Способ сжижения содержащего азот природногогаза

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОЫ Ет ЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

3l5374

6ое1з Соввтвниз

Социалистические

Республик

Зависимый от патента №вЂ”

Заявлено 18.Xll.1968 (№ 1290778/23-26)

Приоритет 20.XII.1967, № П 1551611.7, ФРГ

Л1ПК Г 251 1/00

Комитет по делам изобретений и открытиЯ при Совете отинистров

СССР

Опубликовано 21.1Х 1971. Бюллетень ¹ 28

УД К 621.59 (088.8) Дата опубликования описания 2.XII.1971

Автор изобретения

Иностранец

Мартин Штрейх (Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма

«Мессер Гризгейм ГмбХ> (Федеративная Республика Германии) Заявитель

СПОСОБ СЖИЖЕНИЯ СОДЕРЖАЩЕГО АЗОТ ПРИРОДНОГО

ГАЗА

Изобретение относится к способам сжижения газовых смесей и касается способа сжижения содержащего азот природного газа с помощью соединенных в каскад замкнутых холодильных циклов на основе многокомпонентной смеси.

Известен способ глубокого охлаждения природного газа до его температуры хранения (приблизительно до — 160 С) с помощью многокомпонентных смесей, состоящих из составных частей природного газа. При использовании таких смесей можно обходиться очень небольшим числом каскадных циклов, например можно провести сжижение, отделение в колонне низкокипящих инертных компонентов и глубокое охлаждение природного газа, используя два цикла многокомпонентной смеси, которые проходят только одну ступень давления. С термодинамической точки зрения, однако, не выгодно в большой степени расширять интервал температуры отдельных циклов. Поэтому целесообразно употреблять третий круговорот, который требует наличия собственного компрессора, а также распределительных и регулирующих устройств.

Целью изобретения является упрощение третьего цикла, уменьшение капиталовложений и эксплуатационных расходов процесса сжижения.

Эта цель достигается тем, что применяют открытый холодильный цикл, по которому на стадии отделения низкокипящих инертных компонентов из средней части колонны отводят, по меньшей мере, частично газообразную смесь метана и азота, конденсируют при теплообмене с многокомпонентной смесью наиболее холодного замкнутного холодильного цикла, яереохлаждают и расширяют, после

10 чего смесь используют для глубокого охлаждения сжиженного природного газа. Смесь открытого холодильного цикла может после расширения и отдачи холода быть использована для производства энергии и тепла.

15 Поскольку предложенный холодильный цикл открыт, то для его осуществления не требуется компрессор. Таким образом уменьшаются капиталовложения и эксплуатационные расходы. Кроме того, многокомпоненту10

20 смесь наиболее холодного замкнутого холодильного цикла используют для подогрева низа азотной колонны, после чего смесь расширяют и используют для глубокого охлаждения природного газа до температуры приб25 лизительно — 140 С.

На чертеже изображена схема для реализации предложенного способа.

Природный газ с повышенным давлением и температурой окружающей среды охлажда30 1От, сжижают и глубоко Охлажда10т В тепло315374

О ж о

Отдача хоао- нпд да прп темпе- ратуре С (Компоненты

С4Н1ю СзНа С НВ СН4—

30 до — 75 замкнут

145 замкнут обменниках 1 и 2, после чего используют для подогрева через змеевик 8,низа азотной колонны 4. Далее охлажденный при этом газ через дроссельный клапан 5 вводят в азотную колонну, работающую по,r, давлением

14 атм. Из низа колонны отводят свободный от азота жидкий природный газ, из верхней части улавливают чистый азот, а из середины отводят фракцию азота — метана. Количество и состав фракции выбирают так, чтобы осуществить глубокое охлаждение жидкого природного газа до температуры хранения (— 160 С). Свободный от азота жидкий природный газ выводят из низа азотной колонны через провод б и пропускают через теплообменники 7 и 8, где охлаждают до — 160 С.

После промежуточного расширения газ попадает в баки хранения.

Отведенный через провод 9 азот, проходя последовательно теплообменники 8, 7, 2 и 1, подогревается до температуры окружающей среды.

Холод получают с помощью двух замкнутых циклов с многокомпонентной смесью, соединенных в каскад, а также с помощью дополнительно включенного открытого цикла со смесью метана — азота..

Первый цикл дает практически весь нужный холод между температурой окружающей среды и — 75 С. Он состоит из смеси метана, этапа, пропана, бутана и может полностью сжижаться под давлением до 42 атм при температуре окружающей среды. Сжатую в компрессоре 10 до 42 атм смесь сжижают во вторичном холодильнике 11 охлаждающей водой и подают через провод 12 в теплообменник 1.

Здесь смесь глубоко охлаждают и после расширения до 3 атм в клапане 18 используют для охлаждения природного газа, а также газа во втором цикле.

Многокомпонентную смесь второго цикла сжижают и охлаждают в теплообменниках

1 и 2, после чего пропускают через змеевик 14 и теплообменник 7. Глубоко охлажденную смесь расширяют в клапане 15 и через провод 1б направляют в теплообмснники 7, 2 и

1, где смесь нагревается до температу.ры окружающей среды и испаряется. Далее в компрессоре 17 ее снова сжимают, охлаждают в водяном холодильнике 18 и через провод 19 вновь подают на охлаждение.

Второй цикл практически не может (при выбранных рабочих условиях, т. е. при составе и давлении после расширения) отдавать природному газу холод на у ровне, ниже — 145 С. Возможно, но термодинамически не выгодно, расширить его пределы на еще больший интервал температуры, поэтому по предчагаемому способу после вто рого цикла включают третью каскадную ступень. Третья ступень открыта, работает на смеси азота—

15 г0

60 метана и снабжает природный газ необходимым для глубокого охлаждения (между — 145 С и — 160 С) холодом. Смесь метана— азота для третьей ступени отводят из средг:ñé части азотной колонны, сжижают в теплообмснпике 7 за счет холода второго цикла, затем переохлаждают в теплообменнике 8 и расширяют до 3,8 атл в клапане 20. Далее смесь через охлаждающий змеевик 21 отдает часть холода азотной колонне и проходит через провод 22 обратно к теплообменнику 8, где отдает большую часть холода для глубокого охлаждения природного газа (до — 160 С). Затем смесь проходит через теплообменники 7, 2 и 1, где нагревается до температуры окружающей среды и после этого используется для производства энергии и тепла.

Производство холода в данном случае состоит из трехступенчатого каскада со следующей характеристикой каждой ступени: — С,Н, СН, N — 75 до— — — — СН, М, — 145 до — 160 открыт

Предмет изобретения

1. Способ сжижения содержащего азот природного таза, включающий охлаждение газа с помощью соединенных в каскад замкнутых холодильных циклов на основе составных частей сжижаемого природного газа, каждый из которых проходит только одну ступень давления, и отделение в колонне из сжиженного газа перед его дальнейшим охлаждением низкокипящих инертных компонентов, в особенности азота, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса сжижения и повышения его экономичности, применяют открытый холодильный цикл, по которому из средней части колонны отводят, по меньшей мере, частично газообразную смесь метана и азота, конденсируют при теплообмене со смесью наиболее холодного замкнутого холодильного цикла, переохлаждают и расширяют, после чего смесь используют для глубокого охлаждения сжиженного природного газа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что многокомпонентную смесь наиболее холодного замкнутого холодильного цикла используют для подогрева низа колонны.

3. Способ по пп. 1, и 2, отличающийся тем, что смесь используют для охлаждения верхней части колонны.

315374

Составитель Г. H. Бахт,окова

Тскрсд Е. Борисова

Редактор 3. H. Горбунова

Корректор T. А. Бабакина

Типографии, пр. Сапунова, 2

Заказ 333478 Изд. № 315374 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений п открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4!5