Холодильная машина

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к ожижению природного газа. Холодильная машина содержит компрессор, вход которого сообщен с паровой зоной циркуляционного ресивера, а выход сообщен с жидкостной зоной циркуляционного ресивера, которая через циркуляционный насос сообщена со входом испарителя. В качестве рабочего тела использована льдосодержащая суспензия СО2, содержание льда в которой не превышает 45%. Дно циркуляционного ресивера выполнено с наклоном, превышающим угол, обеспечивающий «сползание» частиц льда, причем циркуляционный насос сообщен с нижней точкой дна циркуляционного ресивера. На подающей линии установлен первый запорный вентиль, причем участок подающей линии между циркуляционным насосом и первым запорным вентилем сообщен с циркуляционным ресивером рециркуляционной линией, снабженной вторым запорным вентилем. Технический результат выражается в возможности охлаждения природного газа до -50°С перед его подачей в криогенный теплообменник. 1 ил.

 

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к ожижению природного газа (ПГ), и может быть использовано на плавучих и на наземных промысловых установках сжижения ПГ.

Известна предварительная холодильная установка, установленная перед криогенным теплообменником, выполненная с возможностью подачи в ее испаритель пропана, с охлаждением ПГ до температуры -35°С за счет отведения теплоты пропаном, кипящим при температуре -42°С, при атмосферном давлении (см. US №3763658).

Недостаток данной установки - недостаточно низкая температура охлаждения ПГ перед его подачей в криогенный теплообменник и, соответственно, чрезмерно высокая тепловая нагрузка на него. Дальнейшее снижение температуры охлаждения ПГ в пропановой холодильной установке возможно только за счет снижения давления в испарителе и тем самым снижения температуры кипения пропана. Однако этот режим проходит в испарителе при давлении ниже атмосферного, т.е. под вакуумом, что периодически приводит к проникновению атмосферного воздуха в испаритель и созданию в конечном счете взрывоопасной концентрации с пропаном.

Известна предварительная холодильная установка, установленная перед криогенным теплообменником, выполненная с возможностью подачи в ее испаритель углекислоты, с охлаждением ПГ до температуры -37°С за счет отведения теплоты двуокисью углерода (СО2), кипящей при температуре -40°С, при атмосферном давлении (см. СА №2701981).

Недостаток данного устройства - недостаточно низкая температура охлаждения ПГ перед его подачей в криогенный теплообменник и, соответственно, чрезмерно высокая тепловая нагрузка на него.

Обычно эксплуатационный предел понижения температуры кипения хладагента в испарителе холодильной установки определяется величиной давления, которое не должно быть ниже атмосферного, как это сообщалось выше, применительно к пропану. Причина невозможности снижения температуры кипения СО2 ниже -50°С заключается в том, что при температуре -56,6°С она отвердевает в координатах, так называемой тройной инвариантной точки, при этом давление в тройной точке является избыточным и составляет 5,18 бар. По этой причине лимитирующим эксплуатационным параметром работы испарителя углекислотной холодильной установки является температура кипения, предельно допустимая величина которой обычно определяется величиной -40…-50°С. Понижая давление кипения, за счет повышения производительности компрессора, при попытке снизить температуру кипения хладагента ниже -50°С, можно войти в область его отвердевания по причине пульсаций давления кипения в испарителе, вызванных нестабильностью гидравлического режима движения парожидкостной смеси хладагента в каналах испарителя.

Известна также холодильная машина, содержащая компрессор, вход которого сообщен с паровой зоной циркуляционного ресивера, а выход через линию, включающую конденсатор и дроссель, сообщен с жидкостной зоной циркуляционного ресивера, которая через циркуляционный насос сообщена со входом испарителя, выход которого сообщен с циркуляционным ресивером (см. http://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=

8&ved=0CB0QFjAA&url=http%3A%2F%2Fhepunx.rl.ac.uk%2Fuknf%2Fwp3%2Fhidden%

2Fgoran%2Fbnct_lit%2Fbin_ice%2FTHE_CUREENT_TRENDS.pdf&ei=

qUQnVbGBOoWosgGykYAg&usg=AFQjCNGjsFElkFGQew6ix8N6Wwh0JzKZdw&sig2=

LOyIX8E40sKw8Ct2wiplEg]).

Недостаток холодильной машины - невозможность ее использования для охлаждения ПГ до -50°С перед его подачей в криогенный теплообменник, т.к. исключается возможность подачи через испаритель льдосодержащей суспензии в связи с опасностью заштыбовывания льдом сечения каналов испарителя, предназначенных для прохода рабочего тела.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в обеспечении возможности охлаждения ПГ до -50°С перед его подачей в криогенный теплообменник.

Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности охлаждения ПГ до -50°С перед его подачей в криогенный теплообменник (что позволяет в свою очередь снизить массогабаритные показатели криогенного теплообменника или, при равных габаритах увеличить ее холодопроизводительность), причем за счет аккумуляции энергии холода в испарительной системе углекислотной установки предварительного охлаждения ПГ, дополнительно увеличивается ее холодопроизводительность, что позволяет использовать компрессор меньшей производительности, кроме того, повышается интенсивность теплообмена в испарителе углекислотной холодильной установки или, соответственно, улучшаются его массогабаритные показатели за счет конверсии однофазного хладагента (жидкой CO2) в двухфазную дисперсную систему «жидкость - лед» (льдосодержащую суспензию). Кроме того, исключается заштыбовывание льдом сечения каналов испарителя, предназначенных для прохода рабочего тела.

Для решения поставленной задачи холодильная машина, содержащая компрессор, вход которого сообщен с паровой зоной циркуляционного ресивера, а выход через линию, включающую конденсатор и дроссель, сообщен с жидкостной зоной циркуляционного ресивера, которая через циркуляционный насос сообщена со входом испарителя, выход которого сообщен с циркуляционным ресивером, отличается тем, что в качестве рабочего тела холодильной машины использована льдосодержащая суспензия СО2, причем испаритель выполнен с возможностью поддержания термодинамических условий, соответствующих парообразованию двуокиси углерода в координатах тройной точки, при этом дно циркуляционного ресивера выполнено с наклоном, превышающим угол, обеспечивающий «сползание» частиц льда, причем циркуляционный насос сообщен с нижней точкой дна циркуляционного ресивера, при этом на подающей линии, соединяющей выход циркуляционного насоса и вход испарителя, установлен первый запорный вентиль, причем участок подающей линии между циркуляционным насосом и первым запорным вентилем сообщен с циркуляционным ресивером рециркуляционной линией, снабженной вторым запорным вентилем, кроме того, содержание льда CO2 в льдосодержащей суспензии не превышает 45% от ее объема, кроме того, вход теплоотдающего контура испарителя сообщен с трубопроводом подачи ПГ, а его выход сообщен со входом криогенного теплообменника.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признаки, указывающие, что «в качестве рабочего тела машины использована льдосодержащая суспензия CO2», обеспечивают ситуацию, когда удельная холодопроизводительность суспензии CO2 в испарителе будет превышать холодопроизводительность жидкой CO2 на величину теплоты плавления ее частиц льда. Известно, что интенсивность теплообмена в теплообменных аппаратах, при использовании в них в качестве хладоносителей дисперсных 2-фазных систем, повышается по сравнению с использованием однофазных (P. Pronk, at al. MAXIMUM TEMPERATURE DIFFERENCE WITHOUT ICE-SCALING IN SCRAPED SURFACE CRYSTALLIZERS DURING EUTECTIC FREEZE CRYSTALLIZATION. Delft University of Technology, The Netherlands. 2006; L. Lin, L. Elston. Ice Slurry Thermal Energy Storage System. 10th AIAA/ASME Joint Thermophysics and Heat Transfer Conference. 2010, Chicago, Illinois, USA).

Признаки, указывающие, что «испаритель выполнен с возможностью поддержания термодинамических условий, соответствующих парообразованию двуокиси углерода в координатах тройной точки», обеспечивают температуру кипения CO2 - 56,6°С, тем самым позволяют повысить холодопроизводительность холодильной установки и степень предварительного охлаждения ПГ.

Признаки, указывающие, что «дно циркуляционного ресивера выполнено с наклоном, превышающим угол, обеспечивающий «сползание» частиц льда», обеспечивают накапливание с высокой плотностью частиц льда CO2 в нижней части ресивера, под действием силы тяжести.

Признак, указывающий, что «циркуляционный насос сообщен с нижней точкой дна циркуляционного ресивера», обеспечивает отбор рабочего тела из зоны, где осуществляется концентрирование частиц льда CO2 и тем самым их высокое содержание в рабочем теле в рамках эффективной их концентрации и тем самым повышение холодопроизводительности установки.

Признаки, указывающие, что «на подающей линии, соединяющей выход циркуляционного насоса и вход испарителя, установлен первый запорный вентиль» ,обеспечивают, при необходимости, отключение испарителя из работы и/или регулирование расхода рабочего тела через него.

Признаки, указывающие, что «участок подающей линии между циркуляционным насосом и первым запорным вентилем сообщен с циркуляционным ресивером рециркуляционной линией, снабженной вторым запорным вентилем», обеспечивают, при прекращении или снижении объемов прокачки охлаждаемого ПГ соответственно, прекращение или снижение объема прокачки рабочего тела через испаритель, обеспечивая его циркуляцию через циркуляционный ресивер.

Одновременно это позволяет аккумулировать в ресивере запас холода за счет формирования в ресивере рабочего тела в виде льдосодержащей суспензии из жидкого CO2 и его льда.

Признак, указывающий, что «содержание льда CO2 в льдосодержащей суспензии не превышает 45% от ее объема», обеспечивает сохранение высокой подвижности рабочего тела и его беспрепятственную прокачку через каналы испарителя, предназначенные для прохода рабочего тела.

Признаки, указывающие, что «вход теплоотдающего контура испарителя сообщен с трубопроводом подачи ПГ, а его выход сообщен со входом криогенного теплообменника», обеспечивают возможность отбора тепла из ПГ и его охлаждение до -50°С перед подачей в криогенный теплообменник.

Таким образом, процесс отвердевания жидкой CO2 в циркуляционном ресивере будет представлять собой аккумуляцию энергии холода, что крайне актуально потому, что дебет продуктивных скважин существенно варьирует во времени. При использовании 2-фазной дисперсной системы жидкость - лед, в качестве хладагента, можно подбирать компрессор не по пиковым нагрузкам дебета ПГ, а по средним, что снизит капитальные затраты, при этом температура кипения будет величиной не только постоянной, но и предельно низкой (-57°С), что позволит снизить температуру выхода ПГ из испарителя CO2 и, соответственно, температуру его подачи в криогенный теплообменник до предельно низкой величины (-50°С). При этом важно, что применяется в качестве хладагента не взрывопожароопасное рабочее тело (известно, что в 1988 году на платформе в Северном море из-за утечки хладагента углеводородного происхождения произошел взрыв, что привело к гибели 167 человек и разрушению платформы).

Изобретение поясняется чертежом, где приведена схема установки. На чертеже показаны компрессор 1, конденсатор 2, дроссель 3, испаритель 4, циркуляционный ресивер 5, циркуляционный насос 6, подающая линия 7, линия рециркуляции хладагента 8, первый 9 и второй 10 запорные вентили, дно 11 ресивера 5, линия 12 прокачки ПГ, вход 13 криогенного теплообменника 14.

При этом вход компрессора 1 сообщен с паровой зоной циркуляционного ресивера 5 (расположенной в его верхней части, выше уровня жидкого хладагента), а его выход через линию, включающую конденсатор 2 и дроссель 3, сообщен с жидкостной зоной циркуляционного ресивера 5, которая через циркуляционный насос 6 сообщена со входом испарителя 4, выход которого сообщен с циркуляционным ресивером 5 (с его паровой зоной). Причем дно 11 ресивера 5 выполнено с наклоном, превышающим угол, обеспечивающий «сползание» по нему частиц льда, например, коническим или пирамидальным. При этом циркуляционный насос 6 сообщен с нижней точкой дна 11. Кроме того, на подающей линии 7, соединяющей выход циркуляционного насоса 6 и вход испарителя 4, установлен первый запорный вентиль 9, причем участок подающей линии между циркуляционным насосом 6 и первым запорным вентилем 9 сообщен с циркуляционным ресивером 5 линией рециркуляции 8, снабженной вторым запорным вентилем 10.

Теплота парообразования двуокиси углерода в координатах тройной точки (-56,6°С; 5,18 бар) равна 348 кДж/кг, льдообразования - 196 кДж/кг, в результате чего при парообразовании 1 кг жидкой двуокиси углерода в резервуаре, в котором проходит данный процесс, образуется 1,8 кг ее льда.

Характерно, что в генераторах твердой фазы, работающих по описанной схеме, не наблюдается образования льда на теплообменной поверхности, потому что теплообменной поверхности, в привычном понимании, не существует. При объемной кристаллизации жидкости, за счет ее адиабатного парообразования в координатах тройной точки, возникает межфазный энергообмен, который за счет огромной площади контакта фаз и интенсивности теплообмена между ними проходит при ничтожно малых температурных градиентах. Так, например, в установке получения водного льда компании «Carrier Corp» температурный градиент между кипящей морской водой и выделяющимся из нее льдом составлял 0,2°С.

Заявленная установка работает следующим образом.

Холодильную установку выводят на рабочий режим, формируя в циркуляционном ресивере 5 объем рабочего тела, обеспечивающий начало процесса предварительного охлаждение ПГ. При этом термодинамические параметры в испарителе 4 доводят до уровня, соответствующего координатам тройной точки (-56,6°С; 5,18 бар). При этом второй запорный вентиль 10 перекрыт, а первый запорный вентиль 9 открыт, что обеспечивает циркуляцию хладагента (рабочего тела) через испаритель 4 и циркуляционный ресивер 5.

В результате в кипящей CO2 будут образовываться мелкие частицы льда, т.е. процесс кипения жидкой CO2 в испарителе 4, в координатах тройной точки, идет с образованием ее льда. При этом лед образуется во всем объеме жидкости, кипящей в испарителе 4, т.к. центрами его образования и приемниками его тепловой энергии являются пузырьки пара CO2, также зарождающиеся и растущие во всем объеме кипящей жидкости. Данное обстоятельство объясняет причину формирования льда в жидкой CO2, кипящей в координатах тройной точки, в виде мелкодисперсной фазы суспензии, дисперсионной средой которой является кипящая жидкая CO2.

Рабочее тело, включающее пары CO2 и суспензию, содержащую жидкую фазу CO2 и ее лед, выталкивается из испарителя 4 в циркуляционный ресивер 5. Здесь частицы льда, которые, обладая более высокой плотностью по сравнению с жидкостью, будут опускаться вниз (жидкая CO2 имеет плотность в тройной точке 1100 кг/м3, а лед - 1560 кг/м3), а пары CO2 будут накапливаться в паровой зоне циркуляционного ресивера 5. Далее пары CO2 отбираются компрессором 1, конденсируются в конденсаторе 2 и через дроссель 3 жидкая CO2 возвращается в циркуляционный ресивер 5. В ресивере 5, дно 11 которого выполнено с наклоном, идет накопление льдосодержащей суспензии CO2. При этом частицы льда СО2 сползают по поверхности дна 11 ресивера 5 вниз (под действием силы тяжести) и попадают в приемное отверстие циркуляционного насоса 6 (на чертежах не показано), который работает постоянно. При этом цикл подачи рабочего тела (льдосодержащей суспензии СО2) повторяется.

Таким образом обеспечивается охлаждение ПГ до -50°С перед его подачей на вход 13 криогенного теплообменника 14.

Как указывалось выше, интенсивность теплообмена в теплообменных аппаратах, при использовании в них в качестве хладоносителей дисперсных двухфазных систем, повышается по сравнению с использованием однофазных за счет повышения коэффициента теплопередачи при переходе с однофазной жидкой СО2, как хладагента, на двухфазную дисперсную систему «жидкость - лед». При этом удельная холодопроизводительность суспензии CO2 в испарителе будет превышать холодопроизводительность жидкой CO2 на величину теплоты плавления ее льда, т.е. твердой фазы суспензии (теплота ее плавления составляет 196 кДж/кг).

Как показывают расчеты и сведения о практических результатах транспортирования двухфазных систем, транспортные свойства дисперсных двухфазных систем позволяют прокачивать их на существенное расстояние при содержании твердой фазы до 45%, поскольку при реально реализуемых в установке режимах движения рабочего тела на реологические свойства суспензии существенно влияют скорость движения и диаметр трубопровода, тогда как концентрация частиц дисперсной фазы в суспензии практически не влияет на них.

Таким образом, использование двухфазного хладагента позволит не только снизить тепловую нагрузку на криогенный теплообменник за счет предварительного снижения температуры ПГ на его входе до -50°С и, соответственно, позволит улучшить его массогабаритные показатели, а также снизить площадь теплообменной поверхности в испарителе углекислотной холодильной установки за счет повышения коэффициента его теплопередачи при переходе с однофазной жидкой СО2 как хладагента на двухфазную дисперсную систему «жидкость - лед». При этом производительность компрессора можно будет подбирать не по пиковым нагрузкам на испаритель, а по средним за счет аккумуляции в нем энергии холода, которая обусловлена кристаллизацией хладагента.

При отсутствии или снижении нагрузки на испаритель 4 второй запорный вентиль 10 открывают полностью или частично, а первый запорный вентиль 9 перекрывают полностью или частично, что в первом случае обеспечивает «замыкание» циркуляции хладагента только на циркуляционный ресивер 5, а во втором случае частично будет задействован и испаритель 4, объем прокачки хладагента через который будет уменьшен пропорционально снижению объема ПГ, прокачиваемого через него.

Таким образом, работа циркуляционного насоса 6 идет через линию рециркуляции хладагента 8 (сечение которой больше сечений холодопередающих каналов испарителя и не создает угрозы его «заштыбовки» частицами льда). Это позволяет предотвратить вероятность вывода испарителя 4 из строя (при отсутствии нагрузки на испаритель 4 частицы льда могут задерживаться на поверхности его холодопередающих каналов (трубок или пластин), тогда как при наличии тепловой нагрузки частицы льда СО2 будут непрерывно плавиться и, соответственно, не смогут удерживаться на теплообменной поверхности испарителя).

Характерно, что при снижении тепловой нагрузки на испаритель 4 или ее полном прекращении, из-за колебаний величины расхода через него ПГ, компрессор 1 холодильной установки будет продолжать работать в прежнем режиме, т.к. снижение давления в испарительной системе невозможно по причине того, что парообразование жидкой СО2 будет энергетически обеспечиваться за счет ее отвердевания в инвариантных координатах тройной точки.

Если перерыв подачи ПГ будет достаточно велик, то количество твердой фазы будет увеличиваться до полного отвердевания всей жидкости, после чего однофазная система, состоящая только из твердой СО2, начнет сублимировать за счет своей внутренней энергии, понижая температуру и давление. При достижении атмосферного давления температура сублимации CO2 достигнет -78,5°С.

Таким образом, процесс отвердевания жидкой CO2 в циркуляционном ресивере 5 будет представлять собой аккумуляцию энергии холода в испарительной системе холодильной установки.

Аккумуляция энергии холода в испарительной системе промысловой установки сжижения ПГ крайне актуальна по причине того, что дебет продуктивных скважин существенно меняется во времени. При использовании двухфазной дисперсной системы жидкость - лед, в качестве хладагента, можно подбирать компрессор не по пиковым нагрузкам дебета ПГ, а по средним, что снизит капитальные затраты, при этом температура кипения будет величиной не только постоянной, но и предельно низкой (-57°С), что позволит снизить температуру выхода ПГ из испарителя CO2 и, соответственно, температуру его подачи в криогенный теплообменник до предельно низкой величины (-50°С).

После открытия соответствующей запорной арматуры суспензия с аккумулированной твердой фазой до предельных значений (45%) будет попадать в испаритель 4, где лед CO2 будет плавиться, а жидкость кипеть, если лед CO2 успеет полностью расплавиться до выхода из испарителя. При этом удельная холодопроизводительность суспензии CO2 в испарителе 4 будет превышать холодопроизводительность жидкой CO2 на величину теплоты плавления ее льда, т.е. на 196 кДж/кг.

Холодильная машина, содержащая компрессор, вход которого сообщен с паровой зоной циркуляционного ресивера, а выход через линию, включающую конденсатор и дроссель, сообщен с жидкостной зоной циркуляционного ресивера, которая через циркуляционный насос сообщена со входом испарителя, выход которого сообщен с циркуляционным ресивером, отличающаяся тем, что в качестве рабочего тела холодильной машины использована льдосодержащая суспензия СО2, причем испаритель выполнен с возможностью поддержания термодинамических условий, соответствующих парообразованию двуокиси углерода в координатах тройной точки, при этом дно циркуляционного ресивера выполнено с наклоном, превышающим угол, обеспечивающий «сползание» частиц льда, причем циркуляционный насос сообщен с нижней точкой дна циркуляционного ресивера, при этом на подающей линии, соединяющей выход циркуляционного насоса и вход испарителя, установлен первый запорный вентиль, причем участок подающей линии между циркуляционным насосом и первым запорным вентилем сообщен с циркуляционным ресивером рециркуляционной линией, снабженной вторым запорным вентилем, кроме того, содержание льда CO2 в льдосодержащей суспензии не превышает 45% от ее объема, кроме того, вход теплоотдающего контура испарителя сообщен с трубопроводом подачи природного газа, а его выход сообщен со входом криогенного теплообменника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу удаления тяжелых углеводородов из исходного потока природного газа. Способ включает стадии: охлаждение исходного потока природного газа; введение охлажденного исходного потока природного газа в систему разделения газ-жидкость и разделение охлажденного исходного потока природного газа на паровой поток природного газа, обедненного тяжелыми углеводородами, и на поток жидкости, обогащенной тяжелыми углеводородами; нагревание парового потока природного газа, обедненного тяжелыми углеводородами; пропускание по меньшей мере части парового потока природного газа, обедненного тяжелыми углеводородами, через один или несколько слоев адсорбционной системы для адсорбирования из него тяжелых углеводородов с получением таким образом потока природного газа, обедненного тяжелыми углеводородами; и охлаждение по меньшей мере части потока природного газа, обедненного тяжелыми углеводородами, с получением охлажденного потока природного газа, обедненного тяжелыми углеводородами.
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.

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.

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.

Изобретение относится к способу охлаждения одно- или многокомпонентного потока косвенным теплообменом со смесью охлаждающего средства в циркуляционном контуре смеси охлаждающего средства.

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.

Данное изобретение относится к способу и устройству для сжижения природного газа. В варианте осуществления настоящего изобретения способ сжижения природного газа включает: охлаждение части питающего потока природного газа с образованием охлажденного питающего потока природного газа; объединение охлажденного питающего потока природного газа со сжатым потоком орошения с формированием объединенного потока природного газа; разделение объединенного потока природного газа на первый поток легких фракций и первый поток тяжелых фракций; расширение первого потока легких фракций с формированием расширенного первого потока легких фракций; и сжатие потока орошения в сжатый поток орошения. Изобретение направлено на удаление тяжелых фракций и снижение энергозатрат. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к криогенной технике. Способ сжижения природного газа включает очистку природного газа от тяжелых углеводородов, сернистых соединений и паров ртути, смешение с технологическим газом и сжатие компрессором с двигателем внутреннего сгорания в качестве привода. Полученный компрессат разделяют на две части. Одну часть охлаждают сторонним хладоагентом и хладоагентом, полученным в чиллере за счет тепла отходящих газов привода компрессора, и смешивают с другой частью, предварительно охлажденной частично нагретым газом сепарации, охлаждают в рекуперационном теплообменнике и разделяют на технологический и продуктовый газы. Продуктовый газ редуцируют и сепарируют с получением сжиженного природного газа и газа сепарации. Газ сепарации нагревают, смешивают с газами регенерации и используют в качестве топливного газа для привода компрессора. Технологический газ редуцируют, нагревают в рекуперационном теплообменнике и смешивают с очищенным и осушенным природным газом. Для снижения содержания легких компонентов в сжиженном природном газе редуцированный продуктовый газ сепарируют в условиях противоточного нагрева по меньшей мере частью технологического газа. Техническим результатом является повышение выхода и качества сжиженного природного газа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение может быть использовано в газовой промышленности. Способ переработки магистрального природного газа с низкой теплотворной способностью, включающий стадию цеолитной осушки и очистки исходного магистрального природного газа от примесей, стадию криогенного разделения природного газа с извлечением гелия, азота и широкой фракции легких углеводородов, последующие стадии очистки широкой фракции легких углеводородов и стадию извлечения товарных сжиженных углеводородных газов в виде пропана, бутана, фракции С5 и выше, при этом исходный магистральный природный газ делят на три части: первую часть отправляют на выработку энергоресурсов для собственных нужд, вторую часть отправляют на выработку товарных продуктов через последовательные стадии цеолитной осушки и очистки исходного магистрального природного газа и криогенного разделения природного газа с извлечением гелия, метана и широкой фракции легких углеводородов, последующие стадии очистки широкой фракции легких углеводородов и извлечения товарных сжиженных углеводородных газов в виде пропана, бутана, фракции С5 и выше, третью часть отправляют на компаундирование с метаном, выделенным из второй части исходного магистрального природного газа. Задача изобретения - разработка энергосберегающего способа переработки магистрального природного газа. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к отделению диоксида углерода от газового потока. Заявлены способ отделения диоксида углерода (CO2) от газового потока и устройство отделения диоксида углерода (CO2) от потока, содержащего CO2. Способ включает охлаждение газового потока на стадии охлаждения с получением охлажденного газового потока и охлаждение этого охлажденного газового потока в сопле Лаваля с получением одного из видов CO2 - твердого или жидкого, или обоих этих видов CO2. Способ дополнительно включает отделение по меньшей мере части одного из видов CO2 - твердого или жидкого, или обоих этих видов CO2, от охлажденного газового потока в сопле Лаваля, с получением обогащенного по CO2 потока и обедненного по CO2 газового потока. Способ дополнительно включает расширение обедненного по CO2 газового потока в детандере, расположенном ниже сопла Лаваля по ходу потока, с получением охлажденного обедненного по CO2 газового потока, и рециркуляцию по меньшей мере части охлажденного обедненного по CO2 газового потока на стадию охлаждения для охлаждения газового потока. Изобретение позволяет снизить эрозию поверхности сопла и уменьшить общую потерю давления. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

В компрессоре, приводимом в действие электрическим двигателем, сжимают, по меньшей мере, часть текучей среды. Компрессор содержит регулируемые входные направляющие лопатки, угол поворота которых можно регулировать. Электрический двигатель питается электрической энергией от электрической сети, а сигнал, характеризующий состояние электрической сети, контролируется. По этому сигналу путем сравнения полученного сигнала с предварительно заданным критерием автоматически определяют, является ли необходимым дополнительное снижение нагрузки. Регулируемые входные направляющие лопатки автоматически регулируют в том случае, если заданный критерий удовлетворяется и необходимо дополнительное снижение нагрузки. Произведенное регулирование снижает нагрузку компрессора. Компрессор и способ его работы могут быть использованы как часть системы для производства потока сжиженных углеводородов и/или в процессе производства потока сжиженных углеводородов, при этом компрессор может представлять собой холодильный компрессор, а текучей средой может быть хладагент. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к области сжижения газов и их смесей, и может найти применение при сжижении природного газа, отбираемого из магистрального газопровода. При повышении давления газа в магистральном газопроводе и расхода газа в газораспределительной сети для подачи газа потребителю через открытый первый регулятор основного потока из магистрального газопровода отводят поток газа со сбросом давления, после чего газ направляют в установку частичного сжижения природного газа. Одновременно с этим образующийся в установке частичного сжижения природного газа обратный поток направляют через регулятор обратного потока газа, где происходит сброс давления, в газораспределительную сеть для подачи газа потребителю. При снижении давления газа в магистральном газопроводе и расхода газа в газораспределительной сети для подачи газа потребителю первый регулятор основного потока газа закрывают и поток газа из магистрального газопровода направляют через открытый второй регулятор основного потока газа, с помощью которого снижают давление основного потока газа до величины рабочего давления смешения газовых потоков на один из входов смесителя газовых потоков. Затем поток газа направляют на дожимающее компрессорное устройство, после которого на вход установки частичного сжижения природного газа. Одновременно с этим образующийся в установке частичного сжижения природного газа обратный поток направляют, с одной стороны, через регулятор обратного потока газа в газораспределительную сеть для подачи газа потребителю, а с другой стороны, через третий регулятор потока газа на рециркуляцию и сжатие в циркуляционное компрессорное устройство с последующей его подачей на другой вход смесителя газовых потоков. В смесителе осуществляют смешение сжатого циркуляционного потока газа с основным потоком газа и подачу образовавшегося потока на всас дожимающего компрессорного устройства, подающего газовый поток на вход установки частичного сжижения природного газа. Технический результат заключается в повышении коэффициента сжижения комплекса сжижения природного газа и снижении зависимости процесса сжижения природного газа от сезонной неравномерности изменений давления и расхода газа основного потока, поступающего из магистрального газопровода на газораспределительную станцию. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение может быть использовано для обеспечения экспорта природного газа. Комплекс сжижения, хранения и отгрузки природного газа включает объединенные прямыми и обратными связями следующие звенья, параметры которых определяют в соответствии с содержанием примесей в сырьевом природном газе, а также с климатическими условиями региона и топографией местности: звено сепарации и замера природного газа, звено очистки природного газа от ртути и метанола, звено очистки природного газа от кислых примесей, звено осушки и очистки природного газа от меркаптанов, звено очистки природного газа от тяжелых углеводородов С5 и выше, звено сжижения природного газа, звено хранения и компаундирования компонентов хладагента, звено компримирования хладагента, звено хранения сжиженного природного газа, звено отгрузки сжиженного природного газа, звено компримирования отпарного газа и звено очистки стабильного конденсата от меркаптанов. Изобретение решает задачу разработки системы транспорта природного газа от месторождения до потребителя с промежуточной переработкой природного газа, предусматривающей извлечение из ценного сырья газо-нефтехимии и регенерируемых реагентов, при минимизации потерь природного газа в окружающую среду. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к газовой промышленности и криогенной технике, конкретно к технологиям сжижения природного газа на газораспределительных станциях. Способ производства сжиженного природного газа включает подачу потока сжатого природного газа из магистрального трубопровода высокого давления со входа газораспределительной станции и разделение потока на продукционный и технологический потоки. Технологический поток расширяют в детандере с совершением внешней работы, подают в основной и предварительный теплообменники и подают его с низким давлением потребителю. Продукционный поток охлаждают за счет нагрева технологического с образованием газожидкостной смеси, дополнительно охлаждают и расширяют в дроссельном вентиле, на выходе из которого отделяют жидкую фазу с помощью сепаратора. Жидкую фазу направляют в хранилище или потребителям сжиженного природного газа. Оставшуюся после отделения часть потока смешивают с основным технологическим потоком и направляют на холодный вход теплообменника. Продукционный поток подвергают очистке и осушке в блоке регенеративных теплообменников за счет кристаллизации CO2 на поверхности их пластинок. После прохождения технологического потока через них осуществляют растворение CO2 и удаляют вместе с потоком газа, подаваемого потребителям в трубопровод низкого давления. Техническим результатом является повышение эффективности процесса производства сжиженного природного газа. 1 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение описывает способ удаления тяжелых углеводородов при сжижении природного газа, заключающийся в том, что предварительно очищенный и осушенный исходный природный газ охлаждают, разделяют полученную парожидкостную смесь в сепараторе на жидкую и паровую фазы, отводят жидкую фазу с повышенным содержанием тяжелых углеводородов на утилизацию, при этом охлаждение исходного природного газа осуществляют в теплообменнике, паровую фазу из сепаратора направляют на вход пассивного потока эжектора, из установки сжижения природного газа выводят часть холодного потока высокого давления и направляют ее на вход активного потока эжектора, выходящий из эжектора поток направляют в дополнительный сепаратор, в котором поток разделяют на газ и жидкость, газ направляют в теплообменник для рекуперации холода, после рекуперации холода газ направляют в компрессор, газ после компрессора направляют в установку сжижения природного газа. Также раскрывается устройство для удаления тяжелых углеводородов. Технический результат заключается в обеспечении бесперебойной работы установки сжижения природного газа без увеличения парка машинного оборудования. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к системам управления компрессионных холодильных машин, а именно к способам управления процессом сжижения природного газа (СПГ), и может быть использовано для сжижения и переохлаждения природного газа. Способ управления процессом сжижения природного газа с помощью установки, работающей на смешанном хладагенте, заключается в периодическом измерении текущих параметров указанного процесса и регулировании состава поступающего в основной криогенный теплообменник хладагента с целью достижения оптимальных параметров процесса. В качестве критерия оптимальности параметров процесса используют коэффициент Карно. Состав хладагента регулируют путем непосредственного расчета на основе текущих параметров процесса и уравнения состояния (например, уравнения состояния Пенга-Робинсона) количеств вещества компонентов смешанного хладагента, необходимых для достижения в основном криогенном теплообменнике температурного профиля, соответствующего оптимальным параметрам процесса, и ввода указанных компонентов в рассчитанном количестве в основной криогенный теплообменник. Изобретение позволяет повысить эффективность цикла сжижения природного газа и, как следствие, минимизировать удельную мощность компрессора, требуемую для производства СПГ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к ожижению природного газа. Холодильная машина содержит компрессор, вход которого сообщен с паровой зоной циркуляционного ресивера, а выход сообщен с жидкостной зоной циркуляционного ресивера, которая через циркуляционный насос сообщена со входом испарителя. В качестве рабочего тела использована льдосодержащая суспензия СО2,содержание льда в которой не превышает 45. Дно циркуляционного ресивера выполнено с наклоном, превышающим угол, обеспечивающий «сползание» частиц льда, причем циркуляционный насос сообщен с нижней точкой дна циркуляционного ресивера. На подающей линии установлен первый запорный вентиль, причем участок подающей линии между циркуляционным насосом и первым запорным вентилем сообщен с циркуляционным ресивером рециркуляционной линией, снабженной вторым запорным вентилем. Технический результат выражается в возможности охлаждения природного газа до -50°С перед его подачей в криогенный теплообменник. 1 ил.

Наверх