Seleção do processo de liquefação de gás natural para a planta de GNL
Até o momento, existem principalmente três processos de liquefação consolidados no campo da liquefação de gás natural: o processo de ciclo de refrigeração em cascata, o processo de ciclo de refrigeração misto e o processo de ciclo de refrigeração com expansor.
A) Processo de ciclo de refrigeração em cascata
O ciclo de refrigeração em cascata é um ciclo de refrigeração de três estágios com refrigerantes como propano (ou propileno), etano (ou etileno), metano (ou nitrogênio) (temperaturas de evaporação de -100 °F, -121 °F e -256 °F, respectivamente). A refrigeração em estágios permite que o gás natural troque calor com os refrigerantes correspondentes em múltiplas faixas de temperatura, resfriando-o e liquefazendo-o.
B) Processo de ciclo de refrigeração mista
O ciclo de refrigeração com refrigerante misto é um processo que utiliza uma mistura de N 2 e C 1 para C 5 hidrocarbonetos como refrigerante circulante.
C) Processo de ciclo de refrigeração por expansão
O ciclo de refrigeração por expansor refere-se ao ciclo de refrigeração de Crowder, no qual um fluido refrigerante de alta pressão se expande adiabaticamente através de um turboexpansor para realizar a liquefação do gás natural. Enquanto o gás se expande e resfria no expansor, ele gera trabalho, que pode ser utilizado para acionar o compressor no processo.
De acordo com os diferentes refrigerantes, o ciclo de refrigeração por expansão pode ser dividido em: ciclo de refrigeração por expansão de nitrogênio, ciclo de refrigeração por expansão de nitrogênio-metano e ciclo de refrigeração por expansão de gás natural.
D) Comparação técnico-econômica dos três processos
O consumo de energia do ciclo de refrigeração em cascata é definido como 1, a comparação de vários ciclos de refrigeração está listada na Tabela 5.1-2 e as características de vários ciclos de refrigeração são comparadas na Tabela 5.1-3.
Tabela 5.1-2 Comparação da eficiência de vários ciclos de refrigeração
| Processo de refrigeração | Consumo relativo de energia em comparação com o resfriamento em cascata |
| ciclo de refrigeração em cascata | 1,00 |
| ciclo de refrigeração com refrigerante misto | 1,15 |
| Pré-resfriamento R22 N 2 -CH 4 Ciclo de Refrigeração por Expansão | 1,35 |
Tabela 5.1-3 Comparação de várias características do ciclo de refrigeração
| índice | resfriamento em cascata | refrigerante misto | Refrigeração por expansão |
| eficiência | alto | meio | Baixo |
| Complexidade | alto | meio | meio |
| Equipamentos móveis principais | 3 compressores | 1 compressor | compressor + expansor |
| tipo de trocador de calor | aleta de placa | Aleta plana ou tubo enrolado | aleta de placa |
| área do trocador de calor | grande | grande | Pequeno |
| adaptabilidade | alto | meio | meio |
| fonte de refrigerante | São necessários 3 refrigerantes. | São necessários de 3 a 6 refrigerantes, e o refrigerante pode ser extraído diretamente do gás de alimentação. | Apenas um refrigerante é necessário: nitrogênio, que pode ser extraído do ar. |
| investir | alto | meio | Moderadamente alto |
Considerando de forma abrangente fatores como investimento, consumo de energia, operação e manutenção, o processo de liquefação deste dispositivo adota o processo de refrigeração com mistura de refrigerantes.
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