సహజ వాయువు ద్రవీకరణ అనేది ఒక అల్ప ఉష్ణోగ్రత ప్రక్రియ.

సహజ వాయువు ద్రవీకరణ అనేది ఒక అల్ప ఉష్ణోగ్రత ప్రక్రియ. శుద్ధి చేయబడిన ముడి సహజ వాయువు, అల్ప-ఉష్ణోగ్రత శీతలీకరణ, ఘనీభవనం మరియు అండర్‌కూలింగ్ కోసం హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్‌లోకి ప్రవేశించి, – 160 ~ 165 ℃ ఉష్ణోగ్రత వద్ద థ్రాటిల్ చేయబడి, పీడనాన్ని తగ్గించి, LNG నిల్వ ట్యాంక్‌లోకి వెళుతుంది.
సహజ వాయువు శీతలీకరణ, ఘనీభవనం మరియు అండర్‌కూలింగ్‌లలో వేడి మరియు ఉష్ణోగ్రత మధ్య సంబంధం ఈ క్రింది విధంగా ఉంటుంది:
1) శీతలీకరణ చక్రం రకాలు
సహజ వాయువును ద్రవీకరించడానికి, దాని శీతలీకరణ, ఘనీభవనం మరియు అతిశీతలీకరణ ప్రక్రియలలోని ఉష్ణాన్ని తొలగించాలి, అనగా, దానికి అనుగుణంగా శీతలీకరణ సామర్థ్యాన్ని మార్పిడి చేయవలసి ఉంటుంది.
ద్రవీకరణ ప్రక్రియలో అమర్చబడిన శీతలీకరణ వ్యవస్థ యొక్క ఉద్దేశ్యం, అధిక శీతలీకరణ సామర్థ్యాన్ని పొందడం కోసం, హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్‌లో చల్లదనం మరియు వేడి ప్రవాహం మధ్య కనిష్ట ఉష్ణోగ్రతా వ్యత్యాసాన్ని సాధించడం.
సహజ వాయువు ద్రవీకరణ కోసం శీతలీకరణ వ్యవస్థ చాలా అభివృద్ధి చెందింది మరియు సాధారణంగా ఉపయోగించే ప్రక్రియలలో ఇవి ఉన్నాయి:
స్టెప్ రిఫ్రిజిరేషన్ సైకిల్
మిశ్రమ శీతలీకరణి శీతలీకరణ చక్రం
ప్రీకూలింగ్‌తో కూడిన మిశ్రమ రిఫ్రిజెరెంట్ రిఫ్రిజెరేషన్ సైకిల్
విస్తరణ యంత్రాంగం చల్లని చక్రం
2) దశల శీతలీకరణ చక్రం
స్టెప్ రిఫ్రిజరేషన్ సైకిల్‌ను మొట్టమొదటగా 1939లో ద్రవీకృత సహజ వాయువు ఉత్పత్తులకు వర్తింపజేశారు. దీనిని యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోని క్లీవ్‌ల్యాండ్‌లో, మొదటి మరియు రెండవ దశ రిఫ్రిజరెంట్‌లుగా NH3 మరియు C2H4లను ఉపయోగించి ఏర్పాటు చేశారు.
మొదటి దశలో, ప్రొపేన్ లేదా ఫ్రియాన్‌ను రిఫ్రిజెరాంట్‌గా ఉపయోగిస్తారు. శుద్ధి చేసిన సహజ వాయువును ప్రొపేన్ లేదా ఫ్రియాన్ కూలర్‌లో –35 ~ –40°C వరకు చల్లబరుస్తారు. పెంటేన్ కంటే పైనున్న బరువైన హైడ్రోకార్బన్‌లను వేరు చేసిన తర్వాత, అది శీతలీకరణ కోసం రెండవ దశలోకి ప్రవేశిస్తుంది. ప్రొపేన్ కూలర్ నుండి ఆవిరైన ప్రొపేన్ వాయువును కంప్రెసర్ ద్వారా పీడనానికి గురిచేసి, వాటర్ కూలర్‌లో చల్లబరిచిన తర్వాత తిరిగి ద్రవీకరించి, ప్రొపేన్ కూలర్‌కు రీసైకిల్ చేస్తారు.
రెండవ దశలో, ఇథేన్ లేదా ఇథిలీన్‌ను రిఫ్రిజెరాంట్‌గా ఉపయోగిస్తారు, మరియు సహజ వాయువును రెండవ దశలో –90 ~ –100 ℃ వరకు చల్లబరిచి, శీతలీకరణ కోసం మూడవ దశలోకి ద్రవీకరిస్తారు. పీడనం మరియు జల శీతలీకరణ తర్వాత, ఇథేన్ లేదా ఇథిలీన్ కూలర్ నుండి ఆవిరైన వాయువును ప్రొపేన్ కూలర్‌లో చల్లబరిచి ద్రవీకరించి, తిరిగి ఇథేన్ లేదా ఇథిలీన్ కూలర్‌కు పంపిస్తారు.
మూడవ దశలో, మీథేన్‌ను శీతలీకరణిగా ఉపయోగిస్తారు. ద్రవీకృత సహజ వాయువును మీథేన్ కూలర్‌లో – 150 ~ – 160 ℃ వరకు ఉపశీతలీకరణ చేసి, ఆపై థ్రాటిల్ వాల్వ్ ద్వారా పీడనాన్ని తగ్గిస్తారు. ఉష్ణోగ్రత – 162 ℃ కు తగ్గిన తర్వాత, దానిని LNG నిల్వ ట్యాంక్‌కు పంప్ చేస్తారు. మీథేన్ కూలర్ నుండి ఆవిరైన వాయువును పీడనానికి గురిచేసి నీటితో చల్లబరుస్తారు, ప్రొపేన్ కూలర్‌లో చల్లబరుస్తారు, ఇథేన్ లేదా ఇథిలీన్ కూలర్‌లో ద్రవీకరించి, తిరిగి మీథేన్ కూలర్‌కు పంపిస్తారు.
సాంప్రదాయక స్టెప్ రిఫ్రిజరేషన్ చక్రంలో అనేక సాపేక్షంగా స్వతంత్రమైన మరియు అనుసంధానించబడిన శీతలీకరణ దశలు ఉంటాయి. రిఫ్రిజరెంట్ సాధారణంగా బహుళ-దశల కంప్రెసర్ ద్వారా సంపీడనం చేయబడుతుంది కాబట్టి, ప్రతి శీతలీకరణ దశలో, రిఫ్రిజరెంట్ అనేక పీడనాల వద్ద ఆవిరై, సహజ వాయువును చల్లబరచడానికి అనేక ఉష్ణోగ్రతా స్థాయిలుగా విభజించబడుతుంది. ప్రతి పీడనం వద్ద ఆవిరైన రిఫ్రిజరెంట్, సంపీడనం కోసం సంబంధిత కంప్రెసర్ దశలోకి ప్రవేశిస్తుంది. ప్రతి శీతలీకరణ దశలో, రిఫ్రిజరెంట్ మాత్రమే భిన్నంగా ఉంటుంది మరియు నిర్వహణ ప్రక్రియ ప్రాథమికంగా ఒకే విధంగా ఉంటుంది.
స్టెప్ రిఫ్రిజిరేషన్ సైకిల్ యొక్క ప్రయోజనాలు:
① తక్కువ శక్తి వినియోగం;
② రిఫ్రిజెరెంట్ స్వచ్ఛమైనది మరియు నిష్పత్తి సమస్య లేదు;
③ పరిణతి చెందిన సాంకేతికత మరియు స్థిరమైన నిర్వహణ
స్టెప్ రిఫ్రిజిరేషన్ సైకిల్ యొక్క ప్రతికూలతలు:
① అనేక విభాగాలు ఉన్నాయి మరియు ప్రక్రియ సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది;
② అనేక సహాయక పరికరాలు ఉన్నాయి, మరియు వివిధ రకాల శీతలీకరణ ద్రవాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు నిల్వ చేయడానికి ప్రత్యేకమైన పరికరాలు ఉండాలి;
③ పైప్‌లైన్ మరియు నియంత్రణ వ్యవస్థ నిర్వహణకు సంక్లిష్టంగా మరియు అసౌకర్యంగా ఉంటాయి