Втечняването на природен газ е нискотемпературен процес. Пречистеният суров природен газ постъпва в топлообменника за нискотемпературно охлаждане, кондензация и преохлаждане, дроселира и понижава налягането при температура от –160 ~ 165 ℃ и постъпва в резервоара за съхранение на втечнен природен газ (LNG).
Връзката между топлината и температурата на охлаждане, кондензация и преохлаждане на природния газ е следната:
1) Видове хладилен цикъл
За да се втечни природният газ, топлината, отделена в процеса на охлаждане, кондензация и преохлаждане на природния газ, трябва да се отстрани, тоест е необходим съответният охлаждащ капацитет за обмен с нея.
Хладилната система, оборудвана в процеса на втечняване, е предназначена да накара топлообменника да постигне минимална температурна разлика между студения и топлинния поток, за да се постигне висока хладилна ефективност.
Хладилната система за втечняване на природен газ е много зряла и често използваните процеси включват:
Стъпков цикъл на охлаждане
Цикъл на смесено охлаждане със смесен хладилен агент
Смесен хладилен цикъл с предварително охлаждане
Механизъм за разширение на студен цикъл
2) Стъпков цикъл на охлаждане
Стъпковият хладилен цикъл е приложен за първи път за продукти от втечнен природен газ през 1939 г. Той е инсталиран в Кливланд, САЩ, като се използват NH3 и C2H4 като хладилни агенти за първи и втори етап.
В първия етап като хладилен агент се използва пропан или фреон. Пречистеният природен газ се охлажда до –35 ~ –40 ℃ в пропанов или фреонов охладител. След отделяне на тежките въглеводороди над пентана, той навлиза във втория етап за охлаждане. Изпареният пропанов газ от охладителя се сгъстява от компресора, след охлаждане от водния охладител се втечнява отново и се рециклира в охладителя на пропан.
Във втория етап като хладилен агент се използва етан или етилен, а природният газ се охлажда до –90 ~ –100 ℃ във втория етап и се втечнява в третия етап за охлаждане. След повишаване на налягането и охлаждане с вода, изпареният от охладителя на етан или етилен газ се охлажда и втечнява в охладител на пропан и се рециклира в охладител на етан или етилен.
В третия етап метанът се използва като хладилен агент. Втечненият природен газ се преохлажда до –150 ~ –160 ℃ в охладителя на метан и след това се освобождава от налягането през дроселната клапа. След като температурата падне до –162 ℃, той се изпомпва към резервоара за съхранение на втечнен природен газ (LNG). Изпареният газ от охладителя на метан се нагнетява и се охлажда с вода, охлажда се в охладителя на пропан, втечнява се в охладителя на етан или етилен и се рециклира в охладителя на метан.
Класическият стъпков цикъл на охлаждане включва няколко относително независими и свързани етапа на охлаждане. Тъй като хладилният агент обикновено се компресира от многостепенен компресор, във всеки етап на охлаждане той може да се изпари под различни налягания и да бъде разделен на няколко температурни нива, за да охлади природния газ, а изпареният под всяко налягане хладилен агент постъпва в съответния етап на компресия. Във всеки етап на охлаждане само хладилният агент е различен и работният процес е по същество подобен.
Предимствата на стъпковия хладилен цикъл са:
① Ниска консумация на енергия;
② Хладилният агент е чист и няма проблем с пропорциите;
③ Зряла технология и стабилна работа
Недостатъците на стъпковия хладилен цикъл са:
① Има много звена и процесът е сложен;
② Има много спомагателно оборудване и трябва да има оборудване, специализирано в производството и съхранението на различни хладилни агенти;
③ Тръбопроводът и системата за управление са сложни и неудобни за поддръжка
Време на публикуване: 26 септември 2021 г.