Способ управления установкой сжижения природного газа Советский патент 1987 года по МПК F25J3/00 G05D27/00 

Изобретение относится к управлению автоматизированными установками сжижения природного газа различной производительности и может применяться в химической промышленности.

Целью изобретения является снижение удельных энергетических затрат при стабилизации технологического режима.

На чертеже представлена схема реализации способа.

го газа на выходе из теплообменника 4, выдают сигнал на регулятор 19 разности температур, который воздействует на клапан 16, изменяя поток жидкого природного газа из емкости 15 в теплообменник 4. Заданная разность температур характери - зует интенсивность теплообмена, необходимый уровень жидкого природного газа в межтрубном пространстве теплообменника 14 и температуру переохлаждения прямого потоСпособ осуществляется следующим об- Ю ка природного газа на выходе из теплообменника 14. Прямой поток природного газа на выходе из теплообменника 14 дросселируется на дроссельно-регулирующем клапане 20 и поступает в разделительную емкость 15,

разом.

Осущеннь й и очищенный от механических примесей природный газ поступает на вход теплообменника 1, где охлаждается

совместно с потоком хладагента высокого где разделяется на .жидкость и пар. Пар выводится из верха емкости, а жидкость направляется в качестве хладагента в -vie/KTpxonoe пространство теплообменника 14, и, дроссе- лируясь на дроссельно-регулирующем клапане 21, поступает в хранилище природного

давления, поступающим через водяные холодильники 2 с линии нагнетания компрессоров 3 хладагента. Заданное давление нагнетания компрессоров 3 обеспечивается

регулятором 4 давления, воздействующим .„

исполнительные механизмы 5 компрессоров 3. 20 | аза. Расход жидкого природного газаТ на- На выходе из теплообменника хладагентправляемого в хранилище, измеряется датвысокого давления дросселируется на дрос-чиком 22 расхода, который выдает сигнал

сельно-регулирующем клапане 6. Образо-„д регулятор 23 расхода, воздействующий

вавщийся при дросселировании хладагент. . jg урод,,„ жидкого природного

низкого давления в виде парожидкостноир за в межтрубном пространстве теплообсмеси направляется через теплообменникменника 7 и в разделительных емкостях

1. где отдает свой холод, на линию всасывания компрессоров 3, природный газ посту пает в теплообменник 7, в котором конденсируется и переохлаждается за счет кипе8 и 15 измеряются датчиками 24-26 уровня. Датчик 24 уровня выдает сигнал на регулятор 27 минимально допусти.мого уровня жидкого природного газа в межтрубком

ния жидкого природного газа в межтруб- о пространстве теплообменника 7

ном пространстве теплообменника и поступающего из разделительной емкости 8 через регулирующий клапан 9. Датчики И) и 11 температуры измеряют температуру потоков жидкого на входе и парообразкоторыи, воздействуя на клапан 5, изменяет производительность холодильного цикла. Величина задания регулятору 27 урозня определяется исходя из необходимого минимального количества жидкого природного газа в межкоторыи, воздействуя на клапан 5, изменяет производительность холодильного цикла. Величина задания регулятору 27 урозня определяется исходя из необходимого минимального количества жидкого природного газа в межпературу переохлаждения природного газа на .выходе из теплооб.менника 7. При этом учитывается, что производство энергии, заного природного газа на выходе из тепло- трубном пространстве теплообменника 7, ко- обменника 7 и выдают сигнал на регулятор 12 позволяет получить необходимую темразности температур, который воздействует на клапан 9, изменяя поток жидкого природного газа из емкости 8 в теплообменник 7. Заданная разность температур ха-трачиваемой на охлаждение природь:ого га- рактеризует интенсивность теплообмена, не- 40 теплообменнике 7, дороже затрачи- обходимый уровень жидкого природного га-ваемой в теплообменнике 1. за в межтрубном пространстве теплообменника 7 и температуру переохлаждения пря-Датчики 25 и 26 уровня выдают сигнг..-1ы мого потока природного газа на выходе из на регуляторы 28 и 29 уровня жидкого при- теплообменника 7. Прямой поток на выходе , родного газа соответственно в раздел15тель ных емкостях 8 и 15. Регуляторы 28 и 29

уровня соединены с регулируюпли.ми клапанами 20 и 21.

При повышении давления природного газа на входе в установку количество хоиз теплообменника 7 дросселируется на дроссельно-регулирующем клапане 13 и поступает в разделительную емкость 8, где разделяется на жидкость и пар. Пар выводится из верха емкости, а жидкость направляется в качестве хладагента в межтруб- 0 - ОДЗ необходимое для ei o сжижения, должное пространство теплообменника 7 и на дальнейщее охлаждение в теплообменник 14, в котором переохлаждается за счет кипения жидкого природного газа в меж- грубном пространстве поступающего из

но уменьшаться. Происходит понижение температуры природного газа на выходе из теплообменников 1 и 7. Разность температур жидкого на входе и парообразного природного газа на выходе из межтрубного

разделительной емкости 15 через регулирую- 55пространства теплообменника 7 уменьщает- щий клапан 16. Датчики 17 и 18 темпе-ся. Регулятор 12 разности температур, воз- ратуры измеряют температуру потоков жид-действуя на клапан 9, уменьшает поток жидкого на входе и парообразного природно-кого природного газа из разделительной

го газа на выходе из теплообменника 4, выдают сигнал на регулятор 19 разности температур, который воздействует на клапан 16, изменяя поток жидкого природного газа из емкости 15 в теплообменник 4. Заданная разность температур характери - зует интенсивность теплообмена, необходимый уровень жидкого природного газа в межтрубном пространстве теплообменника 14 и температуру переохлаждения прямого потока природного газа на выходе из теплообменника 14. Прямой поток природного газа на выходе из теплообменника 14 дросселируется на дроссельно-регулирующем клапане 20 и поступает в разделительную емкость 15,

водится из верха емкости, а жидкость направляется в качестве хладагента в -vie/KTpxonoe пространство теплообменника 14, и, дроссе- лируясь на дроссельно-регулирующем клапане 21, поступает в хранилище природного

.„

| аза. Расход жидкого природного газаТ на- правляемого в хранилище, измеряется дат8 и 15 измеряются датчиками 24-26 уровня. Датчик 24 уровня выдает сигнал на регулятор 27 минимально допусти.мого уровня жидкого природного газа в межтрубком

пространстве теплообменника 7

пространстве теплообменника 7

которыи, воздействуя на клапан 5, изменяет производительность холодильного цикла. Величина задания регулятору 27 урозня определяется исходя из необходимого минимального количества жидкого природного газа в меж трубном пространстве теплообменника 7, ко- позволяет получить необходимую температуру переохлаждения природного газа на .выходе из теплооб.менника 7. При этом учитывается, что производство энергии, затрачиваемой на охлаждение природь:ого га- теплообменнике 7, дороже затрачи- ваемой в теплообменнике 1. Датчики 25 и 26 уровня выдают сигнг..-1ы на регуляторы 28 и 29 уровня жидкого при- родного газа соответственно в раздел15тель- ОДЗ необходимое для ei o сжижения, должно уменьшаться. Происходит понижение температуры природного газа на выходе из теплообменников 1 и 7. Разность температур жидкого на входе и парообразного природного газа на выходе из межтрубного

пространства теплообменника 7 уменьщает- ся. Регулятор 12 разности температур, воз- действуя на клапан 9, уменьшает поток жидкого природного газа из разделительной

емкости 8 в теплообменник 7. Происходит понижение уровня жидкого природного газа в теплообменнике 7, что приводит к изменению коэффициента теплопередачи ввиду того, что в одной части теплообменника происходит теплопередача между жидким природным газом и сжижаемым природным газом, в другой - между парообразным природным газом и сжижаемым природным газом. Заданная разность температур восстанавливается как и температура природного газа на выходе из теплообменника 7. Однако за счет повышения давления происходят умень иение доли пара при дросселировании переохлажденного природного газа на клапане 13 и увеличение расхода через этот клапан. Уровень жидко.го природного газ.н в разделительной емкости 8 повышается. Регулятор 28 уровня, воздействуя на клапан 20, увеличивает расход жидкого природного газа из емкости 8. Происходит повышение температур сжижаемого природного газа и парообразного природного газа на выходе из теплообменника 14. Регулятор 19 разности температур, воздействуя на клапан 16, увеличивает поток жидкого природного газа из разделительной емкости 15 в теплообменнике 4. Происходит повышение уровня жидкого природного газа, что приводит к изменению коэффициента теплопередачи и восстановлению задан- 1ОЙ разности температур и температуры 1риродного газа на выходе из теплообменника 4. Повышение расхода из емкости 8 приводит к повышению уровня жидкого природного газа в разделительной емкости 15. Регулятор 29 уровня, воздействуя на клапан 21, увеличивает расход жидкого природного газа из емкости 15 в хранилище. РегулЯ1ор 23 расхода воздействует на клапан 13 и уменьшает поток природного газа на входе в установку до тех пор, пока расход жидкого природного газа в храии.линде не соответствует заданному. В случае, если уровень жидкости в межтрубном пространстве теплообменника 7 достигает ммни.мально допустимого значения, регулятор 27 уровня воздействием на клапан 6 уменьшает расход хладагента в холодил ьно.м цикле. Давление нагнетания компрессоров хладагента возрастает и регулятор 4 давления уменьшает производительность KOM.ripeccopOB 3, воздействуя на их исполнительные устройства 5. Это приводит к повыше ;ию температуры сжижаемого природного i asa на выходе из теплообменников 1 и 7 и парообразного природного газа на выходе из межтрубного пространства теплообменника 7. Регулятор 12 разности температур, воздействуя на клапан 9, увеличивает приток жидкого природного газа в теплообменник 7 и восстанавливает заданную разность температур жидкого на входе и парообразного природного газа на выходе из межтрубного пространства теплообмен0

ника 7 и, следовательно, температуру сжижаемого природного газа на выходе из тенло- обменника 7.

При понижении давления природного газа па входе в установку количество холода, необходимое для его сжижения, должно увеличиваться. Происходит повышение температур природного газа на выходе лз теплообменников 1 и 7. Разность температур жидкого на входе и парообразного природного газа на выходе из межтрубного пространства теплообменника 7 повышается. Регулятор 12 разности температур, воздействуя на клапан 9, увеличивает поток жидкого природного газа из разделительной емкости 8 в теплообменник 7. Происходят повышение уровня жидкого природного газа в теплообменнике 7 и изменение коэффициента теплопередачи. Заданная разность температур вoccтaнaBv ивaeтcя, как и температура природного газа на выходе из

0 теплообменника 7. Однако за счет понижения давления происходят увеличение доли пара при дросселировании переохлажденного природного газа на клапане 13 и уменьшение расхода через этот клапан.

5 Уровень жидкого природного газа в разделительной емкости 8 понижается. Регулятор 28 уровня, воздействуя на клапан 20, уменьшает расход жидкого природного газа из емкости 8. Происходит понижение температур сжижаемого природного газа и парообразного

0 природного газа на выходе из теплообменника 14. Регулятор 19 разности температур, воздействуя на клапан 16, уменьшает ноток жидкого природного газа из разделительной емкости 15 в теплообменник 14. Происходят понижение уровня жидкого при5 родного газа в теплообменнике 7 и изменение коэффициента теплопередачи. Заданная разность температур восстанавливается, как и температура природного газа на выходе из теплообменника 14. Понижение расхода из емкости 8 приводит к понижению уровня жидкого природного газа в разделительной емкости 15. Регулятор 29 уровня, воздействуя на клапан 21, уменьшает расход жидкого природного газа из емкости 15 в хранилище. Регулятор 23 расхода воз5 действует на клапан 13 и увеличивает поток природного газа на входе в установку до тех пор, нока расход жидкого природного газа в хранилиш.е не будет соответствовать заданному.

При изменении состава или температуры

0 природного газа на входе в установку или при необходимости изменения производительности по природному газу работа схемы аналогична.

Формула изобретения

Способ управления установкой сжижения природного газа, включающий регулирование давления нагнетания компрессоров изменением их производительности, регулирование уровня жидкого природного газа в разделительных емкостях изменением его отбора из них, подачу жидкого природного газа в теплообменники, отличающийся тем, что, с целью снижения удель- ных энергозатрат при стабилизации технологического режима, дополнительно измеряют и регулируют расход жидкого природного газа на выходе из разделительной емкости после второй ступени дросселиро- вания изменением подачи природного газа на входе первой ступени дросселирования.

измеряют и регулируют разность температур жидкого на входе и парообразного природного газа на выходе из теплообменников, охлаждающих природный газ перед первой и второй ступенями дросселирования, изменением подачи жидкого природного газа в них из разделительных емкостей, измеряют и регулируют минимально допустимый уровень жидкого природного газа в теплообменнике, охлаждающем природный газ перед первой ступенью дросселирования изменением потока циркулирующего хладагента.

Изобретение касается управления автоматизированными установками сжижения ь «ПйРгЩ природного газа и позволяет обеспечить снижение энергозатрат. Устройство, реализующее способ, содержит регулятор (Р) 23 расхода жидкого природного газа (ЖПГ) после второй ступени дросселирования, соединенный с регулирующим органом (РО) 13 на линии подачи природного газа (ПГ) в установку, Р 12, 19 разности температур жидкого на входах и парообразного ПГ на выходах из теплообменников (Т) двух ступеней дросселирования, соединенный с РО 9, 16 на линиях подачи ЖПГ в (Т) соответственно, Р 27 уровня ЖПГ в Т на входе в установку, соединенный с РО 6 на линии циркуляции хладагента. 1 ил. Природный гол со сл 4