Ukapljivanje prirodnog gasa je proces na niskim temperaturama. Pročišćeni sirovi prirodni gas ulazi u izmjenjivač toplote za hlađenje na niskim temperaturama, kondenzaciju i podhlađenje, prigušuje se i smanjuje pritisak na temperaturi od -160 ~ 165 ℃, te ulazi u rezervoar za skladištenje LNG-a.
Odnos između toplote i temperature prirodnog gasa pri hlađenju, kondenzaciji i pothlađenju je sljedeći:
1) Vrste rashladnih ciklusa
Da bi se prirodni plin pretvorio u tečnost, toplota nastala u procesu hlađenja, kondenzacije i pothlađenja prirodnog plina mora se ukloniti, odnosno potreban je odgovarajući rashladni kapacitet za izmjenu s njim.
Rashladni sistem opremljen u procesu ukapljivanja ima za cilj da izmjenjivač toplote postigne minimalnu temperaturnu razliku između hladnog i toplotnog protoka, kako bi se postigla visoka efikasnost hlađenja.
Rashladni sistem za ukapljivanje prirodnog gasa je veoma zreo, a uobičajeno korišteni procesi uključuju:
Korak ciklus hlađenja
Ciklus hlađenja miješanim rashladnim sredstvom
Ciklus mješovitog rashladnog sredstva s predhlađenjem
Mehanizam ekspanzije u hladnom ciklusu
2) Korak ciklusa hlađenja
Stepenasti ciklus hlađenja prvi put je primijenjen na proizvode od ukapljenog prirodnog plina 1939. godine. Instaliran je u Clevelandu u Sjedinjenim Američkim Državama, koristeći NH3 i C2H4 kao rashladna sredstva prve i druge faze.
U prvoj fazi, propan ili freon se koriste kao rashladno sredstvo. Prečišćeni prirodni gas se hladi na -35 ~ -40 ℃ u propanskom ili freonskom hladnjaku. Nakon odvajanja teških ugljikovodika iznad pentana, ulazi u drugu fazu radi hlađenja. Propan koji isparava iz propanskog hladnjaka se komprimuje kompresorom, ponovo se ukapljuje nakon hlađenja vodenim hladnjakom i reciklira u propanski hladnjak.
U drugoj fazi, etan ili etilen se koriste kao rashladno sredstvo, a prirodni gas se u drugoj fazi hladi na -90 ~ -100 ℃ i ukapljuje u trećoj fazi radi hlađenja. Nakon stvaranja pritiska i hlađenja vodom, gas koji je ispario iz hladnjaka etana ili etilena se hladi i ukapljuje u hladnjaku propana i reciklira u hladnjak etana ili etilena.
U trećoj fazi, metan se koristi kao rashladno sredstvo. Ukapljeni prirodni plin se pothlađuje na -150 ~ -160 ℃ u hladnjaku metana, a zatim se smanjuje pritisak kroz prigušnicu. Nakon što temperatura padne na -162 ℃, pumpa se u rezervoar za skladištenje ukapljenog prirodnog plina (LNG). Plin koji je ispario iz hladnjaka metana se komprimira i hladi vodom, hladi se u hladnjaku propana, ukapljuje se u hladnjaku etana ili etilena i reciklira u hladnjak metana.
Klasični stepenasti ciklus hlađenja uključuje nekoliko relativno nezavisnih i povezanih faza hlađenja. Budući da se rashladno sredstvo uglavnom komprimira višestepenim kompresorom, u svakoj fazi hlađenja, rashladno sredstvo može isparavati pod nekoliko pritisaka i biti podijeljeno na nekoliko temperaturnih nivoa radi hlađenja prirodnog gasa, a rashladno sredstvo koje je isparilo pod svakim pritiskom ulazi u odgovarajuću fazu kompresora radi kompresije. U svakoj fazi hlađenja, samo je rashladno sredstvo drugačije, a proces rada je u osnovi sličan.
Prednosti stepenastog ciklusa hlađenja su:
① Niska potrošnja energije;
② Rashladno sredstvo je čisto i nema problema s proporcijom;
③ Zrela tehnologija i stabilan rad
Nedostaci stepenastog ciklusa hlađenja su:
① Postoji mnogo jedinica i proces je složen;
② Postoji mnogo pomoćne opreme, a trebala bi postojati i oprema specijalizirana za proizvodnju i skladištenje raznih rashladnih sredstava;
③ Cevovod i kontrolni sistem su složeni i nepraktični za održavanje
Vrijeme objave: 26. septembar 2021.