https://www.asachmical.com/lng-plant/lng-processing-plant.html
1. Gamtinių dujų skystinimo proceso klasifikacija
Šiuo metu gamtinių dujų skystinimo procesų tipai daugiausia skirstomi pagal jų funkcijas ir šaldymo būdus.
(1) Pagal savo funkcijas juos galima suskirstyti į pagrindinius apkrovos skystinimo įrenginius ir didžiausio skutimosi skystinimo įrenginius. Mažos apimties SGD įrenginiai priklauso skutimosi suskystinimo įrenginiams.
(2) Pagal šaldymo metodą jį galima suskirstyti į: ① kaskadinį skystinimo procesą; ② mišrus šaltnešio suskystinimo procesas, įskaitant uždarą, atvirą, propano išankstinį aušinimą, CII ir kt.; ③ suskystinimo procesas su plėtikliu, įskaitant gamtinių dujų plėtimą, azoto plėtimą, azoto ir metano plėtimąsi ir kt.
Tačiau pirmiau pateiktas skirstymas nėra griežtas, todėl paprastai naudojamas sudėtinis procesas, apimantis skirtingus tam tikrų aukščiau aprašytų įvairių skystinimo procesų dalių derinius, o kiekvienas metodas apima keletą tipų.
2. Gamtinių dujų skystinimo įrenginių tipai ir sudėtis
Gamtinių dujų skystinimo įrenginių tipai daugiausia apima bazinės apkrovos suskystinimo įrenginius, suskystinimo piko metu įrenginius, plūduriuojančius SGD gavybos saugojimo ir iškrovimo įrenginius bei SGD priėmimo terminalus, o jų apibrėžimai yra tokie.
(1) Pagrindinės apkrovos skystinimo įmonė: tai didelės apimties skystinimo įmonė, gaminama vietiniam naudojimui arba transportavimui iš išorės.
(2) Skutimosi suskystinimo įtaisas: tai gamtinių dujų suskystinimo įtaisas, skirtas skutimosi didžiausiai apkrovai arba žiemos degalų tiekimui papildyti, paprastai suskystinant ir kaupiant gamtinių dujų perteklių esant žemai piko apkrovai ir pakartotinai išgarinant, kad būtų galima naudoti piko metu arba avariniu atveju. situacijos.
(3) Plaukiojantis SGD gamybos, laikymo ir iškrovimo įrenginys: tai naujo tipo gamtinių dujų skystinimo įrenginys ribiniuose ir jūriniuose dujų telkiniuose. Jis mėgstamas dėl mažų investicijų, trumpo statybos laikotarpio ir lengvo nugriovimo privalumų.
(4) SGD priėmimo terminalas: reiškia įrenginį, kuris priima SGD vežėjų gabenamas SGD iš pagrindinės apkrovos gamtinių dujų skystinimo įrenginio, kuriame paprastai yra suskystinimo regeneravimo sistema, skirta SGD rezervuaro viršaus užvirinamoms dujoms BOG (Boil Off Gas).
Gamtinių dujų skystinimo įrenginį paprastai sudaro gamtinių dujų pirminio apdorojimo procesas, skystinimo procesas, laikymo sistema, valdymo sistema ir priešgaisrinė sistema, tarp kurių skystinimo procesas yra pagrindinė gamtinių dujų skystinimo įrenginio dalis. Didelio masto SGD gamyklose paprastai yra keli gamtinių dujų skystinimo įrenginių rinkiniai, o kiekvienas skystinimo įrenginių rinkinys gali turėti kelias gamybos linijas. Dėl skirtingų suskystinimo agregatų gamybos paskirties natūraliai labai skiriasi jų specifinė sudėtis.
3. SGD šaldymo būdas
Vadinamasis šaldymas reiškia dirbtinių metodų naudojimą žemos temperatūros (žemesnės nei aplinkos temperatūros) technologijai sukurti. Šaldymo metodai daugiausia apima šiuos tris.
(1) Norėdami atšaldyti, naudokite medžiagos fazių virsmų (pvz., Lydymosi, garinimo, sublimacijos) endoterminį poveikį. Vadinamasis garų šaldymas reiškia skysčio išgarinimą, kad būtų pasiektas atšalimas. Garų šaldymą galima suskirstyti į tris tipus: garų suspaudimą (mechaninį suspaudimą), garų įpurškimą ir absorbciją. Šiuo metu dažniausiai naudojamas garų kompresinis šaldymas.
(2) Norėdami atšaldyti, naudokite dujų išsiplėtimo aušinimo efektą. Dujų plėtimosi šaldymui šiuo metu plačiai naudojamas turbininis plėtimosi šaldymas, taip pat naudojamas droselio vožtuvo šaldymas ir šilumos separatoriaus šaldymas.
(3) Norėdami pasiekti šaldymą, naudokite puslaidininkių termoelektrinį efektą.
Gamtinių dujų skystinimo procese skysčių išgarinimas ir dujų plėtimasis plačiai naudojami šaldymui pasiekti. Droselio šaldymo sistema turi turėti pakankamai aukštą slėgio energiją, kad būtų naudojama, o efektyvumas yra mažas. Paprastai jis naudojamas tais atvejais, kai žaliavinių dujų slėgis yra didelis, o reikalingas suskystinimo kiekis yra mažas.
4. Įprastas gamtinių dujų skystinimo procesas
Skirtingi skystinimo procesai turi skirtingus šaldymo būdus. Gamtinių dujų skystinimo procese įprastas gamtinių dujų skystinimo procesas daugiausia apima kaskadinį skystinimo procesą, mišrų šaltnešio skystinimo procesą ir skystinimo procesą su plėtikliu, o jų šaldymo metodai yra tokie.
(1) Kaskadinis skystinimo procesas
Jį sudaro keli persidengiantys šaldymo ciklai, veikiantys skirtingomis temperatūromis, kurių metu aukštos, vidutinės ir žemos temperatūros dalys atitinkamai naudoja aukštos, vidutinės ir žemos temperatūros šaltnešius. Aukštos temperatūros dalyje esančio šaltnešio išgarinimas naudojamas šaltnešiui kondensuoti žemos temperatūros dalyje, o žemos temperatūros dalyje esantis šaltnešis vėl išgarinamas, kad būtų išgaunama aušinimo galia, ir šios dalys yra sujungtos keliais garavimo kondensatoriais. Garavimo kondensatorius yra ir aukštos temperatūros dalies garintuvas, ir žemos temperatūros dalies kondensatorius. gamtinėms dujoms
Skystymui dažniausiai naudojamas trijų pakopų kaskadinis šaldymo ciklas su propanu, etilenu ir metanu kaip šaltnešiais.
(2) Mišraus šaltnešio suskystinimo procesas
Šis procesas buvo sukurtas iš kaskadinio šaldymo proceso septintojo dešimtmečio pabaigoje. Angliavandenilių mišiniai (N2, C1, C2, C3, C4, C5) dažniausiai naudojami kaip šaltnešiai, pakeičiantys kelis grynus komponentus kaskadinio šaldymo procese, o sudėtis nustatoma pagal tiekiamų dujų sudėtį ir slėgį. Pasinaudojus sunkiųjų komponentų charakteristikomis daugiakomponentiniame mišinyje, kuris kondensuojasi pirmiausia, o lengvieji komponentai kondensuojasi vėliau, skirtingų temperatūrų lygių aušinimo pajėgumą galima gauti nuosekliai kondensuojant, atskiriant, drosuluojant ir išgarinant, ir atsižvelgiant į tai, ar sumaišytas mišinys. Šaldymo agentas sumaišomas su neapdorotomis gamtinėmis dujomis. Yra dviejų tipų mišrūs šaldymo procesai: uždaras ir atviras.
(3) Skystinimo procesas su plėtikliu
Išsiplėtimo šaldymo ciklas dažniausiai taikomas atvirkštinio Braitono ciklui. Šiame cikle darbinis skystis yra izentropiškai suspaudžiamas kompresoriaus, aušinamas aušintuvu, o po to izentropiškai adiabatiškai išplečiamas turboekspanderyje ir atlieka išorinį darbą, kad gautų žemos temperatūros oro srautą, kad susidarytų šalta energija. Gamtinių dujų skystinimo procese plėtojantis šaldymas dažniausiai būna keturių formų: gamtinių dujų tiesioginis plėtimosi šaldymas, plėtimosi šaldymas azotu, azoto ir metano mišrus plėtimosi šaldymas ir kt.
5. Šaldymo principas ir skystinimo plėstuvu proceso charakteristikos
Plėtimo ciklas reiškia gamtinių dujų suskystinimo, naudojant aukšto slėgio šaltnešį, ir Claude ciklo šaldymo procesą adiabatiškai plečiant turbo plėtiklį. Pagrindinė įranga yra turboekspanderis, kurio privalumai yra didelis izentropinis efektyvumas ir atkuriamieji plėtimosi darbai. Todėl šį procesą vis labiau mėgsta skutimosi SGD gamyklos, turinčios mažą skystinimo pajėgumą, ir dažniausiai naudojamas prietaisams, kurių skystinimo pajėgumas yra 7 × 104-70 × 104 m3/d.
Pagrindinis skystinimo proceso šaldymo ekspanderiu principas yra toks: dujos plečiasi ir atvėsta plėtinyje, išvedant darbą, kuriuo galima varyti kompresorių; esant „natūraliam“ slėgio skirtumui tarp žaliavinių dujų, patenkančių į įrenginį, ir komercinių dujų, išeinančių iš prietaiso, suskystinimas Proceso nereikės papildyti energija „iš išorinio pasaulio“, o remsis „natūraliomis“ slėgio skirtumus, kad būtų pasiektas aušinimas per plėtiklį. Pagal skirtingus šaltnešius jis gali būti suskirstytas į azoto plėtimosi skystinimo procesą, azoto ir metano mišrų plėtimosi skystinimo procesą ir gamtinių dujų tiesioginio plėtimosi skystinimo procesą.
(1) Gamtinių dujų tiesioginio plėtimosi skystinimo procesas
Šis procesas reiškia aukšto slėgio gamtinių dujų tiesioginio panaudojimo iš dujų telkinio ir adiabatinio išplėtimo ekspanderyje procesą iki magistralinio dujotiekio slėgio, taip įgyvendinant gamtinių dujų suskystinimo procesą. Tai ypač tinka tais atvejais, kai dujotiekio slėgis yra didelis, tikrasis darbinis slėgis yra žemas, o slėgį reikia sumažinti viduryje. Kadangi gamtinėms dujoms, patenkančioms į plėtiklį, nereikia pašalinti CO2, o tik pašalinti CO2 iš suskystintos žaliavinių dujų dalies, pirminio apdorojimo dujų tūris labai sumažėja. Įrenginiui normaliai veikiant, iš rezervuaro išgaravusios gamtinės dujos suspaudžiamos grįžtamojo dujų kompresoriaus ir grąžinamos į sistemą suskystinti. Šis procesas gali sutaupyti specialios aušalo gamybos, transportavimo ir saugojimo išlaidas; Jis turi paprasto proceso, kompaktiškos įrangos, mažų investicijų, lankstaus reguliavimo ir patikimo veikimo privalumus. Tačiau šis skystinimo procesas negali pasiekti žemos temperatūros, didelio cirkuliuojančių dujų tūrio ir mažo suskystinimo greičio, kaip azoto plėtimosi suskystinimo proceso metu, o plėtiklio veikimui didelę įtaką daro žaliavos dujų slėgis ir sudėtis bei saugumas. sistemos reikalavimai yra gana aukšti. aukštas.
(2) Azoto plėtimosi skystinimo procesas
Tai tiesioginio išsiplėtimo suskystinimo proceso variantas, azoto šaldymo ciklas yra atskirtas nuo gamtinių dujų skystinimo kontūro, o chloro šaldymo ciklas suteikia šalto pajėgumo gamtinėms dujoms. Jo privalumai yra tai, kad jis turi didesnį prisitaikymą prie žaliavinių dujų komponentų keitimo, stiprus skystinimo pajėgumas, paprastas ir patogus visos sistemos valdymas; Ilgalaikio agento tiražas yra apie 40 procentų didesnis.
(3) Azoto ir metano mišrus plėtimosi skystinimo procesas
Tai yra azoto plėtimosi suskystinimo proceso patobulinimas, kuris gali sumažinti šilumos mainų temperatūros skirtumą šaltajame gale. Palyginti su mišriu šaltnešio ciklu, jis turi paprastus procesus, lengvą valdymą, trumpą paleidimo laiką ir 10–20 procentų energijos sutaupymą, palyginti su gryno azoto plėtimosi šaldymu.
6. Turboexpander veikimo principas
Turboekspanderis yra dideliu greičiu besisukanti šiluminė mašina. Pagal energijos konversijos ir tvermės dėsnį, kai dujos atlieka išorinį darbą adiabatinio plėtimosi metu turboekspanderyje, jų energija sumažės ir tuo pačiu metu susidaro tam tikras entalpijos kritimas, taip sumažinant pačių dujų temperatūrą. ir sudaryti sąlygas dujoms suskystinti.
Turboekspanderis iš tikrųjų yra atvirkštinis išcentrinio kompresoriaus veikimas. Išcentrinį kompresorių varo elektros variklis, kad padidėtų dujų slėgis, kuris sunaudoja energiją. Turboekspanderis naudoja didelio greičio oro srautą, susidarantį besiplečiant aukšto slėgio dujoms, kad atsitrenktų į darbinį turboexpanderio sparnuotės ratą, kad sparnuotė sukasi dideliu greičiu. Greitai besisukantis sparnuotė gali generuoti tam tikrą galios kiekį ir atlikti išorinį darbą. Tuo pačiu metu sumažėja išsiplėtusių dujų temperatūra ir slėgis. Kitaip tariant, turboekspanderis naudoja terpės greičio pokytį energijai konvertuoti, o tai gali ne tik užtikrinti skystinimo įrenginio aušinimo pajėgumą, bet ir plėtimosi metu sukuriamą darbą galima panaudoti tokiai įrangai kaip kompresoriai ar generatoriai varyti. SGD vienetas. tūrinis energijos suvartojimas.
