Способ регулирования температуры сжиженного газа Советский патент 1974 года по МПК F25J3/06 G05D27/00 

Изобретение может применяться в ироцеесах сжижения газа или газовых смесей, например ириродного газа, с ломощыо онределенного многокомнонетного летучего холодильного агента, отдельные фракции которого конденснруются но мере ноннжения темнературы и таким образом охлал дают и сжижают газ или газов 1О смесь путем теплообмена.

Известеп способ регулирования температуры сжиженного газа путем нз.менення расхода мпогокомпоиентного летучего хладагента с учетом состава хладагента.

Однако известный способ прнводнт к регулированию состава охлаждаюн ей жидкости - хладагента, определение которого требует большой точности и длительности времени.

С целью оитнмизации процесса регулирования расход жидкого хладагента регулируют в зависимости от темнературы хладагента до его вспрыскивания в обменную колонну, расход хладагента до его вспрыскивания в обменную колонну изменяют но давленню в баллоне конденсационной колонны, темиературу хладагента иосле всирыскнваиия в обменную колонну регулируют введением в него газов с низкой темнературой копденсацнн, давление газообразного хладагента в обменной колонне регулируют нутем изменения производительности компрессора.

2

На чертеже показана схема реализации предлагаелюго сиособа.

Отдельи1)1с фракции миогокомионентного летучего хладагента конденснруются но мере ионнжения температуры в коцдеисациоииой колонне 1, в результате чего газ или газовая смесь охлаждается и сжижается путем се теплообмена с хладагентом в обмепно колонне 2. Конденсационная ко.тонна насчнтываст три

этажа, а обменная - - от двух до четырех. Количество этажей в колонне может меняться, но нредпочтнтельно д.пя конденсационной колонны - два -четыре этажа и трн-нять этажей для обменной.

Пары хладагента нз обменной колонны 2 ионадают в компрессор 3 ннзкого давления, а затем через охладитель-конденсатор 4 в комнрессор 5 высокого давлення, сюда также ионадают иары хладагента из конденсационной колонны . Сжатые нары из комнрессора 5 нонадают в конденсатор и, где охлаждаются и частично конденснруются. Конденсатор b охлаждается снаружи воздухом или, нанример. морской водой.

Смесь жидкости и паров поступает из коиденсатора 6 в баллон 7, расположенный на ypOBEie первого (нижнего) этажа конденсациOHHoii колонны 1, где нары и жидкость разделяются. Часть жидкости поступает в обменник

8 первого этажа конденсацнонной колонны 1,

часть - в обменник 9 первого этажа обменной колонны 2.

Пройдя через обменник 8, жидкость поступает в форсунк} 10, которая вирыскивает ее в конденсационную колонну для охлаждения жидкости в обменнике У, а также для частичного конденсирования газа, поступающего из баллона 7 в обменник И. Жидкость, проходящая через обменник 9 обменной колонны, впрыскивается форсункой 2 п эту колонну и охлаждает жидкость в об.меннике 9 и сжижаемый газ в обменпике 13. Перед входом в обменную колонну 2 этот газ частично сжимается компрессором 14.

На остальных этажах конденсационной и обменной колонн иовторяется тот же самый процесс, что и иа первых. Из обменника 11 фракция хладагента поступает в баллон 15 на уровне нервого этажа, где распадается на жидкую и газообразную фазы. На этом этаже конденсационной колонны расположен об..менник 16 соединенный на выходе с форсункой 17, и обменник 18 для конденсируемых паров. В обменной колонне на этом же этаже расположен обменник 19 с форсункой 20 для охлаждения жидкости и обмепник 21 для сжижаемого газа. На третьем, последнем этаже конденсационной колонны, раснолагается баллон 22, обменники 23 и 24 и форсунка 25, а на третьем этаже обменной колонны установлен обменник 26, форсунка 27 и обменник 28 для сжиЛСаемого газа. Пары хладагеита конденсируются в обменнпке 24 и поступают в последний этаж обменной колонны, в обменник 29, а затем в форсунку 30. Этим обеспечивается охлаждение и конденсация сжижаемого газа в последнем обменпике 31.

Выходящий из обменной колонны 2 сжиженный газ через вентиль 32, регулирующий давление, поступает в емкости для хранения (на чертеже не показаны). Предпочтительное давление при хранении сжиженного газа близко к атмосферному давлению.

Мелсду обменником 23 и форсу.пкой 25 и между обменником 29 и форсункой 30 установлены два вентиля 33 п 34 соответственно. Первый вентиль регулирует расход жидкости, необходимой для образоваггия нужного количества паров при наиболее низкой температуре в конденсационной колонне 1. Второй- для регулирования впрыскиваемой в обменпую колонну 2 жидкости, выходяи1ей из обменпика 29. Вентиль 35 регулирует количество допо.пнительных составляющих, которые добавляются в газообразном состоянии к парам, после теплообмеиа поступающим в колшрессор 3. Такими добавками могут быть два вида газов, имеющих наиболее низкую температуру конденсации. правило, это азот и метай. В случае слсиженпя природного газа такой добавкой в процессе его сжилсения может быть смесь, полученная из самого природного газа.

Замечено, что темиература сжил еииого газа на выходе из обменной колонны 2 в основном зависит от температуры охлал даюи),еп жидкости па входе в форсунку 30. Таким образом, здесь 1 аход11тся критическая точка оборудования: если темиература хладагеита

педостаточио пизка, то сл :иж;1емый газ, выходящий из обменипка 31, не будет достаточно охлаждеи, п пос.че 11оип кеи11Я давлещ-гя с помощью вентиля 32 это вызовет относительно сильное псиареиис, которое пеобходимо эвакуировать; если же темиература хладагента СЛИП1КОМ иизка, то давление В1з1ходяпаего через веитиль 32 сжиженного 1аза будет ниже атмосфериого, что может вызват1 попадапие окружающего воздуха в сосуды для храпения,

в случае, если не предусмотрено специальиое устройство для выравииваиия давлеипя с иомощью подачи доиолпительного количества газа.

Хотя охлал ;дающая жидкость многокомиоиепта, по при наиболее низкой ее те.миературе практически во внимание ирииимается только два составляющих ее компонента, и в отиоп1епии темиерат} ры закипагщя в обмеиной колонне жидкость считается образоваииой как бы только из двух комиопентов. При иизкой температуре влияние процентного состава остальных компонентов не играет существенного значения.

При регулировании те: 1Г1ературы и давлении хладагента до его входа в обменпую колонну, как п прн регулировании давления в самой обменной коло1П1е, темггсратура хладагента дает ииформацию о сч-о составе, чт( позволяет в случае надобности производить необходимые добавки,

Более того, давление в коидепсапиоииой колоне 1 быть выще па такую вполпс определенную величину, чтобы выходящие и:;

баллона 22 пары полиостью коидеисировалис, в обменнике 26. Вентили 33 п 34 управляют соответствеппо расходом жидкого х.чадагента, служащего для образования 1|;|11бол1ч- хо.юдной фракции этого агента, п шсходом JTortj

хладагепта до его нп|)1,1скивап11и и ои.мспиук) колонну. Веитиль .)5 ирол,назпачеп л.ля ввода добавок. Расход хладагент;. п i гии образиом состоянии, посту11а 0 це1-о из (.чТмеипо колон ны, управляется путем изменения иртгчво.чп:

тельиости комп1 ессора 3.

Каждый из пр П едеппых выше процессов определяется четырьмя замерами иарямотрон состояппя хладагента ири его caMoii низкоГ| температуре: дав.чспиел газа п ба.кчопе 22

последнего -/га/ка Koii;u-ncan)ioiinuii Ko.ioinii.i. иаиболее пизкой тгмиературоГ х.чадагента .f) его впрыскиваиия в ()бмеп1гую ко.чоииу, измереппой около вентиля 3-1 те.миературой хлада гейта на последнем этаже обменной колонны

после впрыскивания и давление.м хладагента, находящегося в обмеииой колоние в газообразном состоянии.

Вентиль 34 служит для изменения давления в баллоне 22, а манометр 36 - для излгереиия этого давления. 15лагодаря вентилю 33

может изменяться темг ерату|)а хладагепта. Эта температура (до впрыскивания) измеряется с иомощыо зонда 37. Вентпль 35 служит для пзменеиия температуры хладагеита после впрыскивания путем введеипя в хладагент добавок. Темиература после вп)ыс1а вания измеряется зоидолг 38. Путем измепси1 я Н{)оизводпге:11 ности ко.мпрессора 3 регу.чируется давлеппе хладагента в обменной колоние, иаходяи1егося в газообразном состоянии. Это дап.меппе нзмеряется манометром 39.

Вентиль для введеиня добавок .может бытг многоканальным нлм состоять из двух вентилей; один управляет подачей азота нлн богатой им смеси, другой - метанолг или богато метаном смеси. В этом случае оба вентиля можио считать одиим оргаиом, регулнруюниш состав добавок в нужном колнчестве.

П р е д м е т п з о б р е т с н и я Способ регулирования темнературы сжн;. газа, нанрпмс) природного газа, путе.м пзменення расхода миогокомпоие1 тног() летучего хладагета, отдельиые скоидеиспроBaiiinjie фракнии которого охлаждают п сжижают газ посредством теплообмена, птлпчок)litiiuc.i тем, что, с нелыо оптпмпзацпп iponecса регулпроваппя, расход жидкого хладагепта )егулирук)т в зависимости от температуры .чла.тагеита до его вспрыскивапия в обмеппук) колоппу, расход хладагента до вспрыскпванпя в об.меппую колонну пзменяют по давленпю п ба.члоне кондепсацнонной колоп1п 1, температуру хладагента поело вспрыскпвання в обменную колонну регулируют введением в иего газов с 1И13КОЙ темиературой коиденсации, давление газообразного хладагеита в обмеиной колонне регулируют путем изменения производитель ОСТИ КОМ рессора.