Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для получения сжиженного природного газа (СПГ) за счет перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами при отборе газа несколькими потребителями.

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 близки 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, детандер, компрессор и сепаратор.

Недостатком данной установки и способа является низкий выход СПГ и невозможность отбора газа несколькими потребителями при разных давлениях газа.

Задачей изобретения является увеличение выхода СПГ и возможность отбора газа несколькими потребителями при разных давлениях.

Техническим результатом является увеличение выхода СПГ за счет снижения температуры редуцированного продукционного газа путем оптимизации теплообмена и возможность отбора газа несколькими потребителями при разных давлениях за счет установки вспомогательных линий отбора газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей блоки осушки и очистки газа, теплообменник, сепаратор, редуцирующее устройство, а также детандер и компрессор, соединенные между собой, особенность заключается в том, что на линии продукционного газа последовательно расположены компрессор, холодильник, первая секция теплообменника, блок очистки, вторая секция теплообменника, детандер и сепаратор, оснащенный линией вывода СПГ и линией обратного газа, которая соединена с линией технологического газа после детандера, образуя линию газа низкого давления, на которой расположен теплообменник, при этом на линии технологического газа перед детандером установлен вспомогательный холодильник, расположенный также на по меньшей мере одной линии вспомогательного газа с редуцирующим устройством, соединенной с линией газа высокого давления после блока осушки.

В качестве редуцирующих устройств могут быть установлены редуцирующие вентили, газодинамические устройства или детандеры. Компрессор соединен с детандером(ами) с помощью кинематической и/или электрической, и/или магнитной, и/или гидравлической связи. Холодильник может быть выполнен, например, в виде аппарата водяного или воздушного охлаждения. Блок очистки может быть выполнен, например, в виде узла адсорбционной очистки от углекислого газа. Через линии вспомогательного газа осуществляют отбор газа с давлением, отличающимся от давления газа низкого давления. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Предотвращение отложения твердого углекислого газа в линии редуцированного технологического газа 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. В качестве продувочного газа для адсорбционной очистки 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, СПГ редуцируют и сепарируют, направляя полученный СПГ низкого давления на отгрузку, а газ сепарации после сжатия - в линию обратного газа. При необходимости повышения выхода СПГ привод компрессора подпитывают дополнительным количеством энергии.

Предложенная схема охлаждения сжатого продукционного газа в холодильнике и в теплообменнике позволяет вывести из установки тепло, выделившееся при сжатии продукционного газа, понизить его температуру и увеличить выход СПГ. А расположение по меньшей мере одной линии вспомогательного газа, соединенной с линией газа высокого давления и оснащенной редуцирующим устройством и холодильником технологического газа, позволяет отбирать газ при разных давлениях нескольким потребителям, а также, при необходимости, использовать энергию редуцирования вспомогательного газа в целях повышения выхода СПГ.

Установка включает блоки осушки 1 и очистки 2, теплообменник 3, холодильник 4, вспомогательный холодильник 5, детандер 6, редуцирующие устройства 7 и 8 (условно показана одна линия вспомогательного газа и детандеры в качестве редуцирующих устройств), компрессор 9 и сепаратор 10. Пунктиром показано оборудование узла отгрузки: редуцирующее устройство 11, сепаратор 12 и компрессор 13.

При работе установки (фиг. 1) природный газ высокого давления, поступающий по линии 14, осушают в блоке 1 и разделяют на продукционный, технологический и вспомогательный газ, который редуцируют в устройстве 8, нагревают в холодильнике 5 и выводят по линии 15. Технологический газ по линии 16, после охлаждения в холодильнике 5, направляют в детандер 6 и затем смешивают обратным газом, подаваемой по линии 17, полученный газ низкого давления нагревают в теплообменнике 3 и выводят по линии 18. Продукционный газ, подаваемый по линии 19, сжимают компрессором 9, охлаждают в холодильнике 4 и первой секции теплообменника 3, очищают от углекислоты в блоке 2, затем охлаждают во второй секции теплообменника 3, редуцируют в устройстве 7 и разделяют в сепараторе 10 на СПГ, выводимый по линии 20, и обратный газ, который по линии 17 подают в линию 16. Пунктиром показана подача продувочного газа в блок 2 по линии 21 из линии 19, подача газа регенерации из блока 2 по линии 22 в линию 18, подача дополнительного количества энергии в компрессор 9 по линии 23, а также снижение давления СПГ путем редуцирования с помощью устройства 11, и разделения в сепараторе 12 на СПГ низкого давления, выводимый по линии 24, и газ сепарации, который сжимают компрессором 13 и подают по линии 25 в линию 17. Соединение детандера 6 и, возможно, редуцирующих устройств 7 и 8 при их выполнении в виде детандеров, с компрессором 9 показано штрих-пунктиром.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход СПГ, дает возможность отбора газа несколькими потребителями при разных давлениях и может быть использована в промышленности.