La liqüefacció de gas natural és un procés a baixa temperatura. El gas natural cru purificat entra a l'intercanviador de calor per a refredament a baixa temperatura, condensació i subrefredament, s'estrangula i es despressuritza a una temperatura de –160 ~ 165 ℃ i entra al tanc d'emmagatzematge de GNL.
La relació entre la calor i la temperatura del refredament, la condensació i el subrefredament del gas natural és la següent:
1) Tipus de cicle de refrigeració
Per tal de liquar el gas natural, cal eliminar la calor del procés de refredament, condensació i superrefredament del gas natural, és a dir, cal intercanviar-hi la capacitat de refrigeració corresponent.
El sistema de refrigeració equipat en el procés de liqüefacció fa que l'intercanviador de calor aconsegueixi la mínima diferència de temperatura entre el flux de fred i calor, per tal d'obtenir una alta eficiència de refrigeració.
El sistema de refrigeració per a la liqüefacció de gas natural és molt madur i els processos més utilitzats inclouen:
Cicle de refrigeració per etapes
Cicle de refrigeració amb refrigerant mixt
Cicle de refrigeració amb refrigerant mixt i prerefredament
Mecanisme d'expansió de cicle fred
2) Cicle de refrigeració per etapes
El cicle de refrigeració per etapes es va aplicar per primera vegada a productes de gas natural liquat el 1939. Es va instal·lar a Cleveland, als Estats Units, utilitzant NH3 i C2H4 com a refrigerants de primera i segona etapa.
En la primera etapa, s'utilitza propà o freó com a refrigerant. El gas natural purificat es refreda a –35 ~ –40 ℃ en un refrigerador de propà o freó. Després de separar els hidrocarburs pesants del pentà, passa a la segona etapa per refredar-lo. El gas propà evaporat del refrigerador de propà es pressuritza mitjançant el compressor, es torna a liquar després del refredament mitjançant el refrigerador d'aigua i es recicla al refrigerador de propà.
En la segona etapa, s'utilitza età o etilè com a refrigerant, i el gas natural es refreda a –90 ~ – 100 ℃ en la segona etapa i es liqua a la tercera etapa per refredar-lo. Després de la pressurització i el refredament amb aigua, el gas evaporat del refrigerador d'età o etilè es refreda i es liqua en un refrigerador de propà i es recicla al refrigerador d'età o etilè.
A la tercera etapa, s'utilitza metà com a refrigerant. El gas natural liquat es subrefreda a –150 ~ –160 ℃ al refrigerador de metà i després es despressuritza a través de la vàlvula d'acceleració. Després que la temperatura baixi a –162 ℃, es bomba al tanc d'emmagatzematge de GNL. El gas evaporat del refrigerador de metà es pressuritza i es refreda amb aigua, es refreda al refrigerador de propà, es liqua al refrigerador d'età o etilè i es recicla al refrigerador de metà.
El cicle clàssic de refrigeració per etapes inclou diverses etapes de refredament relativament independents i connectades. Com que el refrigerant generalment es comprimeix mitjançant un compressor multietapa, en cada etapa de refredament, el refrigerant es pot evaporar a diverses pressions i dividir-se en diversos nivells de temperatura per refredar el gas natural, i el refrigerant evaporat a cada pressió entra a l'etapa del compressor corresponent per a la compressió. En cada etapa de refredament, només el refrigerant és diferent i el procés de funcionament és bàsicament similar.
Els avantatges del cicle de refrigeració per etapes són:
① Baix consum d'energia;
② El refrigerant és pur i no té problemes de dosificació;
③ Tecnologia madura i funcionament estable
Els desavantatges del cicle de refrigeració per etapes són:
① Hi ha moltes unitats i el procés és complex;
② Hi ha molts equips auxiliars i hi hauria d'haver equips especialitzats en la producció i l'emmagatzematge de diversos refrigerants;
③ La canonada i el sistema de control són complexos i difícils de mantenir
Data de publicació: 26 de setembre de 2021