Малогабаритная установка сжижения природного газа



Малогабаритная установка сжижения природного газа
Малогабаритная установка сжижения природного газа

 


Владельцы патента RU 2615862:

ООО "ЗИФ" (RU)

Изобретение относится к криогенной технике. Малогабаритная установка сжижения природного газа включает в себя участок газопровода, криогенную газовую машину (КГМ), работающую по обратному циклу Стирлинга, теплообменники вымораживатели-конденсаторы природного газа (ПГ), криогенную емкость для сжиженного природного газа (СПГ), газодувку и подогреватель азота. Охлаждение, очистка ПГ от H2O и СО2 и его ожижение производится в попеременно работающих теплообменниках вымораживателях-конденсаторах, охлаждаемых жидким азотом, сжижаемым в КГМ и циркулирующим в замкнутом контуре. Часть циркуляционного азота отбирается на газодувку с последующим подогревом в подогревателе и используется для отогрева теплообменников с последующим возвратом этого потока азота в поток циркуляционного азота. Техническим результатом является обеспечение длительной непрерывной работы установки. 1 ил.

 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для ожижения небольших объемов природного газа (ПГ).

Примером наиболее простой малогабаритной установки сжижения ПГ может быть установка, основанная на использовании криогенной газовой машины (КГМ). Такой установкой является установка сжижения ПГ «Газотрон» (Труды международной конференции «Сжиженный природный газ (СПГ) - универсальное топливо XXI века», Россия, СПб., 3 июля - 6 июля 2002 г., с. 168-169 [1]). Она отличается наибольшей простотой и практически состоит только из КГМ, работающей по обратному циклу Стирлинга. На головку этой машины, где располагается теплообменник нагрузки, подается ПГ, отбираемый из газопровода, где он охлаждается, конденсируется и сливается в емкость со сжиженным природным газом (СПГ).

Однако недостатком данной установки является то, что в теплообменнике нагрузки КГМ одновременно с охлаждением и конденсацией ПГ из него вымерзают примеси Н2О и СО2, которые в виде снега и льда выпадают в теплообменнике, что приводит к увеличению термодинамического сопротивления и снижению производительности КГМ по СПГ, а через относительно небольшой промежуток времени производительность машины практически снижается до нуля и ее необходимо останавливать на отогрев.

Наиболее близким по технической сущности к заявленной установке является криогенная автомобильная заправочная станция СПГ (Патент РФ № 2300716, F25J 1/02, опубл. 10.06.2007 [2]), использующая КГМ, работающую по обратному циклу Стирлинга. ПГ отбирается из газопровода низкого или среднего давления, проходит через вымораживатель H2O и CO2, поступает в КГМ, где охлаждается и сжижается, а затем сливается в емкость СПГ, откуда жидкостным насосом закачивается в топливную раздаточную колонку.

К недостатку данной установки относится то, что в схеме установки имеется только один вымораживатель, который через определенный промежуток времени будет забит примесями H2O и CO2 в виде снега и льда, что потребует остановки установки и проведения ее отогрева.

Кроме того, охлаждение вымораживателя производится парами ПГ, выходящими из криогенной емкости с СПГ. Объем этого потока непостоянен, т.к. он зависит от давления в емкости СПГ и объеме СПГ в ней, который изменяется.

Недостатком установки [2] является и то, что ПГ непосредственно сжижается в теплообменнике нагрузки КГМ, что с точки зрения технической безопасности неприемлемо, т.к. работа этого теплообменника должна осуществляться только при низком давлении конденсируемого газа.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в разработке установки непрерывной и длительной конденсации ПГ, отбираемого из магистрального трубопровода.

Технический результат, который может быть получен при использовании заявленного устройства, заключается в применении для охлаждения и конденсации переключающихся вымораживателей-конденсаторов, охлаждаемых жидким азотом, сжижаемым в циркуляционном азотном цикле с использование КГМ.

Указанный технический результат достигается тем, что в установке используется циркуляционный поток азота низкого давления, который находится в газгольдере, оттуда поступает на сжижение в КГМ, а затем используется для охлаждения и конденсации ПГ в вымораживателях-конденсаторах и после испарения в них и подогрева паров поступает для конденсации в КГМ.

Достижению данного технического результата способствует и то, что в установке сжижения ПГ, содержащей КГМ, ПГ проходит периодически только через один из двух параллельно установленных вымораживателей, не соприкасаясь с другими элементами установки, что обеспечивает необходимую безопасность ее работы. Кроме того, циркуляционный азот используется и для отогрева вымораживателей-конденсаторов.

При этом внешний контур автономных теплообменников вымораживателей-конденсаторов подсоединен к магистральному трубопроводу ПГ или реципиенту ПГ, а на выходе СПГ к емкости для сбора и хранения СПГ.

В состав малогабаритной установки сжижения ПГ, показанной на чертеже, входят: источник природного газа 1 (магистральный трубопровод), теплообменники - вымораживатели-конденсаторы 2 и 3, КГМ 4, работающая по обратному циклу Стирлинга, вентили 5-13, 17, 18-21, 24, 25, установленные на линиях ПГ, СПГ и азота, криогенная емкость для СПГ 15 и газгольдер газообразного азота 16, газодувка 22, подогреватель азота 23.

Установка для сжижения ПГ работает следующим образом: ПГ по линии 1 из магистрального трубопровода или реципиента через редуктор или дроссельный вентиль (на чертеже не показаны) поступает в теплообменник вымораживатель-конденсатор 2 при открытом вентиле 5, вентиль 6 подачи ПГ на теплообменник вымораживатель-конденсатор 3 закрыт. Каждый из теплообменников вымораживателей-конденсаторов 2 и 3 двухсекционный. В трубках верхней секции газообразный ПГ охлаждается, и из него выпадают примеси H2O и CO2. Окончательное охлаждение ПГ и его сжижение происходит в нижней секции теплообменников 2 и 3.

В начале работы установки через открытый вентиль 18 газообразный азот из газгольдера 16 поступает в теплообменник нагрузки КГМ 4, где охлаждается и сжижается. Из этого теплообменника жидкий азот через вентиль 7 поступает в полость кипения теплообменника вымораживателя-конденсатора 2, где кипит, а образовавшиеся пары азота подогреваются и через вентили 11 и 13 поступают в теплообменник нагрузки КГМ 4. В полость ПГ теплообменника 2 через вентиль 5 поступает ПГ, который охлаждается в теплообменнике 2, и из него вымораживаются примеси H2O и CO2, затем после дальнейшего охлаждения и конденсации СПГ через вентиль 7 сливается в криогенную емкость 15 для СПГ.

При повышении сопротивления по линии ПГ в теплообменнике вымораживателе-конденсаторе 2 за счет отложения примесей H2O и CO2 в твердом виде вентили 5 и 7 закрывают и прекращается подача жидкого азота в теплообменник 2 через вентиль 9. Теплообменник 2 ставится на отогрев, и включается в работу теплообменник 3 при открытых вентилях 6 и 8 подачи ПГ и открытых вентилях 10 и 12 подачи в теплообменник жидкого азота и отвода из него газообразного азота с последующей его подачей в КГМ 4.

При остановке КГМ вентиль 18 закрывается и при открытом вентиле 17 азот отводится через газгольдер 16.

При увеличении гидравлического сопротивления в секции ПГ теплообменника через вентиль 19 отбирается часть газообразного азота из газгольдера 16 на газодувку 22, а затем подогревается в подогревателе азота 23 и направляется в азотную секцию теплообменника, поставленного на отогрев, например в теплообменник 2, при закрытых вентилях 5 и 20 и открытом 21. По окончании отогрева теплообменника открывается вентиль 24 и при закрытом вентиле 7 сдувается часть ПГ с примесью H2O и CO2. Затем теплообменник 2 вводится в работу, а теплообменник 3 ставится на отогрев.

Малогабаритная установка сжижения природного газа, включающая в себя участок газопровода, криогенную газовую машину (КГМ), работающую по обратному циклу Стирлинга, теплообменники вымораживатели-конденсаторы природного газа (ПГ), криогенную емкость для сжиженного природного газа (СПГ), газодувку, подогреватель азота, отличающаяся тем, что охлаждение, очистка ПГ от H2O и СО2 и его ожижение производится в попеременно работающих теплообменниках вымораживателях-конденсаторах, охлаждаемых жидким азотом, сжижаемым в КГМ и циркулирующим в замкнутом контуре, при этом часть циркуляционного азота отбирается на газодувку с последующим подогревом в подогревателе и используется для отогрева теплообменников с последующим возвратом этого потока азота в поток циркуляционного азота.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам подготовки углеводородных газов путем низкотемпературной сепарации и может быть использовано для подготовки попутного нефтяного газа в нефтяной промышленности.

Изобретение относится к способам подготовки углеводородных газов методом низкотемпературной сепарации и может быть использовано для подготовки попутного нефтяного газа в нефтяной промышленности.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложены способы конденсации диоксида углерода (СО2) из потока СО2. Способ включает (i) сжатие и охлаждение потока СО2 с образованием частично охлажденного потока CO2, причем частично охлажденный поток СО2 охлаждают до первой температуры.

Способ газодинамической сепарации относится к технике низкотемпературной обработки многокомпонентных углеводородных газов - природных и нефтяных, а именно для осушки газа путем конденсации и сепарации из него водных и/или углеводородных компонентов, и может найти применение в системах сбора, подготовки и переработки многокомпонентных углеводородных газов.

Изобретение относится к способу переработки природного углеводородного газа с варьируемым содержанием азота, включающему стадию подготовки газа к криогенному разделению, стадию криогенного разделения газов с использованием метана в качестве хладагента в криогенном блоке, стадию компримирования внутренних и внешних технологических продуктов, стадию фракционирования тяжелой углеводородной части природного газа (С2 и выше).

Группа изобретений относится к нефтяной и газовой отраслям промышленности и используется в системе промысловой подготовки газа при пониженном расходе поступающего газа.

Изобретение относится к технологии и оборудованию для подготовки углеводородных газов и может быть использовано для отбензинивания низконапорного попутного нефтяного газа в нефтяной промышленности.

Изобретение относится к способу подготовки углеводородных газов путем низкотемпературной конденсации и может быть использовано в газовой промышленности. Способ подготовки попутного нефтяного газа включает сепарацию и последовательное охлаждение газа подготовленным газом и сторонним хладагентом с конденсацией флегмы, противоточное контактирование газа и флегмы после каждой стадии охлаждения.

Изобретение относится к способам подготовки углеводородного газа к однофазному транспорту путем низкотемпературной конденсации и может быть использовано в нефтегазовой промышленности.

Изобретение относится к способу подготовки топливного газа и может быть использовано в нефтегазовой промышленности и энергетике. Способ включает сжатие газа, его охлаждение и сепарацию.

Изобретение относится к способу и установке для сжижения природного газа в криогенном теплообменнике (ЕС1) посредством протекания этого газа в непрямом контакте с потоком (S1) жидкого хладагента, входящего в этот теплообменник (ЕС1) при температуре Т0 и под давлением Р1.

Изобретение относится к криогенной технике. Установка для сжижения газов содержит компрессор негорючего газа 17 для сжатия негорючего газового хладагента с концевым охладителем 19 для охлаждения части потока сжатого неохлажденного негорючего газового хладагента делителя 18, догреватель части потока сжатого негорючего газового хладагента 33, компрессор продукционного газа 1, концевой охладитель 2 сжатого продукционного газа, дожимающий компрессор продукционного газа 3, концевой охладитель 4 дожимающего компрессора продукционного газа 3, насос жидкого криопродукта 11, детандерный сборник-отделитель 10 негорючего сжиженного газового хладагента с погружным теплообменником-охладителем сжиженного криопродукта.

Изобретение относится к способу и устройству для удаления азота из криогенной углеводородной композиции. По меньшей мере первую часть криогенной углеводородной композиции подают в колонну десорбции азота.

Изобретение относится к способу и устройству для удаления азота из криогенной углеводородной композиции. По меньшей мере первая порция криогенной углеводородной композиции подается в колонну отпаривания азота в виде первого потока сырья для колонны отпаривания азота.

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.

Изобретение относится к способу повторного сжижения отпарного газа, образовавшегося в первичном резервуаре жидкого водорода. Способ включает: примешивание отпарного газа к жидкому водороду, хранящемуся во вторичном резервуаре жидкого водорода таким образом, что часть отпарного газа сжижается за счет криогенной тепловой энергии жидкого водорода; подачуоставшейся несжиженной части отпарного газа и парообразного водорода, образовавшегося в указанном вторичном резервуаре жидкого водорода, в блок получения жидкого водорода аппарата для получения жидкого водорода из газообразного водорода; при этом указанный аппарат, наряду с указанным блоком получения жидкого водорода, включает секцию цикла охлаждения, в которой циркулирующий водород выполняет функцию хладагента; сжижение оставшейся несжиженной части отпарного газа и парообразного водорода с помощью аппарата получения жидкого водорода.

Группа изобретений относится к установке и способу производства жидкого гелия. Установка для производства жидкого гелия содержит устройство охлаждения/сжижения, включающее в себя контур полезной нагрузки, подвергающий рабочее вещество, обогащенное гелием, термодинамическому циклу.

Настоящее изобретение относится к криогенной технике, а именно к технике и технологии сжижения природного газа и прежде всего к установкам малой и средней производительности.

Изобретение относится к технологии сжижения водорода. Устройство для изготовления жидкого водорода снабжено блоком (R) цикла охлаждения, в котором циркулирующий водород выполняет функцию охлаждающего вещества, и блоком (Р) генерирования жидкого водорода для генерирования жидкого водорода путем охлаждения водорода исходного материала под высоким давлением посредством блока (R) цикла охлаждения и путем адиабатического расширения водорода исходного материала посредством клапана (12) Джоуля-Томсона.

Изобретение относится к способу и системе для выделения углеводородов, содержащихся в отходящем потоке процесса полимеризации. Способ включает снижение давления потока этилена от давления не менее 3,4 МПа до давления не более 1,4 МПа, охлаждение отходящего газа, включающего мономер, путем теплообмена с потоком этилена пониженного давления с получением первого конденсата, включающего часть мономера, захваченного первым легким газом, выделение первого конденсата и первого легкого газа, отделение первого конденсата от первого легкого газа, компримирование потока этилена пониженного давления до давления не менее 2,4 МПа и пропускание компримированного потока этилена в реактор полимеризации.

Изобретение относится к способам переработки низконапорных газов и конденсатов, образующихся при трубопроводном транспорте газа. Газ сжимают и охлаждают в условиях дефлегмации и стабилизации флегмы на начальных ступенях компримирования совместно с газами стабилизации низкого давления, с получением конденсата низкого давления и сжатого газа, который осушают, очищают и смешивают с газом стабилизации высокого давления, сжимают и охлаждают в условиях дефлегмации и стабилизации флегмы на третьей ступени с использованием в качестве хладоагента газа низкотемпературной сепарации с получением пропан-бутановой фракции и сжатого газа. Последний редуцируют и сепарируют с получением газа низкотемпературной сепарации, который нагревают компрессатом на третьей ступени и выводят в качестве подготовленного газа, и конденсата, который стабилизируют с получением газа стабилизации высокого давления и пропановой фракции. Жидкие углеводороды стабилизируют совместно с конденсатом низкого давления с получением газа стабилизации низкого давления и стабильного газового бензина. Технический результат - повышение качества и расширение ассортимента продукции. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх