Установка сжижения метана Советский патент 1981 года по МПК F25J1/02 

1

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к установкам для сжижения метана.

Известны установки сжижения природного газа с классическим каскадным циклом 1.

Недостатком известных установок является большое количество компрессоров и трудность регулирования рабочего процесса, значительные площади поверхности теплообмена, необходимость поддержания высокой чистоты холодильных агентов.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является установка сжижения метана, содержащая последовательно установленную холодильную машину предварительного охлаждения, включающую теплообменник, компрессор и -конденсатор, этиленовую холодильную машину промежуточного охлаждения, включающую теплообменник, компрессор и конденсатор, и метановый ожижитель, включающий компрессор с газотурбинным приводом и теплообманник-ожижитель 12.

Недостатком устройства является большой удельный расход энергии на сжатие метана.

Цель изобретения - повышение экономичности работы установки. .

Поставленная цель достигается тем, что пропановая холодильная машина предварительного охлс1ждения снабжена установленными на одном валу с компрессором турбиной и насосом, этиленовая холодильная машина промежуточного охлаждения снабжена уста10новленной на одном валу с компрессором турбиной, подключенной к пропановой холодильной машине, метановый ожижитель, снабжен установленными на одном валу с компрессором парожид15костным турбодетандером и насосом, а также теплообменником, размещенным после компрессора, утилизатором и теплообменником-утилизатором отходящих газов газотурбинной установки,

20 размещенным после газотурбинного привода, при этом выход теплообменникаутилизатора отходящих газов соединен со входом турбины пропановой холодильной машины, а выход теплообмен25ника-утилизатора сжатого метана соединен со входом турбины, этиленовой холодильной машины, кроме того, метановый ожижитель снабжен сепаратором, установленным перед насосом на выхо30де турбодетандера.

I На чертеже изображена принци пиальная схема установки сжижения ме тана.

Установка содержит пропановую холодильную машину предварительного охлаждения, включающую теплообменни 1 содержащую турбину 2 и насос 3,. которые установлены на одном валу и кинематически связаны с компрессорами 4 и 5, конденсатор б, дроссели 7 и 8, этиленовую холодильную машину промежуточного охла дения включающую теплообменник 9, турбину 10, кинематически связанную с компрессорами 11 и 12 и дроссели 13 и 14, метановый ожижитель с газотурбинным приводом 15 компрессоров 16 и 17., которые размещены на одном валу с парожидкостным турбодетандером 18 и насосом 19е сепаратор 20, теплообменник-утилизатор 21 сжатого метана,теплообменник-утилизатор 22 отходящих газов газотурбинной установки и теплообменник-ожижитель метана 23,

Установка включает также гидравлическую турбину 24, на одном валу с которой размещен компрессор 25.

Установка работает следующим образом.

Метан охлаждается в теплообменнике 1 этиленом и отходяи1им после компрессора 25 метаном в теплообменнике 9 и затем поступает в теплообменни { ожижитель 23 , где доохлаждается и сжижается . Жидкий метан поступает в гидравлическую турбину 24, где понижается его давление, а мощность турбины 24 используется для привода компрессора 25, затем метан через дроссель и сепаратор идет к , потребителю. Газообразный метан сжимается в компрессоре 25, проходит через теплообменник 9, где охлаждает метан, идущий на сжижение,

В пропановой холодильной машл;не предварительного охлажд: ення пропан, сжатый в компрессоре 4 и пропан после турбины 2 соединяется и поступает в конденсатор б, где охлал;дае.:ся и конденсируется. Часть жидкого пропана поступает в насос 3, вторля часть через дроссель 7 иапраолпется в теплообменник 1. Пропан после компрессора 5 конденсируется в теплообменнике 1 и после дросселя 8 поступает на конденсацию этилена.

В этиленовой холодильной машине промежуточного охлаждения после компрессоров 11 и 12 этилен конденсируется в теплообменнике 1.. Жидкий этилен дросселируется в дросселях 13 и 14 и поступает в теплообменник 9.

Газ, отходяищй из газотурбинного привода, поступает в теплообменникутилизатор 22 отходящих газов, в котором охлаждается пропаном, поступаю.жим из насоса 3. Нагретый пропан после теплообменника-утилизатора 22 поступает на турбину 2,

В теплообменнике-утилизаторе 21 .сжатого метана пропан, идущий от 3, охлаждает метан, сжатый в компрессорах 16 и 17, при этом пропан нагревается и поступает на турJ бину 10. Метан после турбодетандера 18 поступает в сепаратор 20, где разделяется на жидкий, который направ ляется в насос 19, и газообразный, идущий на сжижение метана в теплообменник-ожижитель 23.

Применение предлагаемой установки для сжижения метана, выполненной на основе турбодетандеров, позволит значительно снизить энергозатраты, которые составляют кВт.ч

Значительное снижение энергозатрат связано с тем, что в схеме сжижения реализуется утилизация тепла отходящих газов и сжатого газа.

Формула изобретения

1. Установка сжижения метана, содержащая последовательно соединенные пропановую холодильную машину предварительного охлаждения, включающую теплообменник, компрессор и конденсатор, этиленовую холодильную машину промежуточного охлаждения, включаю.щую теплообменник, компрессор и конденсатор, и метановый ожижитель,включающий компрессор с газотурбинным приводом и теплообменник-ожижитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности,пропановая холодильная машина снабжена установленными на одном валу с компрессором турбиной и насосом, этиленовая холодильная машина снабжена установленной .на одном валу с компрессором турбиной, подключенной к пропановой холодильной машине, метановый ожижитель снабжен установленными на одном валу с компрессором турбодетандером и насосом, а также теплообменником-утилизатором сжатого метана,

размещенным после компрессора, и,теплообменником-утилизатором отходящих газов, размещенным после газотурбинного привода, при этом выход теплообменника-утилизатора сжатого метана

соединен со входом турбины этиленовой холодильной машшны, а выход теплообменника-утилизатора отходящих ,газ.ов соединен со входом турбины про,Пановой холодильной машины.

2. Установка по п. 1, отличающая с я тем, что- метановый ожижитель снабжен сепаратором, установленным перед насосом на выходе турбодетандера.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3690114, кл. 62-40, 1971.

2.Усюкин И.П. Установки, машины и аппараты криогенной техники. М.,

1.976, с. 248-256.

/

Ч

s

т

8

J6 J7

Jf

15

fW

4

//:

т

12

W

/t

/

X

S

N

//

«

22 /

t

25