Skraplanie gazu ziemnego to proces niskotemperaturowy

Skraplanie gazu ziemnego to proces niskotemperaturowy. Oczyszczony surowy gaz ziemny trafia do wymiennika ciepła w celu schłodzenia, kondensacji i przechłodzenia w niskiej temperaturze, gdzie jest dławiony i rozprężany w temperaturze od –160 do 165°C, a następnie trafia do zbiornika magazynowego LNG.
Zależność między ciepłem i temperaturą chłodzenia, kondensacji i przechłodzenia gazu ziemnego jest następująca:
1) Rodzaje cyklu chłodniczego
Aby skroplić gaz ziemny, konieczne jest odprowadzenie ciepła powstającego w procesie chłodzenia, kondensacji i przechłodzenia gazu ziemnego, co oznacza, że ​​konieczna jest wymiana ciepła z odpowiednią mocą chłodniczą.
Układ chłodniczy wyposażony w proces skraplania ma za zadanie sprawić, aby wymiennik ciepła osiągnął minimalną różnicę temperatur między przepływem zimna i ciepła, tak aby uzyskać wysoką wydajność chłodzenia.
System chłodniczy służący do skraplania gazu ziemnego jest bardzo rozwinięty, a do powszechnie stosowanych procesów należą:
Cykl chłodzenia krokowego
Cykl chłodzenia mieszanego
Cykl chłodzenia mieszanego z chłodzeniem wstępnym
Mechanizm rozprężania w cyklu zimnym
2) Cykl chłodzenia krok po kroku
Cykl chłodzenia krokowego po raz pierwszy zastosowano do produktów w postaci skroplonego gazu ziemnego w 1939 roku. Zainstalowano go w Cleveland w Stanach Zjednoczonych, wykorzystując NH3 i C2H4 jako czynniki chłodnicze pierwszego i drugiego stopnia.
W pierwszym etapie jako czynnik chłodniczy stosuje się propan lub freon. Oczyszczony gaz ziemny jest schładzany do temperatury –35 ~ –40°C w chłodnicy propanowej lub freonowej. Po oddzieleniu ciężkich węglowodorów ponad pentanem, przechodzi on do drugiego etapu chłodzenia. Gaz propan odparowany z chłodnicy propanu jest sprężany przez sprężarkę, ponownie skraplany po schłodzeniu przez chłodnicę wodną i zawracany do chłodnicy propanu.
W drugim etapie jako czynnik chłodniczy używany jest etan lub etylen, a gaz ziemny jest schładzany do temperatury –90 ~ –100°C w drugim etapie i skraplany w trzecim etapie w celu schłodzenia. Po sprężeniu i schłodzeniu wodą, gaz odparowany z chłodnicy etanu lub etylenu jest schładzany i skraplany w chłodnicy propanu, a następnie zawracany do chłodnicy etanu lub etylenu.
W trzecim etapie jako czynnik chłodniczy wykorzystywany jest metan. Skroplony gaz ziemny jest schładzany do temperatury –150 ~ –160°C w chłodnicy metanu, a następnie rozprężany przez zawór dławiący. Po spadku temperatury do –162°C jest on pompowany do zbiornika magazynowego LNG. Gaz odparowany z chłodnicy metanu jest sprężany i schładzany wodą, schładzany w chłodnicy propanu, skraplany w chłodnicy etanu lub etylenu i zawracany do chłodnicy metanu.
Klasyczny cykl chłodzenia krokowego obejmuje kilka względnie niezależnych i połączonych etapów chłodzenia. Ponieważ czynnik chłodniczy jest zazwyczaj sprężany przez sprężarkę wielostopniową, w każdym etapie chłodzenia może on parować pod różnymi ciśnieniami i być rozdzielany na kilka poziomów temperatur, aby schłodzić gaz ziemny. Czynnik chłodniczy odparowany pod każdym ciśnieniem trafia do odpowiedniego etapu sprężarki w celu sprężenia. W każdym etapie chłodzenia różni się jedynie czynnik chłodniczy, a proces działania jest zasadniczo podobny.
Zalety cyklu chłodzenia krokowego:
① Niskie zużycie energii;
② Czynnik chłodniczy jest czysty i nie ma problemów z proporcjami;
③ Dojrzała technologia i stabilna praca
Wadami cyklu chłodzenia krokowego są:
① Jednostek jest wiele, a proces jest skomplikowany;
② Istnieje wiele urządzeń pomocniczych, a wśród nich powinien być sprzęt wyspecjalizowany w produkcji i przechowywaniu różnorodnych czynników chłodniczych;
③ Rurociągi i układy sterowania są skomplikowane i trudne w utrzymaniu