Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ПО ВЫРАБОТКЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для получения сжиженного природного газа (СПГ) 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 входную линию природного газа с фильтром-пылеуловителем, счетчиком газа, блоком осушки и фильтром, линию для утилизации тепла с теплообменником и регулятором давления, струйный компрессор, счетчик газа на выходе, блок очистки газа с фильтром, а также предварительный теплообменник, детандер-компрессорный агрегат со вспомогательными системами, основной теплообменник, дроссель, сепаратор и хранилище СПГ с криогенным насосом.

Недостатками известного комплекса является низкий выход СПГ из-за нерационального расходования энергии редуцирования технологического потока газа.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению установка сжижения природного газа и способ ее работы (варианты) [RU 2671665, опубл. 06.11.2018 г., МПК F25J 1/00], в одном из вариантов включающая блоки осушки и очистки газа, теплообменники: предварительный, основной, "сжатый продукционный газ/газ низкого давления" и "очищенный сжатый продукционный газ/редуцированный технологический газ", редуцирующее устройство (первый детандер), второй детандер, компрессор, и сепаратор.

Недостатком данной установки является низкий и неравномерный выход СПГ в связи с сезонными колебаниями отбора газа низкого давления, а также из-за несовершенной организации теплообмена.

Задачей изобретения является увеличение выхода СПГ и обеспечение его постоянства.

Техническим результатом является увеличение выхода СПГ за счет оптимизации теплообмена и обеспечение его постоянства за счет оснащения установки холодильной машиной и циркуляционным компрессором.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей блоки осушки и очистки газа, предварительный и основной теплообменники, сепаратор, первый и второй детандеры и компрессор, соединенные посредством электрической и/или кинематической связи, особенность заключается в том, что на линии продукционного газа последовательно расположены первый компрессор, первый холодильник, первая секция предварительного теплообменника, блок очистки, вторая секция предварительного теплообменника, основной теплообменник, первый детандер и сепаратор, оснащенный линией вывода СПГ и линией обратного газа с основным теплообменником, которая соединена с линией технологического газа после второго детандера, образуя линию газа низкого давления, на которой расположен предварительный теплообменник, при этом на линии технологического газа выполнена байпасная линия, на которой установлена холодильная машина, а линия газа низкого давления соединена с линией технологического газа линией подачи циркуляционного газа на которой установлены второй компрессор и второй холодильник.

Первый компрессор может быть связан с детандерами как кинематически, так и электрически, посредством электродвигателя, запитанного от электрогенераторов, соединенных с детандерами. Холодильники могут быть выполнены, например, в виде аппаратов водяного или воздушного охлаждения. Блок очистки может включать узлы адсорбционной или абсорбционной очистки от углекислого газа. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Предотвращение отложения твердого углекислого газа в линии технологического газа после его редуцирования достигается, например, за счет высокой скорости и/или турбулизации потока газа, а в предварительном теплообменнике - за счет его исполнения в виде многосекционного аппарата с возможностью периодического отключения секций для их прогрева. При адсорбционной очистке газа в качестве продувочного газа может быть использована часть очищенного продукционного газа, а газ регенерации может быть направлен в линию газа низкого давления. При необходимости отгрузки СПГ при более низком давлении, чем давление его хранения, установку дополнительно оснащают узлом отгрузки, включающем редуцирующее устройство, сепаратор и компрессор, соединенный с линией обратного газа после основного теплообменника.

Предложенная схема охлаждения сжатого продукционного газа сначала в холодильнике, а затем в предварительном теплообменнике позволяет увеличить мощность основного теплообменника, работающего при более низких температурах, за счет чего повысить эффективность теплообмена, понизить температуру редуцированного продукционного газа и увеличить выход СПГ. А постоянство выхода СПГ обеспечивает установка холодильной машины на байпасной линии технологического газа для снижения температуры последнего перед редуцированием, и, дополнительно, установка второго компрессора и второго холодильника на линии подачи циркуляционного газа что позволяет увеличить расход технологического газа.

Установка включает блоки осушки 1 и очистки 2, предварительный 3 и основной 4 теплообменники, первый 5 и второй 6 холодильник, первый 7 и 8 второй детандеры, первый 9 и второй 10 компрессоры, сепаратор 11 и холодильная машина 12. Пунктиром показано оборудование узла отгрузки: редуцирующее устройство 13, сепаратор 14 и компрессор 15.

В работе установки может быть три режима эксплуатации: зимний, весенне-осенний и летний. При работе установки (фиг.1) в зимнем режиме, при максимальном отборе газа низкого давления, краны 16-19 закрыты, а кран 20 открыт, природный газ высокого давления, поступающий по линии 21, осушают в блоке 1 и разделяют на продукционный газ и технологический газ, который направляют по линии 22 в детандер 8, после редуцирования смешивают с обратным газом, подаваемой по линии 23, а полученный газ низкого давления нагревают в теплообменнике 3 и выводят по линии 24. Продукционный газ, подаваемый по линии 25, сжимают компрессором 9, охлаждают в холодильнике 5 и первой секции теплообменника 3, очищают от углекислоты в блоке 2, затем охлаждают во второй секции теплообменника 3 и в теплообменнике 4, редуцируют с помощью детандера 7 и разделяют в сепараторе 11 на СПГ, выводимый по линии 26, и обратный газ, который по линии 23 подают в линию 22 после нагрева в теплообменнике 4. Пунктиром показана подача продувочного газа в блок 2 по линии 27 из линии 24, подача газа регенерации из блока 2 по линии 28 в линию 23, а также снижение давления СПГ путем редуцирования с помощью устройства 13, и разделения в сепараторе 14 на СПГ низкого давления, выводимый по линии 29, и газ сепарации, который сжимают компрессором 15 и подают по линии 30 в линию 23. Соединение детандеров 7 и 8 с компрессором 9 показано штрих-пунктиром.

При работе в весенне-осеннем режиме, когда отбор газа низкого давления снижается, при закрытом кране 20 и открытых кранах 16 и 17 технологический газ по байпасу пропускают через холодильную машину 12 для снижения температуры и поддержания выхода СПГ. В летнем режиме, при значительном снижении отбора газа низкого давления снижается, дополнительно открывают краны 18 и 19 и рециркулируют часть газа низкого давления из линии 24 в линию 22 с помощью компрессора 10 и холодильника 6.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход СПГ, обеспечивает его постоянство при сезонных изменениях отбора газа низкого давления и может быть использована в промышленности.