Gamtinių dujų suskystinimas yra žemos temperatūros procesas. Išvalytos neapdorotos gamtinės dujos patenka į šilumokaitį, kur jos aušinamos žemoje temperatūroje, kondensuojasi ir per daug atvėsinamos, droseliuoja ir sumažina slėgį –160–165 ℃ temperatūroje, o tada patenka į SGD saugyklą.
Gamtinių dujų aušinimo, kondensacijos ir per didelio aušinimo šilumos ir temperatūros santykis yra toks:
1) Šaldymo ciklo tipai
Norint suskystinti gamtines dujas, reikia pašalinti šilumą, susidarančią gamtinių dujų aušinimo, kondensacijos ir perkaitimo procese, t. y., norint su jomis keistis, reikia atitinkamo aušinimo pajėgumo.
Suskystinimo procese įrengta šaldymo sistema skirta tam, kad šilumokaitis pasiektų minimalų temperatūros skirtumą tarp šalčio ir šilumos srauto, kad būtų pasiektas didelis šaldymo efektyvumas.
Gamtinių dujų suskystinimo šaldymo sistema yra labai išvystyta, o dažniausiai naudojami procesai apima:
Žingsninis šaldymo ciklas
Mišraus šaltnešio šaldymo ciklas
Mišraus šaltnešio šaldymo ciklas su išankstiniu aušinimu
Plėtimo mechanizmo šaltasis ciklas
2) Pakopinis šaldymo ciklas
Pakopinis šaldymo ciklas pirmą kartą suskystintųjų gamtinių dujų gaminiams buvo pritaikytas 1939 m. Jis buvo įrengtas Klivlande, Jungtinėse Amerikos Valstijose, naudojant NH3 ir C2H4 kaip pirmojo ir antrojo etapo šaltnešius.
Pirmajame etape kaip šaltnešis naudojamas propanas arba freonas. Išvalytos gamtinės dujos atvėsinamos iki –35–40 ℃ propano arba freono aušintuve. Atskyrus sunkiuosius angliavandenilius virš pentano, jos patenka į antrąjį etapą aušinimui. Iš propano aušintuvo išgarintos propano dujos yra slėguojamos kompresoriumi, po aušinimo vandens aušintuvu vėl suskystinamos ir grąžinamos į propano aušintuvą.
Antrajame etape kaip šaltnešis naudojamas etanas arba etilenas, o gamtinės dujos atvėsinamos iki –90–100 ℃ ir suskystinamos trečiajame etape aušinimui. Po slėgio padidinimo ir aušinimo vandeniu iš etano arba etileno aušintuvo išgarintos dujos aušinamos ir suskystinamos propano aušintuve ir vėl grąžinamos į etano arba etileno aušintuvą.
Trečiajame etape kaip šaltnešis naudojamas metanas. Suskystintos gamtinės dujos metano aušintuve atvėsinamos iki –150–160 ℃, o tada per droselio vožtuvą sumažinamas slėgis. Temperatūrai nukritus iki –162 ℃, jos pumpuojamos į SGD saugyklą. Iš metano aušintuvo išgarintos dujos yra slėguojamos ir aušinamos vandeniu, aušinamos propano aušintuve, suskystinamos etano arba etileno aušintuve ir recirkuliuojamos į metano aušintuvą.
Klasikinis pakopinis šaldymo ciklas apima kelis santykinai nepriklausomus ir tarpusavyje susijusius aušinimo etapus. Kadangi šaltnešis paprastai suspaudžiamas daugiapakopiu kompresoriumi, kiekviename aušinimo etape jis gali išgaruoti esant keliems slėgiams ir būti padalintas į kelis temperatūros lygius, kad atvėsintų gamtines dujas, o esant kiekvienam slėgiui išgaravęs šaltnešis patenka į atitinkamą kompresoriaus etapą suspaudimui. Kiekviename aušinimo etape skiriasi tik šaltnešis, o veikimo procesas iš esmės yra panašus.
Laipsniško šaldymo ciklo privalumai:
① Mažos energijos sąnaudos;
② Šaldymo agentas yra grynas ir neturi dozavimo problemų;
③ Brandžios technologijos ir stabilus veikimas
Laipsniško šaldymo ciklo trūkumai yra šie:
① Yra daug vienetų, o procesas yra sudėtingas;
② Yra daug pagalbinės įrangos, todėl turėtų būti specializuota įranga įvairių šaltnešių gamybai ir laikymui;
③ Vamzdynas ir valdymo sistema yra sudėtingi ir nepatogu juos prižiūrėti
Įrašo laikas: 2021 m. rugsėjo 26 d.