Зрідження природного газу – це низькотемпературний процес. Очищений необроблений природний газ надходить у теплообмінник для низькотемпературного охолодження, конденсації та переохолодження, дроселює та скидає тиск при температурі –160 ~ 165 ℃, а потім надходить до резервуара для зберігання ЗПГ.
Зв'язок між теплотою та температурою охолодження, конденсації та переохолодження природного газу такий:
1) Типи холодильних циклів
Для зрідження природного газу необхідно відвести тепло, що утворюється в процесі охолодження, конденсації та переохолодження природного газу, тобто для обміну з ним потрібна відповідна холодопродуктивність.
Холодильна система, обладнана в процесі зрідження, призначена для того, щоб теплообмінник досяг мінімальної різниці температур між холодним та тепловим потоком, щоб досягти високої ефективності охолодження.
Система охолодження для скраплення природного газу є дуже зрілою, а поширені процеси включають:
Ступінчастий цикл охолодження
Змішаний холодильний цикл
Змішаний холодильний цикл з попереднім охолодженням
Механізм розширення холодного циклу
2) Ступінчастий цикл охолодження
Ступінчастий холодильний цикл вперше був застосований для продуктів зі зрідженим природним газом у 1939 році. Він був встановлений у Клівленді, США, з використанням NH3 та C2H4 як холодоагентів першого та другого ступенів.
На першому етапі як холодоагент використовується пропан або фреон. Очищений природний газ охолоджується до –35 ~ –40 ℃ у пропановому або фреоновому охолоджувачі. Після відділення важких вуглеводнів над пентаном він потрапляє на другий етап для охолодження. Пропан, що випаровується з пропанового охолоджувача, стискається компресором, після охолодження водяним охолоджувачем знову скраплюється та рециркулює до пропанового охолоджувача.
На другому етапі як холодоагент використовується етан або етилен, а природний газ охолоджується до –90 ~ –100 ℃ на другому етапі та скраплюється на третьому етапі для охолодження. Після створення тиску та охолодження водою газ, що випаровується з етанового або етиленового охолоджувача, охолоджується та скраплюється в пропановому охолоджувачі, а потім рециркулює в етановий або етиленовий охолоджувач.
На третьому етапі як холодоагент використовується метан. Зріджений природний газ переохолоджується до –150 ~ –160 ℃ у метановому охолоджувачі, а потім скидається тиск через дросельний клапан. Після того, як температура падає до –162 ℃, він перекачується до резервуара для зберігання ЗПГ. Газ, що випаровується з метанового охолоджувача, стискається та охолоджується водою, охолоджується в пропановому охолоджувачі, зріджується в етановому або етиленовому охолоджувачі та рециркулює до метанового охолоджувача.
Класичний ступінчастий холодильний цикл включає кілька відносно незалежних та пов'язаних етапів охолодження. Оскільки холодоагент зазвичай стискається багатоступеневим компресором, на кожному етапі охолодження холодоагент може випаровуватися під різними тисками та розділятися на кілька температурних рівнів для охолодження природного газу, а холодоагент, що випаровується під кожним тиском, надходить до відповідного етапу компресора для стиснення. На кожному етапі охолодження відрізняється лише холодоагент, а робочий процес в основному схожий.
Переваги ступінчастого циклу охолодження:
① Низьке енергоспоживання;
② Холодоагент чистий і не має проблем із пропорціями;
③ Зріла технологія та стабільна робота
Недоліки ступінчастого циклу охолодження:
① Існує багато підрозділів, і процес складний;
② Існує багато допоміжного обладнання, і має бути обладнання, спеціалізоване для виробництва та зберігання різноманітних холодоагентів;
③ Трубопровід та система керування складні та незручні в обслуговуванні
Час публікації: 26 вересня 2021 р.