Selezione del processo di liquefazione del gas naturale per l'impianto di GNL
Ad oggi, nel campo della liquefazione del gas naturale, esistono principalmente tre processi di liquefazione consolidati: il processo a ciclo frigorifero a cascata, il processo a ciclo frigorifero misto e il processo a ciclo frigorifero con espansore.
A) Processo del ciclo di refrigerazione a cascata
Il ciclo di refrigerazione a cascata è un ciclo di refrigerazione a tre stadi che utilizza refrigeranti come propano (o propilene), etano (o etilene), metano (o azoto) (le temperature di evaporazione sono rispettivamente -100 °F, -121 °F e -256 °F). La refrigerazione a stadi consente al gas naturale di scambiare calore con i refrigeranti corrispondenti a diverse temperature, raffreddandolo e liquefacendolo.
B) Processo di ciclo di refrigerazione misto
IL ciclo di refrigerazione a refrigerante misto è un processo che utilizza una miscela di N 2 e C 1 A C 5 idrocarburi come refrigerante circolante.
C) Processo del ciclo di refrigerazione ad espansione
Il ciclo frigorifero a espansione fa riferimento al ciclo frigorifero Crowder in cui un refrigerante ad alta pressione si espande adiabaticamente attraverso un turboespansore per realizzare la liquefazione del gas naturale. Mentre il gas si espande e si raffredda nell'espansore, può produrre lavoro, che può essere utilizzato per azionare il compressore durante il processo.
A seconda del refrigerante utilizzato, il ciclo frigorifero con espansore può essere suddiviso in: ciclo frigorifero con espansore ad azoto, ciclo frigorifero con espansore ad azoto-metano e ciclo frigorifero con espansore a gas naturale.
D) Confronto tecnico-economico dei tre processi
Il consumo energetico del ciclo di refrigerazione a cascata è impostato a 1, il confronto tra i vari cicli di refrigerazione è riportato nella Tabella 5.1-2 e le caratteristiche dei vari cicli di refrigerazione sono confrontate nella Tabella 5.1-3.
Tabella 5.1-2 Confronto dell'efficienza di vari cicli di refrigerazione
| processo di refrigerazione | Consumo energetico relativo del raffreddamento a cascata |
| ciclo di refrigerazione a cascata | 1.00 |
| ciclo di refrigerazione a refrigerante misto | 1.15 |
| Preraffreddamento R22 N 2 -CH 4 Ciclo di refrigerazione ad espansione | 1.35 |
Tabella 5.1-3 Confronto delle caratteristiche di vari cicli di refrigerazione
| indice | raffreddamento a cascata | refrigerante misto | Refrigerazione ad espansione |
| efficienza | alto | mezzo | Basso |
| Complessità | alto | mezzo | mezzo |
| Principali attrezzature di movimentazione | 3 compressori | 1 compressore | compressore + espansore |
| tipo di scambiatore di calore | piastra aletta | Piastra aletta o tubo di ferita | piastra aletta |
| zona dello scambiatore di calore | grande | grande | Piccolo |
| adattabilità | alto | mezzo | mezzo |
| fonte di refrigerante | sono necessari 3 refrigeranti | Sono necessari da 3 a 6 refrigeranti e il refrigerante può essere estratto direttamente dal gas di alimentazione | È necessario un solo refrigerante: l'azoto, che può essere estratto dall'aria. |
| investire | alto | mezzo | Moderatamente alto |
Considerando in modo esaustivo fattori quali investimento, consumo energetico, funzionamento e manutenzione, il processo di liquefazione di questo dispositivo adotta il processo di refrigerazione a refrigerante misto.
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