подают в линию 14. Пунктиром показана подача продувочного газа в блок 2 по линии 19 из линии 17, подача газа регенерации из блока 2 по линии 20 в линию 16, подача дополнительной энергии по линии 21 в холодильную машину 4 для увеличения мощности привода компрессора, а также снижение давления СПГ путем редуцирования с помощью устройства 9, и разделения в сепараторе 10 на СПГ низкого давления, выводимый по линии 22, и газ сепарации, который сжимают компрессором 11 и подают по линии 23 в линию 15 или 14 (не показано). Соединение детандера(ов) и компрессора(ов) показано штрих-пунктиром. Во втором варианте установки (фиг.2) продукционный газ дополнительно сжимают компрессором 12.

Таким образом, предлагаемая установка проще, позволяет увеличить выход СПГ и может быть использована в промышленности.

Изобретение относится к криогенной технике и может быть применено для сжижения природного газа на газораспределительных станциях. Предложено два варианта установки, включающей в обоих вариантах блоки осушки и очистки, теплообменник, компрессионную холодильную машину с испарителем, детандер, редуцирующее устройство и сепаратор. Второй вариант установки отличается наличием компрессора. При работе первого варианта установки (природный газ высокого давления осушают и разделяют на продукционный газ и технологический газ, который охлаждают в испарителе, редуцируют в детандере, смешивают обратным газом, а полученный газ низкого давления нагревают в теплообменнике и выводят. Продукционный газ охлаждают в первой секции теплообменника, очищают от углекислого газа, охлаждают во второй секции теплообменника, редуцируют и разделяют в сепараторе на СПГ и обратный газ, который подают в линию технологического газа. Во втором варианте продукционный газ дополнительно сжимают компрессором. Технический результат - упрощение установки и увеличение выхода СПГ. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для получения сжиженного природного газа, включающая блоки осушки и очистки газа, теплообменник, сепаратор, редуцирующее устройство и детандер, соединенные между собой, отличающаяся тем, что установка оснащена холодильной машиной с компрессором и испарителем, на линии продукционного газа последовательно расположены первая секция теплообменника, блок очистки, вторая секция теплообменника, редуцирующее устройство и сепаратор, оснащенный линией вывода СПГ и линией обратного газа, на линии технологического газа расположены испаритель, детандер и соединение с линией обратного газа, а на образованной этими линиями линии газа низкого давления расположен предварительный теплообменник.

2. Установка для получения сжиженного природного газа, включающая блоки осушки и очистки газа, теплообменник, сепаратор, редуцирующее устройство и детандер, соединенные между собой, отличающаяся тем, что установка оснащена холодильной машиной с компрессором и испарителем, на линии продукционного газа последовательно расположены компрессор, первая секция теплообменника, блок очистки, вторая секция теплообменника, редуцирующее устройство и сепаратор, оснащенный линией вывода СПГ и линией обратного газа, на линии технологического газа расположены испаритель, детандер и соединение с линией обратного газа, а на образованной этими линиями линии газа низкого давления расположен предварительный теплообменник.