Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для получения сжиженного природного газа (СПГ) на газораспределительных станциях (ГРС) за счет использования перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами.

Известен способ производства сжиженного природного газа и комплекс для его реализации [RU 2541360, опубл. 10.02.2015 г., МПК F25J 1/00], который включает соединенную с магистралью ГРС входную линию природного газа с фильтром-пылеуловителем, входным счетчиком газа, блоком осушки, фильтром для очистки от частиц адсорбента, линию для утилизации тепла с теплообменником и регулятором давления, струйный компрессор, счетчик газа на выходе, блок очистки газа от углекислоты с фильтром, а также предварительный теплообменник, детандер-компрессорный агрегат со вспомогательными системами, основной теплообменник, дроссель, сепаратор с клапаном и хранилище для СПГ с криогенным насосом.

Недостатком известного комплекса является низкий выход СПГ из-за нерационального расходования энергии редуцирования технологического потока газа для его предварительное сжатия, а также низкое качество СПГ из-за отсутствия оборудования для очистки газа от тяжелых углеводородов.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ сжижения природного газа (варианты) и установка для его реализации (варианты) [RU 2438081, опубл. 27.12.2011 г., МПК F25J 1/00], в одном из вариантов включающая линию газа высокого давления, разделяющуюся на линию продукционного газа и линию технологического газа, которая оснащена блоком осушки, предварительным теплообменником и детандером, и соединена перед основным теплообменником с линией обратного газа, образуя линию газа низкого давления с предварительным и основным теплообменниками. Линия продукционного потока оснащена компрессором, кинематически связанным с детандером, блоками осушки и очистки, а также предварительным и основным теплообменниками, дроссельным вентилем (редуцирующим устройством) и сепаратором с линиями обратного газа и слива СПГ.

Недостатком данной установки является низкий выход СПГ из-за отсутствия устройства для охлаждения сжатого продукционного газа и нерационального использования потенциала холода обратного газа из-за соединения линии технологического газа с линией обратного газа перед основным теплообменником, а также большая металлоемкость оборудования из-за расположения блока очистки на линии сжатого продукционного газа, имеющего высокую температуру, что снижает емкость адсорбентов и увеличивает объем их загрузки.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода СПГ и снижение металлоемкости оборудования.

Техническим результатом является увеличение выхода СПГ за счет установки на линии продукционного газа теплообменника "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" и двухсекционного теплообменника "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ", а также за счет соединения линии технологического газа с линией обратного газа после основного теплообменника. Снижение металлоемкости достигается путем размещения блока очистки между двумя секциями теплообменника "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ".

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей блок осушки, линию газа высокого давления, разделяющуюся на линию продукционного газа и линию технологического газа, которая оснащена предварительным теплообменником и детандером, и соединяется с линией обратного газа, образуя линию газа низкого давления с предварительным теплообменником, а линия продукционного потока оснащена компрессором, связанным с детандером, блоком очистки, основным теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором с линиями обратного газа и слива СПГ, особенность заключается в том, что блок осушки расположен на линии газа высокого давления, на линии продукционного газа после компрессора установлен теплообменник "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" и двухсекционный теплообменник "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ", между секциями которого размещен блок очистки, а линия технологического газа соединена с линией обратного газа после основного теплообменника.

Компрессор может быть связан с детандером как кинематически, так и посредством электродвигателя с электрогенератором. Редуцирующее устройство может быть выполнено в виде дроссельного вентиля или детандера, который может быть оснащен электрогенератором или кинематически связан с компрессором. Блок очистки может включать узлы адсорбционной очистки от углекислого газа и тяжелых углеводородов. Исполнение трубопровода технологического газа между детандером и теплообменником "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ" должно исключать возможность образования на стенках отложений твердого углекислого газа, например, за счет высокой скорости и/или турбулизации потока газа. Исполнение теплообменника "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ" должно исключать возможность накопления отложений твердого углекислого газа на внутренних поверхностях, например, за счет многосекционной конструкции с периодическим отключением секций по мере накопления отложений и их прогревом для испарения твердого углекислого газа. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Установка на линии продукционного газа теплообменника "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" позволяет понизить температуру сжатого продукционного газа, за счет чего увеличить выход СПГ. Соединение линии технологического газа с линией обратного газа после основного теплообменника позволяет охладить продукционный газ до более низкой температуры, что также увеличивает выход СПГ. Размещение блока очистки между секциями теплообменника "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ" позволяет очищать газ при более низкой температуре, что повышает емкость адсорбентов, снижает объем его загрузки и металлоемкость оборудования.

Установка включает блоки осушки 1 и очистки 2, предварительный теплообменник 3, основной теплообменник 4, теплообменник 5 "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" и двухсекционный теплообменник 6 "сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ", детандер 7, компрессор 8, редуцирующее устройство 9 и сепаратор 10.

При работе установки природный газ высокого давления, поступающий по линии 11, осушают в блоке 1 и разделяют на продукционный газ и технологический газ, который по линии 12 подают на охлаждение в теплообменник 3, редуцируют с помощью детандера 7, нагревают в теплообменнике 6 и смешивают с обратным газом, подаваемым по линии 13 из сепаратора 10 после нагрева в теплообменнике 4. Полученный газ низкого давления по линии 14 выводят потребителю после нагрева в теплообменниках 3 и 5. Продукционный газ по линии 15 подают на вход компрессора 8, после сжатия охлаждают в теплообменнике 5 и в первой секции теплообменника 6 до температуры, не превышающей температуру кристаллизации углекислого газа, очищают от тяжелых примесей в блоке 2, доохлаждают во второй секции теплообменника бив теплообменнике 4, редуцируют с помощью устройства 9 и разделяют в сепараторе 10 на обратный газ и СПГ, выводимый по линии 16.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход СПГ, снизить металлоемкость оборудования и может найти применение в газовой промышленности.