Förvätskning av naturgas är en lågtemperaturprocess. Den renade råa naturgasen går in i värmeväxlaren för lågtemperaturkylning, kondensering och underkylning, stryps och tryckavlastas vid en temperatur på –160 ~ 165 ℃ och går in i LNG-lagringstanken.
Sambandet mellan värme och temperatur vid naturgasens kylning, kondensation och underkylning är följande:
1) Typer av kylcykler
För att kondensera naturgas måste värmen i processen för naturgasens kylning, kondensation och underkylning avlägsnas, det vill säga motsvarande kylkapacitet krävs för att utbyta den.
Kylsystemet som är utrustat i kondenseringsprocessen är avsett att se till att värmeväxlaren uppnår minsta möjliga temperaturskillnad mellan kallt och värmeflödet, för att erhålla hög kyleffektivitet.
Kylsystemet för kondensering av naturgas är mycket moget, och de vanligt förekommande processerna inkluderar:
Stegvis kylningscykel
Kylcykel med blandat köldmedium
Kylcykel med blandat köldmedium och förkylning
Expansionsmekanism kall cykel
2) Stegvis kylcykel
Stegkylningscykeln tillämpades först på flytande naturgasprodukter 1939. Den installerades i Cleveland i USA, med NH3 och C2H4 som första och andra stegets köldmedier.
I det första steget används propan eller freon som köldmedium. Den renade naturgasen kyls till –35 ~ – 40 ℃ i en propan- eller freonkylare. Efter att de tunga kolvätena ovanför pentanen har separerats går den in i det andra steget för kylning. Propangasen som avdunstat från propankylaren trycksätts av kompressorn, återförenas med flytande material efter kylning av vattenkylaren och återcirkuleras till propankylaren.
I det andra steget används etan eller eten som köldmedium, och naturgasen kyls till –90 ~ – 100 ℃ i det andra steget och förvätskas till det tredje steget för kylning. Efter trycksättning och vattenkylning kyls gasen som avdunstats från etan- eller etenkylaren och förvätskas i propankylare och återvinns till etan- eller etenkylare.
I det tredje steget används metan som köldmedium. Den flytande naturgasen underkyls till –150 ~ –160 ℃ i metankylaren och tryckavlastas sedan genom strypventilen. När temperaturen sjunkit till –162 ℃ pumpas den till LNG-lagringstanken. Gasen som avdunstat från metankylaren trycksätts och vattenkyls, kyls i propankylaren, flytandes i etan- eller etylenkylaren och återvinns till metankylaren.
Den klassiska stegvisa kylcykeln innefattar flera relativt oberoende och sammankopplade kylsteg. Eftersom köldmediet vanligtvis komprimeras av en flerstegskompressor kan köldmediet i varje kylsteg avdunsta under flera tryck och delas upp i flera temperaturnivåer för att kyla naturgasen, och köldmediet som avdunstas under varje tryck går in i motsvarande kompressorsteg för komprimering. I varje kylsteg är det bara köldmediet som är annorlunda, och driftprocessen är i princip densamma.
Fördelarna med stegvis kylning är:
① Låg energiförbrukning;
② Köldmediet är rent och har inga proportioneringsproblem;
③ Mogen teknik och stabil drift
Nackdelarna med stegvis kylning är:
① Det finns många enheter och processen är komplex;
② Det finns mycket hjälputrustning, och det bör finnas utrustning specialiserad på att producera och lagra en mängd olika köldmedier;
③ Rörledningen och styrsystemet är komplexa och opraktiska att underhålla
Publiceringstid: 26 sep-2021