Способ охлаждения одно- или многокомпонентного потока


 


Владельцы патента RU 2580566:

ЛИНДЕ АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к способу охлаждения одно- или многокомпонентного потока косвенным теплообменом со смесью охлаждающего средства в циркуляционном контуре смеси охлаждающего средства. Смесь охлаждающего средства сжимают в две ступени, разделяют на низкокипящую, сжатую до конечного давления циркуляционного контура смеси охлаждающего средства, фракцию смеси охлаждающего средства и одну высококипящую, сжатую до промежуточного давления фракцию смеси охлаждающего средства. Высококипящую фракцию смеси охлаждающего средства нагнетают до давления низкокипящей фракции смеси охлаждающего средства и перед косвенным теплообменом или непосредственно в его начале объединяют с низкокипящей фракцией смеси охлаждающего средства. Техническим результатом является создание способа охлаждения, который требует меньших затрат на оборудование и регулирование. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способу охлаждения одно- или многокомпонентного потока, в частности обогащенной углеводородами фракции, косвенным теплообменом со смесью охлаждающего средства в циркуляционном контуре смеси охлаждающего средства, причем смесь охлаждающего средства сжимают по меньшей мере в двух ступенях и разделяют на низкокипящую, сжатую до конечного давления в циркуляционном контуре смеси охлаждающего средства, фракцию смеси охлаждающего средства и по меньшей мере одну высококипящую, сжатую до промежуточного давления, фракцию смеси охлаждающего средства.

Соответствующий родовому определению способ охлаждения одно- или многокомпонентного потока известен, например, из патента DE-C 19722490. Подобные способы охлаждения или, соответственно, сжижения находят применение, например, в рассчитанных на базисную нагрузку установках для сжижения. При этом низкокипящие, а также высококипящие фракции смеси охлаждающего средства испаряют посредством охлаждаемого или, соответственно, сжижаемого потока при различных уровнях температуры. С помощью этого способа раздельное проведение потока может благоприятно влиять на температурный профиль, достигаемый в теплообменнике или, соответственно, теплообменниках. Однако описанный в DE-C 19722490 способ по сравнению с циркуляционными контурами для смеси, в которых подобное разделение не производят, требует известных дополнительных расходов на оборудование и регулирование.

Задача настоящего изобретения состоит в создании соответствующего рассмотренному типу способа охлаждения одно- или многокомпонентного потока, который, в частности, пригоден для сжижения обогащенного углеводородами потока и который требует меньших затрат на оборудование и/или регулирование.

Для решения этой задачи предложен соответствующий рассмотренному типу способ охлаждения одно- или многокомпонентного потока, который отличается тем, что высококипящую фракцию смеси охлаждающего средства нагнетают до давления низкокипящей фракции охлаждающего средства и перед косвенным теплообменом или непосредственно в его начале объединяют с низкокипящей фракцией смеси охлаждающего средства.

В результате предусмотренного согласно изобретению объединения высококипящей, а также низкокипящей фракции смеси охлаждающего средства снижаются затраты на оборудование и регулирование. Однако при этом не происходит возрастание энергопотребления циркуляционным контуром смеси охлаждающего средства. Дополнительные капиталовложения, а также эксплуатационные затраты обусловливаются дополнительно предусматриваемым насосом, с помощью которого высококипящую фракцию смеси охлаждающего средства нагнетают до давления низкокипящей фракции смеси охлаждающего средства.

Дополнительные предпочтительные варианты исполнения соответствующего изобретению способа охлаждения одно- или многокомпонентного потока, которые представляют предмет зависимых пунктов патентной формулы, отличаются тем, что

- нагнетание высококипящей фракции смеси охлаждающего средства проводят в одну или несколько ступеней, и

- объединение или, соответственно, смешение высококипящей и низкокипящей фракций смеси охлаждающего средства выполняют в специально для этого сформированной области теплообменника.

Соответствующий изобретению способ охлаждения одно- или многокомпонентного потока, а также дополнительные предпочтительные варианты исполнения его далее будут более подробно разъяснены с помощью примера исполнения, представленного на единственном фигуре 1.

На фигуре 1 показан способ охлаждения и сжижения обогащенной углеводородами азотсодержащей сырьевой фракции, при котором процесс сжижения включает получение высококонцентрированной азотной фракции. Подобный способ, например, представляет собой предмет неопубликованной заявки DE-А 102009038458. Цитированием этого документа его содержание полностью включено в раскрытие настоящей заявки.

Через трубопровод 100 обогащенную углеводородами азотсодержащую сырьевую фракцию сначала направляют в необязательно предусмотренное сушильное устройство А и затем по трубопроводу 101 в теплообменник Е1. В нем сырьевая фракция сжижается и переохлаждается посредством описываемых ниже технологических потоков. По трубопроводу 102, в котором предусмотрен редукционный клапан d, переохлажденную сырьевую фракцию подают в разделительную колонну Т1. Из ее отстойника через трубопровод 106 обогащенную углеводородами азотсодержащую фракцию выводят и охлаждают в теплообменнике Е4. После расширения в вентиле е эту фракцию по участкам 107 и 108 трубопровода направляют в сепаратор D1. Из донной части этого сепаратора по трубопроводу 109 выводят жидкостную фракцию LNG-продукта и направляют в резервуар L для хранения LNG (сжиженного природного газа).

Из головной части разделительной колонны Т1 по трубопроводу 104 выводят высококонцентрированную азотную фракцию; содержание азота в ней обычно составляет между 90 и 100 объемных процентов. Эту азотную фракцию подогревают в теплообменниках Е4 и Е1 с помощью охлаждаемых технологических потоков и затем выводят из процесса по трубопроводу 105.

Для проведения протекающего в разделительной колонне Т1 процесса разделения через трубопровод 103 выводят боковую фракцию, охлаждают в теплообменнике Е4 и вводят в разделительную колонну Т1 в качестве флегмы.

Из головной части сепаратора D1 по трубопроводу 112 выводят обогащенную азотом фракцию. С использованием трубопровода 110, ее смешивают с парами, выделившимися в резервуаре L для хранения LNG из сжиженного природного газа, сжатыми с помощью компрессоре С2. Этот поток по трубопроводу 113 пропускают через теплообменник Е1 и подогревают посредством охлаждаемых технологических потоков. Нагретый поток по трубопроводу 114 направляют в компрессорный узел С1, предпочтительно скомпонованный как многоступенчатый, в котором сжимают до желательного давления сжижения и затем по трубопроводу 115 примешивают к сырьевой фракции 100. Насколько это необходимо или необязательно, может быть предусмотрено аминное промывное устройство A' (для удаления кислотных газов).

Вышеописанный способ в особенности пригоден для применения, когда концентрация азота в конечном продукте LNG должна быть ограничена уровнем 1% по объему. Иначе в случае более высокой концентрации азота это может обусловить внутри резервуара для хранения LNG нежелательные и опасные расслоения вследствие различающихся плотностей.

Скомпонованный согласно изобретению циркуляционный контур 1-9 смеси охлаждающего средства включает двухступенчатый компрессорный узел С11, размещенный выше по потоку относительно этого компрессорного узла сепаратор D10, а также два сепаратора D11 и D12, размещенных ниже по потоку относительно этих обеих компрессорных ступеней. Кроме того, в отличие от способа, описанного в патентном документе DE-С 19722490, предусмотрен скомпонованный как одно- или многоступенчатый насос или, соответственно, насосный узел Р11.

Смесь охлаждающего средства, испаренную в теплообменнике Е1 с помощью сжижаемого сырьевого потока 101, по трубопроводу 1 направляют в вышеуказанный сепаратор D10. Газовую фазу, выводимую из головной части этого сепаратора по трубопроводу 2, вводят в первую компрессорную ступень компрессорного узла С11, с ее помощью сжимают до желательного промежуточного давления. По трубопроводу 3 сжатую смесь охлаждающего средства после прохода через дополнительное охлаждающее устройство Е11 вводят в сепаратор D11. Из его отстойника по трубопроводу 5 выводят высококипящую фракцию смеси охлаждающего средства и с помощью насоса или, соответственно, насосного узла Р11 нагнетают до давления еще описываемой газообразной низкокипящей фракции охлаждающей смеси. По трубопроводу 5', в котором размещают регулировочный вентиль b, эту жидкостную фракцию направляют на вход теплообменника Е1.

Газовую фазу, выведенную из сепаратора D11 через трубопровод 4, направляют во вторую компрессорную ступень компрессорного узла 11 и с ее помощью сжимают до желательного конечного давления в циркуляционном контуре смеси охлаждающего средства. По трубопроводу 6 сжатую смесь охлаждающего средства после прохода через дополнительное охлаждающее устройство Е12 вводят в сепаратор D12. Образовавшуюся в отстойнике сепаратора жидкостную фракцию по трубопроводу 7, в котором размещают регулировочный вентиль с, возвращают на вход сепаратора D11. Из головной части сепаратора D12 по трубопроводу 8 выводят низкокипящую, сжатую до желательного конечного давления газообразную фракцию смеси охлаждающего средства, и тоже возвращают в теплообменник Е1.

Согласно изобретению жидкостные, а также газообразные фракции смеси охлаждающего средства 5' и 8 объединяют до или непосредственно в самом начале теплообмена, происходящего в теплообменнике Е1, и вводят в теплообменник Е1 в виде двухфазного потока. Двухфазная смесь охлаждающего средства охлаждается в теплообменнике Е1 под давлением и при этом полностью сжижается. На холодном конце теплообменника Е1 смесь охлаждающего средства выходит по трубопроводу 9, расширяется в вентиле а и затем при новом проходе через теплообменник Е1 полностью испаряется.

В отличие от способа, описанного в патентном документе DE-С 19722490, в соответствующем изобретению способе невозможно никакое целенаправленное воздействие на температурный профиль в теплообменнике Е1. Поскольку это в многочисленных ситуациях применения не требуется, соответствующий изобретению способ, который имеет результатом небольшие затраты на оборудование и регулирование, может быть преимущественным в многочисленных вариантах применения.

1. Способ охлаждения одно- или многокомпонентного потока, в частности обогащенной углеводородами фракции, косвенным теплообменом со смесью охлаждающего средства в циркуляционном контуре смеси охлаждающего средства, причем смесь охлаждающего средства сжимают по меньшей мере в две ступени и разделяют на низкокипящую, сжатую до конечного давления циркуляционного контура смеси охлаждающего средства, фракцию смеси охлаждающего средства и по меньшей мере одну высококипящую, сжатую до промежуточного давления, фракцию смеси охлаждающего средства, отличающийся тем, что высококипящую фракцию (5) смеси охлаждающего средства нагнетают (Р11) до давления низкокипящей фракции (8) смеси охлаждающего средства и перед косвенным теплообменом (Е1) или непосредственно в его начале объединяют с низкокипящей фракцией (8) смеси охлаждающего средства.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагнетание (Р11) высококипящей фракции (5) смеси охлаждающего средства проводят в одну или несколько ступеней.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что объединение или, соответственно, смешение высококипящей (5') и низкокипящей фракций (8) смеси охлаждающего средства проводят в специально для этого сформированной области теплообменника (Е1).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для сжижения природного газа и утилизации попутного газа путем его сжижения. Устройство содержит линию подачи газа, три вихревых трубы с линиями отвода частично нагретого и охлажденного газа, связанные между собой каскадно через линии охлажденного газа.

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в газовой промышленности для сжижения природного газа. Способ сжижения природного газа, включающий предварительное охлаждение, очистку от масла и капельной влаги, адсорбционную осушку и очистку от углекислого газа компрессата, полученного сжатием смеси природного газа и технологического потока газа, охлаждение компрессата до полной конденсации, очистку от твердых примесей фильтрованием и разделение на технологический поток.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способу получения сверхчистого сжатого гелия в баллонах. Газообразный гелий с концентрацией 99,99% подают на всасывание в компрессор [1], где сжимают до давления 15-25 кгс/см2.

Изобретение относится к криогенной технике. Способ получения сжиженного метана высокой чистоты, включающий предварительное охлаждение компрессата, его разделение на технологический поток, который охлаждают, редуцируют и нагревают продуктовым и технологическим потоками, и продуктовый поток, который охлаждают, редуцируют и сепарируют с получением сжиженного метана и газа сепарации.

Изобретение относится к технологии раздельного извлечения компонент газовых смесей, в частности очистки гексафторида урана от легколетучих примесей. Способ охлаждения газовой смеси включает предварительную очистку сжатого атмосферного воздуха, предварительное захолаживание сжатого атмосферного воздуха, охлаждение сжатого атмосферного воздуха в турбодетандере до заданной температуры, отвод работы, затраченной на расширение, регулирование холодопроизводительности.

Изобретение относится к криогенной технологии газоразделения попутных нефтяных газов. Способ комплексной осушки и очистки попутного нефтяного газа включает газодинамическую сепарацию, мембранную технологию удаления кислых соединений.

Группа изобретений относится к области сжижения природных газов высокого давления и их смесей. Способ частичного сжижения природного газа по варианту 1 включает предварительное охлаждение прямого потока газа высокого давления.

Изобретение относится к газовой промышленности, конкретно к технологиям ожижения природного газа. Способ производства сжиженного природного газа, согласно которому входящий поток газа очищают от примесей и компримируют до разделения его на технологический и продукционный потоки.

Способ сжижения газа, заключающийся в том, что предварительно очищенный и осушенный природный газ охлаждают и конденсируют в теплообменнике предварительного охлаждения, затем сепарируют, отделяя жидкую этановую фракцию, которую направляют на фракционирование, а газовый поток с первого сепаратора последовательно охлаждают в теплообменнике сжижения, используя смешанный хладагент, переохлаждают газообразным азотом в теплообменнике переохлаждения, давление переохлажденного СПГ снижают в жидкостном детандере, и переохлажденный СПГ направляют на сепарирование, после чего сжижаемый газ направляют в емкость хранения СПГ, отсепарированный газ направляют в систему топливного газа.

Способ предназначен для раздачи природного газа потребителям газа низкого давления с получением сжиженного газа. Способ заключается в отводе потока газа из магистрального трубопровода высокого давления, расширении его в многоступенчатой турбине с получением в ней механической энергии, теплообмене в теплообменнике и раздаче полученного газа низкого давления потребителю, при этом газ из магистрального трубопровода высокого давления направляют на вход тракта горячего теплоносителя теплообменного устройства и охлаждают, а на выходе из тракта его направляют в многоступенчатую турбину, где охлажденный поток газа расширяют до давления меньше заданного давления подачи потребителю в трубопроводе низкого давления, при котором подаваемый поток сжатого природного газа меняет свои параметры и свое агрегатное состояние, переходя из однофазного на входе в многоступенчатую турбину в двухфазный поток на выходе из нее, при этом из последнего отделяют в сепараторе жидкую фазу и направляют для раздачи в трубопровод сжиженного газа, а оставшуюся после отделения часть потока направляют на вход тракта холодного теплоносителя теплообменного устройства для подогрева при теплообмене с подаваемым потоком сжатого природного газа из магистрального трубопровода высокого давления и далее сжимают эту часть в дожимающем компрессоре до давления, равного давлению в трубопроводе низкого давления, одновременно нагревая ее до положительных температур, а затем направляют для раздачи в трубопровод низкого давления, причем на сжатие этой части природного газа в компрессоре используют механическую энергию расширения, полученную в многоступенчатой турбине, при этом отделение сжиженной части природного газа осуществляют после каждой ступени турбины.

Группа изобретений относится к водозаборному блоку трубопроводов, который может быть подвешен к морской структуре. Блок содержит пучок из первого трубчатого канала и второго трубчатого канала, которые по существу простираются бок о бок в направлении длины. Каждый содержит ближайший участок, содержащий средства подвески, последующий соединительный участок, последующий удаленный участок, содержащий водозаборную секцию. Указанный удаленный участок простирается между первым удаленным краем и соединительным участком соответствующего трубчатого канала. Указанный соединительный участок соединяет по текучей среде ближайший участок и удаленный участок. Причем первый и второй трубчатые каналы поперечно соединяются между собой с помощью одной распорной втулки в сочетании с соответствующими соединительными участками, при этом в полностью подвешенном состоянии часть удаленного участка первого трубчатого канала простирается дальше в направлении длины, чем второй трубчатый канал. Также описаны способ получения сжиженного углеводородного потока и способ получения потока парообразных углеводородов. Группа изобретений позволяет снизить риск полного прекращения транспортирования воды в ближайший участок из-за закупорки в удаленной части водозаборного блока трубопроводов. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к криогенике. Способ сжижения природного газа включает очистку нерасширившегося газа от примесей, разделение его на три потока, первый и второй из которых подают на сжижение по тракту системы рекуперативных теплообменных аппаратов. Отношение массовых расходов газа, который подается на сжижение, к общему расходу газа, поступающего в вихревые трубы, составляет 0,1-0,2. Далее потоки дросселируют и собирают образовавшийся конденсат в накопительной емкости. Третий поток пропускают через теплообменный аппарат. Далее поток разделяют на два равных потока, подают в вихревые трубы с дополнительным потоком, где разделяют на подогретый и охлажденный с отношением массовых расходов охлажденного газа на выходе из трубы и общего газа, поступающего в нее, равным 1,2. Охлажденный газ из вихревых труб пропускают по тракту системы рекуперативных теплообменных аппаратов, частично охлаждая нерасширившийся поток газа, подаваемый на сжижение. Далее отводят газ к потребителю редуцированного газа, подогретый газ из вихревой трубы с дополнительным потоком дросселируют, охлаждают в теплообменном аппарате и вместе с эжектируемыми через эжектор массами газа подают в качестве дополнительного потока в вихревую трубу с дополнительным потоком. Изобретение позволяет увеличить долю выхода конденсата. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Настоящее изобретение относится к способу производства жидкого водорода и электроэнергии. Способ производства водорода и/или электроэнергии включает создание системы, подходящей для производства водорода и/или электроэнергии, содержащей, по меньшей мере, устройство реформинга, приспособленное для приема сырьевого природного газа и реформинга природного газа с получением водородсодержащего газа; устройство для производства электроэнергии, приспособленное для приема, по меньшей мере, части водорода, содержащегося в водородсодержащем газе, и осуществления реформинга водорода для производства электроэнергии; и устройство для сжижения водорода, приспособленное для приема части водорода, содержащегося в водородсодержащем газе, и для сжижения водорода с получением жидкого водорода, при этом во время работы в устройство для сжижения водорода подают по меньшей мере часть электроэнергии, произведенной в устройстве для выработки электроэнергии, и во время работы из системы отводят жидкий водород и/или электроэнергию; при этом в течение первого периода природный газ направляют в устройство реформинга газа, и система работает для отвода жидкого водорода; и в течение второго периода природный газ направляют в устройство реформинга газа, и система работает для отвода электроэнергии. 21 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх