Способ сжижения природного газа с предварительным охлаждением охлаждающей смеси



Способ сжижения природного газа с предварительным охлаждением охлаждающей смеси
Способ сжижения природного газа с предварительным охлаждением охлаждающей смеси
Способ сжижения природного газа с предварительным охлаждением охлаждающей смеси

 


Владельцы патента RU 2509967:

ИФП ЭНЕРЖИ НУВЕЛЛЬ (FR)

Способ сжижения природного газа, в котором природный газ охлаждается, конденсируется и переохлаждается в результате непрямого теплообмена с двумя охлаждающими смесями, циркулирующими в контурах. Первая охлаждающая смесь сжимается, охлаждается и конденсируется, по меньшей мере частично, посредством теплообмена с внешней средой (вода, воздух). Первая охлаждающая смесь переохлаждается в результате теплообмена так, чтобы первая охлаждающая смесь находилась в жидкой фазе, чтобы обеспечить хорошее распределение охлаждающей смеси в серии теплообменников. Охлаждающую смесь далее переохлаждают в первом теплообменнике посредством теплообмена с частью охлаждающей смеси, причем указанная часть дросселируется перед теплообменом. Во втором теплообменнике охлаждают природный газ и одновременно вторую охлаждающую смесь путем теплообмена с переохлажденной охлаждающей смесью, при этом первый теплообменник отличается от второго теплообменника. Затем сжижают и переохлаждают природный газ путем теплообмена со второй охлаждающей смесью до получения жидкого природного газа. Использование изобретения позволит повысить КПД при меньших выбросах СО2. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области сжижения природного газа.

Сжижение природного газа состоит в конденсации природного газа и его переохлаждении до достаточно низкой температуры, чтобы он мог оставаться жидким при атмосферном давлении. Затем его транспортируют в танкерах для перевозки сжиженного метана.

В настоящее время быстро развивается международная торговля жидким природным газом (ЖПГ), но совокупная производства ЖПГ в совокупности требует значительных инвестиций. Приоритетной целью является снизить уровень этих инвестиций и снизить энергетический (и, следовательно, экологический) фактор, связанный с производством ЖПГ.

В патенте US 6 105 389 раскрыт способ сжижения, содержащий две охлаждающие смеси, циркулирующие в двух независимых замкнутых контурах. Каждый из этих контуров функционирует благодаря компрессору, сообщающему охлаждающей смеси мощность, необходимую, чтобы охладить природный газ.

Настоящее изобретение предлагает усовершенствовать способ, раскрытый в патенте US 6 105 389, чтобы улучшить работу и энергетический кпд, то есть получать больший кпд, при меньших выбросах CO2, и при сохранении по существу идентичного оборудования.

В широком смысле настоящее изобретение относится к способу сжижения природного газа, в котором осуществляются следующие этапы:

a) сжатие охлаждающей смеси,

b) конденсация, посредством теплообмена, сжатой охлаждающей смеси,

c) помещение конденсированной охлаждающей смеси в резервуар-хранилище, причем резервуар содержит в равновесии жидкую фазу охлаждающей смеси и газовую фазу охлаждающей смеси,

d) отведение охлаждающей смеси в жидкой фазе из резервуара-хранилища,

e) проведение этапа, на котором только охлаждающая смесь, отведенная на этапе d), переохлаждается посредством теплообмена,

f) охлаждение природного газа по меньшей мере теплообменом с переохлажденной охлаждающей смесью, полученной на этапе e).

Согласно изобретению, на этапе e) охлаждающую смесь можно переохлаждать теплообменом с внешней текучей средой, выбранной из воздуха и воды.

В качестве альтернативы, на этапе e) охлаждающую смесь можно переохлаждать теплообменом с частью охлаждающей смеси, причем указанная часть перед теплообменом дросселируется. Например, указанная часть охлаждающей смеси может быть отобрана из указанной отведенной охлаждающей смеси перед осуществлением теплообмена на этапе e). Альтернативно, указанная часть охлаждающей смеси может быть отобрана из охлаждающей смеси, полученной после осуществления теплообмена на этапе e) и перед осуществлением теплообмена на этапе f).

Согласно изобретению, этап e) может проводиться в первом теплообменнике, этап f) может быть проведен в по меньшей мере одном втором теплообменнике, причем первый теплообменник отличается от второго теплообменника.

Охлаждающая смесь может содержать (в мольных процентах): от 0 до 5% метана, от 30 до 70% этана, от 30 до 70% пропана и от 0 до 20% бутана.

На этапе f) природный газ можно охладить до получения жидкого природного газа.

В качестве альтернативы, на этапе f) можно охлаждать природный газ и, одновременно, вторую охлаждающую смесь путем теплообмена с переохлажденной охлаждающей смесью, полученной на этапе e), а после этапа f) можно сжижать и можно переохлаждать природный газ путем теплообмена со второй охлаждающей смесью до получения жидкого природного газа.

Вторая охлаждающая смесь может содержать (в мольных процентах): от 0 до 12% азота, от 20 до 80% метана, от 20 до 80% этана и от 0 до 10% пропана.

Другие характеристики и преимущества изобретения станут более понятными из описания, приводимого со ссылками на фигуры чертежей, на которых:

- Фигура 1 иллюстрирует способ согласно изобретению,

- Фигуры 2 и 3 схематически изображают другие варианты осуществления изобретения.

Фигура 1 иллюстрирует способ сжижения, в котором применяется первый контур охлаждения, изображенный в рамке, показанной пунктирной линией, и помеченный позицией (I), и второй контур охлаждения, указанный позицией (II).

Первый контур охлаждения (I) использует первую охлаждающую смесь, обозначаемую далее MR1, которая может состоять из смеси углеводородов, как смесь этана и пропана, но может также содержать метан и/или бутан. Содержания (в мольных процентах) компонентов MR1 могут быть следующими:

- Метан: 0-5%

- Этан: 30-70%

- Пропан: 30-70%

- Бутан: 0-20%

Второй контур охлаждения (II) использует вторую охлаждающую смесь, обозначаемую далее MR2, которая может состоять, например, из смеси углеводородов и азота, как смесь метана, этана, пропана и азота, но может также содержать бутан. Содержания (в мольных процентах) компонентов MR2 могут быть следующими:

- Азот: 0-12%

- Метан: 20-80%

- Этан: 20-80%

- Пропан: 0-10%

Природный газ поступает по линии 10 обычно при давлении, составляющем от 4 МПа до 7 МПа, и при температуре, которая может составлять от 0°C до 60°C. Природный газ, циркулирующий в линии 10, первая охлаждающая смесь MR1, циркулирующая в линии 23, и вторая охлаждающая смесь MR2, циркулирующая в линии 31, входят последовательно в теплообменники E1, E2 и E3, чтобы перемещаться там в параллельных направлениях и прямоточно. Природный газ выходит из серии теплообменников, образованной теплообменниками E1, E2 и E3, по линии 11 при температуре, которая может составлять от -30°C до -75°C. Вторая охлаждающая смесь MR2, поступающая по линии 31, проходит последовательно через теплообменники E1, E2 и E3 и выводится по линии 32 полностью сконденсированной и предпочтительно переохлажденной до температуры, которая может составлять от -30°C до -75°C.

В серии теплообменников E1-E2-E3 последовательно отводятся три фракции первой охлаждающей смеси MR1 в жидкой фазе. MR1, выходящая из E1, разделяется на две фракции: одна фракция проводится по линии 24 к вентилю V1, и одна фракция проводится по линии 26 на теплообменник E2. Фракция MR1, выходящая из E2, разделяется на две фракции: одна фракция проводится по линии 27 на вентиль V2, и одна фракция проводится по линии 29 на теплообменник E3. Фракция MR1, выходящая из E3, проводится по линии 29b на вентиль V3. Фракции MR1 расширяются соответственно через дроссельные вентили V1, V2, V3 до трех разных уровней давления, затем испаряется в теплообменниках E1, E2, E3, соответственно, в результате теплообмена с природным газом, второй охлаждающей смесью MR2 и частью первой охлаждающей смеси MR1. Три испаренные фракции проводятся соответственно по линиям 25, 28 и 30 в компрессор K1 для сжатия. Сжатая первая охлаждающая смесь MR1 конденсируется в конденсаторе C1 в результате теплообмена с внешней охлаждающей средой, например, водой или воздухом. Затем MR1 вводится в приемный резервуар D.

В способе, иллюстрируемом на фигуре 1, первая охлаждающая смесь MR1 разделена на три отдельные фракции, чтобы оптимизировать сближение в серии теплообменников E1-E2-E3. Согласно изобретению, можно также не разделять первую охлаждающую смесь MR1 или разделять ее на две или четыре фракции, для оптимизации процесса по температуре.

Приемный резервуар D играет роль промежуточного хранилища для уравновешивания, в частности, по давлению, температуре и объему, первой охлаждающей смеси MR1 в контуре (I). В резервуаре D содержится в равновесии часть первой охлаждающей смеси MR1 в жидкой фазе и часть MR1 в газовой фазе. Уровень жидкости в резервуаре D меняется в зависимости от полного количества охлаждающей смеси, присутствующей в контуре. Наличие резервуара D позволяет уравнять давления в контуре (I). Первая охлаждающая смесь MR1 вводится в жидкой форме в резервуар D при давлении и температуре, близких к равновесию жидкой и паровой фаз первой охлаждающей смеси MR1.

Если бы MR1 напрямую направлялась из резервуара D в теплообменник, как предлагается в уровне техники, был бы риск ее частичного испарения, из-за потери напора, теплового обмена и возможной разницы статического уровня в контурах циркуляции, перед вводом в серию теплообменников E1-E2-E3. Однако трудно равномерно распределить смесь газа и жидкости в разных проходах через теплообменник. Поэтому теплообмен в E1-E2-E3 не был бы оптимизирован. Теплообменник C2 позволяет охладить только первую охлаждающую смесь MR1, то есть не затрагивая охлаждение природного газа. Кроме того, теплообменник C2 может быть независимым от серии теплообменников E1-E2-E3 и поэтому может устанавливаться вблизи приемного резервуара D, чтобы снизить риски испарения первой охлаждающей смеси MR1, отводимой из резервуара D.

Согласно изобретению, как показано на фигуре 1, после прохождения через приемный резервуар D, первая охлаждающая смесь MR1 отводится в виде жидкой фазы из приемного резервуара D и переохлаждается на несколько градусов (при этом снижение температуры может варьироваться от 2°C до 10°C) в теплообменнике C2, чтобы гарантировать, что охлаждающая смесь MR1 войдет в теплообменник E1 в полностью жидкой форме при температуре значительно ниже точки начала кипения первой охлаждающей смеси MR1. Таким образом, распределение в разных проходах теплообменников оптимизируется.

Природный газ, выходящий из серии теплообменников E1-E2-E3 по линии 11, может быть фракционирован, то есть часть углеводородов C2+, содержащая по меньшей мере два атома углерода, отделяется от природного газа в устройстве, известном специалисту.

Природный газ, возможно фракционированный, проводится по линии 11b в теплообменник E4, где параллельно и прямоточно ему циркулирует MR2, поступающая по линии 32. MR2, выходящая из теплообменника E4 по линии 33, расширяется в вентиле V4. Отметим, что выше вентиля V4 или вместо него можно использовать турбину с расширением. Дросселированная вторая охлаждающая смесь MR2, выходящая из V4, снова вводится в E4 в противотоке, чтобы испариться, охлаждая в противотоке природный газ и MR2. Переохлажденный природный газ выводится из теплообменника E4 по линии 12. На выходе из E4 испаренная вторая охлаждающая смесь MR2 направляется по линии 35 в компрессор K2, затем охлаждается в теплообменнике C3 в результате теплообмена с внешней охлаждающей средой, например, водой или воздухом. Давление второй охлаждающей смеси MR2 на выходе из K2 может составлять от 2 МПа до 7 МПа. При необходимости вторая охлаждающая смесь MR2 может выводиться из компрессора K2 для охлаждения в теплообменнике C4, затем вводиться по линии 36 в K2 для сжатия. Согласно одному варианту осуществления, устройство K2 может состоять из нескольких компрессоров, соединенных последовательно или параллельно.

В способе, описанном на фигуре 1, вторая охлаждающая смесь MR2 не делится на отдельные фракции, но, чтобы оптимизировать энергоэффективность в теплообменнике E4, ее можно также разделить на две или три фракции, причем каждая фракция дросселируется до разного уровня давлений и проводится затем на разные ступени компрессора K2.

Варианты изобретения, описанные со ссылками на фигуры 2 и 3, предлагают использовать фракцию первой охлаждающей смеси MR1, чтобы провести переохлаждение первой охлаждающей смеси MR1 перед введением в серию теплообменников E1-E2-E3.

Позиции для ссылок на фигурах 2 и 3, идентичные позициям на фигуре 1, обозначают одинаковые элементы.

Согласно фигуре 2, первая охлаждающая смесь MR1, выходящая из приемного резервуара по линии 20, входит в теплообменник E21, чтобы снизить температуру MR1, снижение составляет от 5°C до 30°C по отношению к температуре MR1 перед входом в E21. MR1 выходит переохлажденной из E21 по линии 21. Затем MR1 делится на две части. Первая фракция первой охлаждающей смеси FMR1, циркулирующая в линии 22, расширяется через дроссельный вентиль V5 и испаряется в E21 в результате теплообмена с первой охлаждающей смесью MR1. На выходе из E21 FMR1 находится полностью в виде пара и возвращается в компрессор K1 при более подходящем уровне давления. Другая фракция первой охлаждающей смеси MR1, выходящая из E21, проводится по линии 23 в теплообменник E1.

Один вариант изобретения представлен на фигуре 3. Первая охлаждающая смесь MR1, выходящая из приемного резервуара D по линии 20, разделяется по меньшей мере на две фракции 21b и 22b. Фракция 21b поступает в теплообменник E21, чтобы снизить температуру первой охлаждающей смеси MR1, снижение составляет от 5°C до 30°C по сравнению с температурой первой охлаждающей смеси MR1 перед входом в E21. MR1 выходит переохлажденной из E21 по линии 23. Фракция 22b расширяется через дроссельный вентиль V5 и испаряется в E21 в результате теплообмена с фракцией 21b. На выходе из E21 фракция 22b находится полностью в виде пара и возвращается в компрессор K1 с более подходящим уровнем давления.

То, что первая охлаждающая смесь MR1 переохлаждается ее фракцией, позволяет, как показывают ниже численные примеры 1 и 2, снизить энергопотребление охлаждающими контурами.

Пример 1

Способы, описанные на фигурах 1 и 2, иллюстрируются следующим численным примером, который позволяет оценить выгоду, приносимую способом с фигуры 2 по сравнению со способом с фигуры 1.

Природный газ поступает по линии 10 при давлении 6,8 МПа и температуре 20°C. Состав этого газа (в мольных процентах) следующий:

- азот: 1,80%

- метан: 94,00%

- этан: 3,28%

- пропан: 1,23%

- изобутан: 0,25%

- н-бутан: 0,16%.

В серии теплообменников E1-E2-E3 используется первая охлаждающая смесь, состав которой (в мольных процентах) следующий:

- метан: 0,5%

- этан: 49,5%

- пропан: 49,5%

- изобутан: 0,5%.

Природный газ, выходящий из серии теплообменников E1-E2-E3 по линии 11, находится при температуре -52°C. Вторая охлаждающая смесь MR2, выходящая из серии теплообменников E1-E2-E3 по линии 32, имеет температуру -59,5°C.

В теплообменнике E4 используется вторая охлаждающая смесь, состав которой (в мольных процентах) следующий:

- азот: 9%

- метан: 38%

- этан: 52%

- пропан: 1%.

На выходе теплообменника E4 природный газ сжижен до температуры -152,8°C.

В способе с фигуры 1 первая охлаждающая смесь MR1 сжимается в газовой фазе в многоступенчатом компрессоре K1 до давления 3,06 МПа. Сжатая MR1 конденсируется при температуре 36°C в результате теплообмена с водой, имеющей температуру 26°C, в C1, для которого было предусмотрено сближение в 10°C. В таком случае первая охлаждающая смесь MR1 находится при температуре начала кипения. Именно температура 36°C предписывает сжимать первую охлаждающую смесь MR1 до давления 3,06 МПа. После прохождения в приемный резервуар D, первая охлаждающая смесь MR1 переохлаждается до температуры 31°C в результате теплообмена с водой, находящейся при 26°C, в C2, для которого было предусмотрено сближение в 5°C. Температуры охлаждения в C1 и C2 ограничены температурой наличной воды.

Так, на фигуре 1 первая охлаждающая смесь MR1 входит в серию теплообменников E1-E2-E3 при температуре 31°C, т.е. на 5°C ниже температуры начала кипения при давлении 3,06 МПа.

Способ, описанный в связи с фигурой 2, позволяет снизить температуру входа первой охлаждающей смеси MR1 в серию теплообменников E1-E2-E3. Так как переохлаждение производится теперь не водой в C2, а самой MR1 в E21, охлаждение в C1 можно осуществить до более низкой температуры. MR1 охлаждается до температуры 31°C в результате теплообмена с водой при 26°C в C1, для которого можно предусмотреть температурное сближение в конденсаторе C1 всего в 5°C. Поэтому можно снизить давление сжатия в K1: на выходе компрессора K1 первая охлаждающая смесь MR1 сжата всего до 2,80 МПа. После прохождения в приемный резервуар D, где она находится при температуре начала кипения, первая охлаждающая смесь MR1 переохлаждается в E21 до температуры 25°C. Чтобы достичь этой температуры, фракция первой охлаждающей смеси FMR1 дросселируется в V5 до 1,43 МПа, затем она охлаждается в противотоке первой охлаждающей смеси MR1. FMR1 выходит из E21 полностью в виде пара при температуре 29°C. Затем фракция первой охлаждающей смеси FMR1 перенаправляется на всасывание под высоким давлением компрессора K1.

Таким образом, на фигуре 2 смесь MR1 входит в серию теплообменников E1-E2-E3 при температуре 25°C, что на 6°C ниже температуры начала кипения при давлении 2,80 МПа.

В указанных выше условиях и согласно способу, описанному в связи с фигурой 1, потребление энергии компрессорами следующее:

K1: 81,0 МВт

K2: 108,2 МВт

Выработка ЖПГ на выходе из E4 составляет 5,3 MTPA (миллион тонн в год).

Таким образом, эффективность циклов охлаждения составляет 35,70 МВт/(MTPA).

В указанных выше условиях и со способом, какой описан на фигуре 2 и какой использует выгоду от изобретения, потребление энергии компрессорами следующее:

K1: 76,4 МВт

K2: 108,2 МВт

Выработка ЖПГ на выходе из E4 всегда равна 5,3 MTPA (миллион тонн в год).

Эффективность циклов охлаждения улучшена на 0,87 МВт/(MTPA) и составляет, таким образом, 34,83 МВт/(MTPA).

Пример 2

Способы, описанные на фигурах 1 и 3, проиллюстрированы следующим численным примером, который позволяет оценить выгоду, даваемую способом с фигуры 3 по сравнению со способом с фигуры 1.

Природный газ поступает по линии 10 при давлении 6,8 МПа и температуре 20°C. Состав этого газа (в мольных процентах) следующий:

- азот: 1,80%

- метан: 94,00%

- этан: 3,28%

- пропан: 1,23%

- изобутан: 0,25%

- н-бутан: 0,16%.

В серии теплообменников E1-E2-E3 используется первая охлаждающая смесь, состав которой (в мольных процентах) следующий:

- метан: 0,5%

- этан: 49,5%

- пропан: 49,5%

- изобутан: 0,5%.

Природный газ, выходящий из серии теплообменников E1-E2-E3 по линии 11, находится при температуре -52°C. Вторая охлаждающая смесь MR2, выходящая из серии теплообменников E1-E2-E3 по линии 32, имеет температуру -59,5°C.

В теплообменнике E4 используется вторая охлаждающая смесь, состав которой (в мольных процентах) следующий:

- азот: 9%

- метан: 38%

- этан: 52%

- пропан: 1%.

На выходе из теплообменника E4 природный газ сжижен до температуры -152,8°C.

В способе с фигуры 1 первая охлаждающая смесь MR1 сжимается в газовой фазе в многоступенчатом компрессоре K1 до давления 3,06 МПа. Сжатая первая охлаждающая смесь MR1 конденсируется при температуре 36°C путем теплообмена с водой, имеющей температуру 26°C, в C1, для которого было предусмотрено сближение в 10°C. В таком случае она находится при температуре начала кипения. Именно температура 36°C предписывает сжатие первой охлаждающей смеси MR1 до давления 3,06 МПа. После прохождения через приемный резервуар D, первая охлаждающая смесь MR1 переохлаждается до температуры 31°C в результате теплообмена с водой, имеющей температуру 26°, в C2, для которого было предусмотрено сближение в 5°C. Температуры охлаждения в C1 и C2 ограничены температурой наличной воды.

Таким образом, на фигуре 1 первая охлаждающая смесь MR1 поступает в серию теплообменников E1-E2-E3 при температуре 31°C, что на 5°C ниже температуры начала кипения при давлении 3,06 МПа.

Способ, описанный в связи с фигурой 3, позволяет снизить температуру на входе первой охлаждающей смеси MR1 в серию теплообменников E1-E2-E3. Так как переохлаждение производится теперь не водой в C2, а самой первой охлаждающей смесью MR1 в E21, охлаждение в C1 можно осуществить до более низкой температуры. MR1 охлаждается до температуры 31°C в результате теплообмена с водой, имеющей температуру 26°C, в C1, для которого можно предусмотреть температурное сближение в конденсаторе C1 всего в 5°C. Поэтому можно снизить давление сжатия в K1: на выходе компрессора K1 первая охлаждающая смесь MR1 сжата всего до 2,80 МПа. После прохождения через приемный резервуар D, где она находится при температуре начала кипения, первая охлаждающая смесь MR1 переохлаждается в E21 до температуры 25°C. Чтобы достичь этой температуры, фракцию FMR1 первой охлаждающей смеси MR1, выходящей из резервуара D, дросселируют в V5 до 1,39 МПа, затем она охлаждается в противотоке остальной фракции первой охлаждающей смеси MR1. Фракция первой охлаждающей смеси FMR1 выходит из E21 полностью в виде пара при температуре 28°C. Затем она перенаправляется на всасывание высокого давления компрессора K1.

Таким образом, на фигуре 3 MR1 поступает в серию теплообменников E1-E2-E3 при температуре 25°C, что на 6°C ниже точки начала кипения при давлении 2,80 МПа.

В упомянутых выше условиях, согласно способу, описанному в связи с фигурой 1, потребление энергии компрессорами следующее:

K1: 81,0 МВт

K2: 108,2 МВт

Производство ЖПГ на выходе из E4 равно 5,3 MTPA (миллион тонн в год).

Таким образом, эффективность циклов охлаждения составляет 35,70 МВт/(MTPA).

Со способом, какой описан на фигуре 3, который использует выгоду от варианта изобретения, потребление энергии компрессорами следующее:

K1: 76,4 МВт

K2: 108,2 МВт

Выработка ЖПГ на выходе E4 всегда равна 5,3 MTPA (миллионов тонн в год).

Эффективность циклов охлаждения улучшена на 0,87 МВт/(MTPA), то есть равна 34,83 МВт/(MTPA).

1. Способ сжижения природного газа, в котором проводятся следующие этапы:
a) производят сжатие охлаждающей смеси,
b) осуществляют конденсацию, посредством теплообмена, сжатой охлаждающей смеси,
c) помещают конденсированную охлаждающую смесь в резервуар-хранилище, причем резервуар содержит в равновесии жидкую фазу охлаждающей смеси и газовую фазу охлаждающей смеси,
d) отводят охлаждающую смесь в жидкой фазе из резервуара-хранилища,
e) переохлаждают в первом теплообменнике охлаждающую смесь, отведенную на этапе d), посредством теплообмена с частью охлаждающей смеси, причем указанная часть дросселируется перед теплообменом.
f) охлаждают природный газ и одновременно вторую охлаждающую смесь путем теплообмена во втором теплообменнике с переохлажденной охлаждающей смесью, полученной на этапе е), при этом первый теплообменник отличается от второго теплообменника,
причем после этапа f) сжижают и переохлаждают природный газ путем теплообмена со второй охлаждающей смесью до получения жидкого природного газа.

2. Способ по п.1, в котором указанную часть охлаждающей смеси отбирают из указанной охлаждающей смеси, отведенной перед проведением теплообмена на этапе е).

3. Способ по п.1, в котором указанную часть охлаждающей смеси отбирают из указанной охлаждающей смеси, отведенной после проведения теплообмена на этапе е) и перед проведением теплообмена на этапе f).

4. Способ по п.1, в котором охлаждающая смесь содержит (в мольных процентах) от 0 до 5% метана, от 30 до 70% этана, от 30 до 70% пропана и от 0 до 20% бутана.

5. Способ по п.1, в котором вторая охлаждающая смесь содержит (в мольных процентах) от 0 до 12% азота, от 20 до 80% метана, от 20 до 80% этана и от 0 до 10% пропана.



 

Похожие патенты:

Подаваемый газ сжижается с использованием замкнутой холодильной системы, в которой поток (150) охлажденного сжатого газообразного хладагента расширяется (136) для предоставления первого потока (154) расширенного газообразного хладагента, который, по существу, является паром, и используется для охлаждения и, по существу, сжижения потока (100) подаваемого газа посредством косвенного теплообмена (110).

Способ привода в действие двух или большего количества компрессоров для хладагента в процессе охлаждения углеводородов. В таком процессе охлаждения углеводородов исходный поток углеводородов может быть пропущен в противотоке с частично испаренными потоками хладагента.

Установка для получения сжиженного природного газа использует улучшенную систему регенерации азота, которая концентрирует все количество азота в потоке исходных материалов в установке регенерации азота, для повышения эффективности разделения установки регенерации азота.

Предложен поток холодильного агента (10) при давлении холодильного агента, который пропускают по меньшей мере через три теплообменных этапа (12, 14, 16, 18), работающих при различных уровнях давления.

Установка для сжижения углеводородов содержит систему 12 для извлечения газоконденсатной жидкости (ГКЖ), контур 42 с основным хладагентом и контур 100 с первым хладагентом, устройство 52 для снижения давления и размещенный после него газожидкостный сепаратор 62.

Способ сжижения природного газа с использованием первого и второго потоков азотного хладагента, при котором каждый поток подвергают циклу сжатия, охлаждения, расширения и нагрева, в течение которых первый поток азота расширяют до первого промежуточного давления, а второй поток азота - до второго, более низкого давления, при этом нагрев происходит в одном или более теплообменниках, в которых по меньшей мере один из потоков расширенного азота находится в теплообмене с природным газом, причем по меньшей мере в одном или более теплообменниках первый и второй потоки расширенного азота находятся в теплообмене с природным газом и как с первым, так и со вторым потоком сжатого азота.

Способ и устройство для охлаждения криогенного теплообменника, в котором применяется программируемый контроллер, принимающий входные сигналы, представляющие сигналы датчиков, характеризующие один или более управляемых параметров в выбранном процессе, и генерирующий командные сигналы для регулировки одного или нескольких регулируемых параметров в выбранном процессе.

Способ предлагает сжижать природный газ, осуществляя следующие стадии: охлаждают природный газ, вводят охлажденный природный газ в колонну для фракционирования таким образом, чтобы разделить газовую фазу, обогащенную метаном, и жидкую фазу, обогащенную соединениями, более тяжелыми, чем этан, извлекают вышеупомянутую жидкую фазу из нижней части колонны для фракционирования и удаляют вышеупомянутую газовую фазу из верхней части колонны разделения, частично сжижают вышеупомянутую газовую фазу таким образом, чтобы получить конденсат и газообразный поток, при этом конденсат возвращают в верхнюю часть колонны для фракционирования в качестве флегмы, сжижают вышеупомянутый газообразный поток, за счет теплообмена при давлении выше 50 бар.

Описаны установка сжиженного природного газа, которая использует систему для удаления неконденсируемого материала из одного или более холодильных циклов в пределах установки, и способ ее работы. Способ включает охлаждение потока природного газа в первом замкнутом холодильном цикле и в разомкнутом холодильном цикле с получением дополнительно охлажденного потока природного газа. Неконденсируемый материал отделяют от, по меньшей мере, части охлажденного потока природного газа в первой разделительной емкости с получением обедненной неконденсируемыми компонентами преимущественно жидкой нижней фракции и обогащенной неконденсируемыми компонентами преимущественно паровой верхней фракции. Обогащенную неконденсируемыми компонентами преимущественно паровую верхнюю фракцию направляют в систему топливного газа для использования в качестве топливного газа. Жидкую нижнюю фракцию возвращают назад в преимущественно метановый холодильный агент разомкнутого холодильного цикла. Использование изобретения позволит стабилизировать работу установки в случае резких изменений концентрации потока поступающего природного газа, введенного в установку. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 3 ил.

В способе и устройстве для охлаждения углеводородного потока охлаждаемый углеводородный поток (45) подвергается теплообмену в первом теплообменнике (50) с по меньшей мере одним потоком хладагента (145b, 185b), характеризующимся скоростью (FR1) первого потока хладагента, в результате чего образуется охлажденный углеводородный поток (55), характеризующимся скоростью (FR2) охлажденного углеводородного потока, и по меньшей мере один возвратный поток (105) хладагента. Скорость (FR1) потока первого хладагента и скорость (FR2) потока охлажденного углеводородного агента регулируются до достижения первого заданного значения (SP1) для скорости (FR1) потока первого хладагента. Если первое заданное значение (SP1) больше скорости (FR1) потока хладагента, то скорость (FR2) углеводородного потока повышают, прежде чем повысить скорость (FR1) потока хладагента, если первое заданное значение (SP1) меньше скорости потока хладагента, то скорость (FR1) потока хладагента понижают, прежде чем понизить скорость (FR2) углеводородного потока, и если скорость (FR2) углеводородного потока снижается, то уменьшают скорость (FR1) потока хладагента. Технический результат - предотвращение переохлаждения теплообменника. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к способу охлаждения потока газообразных углеводородов. Газообразный поток углеводородов охлаждают для получения потока сжиженных углеводородов. Газообразный поток углеводородов охлаждают в одном или большем количестве теплообменников, используя первый хладагент из контура циркуляции первого хладагента, в котором указанный первый хладагент сжимают в первом компрессоре, приводимом в действие первым газотурбинным двигателем, который обеспечивается первым потоком входящего воздуха, и сжижают, используя контур второго хладагента, в котором второй хладагент сжимают во втором компрессоре, приводимом в действие вторым газотурбинным двигателем, который обеспечивается вторым потоком входящего воздуха. Располагаемую охлаждающую способность потока охлажденной охлаждающей жидкости разделяют на первую часть и вторую часть в соответствии с типичным входным параметром. Располагаемую охлаждающую способность первой части используют для охлаждения первого потока входящего воздуха, а располагаемую охлаждающую способность второй части потока используют для охлаждения второго потока входящего воздуха. Описана установка для охлаждения газообразного потока углеводородов. Группа изобретений направлена на повышение надежности установки для охлаждения потока газообразных углеводородов. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Описывается способ сжижения фракции с высоким содержанием углеводородов при одновременном удалении фракции с высоким содержанием C2+, при этом охлаждение и сжижение фракции с высоким содержанием углеводородов происходит при непрямом теплообмене посредством смеси хладагентов циркуляционного контура смеси хладагентов, в котором смесь хладагентов подвергается по меньшей мере двухступенчатому сжатию, и удаление фракции с высоким содержанием C2+ происходит на регулируемом уровне температуры, при этом смесь хладагентов разделяется на газообразную и жидкую фракцию, обе фракции переохлаждаются, расширяются, по существу, до давления всасывания первой ступени компрессора и по меньшей мере частично выпариваются. В соответствии с изобретением по меньшей мере временно по меньшей мере один частичный поток (19, 24) сжиженной, прежде газообразной фракции смеси (15) хладагентов расширяется (j, h) и подмешивается к расширенной жидкой фракции смеси (22) хладагентов. Изобретение направлено на создание надежного способа сжижения фракции с высоким содержанием углеводородов и на обеспечение эффективного и контролируемого удаления этана и высших углеводородов в ходе сжижения природного газа. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к способу и устройству для получения охлажденного углеводородного потока. В способе используется охлаждение, по меньшей мере, при двух последовательных уровнях давления. Причем в первом потоке и первом потоке смешанного хладагента используют части первого смешанного хладагента из потока первого смешанного хладагента в первом и втором теплообменниках; первое и второе расширительное устройства; и первый компрессор, чтобы получить поток первого смешанного хладагента. Способ охлаждения регулируется с использованием усовершенствованного регулятора технологического процесса на основе прогнозирующей модели регулирования, чтобы определить одновременные управляющие воздействия для набора манипулируемых переменных с целью оптимизации, по меньшей мере, одного из набора параметров, при регулировании, по меньшей мере, одного из набора контролируемых переменных. Набор манипулируемых переменных включает в себя: состав первого смешанного хладагента; настройку первого расширительного устройства и настройку второго расширительного устройства. Группа изобретений направлена на осуществление оптимального регулирования при различных давлениях вспомогательного многокомпонентного хладагента. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу сжижения фракции, обогащенной углеводородами. Согласно способу, охлаждение и сжижение фракции, обогащённой углеводородами, происходит путём опосредованного теплообмена с холодильной смесью циркуляционного контура холодильной смеси. Холодильная смесь сжимается в две ступени, а после каждой ступени сжатия разделяется на газообразную и жидкую фракции. Газообразная фракция последней ступени сжатия охлаждается до самого низкого температурного уровня, в то время как жидкая фракция одной из промежуточных ступеней сжатия охлаждается до температурного уровня выше самого низкого температурного уровня. Жидкая фракция, охлаждаемая до температурного уровня выше самого низкого температурного уровня, охлаждается перед опосредованным теплообменом со сжижаемой фракцией, обогащённой углеводородами. Причем указанное охлаждение жидкой фракции, охлаждаемой до более высокого температурного уровня, происходит путём опосредованного теплообмена с кипящими фракциями или одной кипящей фракцией, происходящей со стадии разделения на газообразную и жидкую фракции, которая следует за последующей ступенью сжатия. Изобретение направлено на предотвращение нежелательного образования двухфазного потока и связанных с этим недостатков. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к способу и установке для очистки многофазного углеводородного потока. Многофазный углеводородный поток очищают, получая очищенный жидкий углеводородный поток, такой как поток сжиженного природного газа. Многофазный углеводородный поток подается в первый газожидкостный сепаратор, в котором этот поток разделяется при первом давлении на углеводородный паровой поток первого сепаратора и нижний поток первого сепаратора. Нижний поток первого сепаратора разделяется затем во втором газожидкостном сепараторе при втором давлении, которое меньше первого давления, с образованием углеводородного парового потока второго сепаратора и очищенного жидкого углеводородного потока. Углеводородный паровой поток второго сепаратора подвергается сжатию в компрессоре для верхнего потока, в результате чего получают отпаривающий паровой поток, который подается в первый газожидкостный сепаратор. Группа изобретений направлена на создание способа и установки для получения очищенного жидкого углеводородного потока, который не требует для создания потока орошения использования холода в верхнем газообразном потоке. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу сжижения природного газа в установке, состоящей из двух контуров охлаждения, в которой охлаждают природный газ путем теплообмена с первой охлаждающей смесью, в первом контуре охлаждения. Для этого сжимают первую охлаждающую смесь MR1; конденсируют сжатую первую охлаждающую смесь; переохлаждают природный газ и сжатую и сконденсированную первую охлаждающую смесь путем теплообмена с первой расширенной фракцией; разделяют переохлажденную первую охлаждающую смесь на первую и вторую фракции, расширяют первую фракцию до первого уровня давления; охлаждают природный газ и вторую фракцию путем теплообмена со второй фракцией, расширенной до второго уровня давления. Далее сжижают указанный природный газ, путем теплообмена со второй охлаждающей смесью, во втором контуре охлаждения. Для этого сжимают указанную вторую охлаждающую смесь MR2; конденсируют вторую сжатую охлаждающую смесь; охлаждают сжатую и сконденсированную вторую охлаждающую смесь путем теплообмена с первой фракцией и второй фракцией; расширяют вторую охлаждающую смесь до третьего уровня давления; охлаждают природный газ с расширенной второй охлаждающей смесью до получения сжиженного природного газа. В способе первая и вторая охлаждающая смеси содержат один насыщенный углеводород и этилен. Изобретение позволяет упростить установку, а также получить лучший тепловой КПД способа. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к способу ввода в действие установки сжиженного природного газа, содержащей блок сжижения, расположенный на пути потока установки. Способ содержит следующие этапы: удаление сжиженного природного газа из первого положения на пути потока после блока сжижения; испарение удаленного сжиженного природного газа или нагрев таким образом, что удаленный сжиженный природный газ преобразуется в газообразную фазу; подача испаренного или преобразованного сжиженного природного газа обратно на путь потока во втором положении перед блоком сжижения; а также пропускание всего обратно поданного сжиженного природного газа через блок сжижения. Повторение этих этапов для циркуляции сжиженного природного газа через блок сжижения до тех пор, пока теплообменники в блоке сжижения не достигнут температуры, подходящей для нормальной работы установки сжиженного природного газа. Также описана установка для осуществления данного способа. Группа изобретений позволяет посредством рециркуляции сжиженного природного газа вместо использования природного газа непосредственно из впуска установки при ее запуске уменьшить или устранить выбросы, связанные со сжиганием на факеле. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к способу работы установки сжиженного природного газа с минимальной производительностью и к соответствующей установке сжиженного природного газа, причем установка содержит блок сжижения, расположенный на пути потока установки. Способ содержит следующие этапы: удаление сжиженного природного газа из первого положения на пути потока после установки сжижения газа. Далее испарение или нагревание удаленного сжиженного природного газа таким образом, что удаленный сжиженный природный газ преобразуется в газообразную фазу. А также подача испаренного или преобразованного сжиженного природного газа обратно на путь потока во втором положении перед блоком сжижения газа. Группа изобретений позволяет достигнуть более эффективной работы установки, экономить время для перезапуска установки, а также предотвратить износ установки во время остановки и перезапуска. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх