Установка сжижения природного газа (спг) в условиях газораспределительной станции (грс)

Изобретение относится к газовой промышленности, конкретно к технологиям сжижения природного газа (СПГ). Установка сжижения природного газа в условиях газораспределительной станции (ГРС) включает узел очистки газа, турбодетандерный агрегат, компрессор основного цикла и установку сжижения природного газа с внедренным детандером и флэш-циклом, резервуарный парк склада СПГ, узел отпуска товарного СПГ, факельную установку. Узел очистки газа подключен параллельно основной линии ГРС, ведущей к узлу редуцирования ГРС, после узла подогрева ГРС и узла очистки ГРС. За узлом очистки газа установлен турбодетандерный агрегат. Турбодетандерный агрегат и компрессор основного цикла выполнены как отдельные агрегаты. К турбодетандерному агрегату в качестве потребителя мощности подключен электрический генератор. После турбодетандерного агрегата установлен узел разделения потока газа на две части, один из выходов которого соединен со входом теплообменника установки сжижения природного газа с внедренным детандером и флэш-циклом, а другой выход - со входом узла одоризации газа ГРС. Линии сброса паровой фазы из резервуарного парка склада СПГ подключены к следующему за флэш-циклом конденсатосборнику. Техническим результатом является повышение эффективности установки. 1ил.

 

Изобретение относится к газовой промышленности, конкретно к технологиям сжижения природного газа (СПГ).

Известно устройство для сжижения природного газа (патент РФ №2500959, опубл. 10.12.2013), содержащее адсорбер, фильтр, теплообменник, вихревую трубу с охлаждаемым горячим концом трубы. Помимо это устройство отличается тем, что вихревая труба размещена в трехсекционной емкости-сепараторе вертикально, причем в нижней секции размещен холодный конец трубы, в средней секции размещен горячий конец трубы, имеющий сепарационное устройство в виде соосно установленного внутреннего конуса в конической части горячего конца, для выхода регулируемого расхода газа, в средней секции имеется патрубок тангенциального ввода холодного потока газа после рекуперации холода в теплообменнике исходного потока сжиженного газа, а в верхней секции патрубок вывода газообразного продукта.

Недостатком устройства является установка вихревой трубы - сложного в изготовлении устройства, обладающего низкими показателями надежности, а также узким диапазоном рабочих расходов газа. Помимо этого в устройстве не предусмотрено комонентов, позволяющих осуществлять извлечение избыточной энергии магистрального потока газа, что снижает эффективность применения устройства на ГРС.

Известно устройство для сжижения природного газа (патент РФ №2285212, опубл. 10.10.2006), содержащее фильтр очистки нерасширившегося газа от примесей, узел разделения линии его подачи на линии, первая из которых присоединена к разделительной вихревой трубе, линия отвода охлажденного газа которой подсоединена к потребителю редуцированного газа, а вторая линия присоединена через дроссельное устройство к сборнику конденсата. Также устройство включает узел разделения линии подачи нерасширившегося газа, выполненный в виде узла разделения на три линии, при этом третья линия подсоединена к вихревой трубе с дополнительным потоком, линия отвода охлажденного газа которой подсоединена через дроссельное устройство к рекуперативному теплообменному аппарату системы рекуперативных теплообменных аппаратов, а затем к потребителю редуцированного газа, а линия отвода подогретого газа - к потребителю редуцированного газа более высокого давления, при этом линия отвода охлажденного газа из разделительной вихревой трубы подсоединена к системе рекуперативных теплообменных аппаратов и далее к потребителю редуцированного газа, а линия отвода подогретого газа из нее через дроссельное устройство и теплообменный аппарат подключена к приосевой области вихревой трубы с дополнительным потоком, вторая линия подачи нерасширившегося газа соединена с дроссельным устройством через систему рекуперативных теплообменных аппаратов.

Основной недостаток данного устройства заключается в применении вихревой трубы - сложного в изготовлении устройства, обладающего низкими показателями надежности, а также узким диапазоном рабочих расходов газа. Помимо этого в устройстве не применяется турбодетандерное оборудование, что не позволяет обеспечить использование избыточной энергии магистрального потока газа на ГРС.

Известен комплекс для производства сжиженного природного газа (патент РФ №2541360, опубл. 10.02.2015 г.), содержащий соединенную с магистралью газораспределительной станции трубу, с которой связаны технологическая линия, соединенная с газораспределительной сетью, и продукционная линия, соединенная с хранилищем сжиженного природного газа и включающая компрессор, дроссель, сепаратор. В комплекс также входит детандер, оборудованный турбиной, выполненной с возможностью вращения потоком газа из технологической линии, кинематически связанной с компрессором, при этом комплекс дополнительно оборудован струйным компрессором, вход которого соединен с хранилищем сжиженного природного газа, а выход соединен с технологической линией, сопловой аппарат детандера выполнен из теплопроводящего материала. Узел осушки выполнен в виде единого блока для осушки технологического и продукционного потоков.

Недостатком данного комплекса является установка линий внедряемого оборудования параллельно газораспределительной станции, что приводит к снижению производительности детандера, вызванному снижением расхода газа через агрегат по сравнению с подключением параллельно узлу редуцирования ГРС. Также исполнение компрессора и детандера в виде единого агрегата, в котором компрессор выступает потребителем полезной мощности на валу детандера влечет увеличение взаимной зависимость работы детандера и компрессора, что снижает показатели надежности комплекса. Отсутствие устройства для извлечения тяжелых углеводородов до детандера создает необходимость в их конденсации в сопловом узле детандера и последующем отведении, что не обеспечивает полного исключения попадания конденсата на лопатки рабочего колеса турбины, которое приводит к снижению надежности оборудования.

Известна установка сжижения природного газа (патент РФ №2495341, опубл. 10.10.2013 г.), включающая подающую и возвратную магистрали, последовательно расположенные по прямому потоку первый и второй двухпоточные теплообменники, расширительное устройство и сепаратор, и магистраль детандирования, отличающаяся тем, что установка снабжена трехпоточным теплообменником, расположенным между первым и вторым теплообменниками, первым и вторым волновыми детандерами-компрессорами и магистралью компримирования, соединяющей возвратную магистраль на участке сброса в газовую магистраль низкого давления и подающую магистраль после входа в магистраль детандирования и проходящую через компрессорные части второго и первого детандеров-компрессоров, а магистраль детандирования соединяет подающую магистраль на входе и возвратную магистраль между трехпоточным и вторым двухпоточным теплообменниками и проходит последовательно через детандерную часть первого детандера-компрессора, трехпоточный теплообменник и детандерную часть второго детандера-компрессора.

Основной недостаток установки - применение в ней детандер-компрессорных агрегатов, которые отличаются низкими показателями надежности и высокой сложностью изготовления и обслуживания. Помимо этого, установка не предусматривает соединения линий сброса паровой фазы хранилища СПГ и цикла сжижения газа, что исключает возможность сокращения потерь СПГ от испарения.

Известна установка получения сжиженного природного газа с интегрированным детандером и флэш-циклом, «Integrated methane expander and flash cycle» (Roberts M.J. Briton refrigeration cycles for small-scale LNG / Mark J. Roberts, Fei Chen, // Gas Processing. - 2015. - Vol. 4(1). - P. 27-32), включающая основной теплообменник, два конденсатосборника с установленным между ними теплообменником флэш-цикла, метановый замкнутый контур с компрессором и интергированным детандером, а также цикл повторного сжижения паровой фазы.

Основным недостатком данной установки является отсутствие турбодетандерного оборудования, позволяющего использовать избыточную энергию магистрального потока газа. Помимо этого, данная установка не предусматривает линий подключения к газораспределительной станции (ГРС), то делает невозможным его применение в исходном виде. Также следует отметить отсутствие линии сброса паровой фазы хранилища СПГ в цикл повторного сжижения газа.

Техническим результатом является создание высокоэффективноой установки получения сжиженного природного газа за счет прменения тубодетандерной установки для извлечения энергии, полученной при расширении от перепада давлений на входе в газораспределительную станцию и на выходе из нее.

Технический результат достигается тем, что узел очистки газа подключен параллельно основной линии ГРС, ведущей к узлу редуцирования ГРС, после узла подогрева ГРС и узла очистки ГРС, за узлом очистки газа установлен турбодетандерный агрегат, турбодетандерный агрегат и компрессор основного цикла выполнены как отдельные, независимые друг от друга агрегаты, к турбодетандерному агрегату в качестве потребителя мощности подключен электрический генератор, после турбодетандерного агрегата установлен узел разделения потока газа на две части, один из выходов которого соединен со входом теплообменника установки сжижения природного газа с внедренным детандером и флэш-циклом, а другой выход - со входом узла одоризации газа ГРС, линии сброса паровой фазы из резервуарного парка склада СПГ подключены к следующему за флэш-циклом конденсатосборнику.

Установка поясняется следующими фигурами: фиг.1 - технологическая схема установки получения сжиженного природного газа в условиях газораспределительной станции, где:

1 - узел очистки ГРС;

2 - узел подогрева ГРС;

3 - узел очистки газа;

4 - узел редуцирования ГРС;

5 - турбодетандерный агрегат с подключенным электрогенератором;

6 - установка дополнительного подогрева газа;

7 - узел одоризации газа ГРС;

8 - компрессор основного цикла с электродвигателем;

9 - теплообменник типа холодильник основного цикла;

10 - детандер основного цикла с подключенным электрогенератором;

11 - основной теплообменник;

12 - конденсатосборник;

13 - конденсатосборник;

14 - флэш-теплообменник;

15 - компрессор цикла сжижения паровой фазы с электродвигателем;

16 - теплообменник типа холодильник цикла сжижения паровой фазы;

17 - резервуарный парк склада СПГ;

18 - факельная установка;

19 - узел отпуска товарного СПГ;

20 - узел разделения потока газа.

Установка сжижения природного газа в условиях газораспределительной станции содержит узел очистки газа 3 (фиг.1), подключенный параллельно основной линии ГРС, ведущей к узлу редуцирования ГРС 4, после узла подогрева ГРС 2 и узла очистки ГРС 1. За узлом дополнительной очистки и подготовки природного газа 3 устанавливается турбодетандерный агрегат с подключенным турбодетандерным агрегатом с подключенным электрогенератором 5, после которого предусмотрен узел разделения потока газа 20.

Первый выход узла разделения потока газа 20 соединен с установкой дополнительного подогрева газа 6, после которой подключены узел одоризации газа ГРС 7 и выходные линии ГРС.

Второй выход узла разделения потока газа 20 соединен с основным теплообменником 11, на выходе из которого установлен конденсатосборник 12. Основной теплообменник 11 включает основной метановый цикл, состоящий из компрессора основного цикла с электродвигателем 8, теплообменник типа холодильник основного цикла 9, детандер основного цикла с подключенным электрогенератором 10. Помимо основного метанового цикла основной теплообменник содержит цикл сжижения паровой фазы, который включает в себя компрессор цикла сжижения паровой фазы с электродвигателем 15, а также теплообменник типа холодильник цикла сжижения паровой фазы 16.

Линия выхода СПГ из конденсатосборника 12 соединена с флэш-теплообменником 14, который включает выходную линию паровой фазы конденсатосборника 13, который установлен после флэш-теплообменника 14. Выходная линия СПГ конденсатосборника 13 подключена к резервуарному парку склада СПГ 17.

Линия выдачи СПГ резервуарного парка склада СПГ 17 подключена к узлу отпуска товарного СПГ 19. Линия сброса паровой фазы резервуарного парка склада СПГ 17 соединена со входом паровой фазы конденсатосборника 13, а также с факельной установкой 18.

Установка работает следующим образом.

Газ из магистрального газопровода поступает на вход ГРС, после чего направляется в узел очистки ГРС 1, где проходит первоначальную очистку от пыли и капельной влаги, затем, при необходимости, газ подогревают в узле подогрева ГРС 2.

После чего, при включении в работу турбодетандерного агрегата с подключенным электрогенератором 5, газ проходит через узел очистки газа 3, где предусматривается удаление капельной жидкости из потока газа чтобы избежать образования гидратов в криогенной секции. Дальнейшая очистка природного газа от водяных паров и диоксида углерода СО2 проводится в аппаратах-осушителях, заполненных адсорбентом. В качестве адсорбента применяются молекулярные сита. Осушенный и очищенный природный газ после осушителей проходит через фильтры-пылеуловители для удаления пыли адсорбента. Для удаления паров ртути предусмотрен специализированный мембранный адсорбер.

В случае же, когда турбодетандерный агрегат простаивает, используется узел редуцирования ГРС 4.

После расширения в турбодетандерном агрегате с подключенным электрогенератором 5 поток газа разделяется в узле разделения потока газа 20 на технологический и продукционный.

Продукционный поток направляется к узлу одоризации газа 7, проходя через устройство дополнительного подогрева газа 6, предназначенное для повышения температуры газа до необходимой величины, требуемой нормативно-технической документацией, после чего производится учет газа и поток направляется в газораспределительные сети к потребителям.

Технологический поток газа при низкой температуре направляется в основной теплообменник 11, пройдя через который, оказывается в конденсатосборнике 12. Охлаждение технологического потока газа в рамках основного теплообменника достигается за счет основного метанового цикла, в котором задействован компрессор основного цикла с электродвигателем 8, теплообменник типа холодильник основного цикла 9, и детандер основного цикла с подключенным электрогенератором 10. Но также эфективность охлаждения потока в основном теплообменнике повышается за счет теплообмена с паровой фазой из конденсатосборников 12 и конденсатосборников 13, которая подвергается повторному сжижению в рамках цикла сжижения паровой фазы, в котором задействован компрессор цикла сжижения паровой фазы с электродвигателем 15 и теплообменник типа холодильник цикла сжижения паровой фазы 16.

При перетекании СПГ из конденсатосборника 12 в конденсатосборник 13 паровая фаза из конденсатосборника 13 перед попаданием в цикл сжижения паровой фазы подвергается теплообмену с СПГ из конденсатосборника 12 в рамках флэш-теплообменника 14, что позволяет значительно сократить затраты энергии в рамках цикла сжижения паровой фазы.

Из конденсатосборника 13 СПГ самотеком поступает в резервуарный парк склада СПГ 17, который состоит из криогенных резервуаров, оснащенных необходимым набором запорной и предохранительной арматуры. Хранение на складе осуществляется при постоянном давлении и постоянной температуре.

Постоянное давление поддерживается за счет постоянного отвода паровой фазы из резервуаров резервуарного парка склада СПГ 17 в линию отвода паровой фазы, пройдя которую она смешивается с паровой фазой в конденсатосборнике 13. Однако, на случай превышения регламентированного давления в резервуарах предусмотрен сброс паровой фазы в факельную установку 18, которая также используется при продувке технологического оборудования.

Отпуск готовой продукции СПГ в автоцистерны осуществляется при помощи специальных насосов для криогенных газов в рамках узла отпуска товарного СПГ 19.

Установка сжижения природного газа (СПГ) в условиях газораспределительной станции (ГРС), включающая узел очистки газа, турбодетандерный агрегат, компрессор основного цикла и установку сжижения природного газа с внедренным детандером и флэш-циклом, резервуарный парк склада СПГ, узел отпуска товарного СПГ, факельную установку, отличающаяся тем, что узел очистки газа подключен параллельно основной линии ГРС, ведущей к узлу редуцирования ГРС, после узла подогрева ГРС и узла очистки ГРС, за узлом очистки газа установлен турбодетандерный агрегат, турбодетандерный агрегат и компрессор основного цикла выполнены как отдельные, независимые друг от друга агрегаты, к турбодетандерному агрегату в качестве потребителя мощности подключен электрический генератор, после турбодетандерного агрегата установлен узел разделения потока газа на две части, один из выходов которого соединен со входом теплообменника установки сжижения природного газа с внедренным детандером и флэш-циклом, а другой выход - со входом узла одоризации газа ГРС, линии сброса паровой фазы из резервуарного парка склада СПГ подключены к следующему за флэш-циклом конденсатосборнику.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к криогенной технике. Установка включает блоки осушки и очистки газа, теплообменники, детандер, компрессор, редуцирующее устройство и сепаратор.

Изобретение может быть использовано для обеспечения экспорта природного газа. Комплекс сжижения, хранения и отгрузки природного газа включает следующие звенья: 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 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.

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при удалении диоксида углерода из содержащих его газовых смесей, а также при получении жидкого диоксида углерода и сухого льда.

Изобретение относится к устройству для охлаждения и/или сжижения при низкой температуре рабочей текучей среды, содержащей гелий или состоящей из чистого гелия. Устройство (1) содержит рабочий контур, снабженный компрессорной станцией (2) и холодильной камерой (3).

Изобретение относится к способам сжижения потока углеводородов. Стадия а: пропускание исходного газа одновременно с потоком охлаждающей смеси через теплообменник с тем, чтобы получить по меньшей мере частично сжиженный поток углеводородов с температурой менее -140°С.

Изобретение относится к области сжижения природного газа. Сжижающая система (1) для природного газа включает первый расширитель (3), который производит энергию посредством использования природного газа под давлением в качестве газообразного материала, первый охлаждающий блок (11, 12), дистилляционный блок (15), первый компрессор (4) для сжатия газообразного материала, из которого частично или полностью удалены тяжелые компоненты посредством дистилляционного блока, за счет использования энергии, производимой в первом расширителе, и сжижающий блок (21).

Изобретение относится к способу сепарации высококипящих и низкокипящих компонентов из обогащенного углеводородами сырья. Сырье (1) частично конденсируют (Е1, Е2) и путем ректификации (Т1) отделяют обогащенную высококипящими компонентами жидкую фракцию (8) (стадия сепарации 1).

Изобретение относится к газовой промышленности, конкретно к технологиям производства сжиженного природного газа (СПГ) на газораспределительных станциях (ГРС). Комплекс сжижения природного газа на ГРС подключен к магистральному газопроводу и исполнен в виде соединенных между собой функциональных блоков, содержит блоки фильтрации, осушки, демеркуризации и очистки газа, криогенный блок, блоки энергообеспечения, турбоэлектрогенератора и турбодетандер-компрессорного аппарата, а также блок возврата паров и блок хранения.

Изобретение относится к газовой промышленности, конкретно к технологиям сжижения природного газа (СПГ). Способ получения сжиженного природного газа в условиях газораспределительной станции включает предварительную очистку газа, подогрев газа, расширение газа в турбодетандере, сжижение газа в рамках цикла сжижения природного газа с внедренным детандером и флэш-циклом, хранение газа в резервуарном парке.

Изобретение относится к области сжижения природного газа. Устройство (1) для управления безопасностью оборудования (2), способное удерживать жидкость, содержит гидравлически сообщающееся с выходом оборудования предохранительное средство (3), приводимое в отпертое состояние, когда давление в оборудовании достигает предварительно заданного значения, и подающее жидкость в трубу факела (4), с которой оно сообщено гидравлически.

Изобретение относится к устройствам для получения газа низкого давления и газомоторных топлив и может быть использовано в газовой промышленности. Линия газа высокого давления разделена на две линии. На одной установлены компрессор, холодильник и первый детандер, на другой - рекуперационный теплообменник с линиями ввода/вывода газа низкого давления. Далее линии соединены в одну линию, на которой установлен второй детандер и дефлегматор, соединенный с сепаратором линией подачи газа низкого давления и линией подачи газа дефлегмации, на которой установлен третий детандер, а с рекуперационным теплообменником - линией ввода газа низкого давления. Дефлегматор снабжен линией подачи флегмы в линию подачи широкой фракции легких углеводородов из сепаратора в блок фракционирования, включающий линии вывода сжиженного природного газа и пропан-бутановой фракции и линию подачи газа фракционирования в сепаратор. Во втором варианте дефлегматор снабжен линией подачи флегмы в блок фракционирования и соединен линией ввода газа низкого давления с рекуперационным теплообменником, а линией подачи газа дефлегмации - с третьим детандером, который оснащен линией подачи газа низкого давления в дефлегматор. Технический результат - увеличение выхода газомоторных топлив и расширение их ассортимента. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к газораспределению и криогенной технике и может быть использовано для получения газа низкого давления, сжиженного природного газа (СПГ) и компримированного природного газа (КПГ) на газораспределительных станциях за счет использования перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами и может быть использовано в газовой промышленности. Комплекс включает компрессор, который установлен на линии продукционного газа вместе с теплообменниками "сжатый продукционный газ/обратный газ" и "сжатый продукционный газ/газ низкого давления", после которых размещены блок очистки и теплообменник "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ". Линия обратного газа после теплообменника "сжатый продукционный газ/обратный газ" соединена с линией редуцированного технологического газа, а также линиями ввода продувочного газа с блоками очистки и осушки, которые соединены линиями вывода газов регенерации с линией редуцированного технологического газа после предварительного теплообменника. На линии технологического газа после предварительного теплообменника в качестве детандера установлен детандер-генератор. Технический результат - увеличение выхода СПГ, снижение расхода электроэнергии и получение КПГ. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Холодильник включает охлаждающую часть для охлаждения объекта посредством теплообмена с хладагентом, детандер-компрессор и линию циркуляции хладагента для циркуляции хладагента через компрессор, детандер и охлаждающую часть. Компрессор включает компрессор нижней ступени, компрессор промежуточной ступени и компрессор верхней ступени, расположенные последовательно в линии циркуляции хладагента. Детандер-компрессор включает компрессор промежуточной ступени, детандер для адиабатического расширения и охлаждения хладагента, выпускаемого из компрессора верхней ступени, и первый двигатель, содержащий выходной вал, соединенный с компрессором промежуточной ступени и с детандером. Между компрессором промежуточной ступени и детандером расположен бесконтактный подшипник для поддержания выходного вала первого двигателя без контакта с упомянутым выходным валом. Холодильник снабжен корпусом для размещения компрессора промежуточной ступени, детандера и бесконтактного подшипника. Холодильник дополнительно содержит первый, второй и третий теплообменники, расположенные параллельно друг другу в продольном направлении. Техническим результатом изобретения является повышение охлаждающей способности холодильника. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к газовой промышленности, конкретно к технологиям сжижения природного газа. Установка сжижения природного газа в условиях газораспределительной станции включает узел очистки газа, турбодетандерный агрегат, компрессор основного цикла и установку сжижения природного газа с внедренным детандером и флэш-циклом, резервуарный парк склада СПГ, узел отпуска товарного СПГ, факельную установку. Узел очистки газа подключен параллельно основной линии ГРС, ведущей к узлу редуцирования ГРС, после узла подогрева ГРС и узла очистки ГРС. За узлом очистки газа установлен турбодетандерный агрегат. Турбодетандерный агрегат и компрессор основного цикла выполнены как отдельные агрегаты. К турбодетандерному агрегату в качестве потребителя мощности подключен электрический генератор. После турбодетандерного агрегата установлен узел разделения потока газа на две части, один из выходов которого соединен со входом теплообменника установки сжижения природного газа с внедренным детандером и флэш-циклом, а другой выход - со входом узла одоризации газа ГРС. Линии сброса паровой фазы из резервуарного парка склада СПГ подключены к следующему за флэш-циклом конденсатосборнику. Техническим результатом является повышение эффективности установки. 1ил.

Наверх