СПОСОБ СЖИЖЕНИЯ ГАЗОВОЙ СМЕСИ Советский патент 1974 года по МПК F25J1/00 

1

Изобретение относится к технике сжижения газовых смесей, в частности ,к сжижению природных углеводородных газов.

Известен снособ сжижения газовой смеси, включающий сжатие газовой смеси, предварительное ее ох.таждение и расширение в детандере. Предварительное охлаждение осуществляют циркуляционным потоком низкого давления и дополнительным хладоагентом, например аммиаком.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса расщирения в детандере и энергетических и эксплуатационных затрат на процесс сжижения. Это достигается тем, что часть потока природного газа после сжатия охлаждают холодом, вырабатываемым в замкнутом холодильном цикле, работающем на многокомпонентной углеводородной смеси, а затем смешивают с оставшейся частью природного газа и направляют на дальнейщее охлаждение и расширение в деташдере с получением в конце расширения жидкости в количестве 25-30% (по весу).

На чертеже показана схема установки для осуществления предложенного способа сжижения.

Природный газ с давлением 40 атм после очистки от СО2 и осушки подают в компрессор 1, где совместно с циркуляционными потоками его сжимают до давления 100 атм.

После концевого холодильника 2 общий поток газа разделяют; большую, часть газа (63% по объему) напра1вляют в теплообменник 3, где за счет холода кипящей многокомпонентной смеси углеводородов (этана, пропана, бутана и пентана) его охлаждают до температуры 234°К, а оставшееся количество газа охлаждают до этой же температуры за счет холода циркуляционных потоков в теплообменнике 4.

Общий поток газа охлаждают далее в теплообменнике 5 до температуры 225°К и снова разделяют: 75% от всего количества направляют в детандер 6, где расщиряют до давления 16 атм, а 25% -в теплообменники 7 и 8,

где последовательно охлаждают до температуры 164°К. При детандировании со 100 до 16 атм из потока, подвергающегося расширению, образуется при.мерно 25% жидкости, отделяемой в сепараторе 9. Поток пара из последнего после рекуперации холода в теплообменниках 7, 8 и 4, сжимают компрессором 10 за счет .мощности, вырабатываемой детандером, с 16 атм до 23,7 атм и направляют в компрессор 1 на циркуляцию. Поток сл иженного природного газа из теплообменника 8 последовательно дросселируют сначала до давления 6 атм, затем до давления 1, 2 атм с соответствующим разделением жидкости и пара в сепараторах И и 12. Жидкость из сепаратора 9 также дросселируют до давления

6 атм. Образующееся в сепараторе 12 небольшое количество пара (7% от общего потока) поджимают компрессором 13 до давления 6 атм, смешивают с паром из сепаратора 11 (9,5% от общего потока) и суммарный поток с темлерату1рой 159°К после использования холода в теплообменниках 8, 7, 5 и 4 подают в соответствующую ступень компрессора 1 на циркуляцию.

Сжиженный природный газ в количестве 28% от всего потока из cenaipaTOpa 12 направляют в хранилище. Охлаждение природного газа в теплообменнике 3 достигается за счег холодильного цикла, работающего на смеси углеводородов. Смесь подобрана так, что после сжатия в компрессоре 14 и охлаждения в концевом холодильнике 15 она полностью сжижается. Для описываемой схемы принимают следующий состав смеси (в %): этан (С2Нб) 10; пропан (СзНа) 50; бутан (C4Hio) 30; пентан (CsHia) 10. Смесь сжимают в компрессоре до давления 15 атм, охлаждают в холодильнике 15, переохлаждают в теплообменнике 3, затем дросселируют до давления

1,2 атм и после использования холода вновь засасывают в компрессор.

Таким образом, в предложенном способе используют эффект адиабатического расширения в турбодетандерах с охлаждением природного газа кипящей многокомпонентной смесью. В результате удается сблизить кривые распределения температур охлаждения (конденсации) и Еагрева потоков в теплообменниках, т. е. существенно снизить необратимость за счет неравновесности теплообмена.

Предмет изобретения

Способ сжижения газовой смеси, например природного газа, включающий сжатие газовой смеси, предварительное охлаждение, расширение смеси в детандере и конденсацию, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат, часть газовой смеси после сжатия охлаждают многокомпонентным холодильным агентом, а затем смешивают с оставшейся частью газовой смеси и направляют на дальнейшее охлаждение и расширение в детандере.