Lichefierea gazelor naturale este un proces la temperatură joasă. Gazul natural brut purificat intră în schimbătorul de căldură pentru răcire la temperatură joasă, condensare și subrăcire, este suprimat și depresurizat la o temperatură de – 160 ~ 165 ℃ și apoi intră în rezervorul de stocare GNL.
Relația dintre căldura și temperatura răcirii gazelor naturale, condensării și subrăcirii este următoarea:
1) Tipuri de cicluri de refrigerare
Pentru a lichefia gazul natural, căldura din procesul de răcire, condensare și suprarăcire a gazului natural trebuie eliminată, adică este necesară capacitatea de răcire corespunzătoare pentru a face schimb cu acesta.
Sistemul de refrigerare echipat în procesul de lichefiere are rolul de a face ca schimbătorul de căldură să atingă o diferență minimă de temperatură între fluxul de frig și cel de căldură, astfel încât să se obțină o eficiență ridicată a refrigerarii.
Sistemul de refrigerare pentru lichefierea gazelor naturale este foarte matur, iar procesele utilizate în mod obișnuit includ:
Ciclul de refrigerare în trepte
Ciclu de refrigerare cu agent frigorific mixt
Ciclu de refrigerare cu agent frigorific mixt și prerăcire
Mecanismul de expansiune cu ciclu rece
2) Ciclu de refrigerare în etape
Ciclul de refrigerare în trepte a fost aplicat pentru prima dată produselor pe bază de gaz natural lichefiat în 1939. A fost instalat în Cleveland, în Statele Unite, folosind NH3 și C2H4 ca agenți frigorifici în prima și a doua etapă.
În prima etapă, se utilizează propan sau freon ca agent frigorific. Gazul natural purificat este răcit la – 35 ~ – 40 ℃ într-un răcitor cu propan sau freon. După separarea hidrocarburilor grele de pe pentan, acesta intră în a doua etapă pentru răcire. Gazul propan evaporat din răcitorul de propan este presurizat de compresor, relichefiat după răcire de către răcitorul de apă și recirculat în răcitorul de propan.
În a doua etapă, etanul sau etilena sunt utilizate ca agent frigorific, iar gazul natural este răcit la – 90 ~ – 100 ℃ în a doua etapă și lichefiat în a treia etapă pentru răcire. După presurizare și răcire cu apă, gazul evaporat din răcitorul de etan sau etilenă este răcit și lichefiat într-un răcitor de propan și reciclat într-un răcitor de etan sau etilenă.
În a treia etapă, metanul este utilizat ca agent frigorific. Gazul natural lichefiat este subrăcit la – 150 ~ – 160 ℃ în răcitorul de metan, apoi depresurizat prin supapa de accelerație. După ce temperatura scade la – 162 ℃, acesta este pompat în rezervorul de stocare GNL. Gazul evaporat din răcitorul de metan este presurizat și răcit cu apă, răcit în răcitorul de propan, lichefiat în răcitorul de etan sau etilenă și reciclat în răcitorul de metan.
Ciclul clasic de refrigerare în trepte include mai multe etape de răcire relativ independente și conectate. Deoarece agentul frigorific este în general comprimat de un compresor multi-etajat, în fiecare etapă de răcire, agentul frigorific se poate evapora sub mai multe presiuni și poate fi împărțit în mai multe niveluri de temperatură pentru a răci gazul natural, iar agentul frigorific evaporat sub fiecare presiune intră în etapa corespunzătoare a compresorului pentru comprimare. În fiecare etapă de răcire, doar agentul frigorific este diferit, iar procesul de funcționare este în esență similar.
Avantajele ciclului de refrigerare în trepte sunt:
① Consum redus de energie;
② Agentul frigorific este pur și nu are probleme de proporționare;
③ Tehnologie matură și funcționare stabilă
Dezavantajele ciclului de refrigerare în trepte sunt:
① Există multe unități, iar procesul este complex;
② Există numeroase echipamente auxiliare și ar trebui să existe echipamente specializate în producerea și depozitarea unei varietăți de agenți frigorigeni;
③ Conducta și sistemul de control sunt complexe și dificil de întreținut
Data publicării: 26 septembrie 2021