De vloeibaarmaking van aardgas is een proces bij lage temperaturen. Het gezuiverde ruwe aardgas komt in een warmtewisselaar terecht voor koeling, condensatie en onderkoeling bij lage temperatuur, wordt door een smoorklep geleid en onderdruk gebracht bij een temperatuur van -160 tot 165 °C, waarna het in de LNG-opslagtank terechtkomt.
De relatie tussen de warmte en temperatuur van aardgaskoeling, condensatie en onderkoeling is als volgt:
1) Soorten koelcycli
Om aardgas vloeibaar te maken, moet de warmte die vrijkomt tijdens het afkoelen, condenseren en onderkoelen van het aardgas worden afgevoerd; hiervoor is dus een overeenkomstige koelcapaciteit nodig.
Het koelsysteem dat in het vloeibaaringsproces wordt gebruikt, zorgt ervoor dat de warmtewisselaar het minimale temperatuurverschil tussen de koude en warme stroom bereikt, om zo een hoog koelrendement te verkrijgen.
Het koelsysteem voor de vloeibaarmaking van aardgas is zeer geavanceerd en de meest gebruikte processen omvatten:
Stapsgewijze koelcyclus
Koelcyclus met gemengd koelmiddel
Koelcyclus met gemengd koelmiddel en voorkoeling
Expansiemechanisme koude cyclus
2) Stapsgewijze koelcyclus
De stapsgewijze koelcyclus werd voor het eerst toegepast op vloeibaar aardgas in 1939. Deze werd geïnstalleerd in Cleveland in de Verenigde Staten, waarbij NH3 en C2H4 als koelmiddel voor de eerste en tweede trap werden gebruikt.
In de eerste fase wordt propaan of freon als koelmiddel gebruikt. Het gezuiverde aardgas wordt in een propaan- of freonkoeler afgekoeld tot -35 tot -40 °C. Na het scheiden van de zware koolwaterstoffen boven pentaan, gaat het gas naar de tweede koelfase. Het propaangas dat in de propaankoeler is verdampt, wordt door de compressor onder druk gezet, na afkoeling door de waterkoeler weer vloeibaar gemaakt en teruggevoerd naar de propaankoeler.
In de tweede fase wordt ethaan of ethyleen als koelmiddel gebruikt. Het aardgas wordt in deze fase afgekoeld tot -90 ~ -100 ℃ en in de derde fase vloeibaar gemaakt voor verdere koeling. Na het op druk brengen en koelen met water wordt het gas dat uit de ethaan- of ethyleenkoeler is verdampt, afgekoeld en vloeibaar gemaakt in een propaankoeler en vervolgens teruggevoerd naar de ethaan- of ethyleenkoeler.
In de derde fase wordt methaan als koelmiddel gebruikt. Het vloeibare aardgas wordt in de methaankoeler onderkoeld tot -150 ~ -160 ℃ en vervolgens via de smoorklep onder druk gezet. Nadat de temperatuur is gedaald tot -162 ℃, wordt het naar de LNG-opslagtank gepompt. Het gas dat in de methaankoeler is verdampt, wordt onder druk gezet en met water gekoeld, verder gekoeld in de propaankoeler, vloeibaar gemaakt in de ethaan- of ethyleenkoeler en vervolgens teruggevoerd naar de methaankoeler.
De klassieke stapsgewijze koelcyclus omvat verschillende relatief onafhankelijke en met elkaar verbonden koelfasen. Omdat het koelmiddel doorgaans wordt gecomprimeerd door een meertrapscompressor, kan het koelmiddel in elke koelfase onder verschillende drukken verdampen en in verschillende temperatuurniveaus worden verdeeld om het aardgas te koelen. Het onder elke druk verdampte koelmiddel komt vervolgens in de corresponderende compressorfase terecht voor compressie. In elke koelfase is alleen het koelmiddel anders; het werkingsproces is in principe hetzelfde.
De voordelen van een stapsgewijze koelcyclus zijn:
① Laag energieverbruik;
② Het koelmiddel is zuiver en er zijn geen doseerproblemen;
③ Volwassen technologie en stabiele werking
De nadelen van een stapsgewijze koelcyclus zijn:
① Er zijn veel onderdelen en het proces is complex;
② Er is veel hulpapparatuur, en er moet apparatuur zijn die gespecialiseerd is in de productie en opslag van verschillende koelmiddelen;
③ Het pijpleidingsysteem en het besturingssysteem zijn complex en lastig te onderhouden.
Geplaatst op: 26 september 2021