કુદરતી વાયુનું પ્રવાહીકરણ એ નીચા તાપમાનની પ્રક્રિયા છે

કુદરતી ગેસનું પ્રવાહીકરણ એ નીચા તાપમાનની પ્રક્રિયા છે. શુદ્ધ કરેલ કાચો કુદરતી ગેસ નીચા-તાપમાન ઠંડક, ઘનીકરણ અને અંડરકૂલિંગ માટે હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં પ્રવેશ કરે છે, -160 ~ 165 ℃ તાપમાને થ્રોટલ અને ડિપ્રેસરાઇઝ થાય છે, અને LNG સ્ટોરેજ ટાંકીમાં પ્રવેશ કરે છે.
કુદરતી વાયુના ઠંડક, ઘનીકરણ અને અંડરઠંડકની ગરમી અને તાપમાન વચ્ચેનો સંબંધ નીચે મુજબ છે:
૧) રેફ્રિજરેશન ચક્રના પ્રકારો
કુદરતી વાયુને પ્રવાહી બનાવવા માટે, કુદરતી વાયુના ઠંડક, ઘનીકરણ અને સુપરકૂલિંગની પ્રક્રિયામાં ગરમી દૂર કરવી આવશ્યક છે, એટલે કે, તેની સાથે વિનિમય કરવા માટે અનુરૂપ ઠંડક ક્ષમતા જરૂરી છે.
લિક્વિફેક્શન પ્રક્રિયામાં સજ્જ રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમ હીટ એક્સ્ચેન્જરને ઠંડા અને ગરમીના પ્રવાહ વચ્ચે લઘુત્તમ તાપમાન તફાવત પ્રાપ્ત કરવા માટે બનાવે છે, જેથી ઉચ્ચ રેફ્રિજરેશન કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત થાય.
કુદરતી ગેસના પ્રવાહીકરણ માટેની રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમ ખૂબ જ પરિપક્વ છે, અને સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રક્રિયાઓમાં શામેલ છે:
સ્ટેપ રેફ્રિજરેશન ચક્ર
મિશ્ર રેફ્રિજરેન્ટ રેફ્રિજરેશન ચક્ર
પ્રીકૂલિંગ સાથે મિશ્ર રેફ્રિજરેન્ટ રેફ્રિજરેશન ચક્ર
વિસ્તરણ મિકેનિઝમ કોલ્ડ સાયકલ
૨) સ્ટેપ રેફ્રિજરેશન ચક્ર
સ્ટેપ રેફ્રિજરેશન ચક્ર સૌપ્રથમ 1939 માં લિક્વિફાઇડ નેચરલ ગેસ ઉત્પાદનો પર લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું. તે યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સના ક્લેવલેન્ડમાં સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું હતું, જેમાં NH3 અને C2H4 નો પ્રથમ અને બીજા તબક્કાના રેફ્રિજરેન્ટ તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.
પ્રથમ તબક્કામાં, પ્રોપેન અથવા ફ્રીઓનનો ઉપયોગ રેફ્રિજન્ટ તરીકે થાય છે. શુદ્ધ કુદરતી ગેસને પ્રોપેન અથવા ફ્રીઓન કુલરમાં – 35 ~ – 40 ℃ સુધી ઠંડુ કરવામાં આવે છે. પેન્ટેન ઉપર ભારે હાઇડ્રોકાર્બનને અલગ કર્યા પછી, તે ઠંડક માટે બીજા તબક્કામાં પ્રવેશ કરે છે. પ્રોપેન કુલરમાંથી બાષ્પીભવન થયેલ પ્રોપેન ગેસ કોમ્પ્રેસર દ્વારા દબાણ કરવામાં આવે છે, વોટર કુલર દ્વારા ઠંડુ થયા પછી તેને ફરીથી લિક્વિફાઇડ કરવામાં આવે છે, અને પ્રોપેન કુલરમાં રિસાયકલ કરવામાં આવે છે.
બીજા તબક્કામાં, ઇથેન અથવા ઇથિલિનનો ઉપયોગ રેફ્રિજન્ટ તરીકે થાય છે, અને બીજા તબક્કામાં કુદરતી ગેસને – 90 ~ – 100 ℃ સુધી ઠંડુ કરવામાં આવે છે અને ઠંડક માટે ત્રીજા તબક્કામાં પ્રવાહીકૃત કરવામાં આવે છે. દબાણ અને પાણી ઠંડુ થયા પછી, ઇથેન અથવા ઇથિલિન કુલરમાંથી બાષ્પીભવન થયેલ ગેસને ઠંડુ કરવામાં આવે છે અને પ્રોપેન કુલરમાં પ્રવાહીકૃત કરવામાં આવે છે અને ઇથેન અથવા ઇથિલિન કુલરમાં રિસાયકલ કરવામાં આવે છે.
ત્રીજા તબક્કામાં, મિથેનનો ઉપયોગ રેફ્રિજન્ટ તરીકે થાય છે. લિક્વિફાઇડ નેચરલ ગેસને મિથેન કુલરમાં – 150 ~ – 160 ℃ સુધી સબકૂલ કરવામાં આવે છે, અને પછી થ્રોટલ વાલ્વ દ્વારા ડિપ્રેસરાઇઝ કરવામાં આવે છે. તાપમાન – 162 ℃ સુધી ઘટી ગયા પછી, તેને LNG સ્ટોરેજ ટાંકીમાં પમ્પ કરવામાં આવે છે. મિથેન કુલરમાંથી બાષ્પીભવન થયેલ ગેસને પ્રેશરાઇઝ કરવામાં આવે છે અને પાણીથી ઠંડુ કરવામાં આવે છે, પ્રોપેન કુલરમાં ઠંડુ કરવામાં આવે છે, ઇથેન અથવા ઇથિલિન કુલરમાં લિક્વિફાઇડ કરવામાં આવે છે, અને મિથેન કુલરમાં રિસાયકલ કરવામાં આવે છે.
ક્લાસિકલ સ્ટેપ રેફ્રિજરેશન ચક્રમાં ઘણા પ્રમાણમાં સ્વતંત્ર અને જોડાયેલા ઠંડક તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે. રેફ્રિજરેન્ટ સામાન્ય રીતે મલ્ટી-સ્ટેજ કોમ્પ્રેસર દ્વારા સંકુચિત હોવાથી, દરેક ઠંડક તબક્કામાં, રેફ્રિજરેન્ટ અનેક દબાણ હેઠળ બાષ્પીભવન કરી શકે છે અને કુદરતી ગેસને ઠંડુ કરવા માટે તેને અનેક તાપમાન સ્તરોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, અને દરેક દબાણ હેઠળ બાષ્પીભવન થયેલ રેફ્રિજરેન્ટ કમ્પ્રેશન માટે અનુરૂપ કોમ્પ્રેસર તબક્કામાં પ્રવેશ કરે છે. દરેક ઠંડક તબક્કામાં, ફક્ત રેફ્રિજરેન્ટ અલગ હોય છે, અને કામગીરી પ્રક્રિયા મૂળભૂત રીતે સમાન હોય છે.
સ્ટેપ રેફ્રિજરેશન ચક્રના ફાયદા છે:
① ઓછી ઉર્જા વપરાશ;
② રેફ્રિજન્ટ શુદ્ધ છે અને તેમાં કોઈ પ્રમાણસર સમસ્યા નથી;
③ પરિપક્વ ટેકનોલોજી અને સ્થિર કામગીરી
સ્ટેપ રેફ્રિજરેશન ચક્રના ગેરફાયદા છે:
① ઘણા એકમો છે અને પ્રક્રિયા જટિલ છે;
② ઘણા સહાયક સાધનો છે, અને વિવિધ પ્રકારના રેફ્રિજરેન્ટના ઉત્પાદન અને સંગ્રહ માટે વિશિષ્ટ સાધનો હોવા જોઈએ;
③ પાઇપલાઇન અને નિયંત્રણ પ્રણાલી જટિલ અને જાળવણી માટે અસુવિધાજનક છે