A licuefacción do gas natural é un proceso a baixa temperatura. O gas natural bruto purificado entra no intercambiador de calor para o arrefriamento a baixa temperatura, a condensación e o subarrefriamento, estrangula e despresúrizase a unha temperatura de –160 ~ 165 ℃ e entra no tanque de almacenamento de GNL.
A relación entre a calor e a temperatura do arrefriamento, a condensación e o subarrefriamento do gas natural é a seguinte:
1) Tipos de ciclo de refrixeración
Para licuar o gas natural, débese eliminar a calor do proceso de arrefriamento, condensación e superarrefriamento do gas natural, é dicir, requírese a capacidade de arrefriamento correspondente para intercambiala con el.
O sistema de refrixeración equipado no proceso de licuefacción ten como obxectivo facer que o intercambiador de calor alcance a mínima diferenza de temperatura entre o fluxo de frío e calor, para obter unha alta eficiencia de refrixeración.
O sistema de refrixeración para a licuefacción de gas natural é moi maduro e os procesos máis empregados inclúen:
Ciclo de refrixeración por etapas
Ciclo de refrixeración con refrixerante mixto
Ciclo de refrixeración con refrixerante mixto e prearrefrixeración
Mecanismo de expansión de ciclo frío
2) Ciclo de refrixeración por etapas
O ciclo de refrixeración por etapas aplicouse por primeira vez a produtos de gas natural licuado en 1939. Instalouse en Cleveland, nos Estados Unidos, empregando NH3 e C2H4 como refrixerantes de primeira e segunda etapa.
Na primeira fase, utilízase propano ou freón como refrixerante. O gas natural purificado arrefríase a –35 ~ –40 ℃ nun arrefriador de propano ou freón. Despois de separar os hidrocarburos pesados por riba do pentano, entra na segunda fase para o seu arrefriamento. O gas propano evaporado do arrefriador de propano é presurizado polo compresor, licúase de novo despois do arrefriamento polo arrefriador de auga e recíclase ao arrefriador de propano.
Na segunda etapa, utilízase etano ou etileno como refrixerante e o gas natural arrefríase a –90 ~ – 100 ℃ na segunda etapa e licúase na terceira etapa para o seu arrefriamento. Despois da presurización e o arrefriamento con auga, o gas evaporado do arrefriador de etano ou etileno arrefríase e licúase nun arrefriador de propano e recíclase a un arrefriador de etano ou etileno.
Na terceira etapa, utilízase metano como refrixerante. O gas natural licuado subarréfase a –150 ~ –160 ℃ no arrefriador de metano e logo despresúrase a través da válvula de mariposa. Unha vez que a temperatura baixa a –162 ℃, bombéase ao tanque de almacenamento de GNL. O gas evaporado do arrefriador de metano presurízase e arrefríase con auga, despois arrefríase no arrefriador de propano, licúase no arrefriador de etano ou etileno e recíclase ao arrefriador de metano.
O ciclo clásico de refrixeración por etapas inclúe varias etapas de arrefriamento relativamente independentes e conectadas. Dado que o refrixerante xeralmente se comprime mediante un compresor de varias etapas, en cada etapa de arrefriamento, o refrixerante pode evaporarse a varias presións e dividirse en varios niveis de temperatura para arrefriar o gas natural, e o refrixerante evaporado a cada presión entra na etapa do compresor correspondente para a súa compresión. En cada etapa de arrefriamento, só o refrixerante é diferente e o proceso de funcionamento é basicamente similar.
As vantaxes do ciclo de refrixeración por etapas son:
① Baixo consumo de enerxía;
② O refrixerante é puro e non ten problemas de dosificación;
③ Tecnoloxía madura e funcionamento estable
As desvantaxes do ciclo de refrixeración por etapas son:
① Hai moitas unidades e o proceso é complexo;
② Hai moitos equipos auxiliares e debería haber equipos especializados na produción e almacenamento dunha variedade de refrixerantes;
③ A tubaxe e o sistema de control son complexos e difíciles de manter
Data de publicación: 26 de setembro de 2021