Sélection du procédé de liquéfaction du gaz naturel pour l'usine de GNL
À ce jour, il existe principalement trois procédés de liquéfaction matures dans le domaine de la liquéfaction du gaz naturel : le procédé à cycle frigorifique en cascade, le procédé à cycle frigorifique mixte et le procédé à cycle frigorifique à détente.
A) Procédé de cycle frigorifique en cascade
Le cycle frigorifique en cascade est un cycle à trois étages utilisant des fluides frigorigènes tels que le propane (ou le propylène), l'éthane (ou l'éthylène), le méthane (ou l'azote) (leurs températures d'évaporation respectives sont de -100 °F, -121 °F et -256 °F). La réfrigération étagée permet au gaz naturel d'échanger de la chaleur avec les fluides frigorigènes correspondants à différentes températures, ce qui permet de le refroidir et de le liquéfier.
B) procédé à cycle frigorifique mixte
Le cycle frigorifique à réfrigérant mixte est un procédé qui utilise un mélange de N 2 et C 1 à C 5 Les hydrocarbures comme fluide frigorigène en circulation.
C) Procédé de cycle frigorifique à détente
Le cycle frigorifique à détente fait référence au cycle de Crowder, dans lequel un fluide frigorigène à haute pression se détend de manière adiabatique dans un turbodétendeur afin de liquéfier le gaz naturel. Lors de la détente et du refroidissement du gaz dans le détendeur, une énergie est produite, qui peut être utilisée pour entraîner le compresseur.
Selon le fluide frigorigène utilisé, le cycle de réfrigération à détente peut être divisé en : cycle de réfrigération à détente à l'azote, cycle de réfrigération à détente azote-méthane, cycle de réfrigération à détente au gaz naturel.
D) Comparaison technico-économique des trois procédés
La consommation d'énergie du cycle de réfrigération en cascade est fixée à 1, la comparaison des différents cycles de réfrigération est répertoriée dans le tableau 5.1-2 et les caractéristiques des différents cycles de réfrigération sont comparées dans le tableau 5.1-3.
Tableau 5.1-2 Comparaison de l'efficacité de différents cycles frigorifiques
| processus de réfrigération | Consommation énergétique relative par rapport au refroidissement en cascade |
| cycle frigorifique en cascade | 1,00 |
| cycle frigorifique à réfrigérant mixte | 1,15 |
| Prérefroidissement R22 N 2 -CH 4 Cycle de réfrigération à expansion | 1,35 |
Tableau 5.1-3 Comparaison des caractéristiques de différents cycles frigorifiques
| indice | refroidissement en cascade | fluide frigorigène mixte | réfrigération par expansion |
| efficacité | haut | milieu | Faible |
| Complexité | haut | milieu | milieu |
| Équipements mobiles principaux | 3 compresseurs | 1 compresseur | compresseur + détendeur |
| type échangeur de chaleur | aileron de plaque | Aileron plat ou tube enroulé | aileron de plaque |
| zone d'échangeur de chaleur | grand | grand | Petit |
| adaptabilité | haut | milieu | milieu |
| source de réfrigérant | 3 fluides frigorigènes sont nécessaires | Il faut entre 3 et 6 fluides frigorigènes, qui peuvent être extraits directement du gaz d'alimentation. | Un seul fluide frigorigène est nécessaire : l’azote, qui peut être extrait de l’air. |
| investir | haut | milieu | Modérément élevé |
Après avoir pris en compte de manière exhaustive des facteurs tels que l'investissement, la consommation d'énergie, l'exploitation et la maintenance, le processus de liquéfaction de cet appareil adopte le procédé de réfrigération à réfrigérant mixte.
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