Способ производства сжиженного природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода

Изобретение относится к технологиям производства сжиженного природного газа (СПГ). Способ производства СПГ включает разделение потока природного газа на технологический и продукционный потоки, расширение технологического потока газа и возвращение его обратным потоком с охлаждением продукционного потока газа, дросселирование продукционного потока газа после его охлаждения, разделение полученной парожидкостной смеси на паровую и жидкостную фазы с последующим направлением в обратный поток несконденсировавшегося природного газа. Процесс сжижения организуют на компрессорной станции магистрального газопровода. Замыкая цикл сжижения, сжимают обратный поток в компрессоре цикла и возвращают сжатый природный газ в цикл. Перед разделением потока в цикле сжижения поток охлаждают в предварительном теплообменнике. Пополняя цикл, отбирают дополнительный поток природного газа от компрессора газоперекачивающего агрегата, расширяют и направляют в дополнительный теплообменник на охлаждение технологического потока, после чего пропускают через предварительный теплообменник и направляют в цикл сжижения. Техническим результатом изобретения является снижение удельных энергозатрат на единицу продукта, повышение термодинамической эффективности цикла сжижения. 1 ил.

 

Изобретение относится к технологиям производства сжиженного природного газа (СПГ) и может быть использовано для производства сжиженного природного газа на компрессорной станции (КС) магистрального газопровода.

Основные месторождения газа в России расположены на значительном расстоянии от крупных потребителей. Подача газа к ним осуществляется по магистральным газопроводам. Для транспортирования по магистральным газопроводам природного газа в достаточном количестве и на большие расстояния строят компрессорные станции (КС), которые устанавливаются на трассе газопровода через каждые 100÷200 км. КС - составная часть магистрального газопровода, предназначенная для обеспечения его расчетной пропускной способности за счет повышения давления газа на выходе КС. Целесообразно использовать имеющийся значительный перепад давлений природного газа, поступающего по магистральному газопроводу на КС, например, для производства сжиженного природного газа (СПГ).

Как правило, запатентованные технические решения по технологиям сжижения природного газа предлагают располагать установки по производству СПГ на газораспределительных станциях, что дает возможность использовать давление газа в газопроводе для реализации технологического цикла и тем самым исключить затраты на компрессоры и энергию для их привода. При реализации подобной схемы сжижается только часть газового потока, а оставшаяся часть с понижением давления направляется потребителю.

Однако, говоря о компрессорных станциях, необходимо отметить, что на выходе из КС давление газа обычно 55 60 атм., а в современных КС - до 120 атм. На входе около 40 атм., а в современных - до 85 атм. В итоге, имеется сжатый газ, энергию которого можно преобразовать в холод и получить сжиженный природный газ (СПГ). Организация производства СПГ на КС позволяет значительно увеличить энергоэффективность самого цикла производства СПГ за счет применения детандера с использованием газа, поступаемого от КС. Кроме этого, за счет дополнительного источника холода, полученного в детандере, увеличивается количество получаемого СПГ. Таким образом, одна из основных характеристик цикла сжижения - удельные энергозатраты на единицу продукта - значительно снижается и может достичь максимально положительного значения 0,21 кВт⋅ч/кг. При этом, применяемые на КС схемы цикла сжижения могут быть различные: дроссельные, детандерные, комбинированные и т.п.

Например, известен «Способ и устройство для охлаждения и/или ожижения углеводородного потока», защищенный патентом РФ №2499962, кл. F25J 1/02, опубл. 27.11.2013 г., при реализации которого поток углеводородов пропускают через несколько этапов охлаждения при помощи теплообменников, в которых испаряют жидкий хладагент.Также известно изобретение «Способ сжижения природного газа и устройство для его осуществления» по патенту РФ №2158400, кл. F25J 1/00, опубл. 27.10.2000 г., в котором способ включает разделение газа на два потока, очистку газа от примесей, охлаждение нерасширившегося газа в теплообменнике холодным газом из вихревой трубы, дросселирование газа и сбор сжиженного газа в накопительной емкости.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ ожижения природного газа по патенту РФ №2127855, кл. F25J 1/00, F25B 9/02, опубл. 20.03.1999 г., включающий разделение потока природного газа высокого давления на технологический и продукционный потоки, расширение технологического потока газа с понижением его температуры и возвращение его обратным потоком с охлаждением продукционного потока газа, дросселирование продукционного потока газа после его охлаждения с образованием парожидкостной смеси, разделение парожидкостной смеси на паровую и жидкостную фазы с последующим направлением в обратный поток несконденсировавшегося природного газа.

Основным недостатком известных технических решений является то, что при осуществлении технологического цикла процесса сжижения природного газа сохраняется достаточно высокое потребление электроэнергии.

Целью изобретения является повышение энергоэффективности процесса производства сжиженного природного газа, снижение удельных энергозатрат на единицу продукта, повышение термодинамической эффективности цикла сжижения.

Техническим результатом изобретения является разработка энергоэффективного способа, при котором процесс производства сжиженного природного газа осуществляют на компрессорной станции магистрального газопровода за счет использования сжатого газа КС.

Поставленная цель достигается тем, что способ производства сжиженного природного газа включает разделение потока природного газа на технологический и продукционный потоки, расширение технологического потока газа с понижением его температуры и возвращение его обратным потоком с охлаждением продукционного потока газа, дросселирование продукционного потока газа после его охлаждения с образованием парожидкостной смеси, разделение парожидкостной смеси на паровую и жидкостную фазы с последующим направлением в обратный поток несконденсировавшегося природного газа. Процесс сжижения организуют на компрессорной станции, используют для этого поток природного газа, поступающий на компрессорную станцию по магистральному газопроводу, при этом, замыкая цикл сжижения, сжимают обратный поток в компрессоре цикла и возвращают сжатый природный газ в цикл. Перед разделением потока в цикле сжижения, поток предварительно охлаждают в предварительном теплообменнике. Пополняя цикл, отбирают дополнительный поток природного газа от компрессора газоперекачивающего агрегата, расширяют дополнительный поток с понижением температуры и направляют в дополнительный теплообменник на охлаждение технологического потока, после чего пропускают через предварительный теплообменник и направляют в цикл сжижения. При этом регулируют расход дополнительного потока природного газа в соответствии с расходом сконденсировавшегося природного газа в цикле.

Такое осуществление способа производства сжиженного природного газа обеспечивает значительное повышение энергоэффективности получения СПГ за счет организации процесса производства на компрессорной станции магистрального газопровода и использования при этом сжатого газа КС. Кроме этого, отбираемый дополнительный поток природного газа от компрессора газоперекачивающего агрегата выступает дополнительным эффективным источником холода, тем самым значительно повышая термодинамическую эффективность процесса сжижения в целом.

Настоящее изобретение и его преимущества будут более понятны путем ссылки на последующее подробное описание и прилагаемый чертеж. На чертеже показана упрощенная блок-схема технологического процесса одного, но не ограничиваясь этим, конкретного конструктивного исполнения этого изобретения, иллюстрирующая процесс сжижения в соответствии с практическим применением этого изобретения. Различные требуемые вспомогательные системы, такие как клапаны, смесители потоков, системы регулирования и датчики исключены из чертежа в целях упрощения и ясности представления.

При реализации способа производства сжиженного природного газа процесс сжижения организуют на компрессорной станции магистрального газопровода. Поток природного газа отбирают из магистрального газопровода для направления его в цикл сжижения и разделяют поток природного газа на технологический и продукционный потоки. Далее, расширяют технологический поток газа с понижением его температуры и возвращают его обратным потоком с охлаждением продукционного потока газа. Охлаждают продукционный поток газа и дросселируют. Разделяют парожидкостную смесь на паровую и жидкостную фазы, при этом несконденсировавшийся природный газ направляют в обратный поток. После этого, замыкая цикл сжижения, сжимают обратный поток в компрессоре цикла и направляют сжатый природный газ на ожижение. Для предварительного охлаждения потоков, перед разделением этих потоков, устанавливают предварительный теплообменник. Отбирают дополнительный поток природного газа от компрессора газоперекачивающего агрегата, расширяют дополнительный поток с понижением температуры и направляют в дополнительный теплообменник 9 на охлаждение технологического потока, после чего пропускают через предварительный теплообменник и направляют в цикл сжижения. При осуществлении способа, измеряют и регулируют расход дополнительного потока природного газа в соответствии с расходом сконденсировавшегося природного газа в цикле.

В одном конкретном исполнении установка для реализации способа производства сжиженного природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода работает следующим образом.

В данной установке предложена одна из многих возможных схем цикла сжижения - детандерная. Природный газ подают в КС из магистрального газопровода, разделяют поток природного газа на технологический и продукционный потоки. Технологический поток после охлаждения в дополнительном теплообменнике 9 направляют в детандер 4, расширяют и направляют обратным потоком в теплообменник 3 для охлаждения продукционного потока. Затем технологический поток поступает в предварительный теплообменник 2 и далее в компрессор 1 цикла. Продукционный поток охлаждается в теплообменниках 3, 5 и дросселируется посредством дросселя 6. Затем продукционный поток направляют в сепаратор 7, где разделяют образовавшуюся парожидкостную смесь на паровую и жидкостную фазы. Жидкостную фазу направляют потребителю сжиженного газа, а поток несконденсировавшегося природного газа обратным потоком подают через теплообменник 5 и соединяют с технологическим потоком. Обратный поток проходит через теплообменник 3 и предварительный теплообменник 2 и поступает на всасывание компрессора 1.

Вместе с этим, измеряют количество произведенного сжиженного газа и в соответствии с этим, пополняют цикл необходимым количеством природного газа организованным дополнительным потоком. Отбирают дополнительный поток природного газа от компрессора (на рисунке не показан) газоперекачивающего агрегата КС, расширяют дополнительный поток с понижением температуры в детандере 8 и направляют на охлаждение технологического потока в дополнительный теплообменник 9 для улучшения энергетических характеристик цикла. Далее, пропускают через предварительный теплообменник 2 и направляют в цикл сжижения для сохранения баланса масс.

В процессе разработки данного способа сжижения выполнены теплотехнические расчеты. Удельные энергозатраты на единицу продукта при реализации данного способа составляют 0,26 кВтч/кг СПГ. Параметры потока природного газа, рассчитанные при осуществлении данного способа сжижения, показаны в нижеприведенной таблице.

Таким образом, при осуществлении способа сжижения природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода повышается термодинамическая эффективность цикла сжижения, значительно снижаются удельные энергозатраты на единицу продукта, повышается энергоэффективность процесса производства сжиженного природного газа.

Способ производства сжиженного природного газа, включающий разделение потока природного газа на технологический и продукционный потоки, расширение технологического потока газа с понижением его температуры и возвращение его обратным потоком с охлаждением продукционного потока газа, дросселирование продукционного потока газа после его охлаждения с образованием парожидкостной смеси, разделение парожидкостной смеси на паровую и жидкостную фазы с последующим направлением в обратный поток несконденсировавшегося природного газа, отличающийся тем, что процесс сжижения организуют на компрессорной станции магистрального газопровода, используют для этого поток природного газа, поступающий на компрессорную станцию по магистральному газопроводу, при этом, замыкая цикл сжижения, сжимают обратный поток в компрессоре цикла и возвращают сжатый природный газ в цикл, кроме этого, перед разделением потока в цикле сжижения поток предварительно охлаждают в предварительном теплообменнике, вместе с тем, пополняя цикл, отбирают дополнительный поток природного газа от компрессора газоперекачивающего агрегата, расширяют дополнительный поток с понижением температуры и направляют в дополнительный теплообменник на охлаждение технологического потока, после чего пропускают через предварительный теплообменник и направляют в цикл сжижения, при этом регулируют расход дополнительного потока природного газа в соответствии с расходом сконденсировавшегося природного газа в цикле.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газоперерабатывающей промышленности и может быть использовано для сжижения природного газа на газораспределительных станциях (ГРС). Отбираемый перед ГРС 14 газ осушают в блоке 1 осушки и разделяют на продукционный и технологический потоки.

Изобретение относится к технологии сжижения газов. Система 1 сжижения природного газа включает в себя установку 2 понижения давления сырьевого газа, первый теплообменник 14 для нагревания с помощью теплообмена с хладагентом сырьевого газа, давление которого было понижено, нагревательное устройство 8 для нагревания сырьевого газа, который подается из первого теплообменника.

Изобретение относится к газовой промышленности, а именно к компримированию природного газа на газораспределительных станциях (ГРС). Система содержит бустер-компрессор, детандер, аппарат воздушного охлаждения и теплообменник.

Раскрыты способ и устройство для компактной установки для обработки для улучшения выделения C2 (или C3) и тяжелых углеводородных компонентов из углеводородного газового потока.

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.

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.

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.

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.

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 способу утилизации попутного газа, образующегося при морской добыче нефти. Технический результат - исключение выбросов попутного газа в атмосферу в виде продуктов его сжигания и снижение затрат на утилизацию по сравнению с существующими методами. Способ включает в себя закачку попутного газа через коллектор 5 в подводную или надводную емкость 1, частично заполненную водой. После доведения соотношения объемов газа и полости в емкости 1 до значений, равных ~ 160:1, емкости 1 заполняют через коллектор 9 водой. Поднимают давление в емкости 1 до значений, при которых образуются гидраты компонентов попутного газа при температуре воды в емкости. После чего емкость 1 отстыковывают от коллекторов 5 и 9 и захватывают судном-челноком 11 для транспортировки потребителям газа. На месте приемки газа емкость пристыковывают к приемному коллектору и осуществляют ее декомпрессию до атмосферного давления. В результате чего гидраты разлагаются на газ и воду. Газ направляют потребителю, емкость с водой отправляют к месту добычи нефти. 1 ил.

Изобретение относится к обработке природных газов. Станция для снижения давления газа и для сжижения природного газа содержит турбодетандер (12), устройство для утилизации механической работы, произведенной в процессе снижения давления газа, систему охлаждения, содержащую устройства для сжатия (С1, С2, С3), устройство для конденсации (14) сжижаемого газа, снабженное ответвлением трубопровода (09) вниз по потоку от турбодетандера (12), устройство для утилизации тепла (Q), производимого устройствами для сжатия (С1, С2, С3; С) системы охлаждения, которые связаны с устройствами (10; 40; 110) для нагрева газа выше по потоку от турбодетандера (12). Система охлаждения содержит компрессоры и/или детандеры с радиальным потоком газа. Техническим результатом является утилизация энергии расширения газа и предотвращение образования льда внутри труб станций. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технологиям производства сжиженного природного газа. Способ производства СПГ включает разделение потока природного газа на технологический и продукционный потоки, расширение технологического потока газа и возвращение его обратным потоком с охлаждением продукционного потока газа, дросселирование продукционного потока газа после его охлаждения, разделение полученной парожидкостной смеси на паровую и жидкостную фазы с последующим направлением в обратный поток несконденсировавшегося природного газа. Процесс сжижения организуют на компрессорной станции магистрального газопровода. Замыкая цикл сжижения, сжимают обратный поток в компрессоре цикла и возвращают сжатый природный газ в цикл. Перед разделением потока в цикле сжижения поток охлаждают в предварительном теплообменнике. Пополняя цикл, отбирают дополнительный поток природного газа от компрессора газоперекачивающего агрегата, расширяют и направляют в дополнительный теплообменник на охлаждение технологического потока, после чего пропускают через предварительный теплообменник и направляют в цикл сжижения. Техническим результатом изобретения является снижение удельных энергозатрат на единицу продукта, повышение термодинамической эффективности цикла сжижения. 1 ил.

Наверх