Спосіб зрідження природного газу охолоджувальними сумішами, що містять щонайменше один ненасичений вуглеводень

 

Винахід відноситься до оптимізованому способу скраплення природного газу, в якому природний газ охолоджують, конденсують і переохолоджують допомогою непрямого теплообміну з однією або кількома охолоджувальними сумішами, що містять щонайменше один ненасичений вуглеводень.

Зрідження природного газу полягає в конденсації природного газу та його переохолодженні до досить низької температури, щоб він міг залишатися рідким при атмосферному тиску, щоб його легше було транспортувати.

Документ WO2009/153427 пропонує спосіб зрідження, що використовує дві охолоджувальні суміші, MR1 і MR2, циркулюючі в двох замкнутих і незалежних контурах. Кожен з цих контурів функціонує завдяки компресору, сообщающему охолоджувальної суміші потужність, необхідну для охолодження природного газу. Першу охолоджуючу рідину переохолоджують в рідкій формі в теплообміннику до застосування для охолодження природного газу і охолоджувальної суміші MR2.

Цей спосіб вимагає складної установки з безліччю ступенів компресії в контурах охолоджуючих рідин. Впровадження і витрати на монтаж значні і вимагають великих капіталовкладень.

Таким чином, існує реальна потреба в опт�існує також реальна потреба в оптимізації продуктивності цих способів і підвищення їх ефективності, щоб знизити витрати на енергію, пов'язані з виробництвом природного газу.

Метою справжнього винаходу є, зокрема, дати просте, ефективне і економічне рішення цієї проблеми.

Об'єктом винаходу є спосіб скраплення природного газу, який дозволяє зменшити розміри промислового обладнання, тобто зробити впровадження простіше і дешевше.

Спосіб згідно винаходу дозволяє також підвищити ефективність установки у порівнянні з установками рівня техніки.

З цією метою винахід пропонує спосіб зрідження природного газу в установці, що складається з двох контурів охолодження, в якому проводяться наступні етапи:

a. охолоджують зазначений природний газ допомогою теплообміну з першої охолоджуючою сумішшю, що циркулює в першому контурі охолодження, використовуючи наступні етапи:

1a) стиснення зазначеної першої охолоджувальної суміші MR1,

2a) конденсація, за допомогою теплообміну, стислій першої охолоджувальної суміші,

3a) переохолодження, за допомогою теплообміну, природного газу і стислій і сконденсованої першої охолоджувальної суміші допомогою теплообміну з першої розширеної фракцією, отриманої на етапі 4a),

4a) поділ переохолодженої пер�про першого рівня тиску,

5a) охолодження природного газу та другої фракції, отриманої на етапі 4a, за допомогою теплообміну з другою фракцією, розширеної до другого рівня тиску,

b. зріджують зазначений природний газ, отриманий на етапі 5a), за допомогою теплообміну з другої охолоджуючою сумішшю, що циркулює у другому контурі охолодження, застосовуючи наступні етапи:

1b) стиснення зазначеної другий охолоджувальної суміші MR2,

2b) конденсація, за допомогою теплообміну, другий стислій охолоджувальної суміші,

3b) охолодження стислій і сконденсованої другий охолоджувальної суміші допомогою теплообміну з першою фракцією і другою фракцією,

4b) розширення другий охолоджувальної суміші, охолодженої на етапі 3b), до третього рівня тиску,

5b) охолодження природного газу за допомогою теплообміну з розширеною другий охолоджуючою сумішшю, отриманої на етапі 4b), до отримання зрідженого природного газу,

причому в цьому способі перша і друга охолоджуюча суміші містять щонайменше один насичений вуглеводень і етилен.

Згідно винаходу перший рівень тиску може складати від 0,5 до 1,5 МПа МПа, другий рівень тиску може становити від 0,1 МПа до 0,5 МПа і третій рівень тиску може становити від 0,1 до 0,5 МПа Мервая охолоджуюча суміш може містити, в мольних частках, від 30 до 70% етилену, від 30 до 70% пропану, від 0 до 5% метану, від 0 до 20% бутанів і від 0 до 20% бутенов.

Друга охолоджуюча суміш може містити, в мольних частках, від 0 до 15% азоту, від 20 до 80% метану і від 20 до 80% етилену.

Друга охолоджуюча суміш може містити, в мольних частках, від 0 до 15% азоту, від 20 до 80% метану, від 20 до 80% етилену, від 0 до 10% пропану і від 0 до 10% пропілену.

Винахід буде легше зрозуміти і його інші характеристики, деталі та переваги виявляться більш чітко при вивченні наступного опису, проведеного на прикладі із зверненням до прикладеним кресленнями, на яких:

- Фігура 1 показує спосіб відповідно до рівня техніки.

- Фігура 2 показує один варіант способу згідно з рівня техніки.

- Постать 3 показує спосіб згідно винаходу.

- Фігура 4A показує графік обміну в теплообміннику E2 для способу з фігури 1. За абсциссе (X) відкладено кількість теплоти в МВт, а по ординате (Y) температура в °C. Пунктирна крива являє собою складову криву гарячих текучих середовищ (природний газ, друга охолоджуюча суміш). Чорна суцільна крива відповідає повторного нагрівання і випару другий охолоджувальної суміші.

- Фігура 4B показує графік обміну в теплообменС. Пунктирна крива являє собою складову криву гарячих текучих середовищ (природний газ, друга охолоджуюча суміш). Чорна суцільна крива відповідає повторного нагрівання і випару другий охолоджувальної суміші.

- Фігура 5A показує графік обміну в теплообміннику E1 для способу з фігури 1. За абсциссе (X) відкладено кількість теплоти в МВт, а по ординате (Y) температура в °C. Пунктирна крива являє собою складову криву гарячих текучих середовищ (природний газ, перша і друга охолоджувальні суміші). Чорна суцільна крива відповідає повторного нагрівання і випару першої охолоджувальної суміші.

- Фігура 5B показує графік обміну в теплообміннику E1 для способу з фігури 3. За абсциссе (X) відкладено кількість теплоти в МВт, а по ординате (Y) температура в °C. Пунктирна крива являє собою складову криву гарячих текучих середовищ (природний газ, перша і друга охолоджувальні суміші). Чорна суцільна крива відповідає повторного нагрівання і випару першої охолоджувальної суміші.

Фігура 1 показує спосіб зрідження згідно з рівня техніки. У цьому способі використовується перший контур охолодження, обведений рамкою з пунктирних ліній, зазначений позицією (I), і другий контур охолодження, кк� MR1, яка складається виключно з суміші насичених вуглеводнів, таких, наприклад, як етан і пропан. Але охолоджуюча суміш може містити метан та/або бутан. Пропорції, в мольних частках, компонентів охолоджувальної суміші MR1 можуть бути наступними:

- метан: 0-5%

- етан: 30-70%

- пропан: 30-70%

- бутан: 0-20%

Сума мольних часток компонентів дорівнює 100%.

Другий контур охолодження (II) використовує другу охолоджуючу суміш, обозначаемую нижче MR2, яка складається, наприклад, із суміші насичених вуглеводнів і азоту. Охолоджуюча суміш MR2 може бути сумішшю метану, етану, пропану і азоту, але може також містити бутан. Пропорції, в мольних частках, компонентів MR2 можуть бути наступними:

- азот: 0-12%

- метан: 20-80%

- етан: 20-80%

- пропан: 0-10%

Сума мольних часток компонентів дорівнює 100%.

Природний газ надходить по лінії 10 зазвичай при тиску, більшому від 4 МПа до 7 МПа і при температурі, яка може становити від 0°C до 60°C. Природний газ, що циркулює в лінії 10, перша охолоджуюча суміш MR1, що циркулює в лінії 23, і друга охолоджуюча суміш MR2, що циркулює в лінії 31, послідовно входять в теплообмінники E1a, E1bі E1c, рухаючись у паралельних напрямах прямоточ�аз, виходить з теплообмінника E1aпо лінії 11, можна фракционировать, тобто відокремити частину вуглеводнів C2+, містять щонайменше два атоми вуглецю, від природного газу, в пристрої, відомому фахівцю. Природний газ, збагачений метаном, входить в теплообмінник E1bпо лінії 12, потім він проходить через теплообмінник E1cі виходить по лінії 13 при температурі, яка може становити від -30°C до -75°C. Фракціонування природного газу можна проводити на рівні першого контуру охолодження (I) та/або на рівні другого контуру охолодження (II) або ж між цими двома контурами. На рівні першого контуру охолодження (I) фракціонування може проводитися перед входом природного газу в теплообмінник E1a, або ж між двома теплообмінниками E1aі E1b, або також між двома теплообмінниками E1bі E1c.

Друга охолоджуюча суміш MR2, що надходить по лінії 31, проходить послідовно теплообмінники E1a, E1bі E1cі виводиться по лінії 32 повністю сконденсованої і переважно переохолодженої до температури, яка може становити від -30°C до -75°C.

У блоці теплообмінників E1a-E1b-E1cпослідовно відводяться три�акцію проводять по лінії 24 на клапан V1і одну фракцію проводять по лінії 26 на теплообмінник E1b. MR1, що виходить з E1bподіляють на дві фракції - одну фракцію проводять по лінії 27 на клапан V2і одну фракцію проводять по лінії 29 на теплообмінник E1c. MR1, що виходить з E1c, проводять по лінії 29b на клапан V3. Фракції MR1 відповідно розширюють в дросельних клапанах V1, V2, V3до трьох різних рівнів тиску, які відповідно нижче 2,0 МПа, нижче 1,0 МПа і нижче 0,5 МПа. Потім фракції охолоджувальної суміші MR1 випаровують відповідно в теплообмінниках E1a, E1b, E1cза допомогою теплообміну з природним газом, другий охолоджуючою сумішшю MR2 і частиною першою охолоджувальної суміші MR1. Три испаренние фракції проводять відповідно по лініях 25, 28 і 30 в компресор K1для стиснення. Першу стислу охолоджуючу суміш MR1 конденсують в конденсаторі C1за допомогою теплообміну з зовнішнім охолоджуючої середовищем, наприклад, водою або повітрям. Потім MR1 вводять у приймальний балон D. Приймальний балон D грає роль буферного резервуара для врівноваження охолоджувальної суміші MR1 в контурі охолодження (I), зокрема, щодо тиску, температури та об'єму. Балон D містить в рівновазі частина MR1 в жиаждают на кілька градусів (зниження температури може становити від 2°C до 10°C) за допомогою теплообмінника C2, щоб гарантувати, що охолоджуюча суміш MR1 увійде в теплообмінник E1aповністю в рідкому вигляді при температурі набагато нижче температури початку кипіння MR1.

Природний газ, можливо фракціонований, проводиться по лінії 14 в теплообмінник E2, де MR2, що надходить по лінії 32, рухається паралельно і прямоточно. MR2, що відводиться з теплообмінника E2по лінії 33, розширюється в клапані V4до тиску нижче 0,5 МПа. Слід зазначити, що на вході клапана V4або замість нього можна використовувати турбіну розширення. Розширена MR2, що виходить з V4проводиться E2противоточно природному газу і MR2, щоб випаруватися, охолоджуючись. Холодний природний газ виводять з теплообмінника E2по лінії 15. На виході E2воду суміш MR2 проводять по лінії 35 в компресор K2, потім охолоджують у теплообміннику C3за допомогою теплообміну з зовнішнім охолоджуючої середовищем, наприклад водою або повітрям. Тиск MR2 на виході з K2може становити від 4 МПа до 7 МПа. При необхідності охолоджуючу суміш MR2 можна відбирати з компресора K2, щоб охолодити в теплообміннику C4, потім провести по лінії 36 K2для стиснення. Згідно одному Ќно або паралельно.

Фігура 2 показує один варіант способу згідно описаного вище рівня техніки, в якому доданий компресор сировини K0щоб підвищити тиск природного газу, що входить в E1a. Природний газ в способі, схематично показане на малюнку 2, входить в теплообмінник E1aпри тиску в інтервалі від 5 МПа до 7 МПа. Наявність цього компресора для сировини дозволяє підвищити ефективність способу зрідження, але також робить установку більш складною. Впровадження є більш складним, і капіталовкладення підвищуються.

Постать 3 показує спосіб зрідження природного газу згідно винаходу. Однакові позиції на фігурах 1 і 2 означають одні і ті ж елементи. Автори заявки встановили, що використання етилену в охолоджувальних сумішах дозволяє спростити установку, необхідну для здійснення процесу зрідження, і дозволяє також отримати кращий тепловий ккд способу.

Природний газ входить в перший контур охолодження (I) по лінії 10 і виходить по лінії 13. Потім він проводиться по лінії 14 в другий контур охолодження (II), звідки він виводиться по лінії 15 в зрідженої формі.

Перший контур охолодження працює з першої охолоджуючою сумішшю, MR1, яку стискають в компресорі K1потім охлаемний балон D, перш ніж переохолодити її в теплообміннику C2 з допомогою зовнішньої охолоджуючої середовища. Охолоджуючі рідини, що використовуються в C1і C2можуть бути водою або повітрям. Потім охолоджена перша охолоджуюча суміш MR1 входить в теплообмінник E1aпо лінії 23.

Природний газ надходить по лінії 10 при тиску, більшому від 4 МПа до 7 МПа, та при температурі від 0°C до 60°C. Природний газ, що циркулює в лінії 10, перша охолоджуюча суміш MR1, що циркулює в лінії 23, і друга охолоджуюча суміш MR2, що циркулює в лінії 31, входять послідовно в два теплообмінника E1aі E1b, щоб рухатися там у паралельних напрямах і прямоточно. Природний газ виходить з вузла теплообмінників, утвореного E1aі E1b, по лінії 13 при температурі, яка може становити від -30°C до -75°C.

Природний газ можна фракционировать, тобто відокремити частину вуглеводнів C2+, містять щонайменше два атоми вуглецю, від природного газу, згідно з методами, добре відомим фахівця. Фракціонування може проводитися до контуру охолодження (I), або ж між контуром охолодження (I) і контуром охолодження (II), або ж в контурі охолодження (I) (наприклад, між теплообмінниками E1aі E� E1aі E1b, в яких вона охолоджується до температури, яка може становити від -30°C до -75°C. Друга охолоджуюча рідина MR2 відводиться по лінії 32.

Відбирають одну фракцію першої охолоджувальної суміші MR1 в рідкій фазі і проводять по лінії 24 на клапан V1, а іншу фракцію проводять по лінії 26 в теплообмінник E1b. MR1, що виходить з E1b, проводять по лінії 29b на клапан V2. Фракції MR1 розширюються відповідно через дросельний клапан V1до першого рівня тиску нижче 3 МПа, переважно нижче 2 МПа, ще більш переважно до тиску в інтервалі від 0,5 до 1,5 МПа, і через дросельний клапан V2до другого рівня тиску нижче 2 МПа, переважно нижче 1 МПа і ще більш переважно до тиску в інтервалі від 0,1 до 0,5 МПа. Перший рівень тиску суворо вище другого рівня тиску. Потім охолоджуючу суміш випаровують відповідно в теплообмінниках E1aі E1b. Це випаровування забезпечує охолодження, за допомогою теплообміну, природного газу, другий охолоджувальної суміші MR2 і частини першої охолоджувальної суміші MR1 в теплообмінниках E1aі E1b. Обидві испаренние фракції проводяться відповідно по лініях 25 і 30 в компресор K1для стиснення.

Таки� ) і без однієї ступені стиснення в циклі MR1. Це дозволяє спростити схему способу, а також його впровадження і знизити витрати на установку.

Другий контур охолодження (II) працює з другої охолоджуючою сумішшю MR2, яка стискається в компресорі K2, потім охолоджується в теплообміннику C3з допомогою зовнішньої охолоджуючої середовища. Зовнішнє середовище може бути водою або повітрям. Тиск MR2 на виході з K2може становити від 2 МПа до 9 МПа. При необхідності охолоджуюча суміш MR2 може відводитися з компресора K2для охолодження в теплообміннику C4а потім вводитися по лінії 36 K2для стиснення. Відповідно до одного варіанту здійснення вузол K2може складатися з декількох компресорів, встановлених послідовно або паралельно. Суміш MR2 проводиться по лінії 31 в блок теплообмінників E1aі E1b, де вона охолоджується. Потім її переводять у другий контур охолодження по лінії 32. Охолоджений природний газ проводять по лінії 14 в теплообмінник E2, де він рухається паралельно і прямоточно з охолоджуючою сумішшю MR2, що надходить по лінії 32. Охолоджуючу суміш MR2 конденсують і переохолоджують в теплообміннику E2другого контуру. Охолоджуюча суміш MR2, що виходить з теплообмінника E2по лінії 33, рдпочтительно до тиску в інтервалі від 0,1 до 0,5 МПа. Слід зазначити, що на вході клапана V4або замість нього можна використовувати турбіну розширення. Розширена охолоджуюча суміш MR2, що виходить з V4, повертається противоточно в E2щоб випаруватися в теплообміннику E2. Це випаровування дозволяє охолодити і звернути в рідину природний газ і охолодити суміш MR2. Зріджений природний газ виводиться з теплообмінника E2по лінії 15. По виході з E2воду суміш MR2 проводять по лінії 35 в компресор K2.

В способі, описаному на фігурі 3, охолоджуючу суміш MR2 не поділяють на окремі фракції, але щоб оптимізувати енергоефективність в теплообміннику E2, охолоджуючу суміш MR2 також можна розділити на дві або три фракції, причому кожну фракцію розширюють до різних рівнів тиску, а потім проводять на різні ступені компресора K2.

Згідно винаходу перша охолоджуюча суміш MR1 утворена сумішшю насичених і ненасичених вуглеводнів. Друга охолоджуюча суміш MR2 утворена сумішшю азоту і насичених і ненасичених вуглеводнів. Насичені вуглеводні обрані з групи, що складається з метану, етану, пропану, н-бутану і ізобутану. Ненасичені вуглеводні обрані з групи типу�може мати наступний склад (виражений в мольних частках), причому сума мольних часток різних компонентів дорівнює 100%:

- етилен: 30-70%

- пропан: 30-70%

і можливо, крім того,

- метан: 0-5%

- бутани: 0-20%

- бутени: 0-20%

а другий склад охолоджувальної суміші MR2 може бути наступним (виражений в мольних частках), причому сума мольних часток різних компонентів дорівнює 100%:

- азот: 0-15%

- метан: 20-80%

- етилен: 20-80%

і можливо, крім того,

- пропан: 0-10%

- пропілен: 0-10%

Спосіб згідно винаходу має такий же тепловий ккд, як спосіб згідно з рівнем техніки, описаний на фігурі 2. Однак спосіб за винаходом набагато простіше для впровадження, так як використання ненасичених вуглеводнів щонайменше в охолоджувальних сумішах дозволяє обійтися без компресора K0для сировини і без теплообмінника в першому контурі охолодження.

Приклад

Способи, описані на фігурах 1 і 3, ілюструються наступним прикладом. Цей приклад дозволяє зрозуміти вигоду, внесену способом з фігури 3, у порівнянні зі способом з фігури 1 та/або фігури 2.

Природний газ надходить по лінії зі швидкістю 10 708000 кг/год, при тиску 3,5 МПа і при температурі 40°C. Склад цього природного газу, в мольних частках, наступний:

- азот: 1,08%

- метан: 94,00%

- етан: 3,28%

- п�b>1cвикористовує першу охолоджуючу суміш MR1, склад якої, в мольних частках, наступний:

- метан: 0,5%

- етан: 62,0%

- пропан: 37,0%

- ізобутан: 0,5%

Теплообмінник E2використовує другу охолоджуючу суміш MR2, склад якої, в мольних частках, наступний:

- метан: 43,0%

- етан: 49,0%

- пропан: 0,5%

- азот: 7,5%

У способі з фігури 1 перша охолоджуюча суміш MR1 стискається в газовій фазі в компресорі K1до тиску 3,8 МПа. Стисла MR1 конденсується при температурі 40°C допомогою теплообміну з повітрям, що знаходяться при 25°C, C1. Після проходження через приймальний балон D MR1 переохолоджують до температури 35°C допомогою теплообміну з повітрям, що знаходяться при 25°C, C2. Температура природного газу, що виходить з теплообмінного блоку E1aE1bE1cпо лінії 13, дорівнює -64°C. Другу охолоджуючу суміш MR2 стискають в газовій фазі в компресорі K2до тиску 5,4 МПа. Стислу MR2 конденсують при температурі 40°C допомогою теплообміну з повітрям, що знаходяться при 25°C, C3. Температура другий охолоджувальної суміші MR2, що виходить з теплообмінного блоку E1aE1bE1cпо лінії 32, дорівнює -64°C. температура на виході з теплообмінника E2по лінії 33 �способом, описаним у зв'язку з фігурою 1, в зазначених вище умовах споживання енергії компресорами наступні:

K1: 105,8 МВт, K2: 111,8 МВт

Обсяг виробництва зрідженого природного газу на виході з теплообмінника E2становить 5,8 MTPA (мільйонів тонн у рік). Таким чином, продуктивність охолоджуючих контурів становить 14,3 кВт/(тонн/добу).

У способі з фігури 3 теплообмінний блок E1aE1bвикористовує першу охолоджуючу суміш MR1 складом в мольних частках:

- метан: 0,5%

- етилен: 47,0%

- пропан: 52,0%

- ізобутан: 0,5%

Теплообмінник E2використовує другу охолоджуючу суміш MR2, склад якої, в мольних частках, наступний:

- метан: 45,0%

- етилен: 40,5%

- пропан: 2,0%

- азот: 12,5%

У способі з фігури 3 першу охолоджуючу суміш MR1 стискають в газовій фазі в компресорі K1до тиску 4,1 МПа. Стислу охолоджуючу суміш MR1 конденсують при температурі 40°C допомогою теплообміну з повітрям, що знаходяться при 25°C, C1. Після проходження через приймальний балон D MR1 переохолоджують до температури 35°C допомогою теплообміну з повітрям при 25°C, C2. Температура другий охолоджувальної суміші MR2, що виходить з теплообмінного блоку E1aE1bпо лінії 3торую охолоджуючу суміш MR2 стискають в газовій фазі в компресорі K2до тиску 6,9 МПа. Стислу охолоджуючу суміш MR2 конденсують при температурі 40°C допомогою теплообміну з повітрям, що знаходяться при 25°C, C3. Температура другий охолоджувальної суміші MR2, що виходить з теплообмінного блоку E2по лінії 33, дорівнює -151,4°C. На виході теплообмінника E2природний газ, що зріджується при температурі -151,4°C.

Згідно способом, описаним у зв'язку з фігурою 3, в зазначених вище умовах споживання енергії компресорами наступні:

K1: 105,1 МВт; K2: 104,4 МВт

Обсяг виробництва зрідженого природного газу на виході з теплообмінника E2становить 5,8 MTPA (мільйонів тонн у рік). Таким чином, продуктивність охолоджуючих контурів становить 13,8 кВт/(тонн/добу).

Нижче в таблиці представлена різниця потужностей, використовуваних в способі згідно з рівнем техніки і способі згідно винаходу.

-8,1 МВт
Спосіб згідно фігурі 1
(рівень техніки)
Спосіб згідно фігурі 3
(винахід)
Сумарна потужність компресії217,6 МВт209,5 МВт
Відносна різниця потужностейопорна величина-3,7%
Потужність компресора MR1105,8 МВт105,1 МВт
Потужність компресора MR2111,8 МВт104,4 МВт
Ефективність контурів14,3 кВт/(тонн/добу)13,8 кВт/(тонн/добу)
Відносна ефективність контурівопорна величина-3,5%

Спосіб згідно винаходу (фігура 3) споживає на 3,7% менше потужності, ніж спосіб згідно з рівня техніки (фігура 1); таким чином, винахід дозволяє отримати підвищення ефективності на 3,5%.

Спосіб згідно винаходу дозволяє також зріджувати природний газ з більш оптимізованим теплообміном на рівні термічного зближення, як показано на малюнку 4. Дійсно, максимальне термічне зближення (сходження) в способі попереднього рівня (фігура 1) відбувається на рівні пл�іт при набагато нижчій температурі, тобто в зоні, де природний газ вже повністю перейшов у рідкий стан.

У разі нестабільності роботи, зокрема із-за складу сировини, теплове сходження, наявне в способі згідно з рівнем техніки, може виявитися шкідливим (фігура 4A): Холодна/гаряча криві можуть досить швидко зійтися в зоні, де природний газ ще не перейшов у рідкий стан. У способі згідно винаходу, якщо спостерігається перетин (фігура 4B), потенційні наслідки обмежені невеликим погіршенням температури переохолодження природного газу, та дії, які потрібно зробити, щоб відновити належну роботу, більш легені. Це пояснюється тим, що в разі зрідження природного газу при низькому тиску плато зрідження природного газу при дуже низькій температурі, яку стає складним зробити сумісної з температурою випаровування етану. У разі етилену замість етану його більш низька температура випаровування веде до зближення поза зоною зрідження природного газу. Це має наслідком, крім того, більш високий мінімальний тиск випаровування другий охолоджувальної суміші в разі етилену і, таким чином, менший об'ємний витрата другий охолоджувальної суміші MR2. Так, у способі согласвсасивание становить 315400 м3/год. проти 151532 м3/ч в способі згідно винаходу, для якого тиск на всмоктуванні компресора K2одно 0,62 МПа. Для способу попереднього рівня це спричиняє необхідність паралельного додавання додаткового компресора для другої охолоджувальної суміші MR2, не показаного на фігурі 1, з трубопроводами і місцем, необхідним для його установки.

Крім того, спосіб згідно винаходу крім його кращої ефективності, ніж у способі згідно з рівнем техніки, дозволяє зазначених у прикладі умовах обійтися без однієї ступені компресії в першому контурі охолодження, що працює з першої охолоджуючою сумішшю MR1, що спрощує схему, впровадження і пов'язані з ним витрати на обладнання.

На фігурах 5A і 5B показано, що завдяки більшій різниці температур кипіння пари етилен/пропан, ніж для пари етан/пропан, діапазон температури, що охоплює випаровування першої охолоджувальної суміші, дозволяє зберегти оптимальні криві її випаровування порівняно з комбінованою кривий гарячих середовищ, вимагаючи каскаду одного рівня тиску замість двох.

1. Спосіб зрідження природного газу в установці, що складається з двох контурів охолодження, в якому проводяться наступні етапи:
а. охлажонтуре охолодження, використовуючи наступні етапи:
1а) стискають згадану першу охолоджуючу суміш MR1,
2а) конденсують, за допомогою теплообміну, стислу першу охолоджуючу суміш,
3а) переохолоджують, за допомогою теплообміну, природний газ і стислу і сконденсованої першу охолоджуючу суміш допомогою теплообміну з першої розширеної фракцією, отриманої на етапі 4а),
4а) поділяють переохлажденную першу охолоджуючу суміш, отриману на етапі 3а, на першу фракцію і другу фракцію і розширюють першу фракцію до першого рівня тиску,
5а) охолоджують природний газ і другу фракцію, отриману на етапі 4а, за допомогою теплообміну з другою фракцією, розширеної до другого рівня тиску,
b. зріджують зазначений природний газ, отриманий на етапі 5а), за допомогою теплообміну з другої охолоджуючою сумішшю, що циркулює у другому контурі охолодження, застосовуючи наступні етапи:
1b) стискають зазначену другу охолоджуючу суміш MR2,
2b) конденсують, за допомогою теплообміну, другу стислу охолоджуючу суміш,
3b) охолоджують стислу і сконденсованої другу охолоджуючу суміш допомогою теплообміну з першою фракцією і другою фракцією,
4b) розширюють другу охолоджуючу суміш, охолоджену на етапі 3b), до тр�їй сумішшю, отриманої на етапі 4b), до отримання зрідженого природного газу,
причому в цьому способі перша і друга охолоджуюча суміші містять щонайменше один насичений вуглеводень і етилен.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перший рівень тиску становить від 0,5 до 1,5 МПа МПа, другий рівень тиску становить від 0,1 МПа до 0,5 МПа і третій рівень тиску становить 0,1 МПа до 0,5 МПа.

3. Спосіб по одному з пп.1 і 2, який відрізняється тим, що зазначена перша охолоджуюча суміш містить, в мольних відсотках, від 30 до 70% етилену і від 30 до 70% пропану.

4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що зазначена перша охолоджуюча суміш містить, в мольних відсотках, від 30 до 70% етилену, від 30 до 70% пропану, від 0 до 5% метану, від 0 до 20% бутанів і від 0 до 20% бутенов.

5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що згадана друга охолоджуюча суміш містить, в мольних відсотках, від 0 до 15% азоту, від 20 до 80% метану та 20 до 80% етилену.

6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що зазначена друга охолоджуюча суміш містить, в мольних відсотках, від 0 до 15% азоту, від 20 до 80% метану, від 20 до 80% етилену, від 0 до 10% пропану і від 0 до 10% пропілену.



 

Схожі патенти:

Спосіб очищення багатофазного вуглеводневої потоку і призначена для цього установка

Група винаходів відноситься до способу і установки для очищення багатофазного вуглеводневої потоку. Багатофазний вуглеводневий потік очищають, отримуючи очищений рідкий вуглеводневий потік, такий як потік зрідженого природного газу. Багатофазний вуглеводневий потік подається в перший газорідинної сепаратор, у якому цей потік розділяється при першому тиску на вуглеводневий паровий потік першого сепаратора і нижній потік першого сепаратора. Нижній потік першого сепаратора поділяється потім у другому газожидкостном сепараторі при другому тиску, яке менше першого тиску, з утворенням вуглеводневої парового потоку другого сепаратора і очищеного рідкого вуглеводневого потоку. Вуглеводневий паровий потік другого сепаратора піддається стиску в компресорі для верхнього потоку, в результаті чого отримують отпаривающий паровий потік, який подається в перший газорідинної сепаратор. Група винаходів спрямована на створення способу та установки для отримання очищеного рідкого вуглеводневого потоку, який не вимагає для створення потоку зрошення використання холоду у верхньому газоподібному потоці. 2 н. і 15 з.п. ф-ли, 2 іл., 1 табл.

Спосіб зрідження фракції, збагаченої вуглеводнями

Винахід відноситься до способу зрідження фракції, збагаченої вуглеводнями. Згідно способу, охолодження та зрідження фракції, збагаченої вуглеводнями, відбувається шляхом опосередкованого теплообміну з холодильної сумішшю циркуляційного контуру холодильної суміші. Холодильна суміш стискається в два ступені, а після кожної ступені стиснення поділяється на газоподібну і рідку фракції. Газоподібна фракція останньої ступені стиснення охолоджується до самого низького температурного рівня, в той час як рідка фракція одній з проміжних ступенів стиснення охолоджується до температурного рівня вище самого низького температурного рівня. Рідка фракція, охолоджувана до температурного рівня вище самого низького температурного рівня, охолоджується перед опосередкованим теплообміном з сжижаемой фракцією, збагаченої вуглеводнями. Причому зазначене охолодження рідкої фракції, охолоджуваної до більш високого температурного рівня, відбувається шляхом опосередкованого теплообміну з киплячими фракціями або однієї киплячій фракцією, яка відбувається зі стадії поділу на газоподібну і рідку фракції, яка слідує за наступною ступінню стиснення. Винахід спрямовано на запобігання нежел

Спосіб отримання охолодженого вуглеводневої потоку і пристрій для його здійснення

Група винаходів відноситься до способу і пристрою для отримання охолодженого вуглеводневої потоку. У способі використовується охолодження, щонайменше, при двох послідовних рівнях тиску. Причому в першому потоці і першому потоці змішаного холодоагенту використовують частині першого змішаного хладагента з потоку першого змішаного теплоносія в першому та другому теплообмінниках; перше і друге розширювальне пристрої; і перший компресор, щоб отримати потік першого змішаного хладагента. Спосіб охолодження регулюється з використанням удосконаленого регулятора технологічного процесу на основі прогнозуючої моделі регулювання, щоб визначити одночасні керуючі впливи для набору маніпульованим змінних з метою оптимізації, щонайменше, одного з набору параметрів, при регулюванні, щонайменше, одного з набору контрольованих змінних. Набір маніпульованим змінних включає в себе: склад першого змішаного холодоагенту; настроювання першого розширювального пристрою та налаштування другого розширювального пристрою. Група винаходів спрямована на здійснення оптимального регулювання при різних тисках вспомог�

Спосіб зрідження потоку з високим вмістом вуглеводнів

Описується спосіб зрідження фракції з високим вмістом вуглеводнів при одночасному видаленні фракції з високим вмістом C2+, при цьому охолодження і зрідження фракції з високим вмістом вуглеводнів відбувається при непрямому теплообміні допомогою суміші холодоагентів циркуляційного контуру суміші холодоагентів, в якому суміш холодоагентів піддається щонайменше двоступеневому стиску, і видалення фракції з високим вмістом C2+ відбувається на регульованому рівні температури, при цьому суміш холодоагентів поділяється на газоподібну і рідку фракцію, обидві фракції переохолоджуються, розширюються, по суті, до тиску всмоктування першого ступеня компресора і, принаймні, частково випаровуються. Згідно з винаходом щонайменше тимчасово щонайменше один частковий потік (19, 24) зрідженої, перш газоподібної фракції суміші (15) холодоагентів розширюється (j, h) і підмішується до розширеної рідкої фракції суміші (22) холодоагентів. Винахід спрямовано на створення надійного способу зрідження фракції з високим вмістом вуглеводнів і на забезпечення ефективного і контрольованого видалення етану і вищих вуглеводнів в ході зрідження природного газу. 5 з.п. ф-�

Спосіб і установка для охолодження потоку газоподібних вуглеводнів

Група винаходів відноситься до способу охолодження потоку газоподібних вуглеводнів. Газоподібний потік вуглеводнів охолоджують для отримання потоку зріджених вуглеводнів. Газоподібний потік вуглеводнів охолоджують в одному або більшій кількості теплообмінників, використовуючи перший холодоагент з першого контуру циркуляції хладагента, в якому зазначений перший холодоагент стискають в першому компресорі, що наводиться в дія першим газотурбінним двигуном, який забезпечується першим потоком вхідного повітря, і зріджують, використовуючи контур другого холодоагенту, в якому другий холодоагент стискають в другому компресорі, що наводиться в дію другим газотурбінним двигуном, який забезпечується другим потоком вхідного повітря. Располагаемую охолоджуючу здатність потоку охолодженої охолоджуючої рідини поділяють на першу частину другу частину у відповідності з типовим вхідним параметром. Располагаемую охолоджуючу здатність першої частини використовують для охолодження першого вхідного потоку повітря, а располагаемую охолоджуючу здатність другий частини потоку використовують для охолодження другого вхідного потоку повітря. Описана установка для охолодження газоподібного а газоподібних вуглеводнів. 2 н. і 12 з.п. ф-ли, 5 іл.

Спосіб охолодження вуглеводневої потоку і пристрій для його здійснення

У способі та пристрої для охолодження вуглеводневої потоку охолоджуваний вуглеводневий потік (45) піддається теплообміну в першому теплообміннику (50) з щонайменше одним потоком хладагента (145b, 185b), що характеризується швидкістю (FR1) першого потоку хладагента, в результаті чого утворюється охолоджений вуглеводневий потік (55), що характеризується швидкістю (FR2) охолодженого вуглеводневої потоку, і щонайменше один поворотний потік (105) холодоагенту. Швидкість (FR1) потоку першого хладагента і швидкість (FR2) потоку охолодженого вуглеводневої агента регулюються до досягнення першого заданого значення (SP1) для швидкості (FR1) потоку першого хладагента. Якщо перше задане значення (SP1) більше швидкості (FR1) потоку хладагента, то швидкість (FR2) вуглеводневої потоку підвищують, перш ніж підвищити швидкість (FR1) потоку хладагента, якщо перше задане значення (SP1) менше швидкості потоку хладагента, то швидкість (FR1) потоку хладагента знижують, перш ніж знизити швидкість (FR2) вуглеводневої потоку, і якщо швидкість (FR2) вуглеводневої потоку знижується, то зменшують швидкість (FR1) потоку хладагента. Технічний результат - запобігання переохолодження теплообмінника. 2 н і 13 з.п. ф-ли, 3 іл.

Система для відділення неконденсованих компонента на установки для зріджування природного газу

Описані установка скрапленого природного газу, яка використовує систему для видалення неконденсованих матеріалу з одного або більше холодильних циклів в межах установки, і спосіб її роботи. Спосіб включає охолодження потоку природного газу в першому замкнутому холодильному циклі і в розімкнутому холодильному циклі з отриманням додатково охолодженого потоку природного газу. Неконденсованих матеріал відокремлюють від, принаймні, частини охолодженого потоку природного газу до першої розділової ємності з отриманням збідненої неконденсируемими компонентами переважно рідкої нижній фракції і збагаченої неконденсируемими компонентами переважно паровий верхній фракції. Збагачену неконденсируемими компонентами переважно парову верхню фракцію направляють в систему паливного газу для використання в якості паливного газу. Рідку нижню фракцію повертають назад у переважно метановий холодильний агент розімкнутого холодильного циклу. Використання винаходу дозволить стабілізувати роботу установки в разі різких змін концентрації потоку надходить природного газу, введеного в установку. 3 н. і 24 з.п. ф-ли, 3 іл.

Спосіб зрідження природного газу з попереднім охолодженням охолоджувальної суміші

Спосіб скраплення природного газу, в якому природний газ охолоджується, конденсується і переохлаждается в результаті непрямого теплообміну з двома охолоджувальними сумішами, циркулюючими в контурах. Перша охолоджуюча суміш стискається, охолоджується і конденсується, щонайменше частково, за допомогою теплообміну з зовнішнім середовищем (вода, повітря). Перша охолоджуюча суміш переохлаждается в результаті теплообміну так, щоб перша охолоджуюча суміш перебувала в рідкій фазі, щоб забезпечити хороший розподіл охолоджувальної суміші в серії теплообмінників. Охолоджуючу суміш далі переохолоджують в першому теплообміннику допомогою теплообміну з частиною охолоджувальної суміші, причому зазначена частина дроселює перед теплообміном. У другому теплообміннику охолоджують природний газ і одночасно другу охолоджуючу суміш шляхом теплообміну з переохолодженої охолоджуючою сумішшю, при цьому перший теплообмінник відрізняється від другого теплообмінника. Потім зріджують і переохолоджують природний газ шляхом теплообміну з другої охолоджуючою сумішшю до отримання рідкого природного газу. Використання винаходу дозволить підвищити ККД при менших викиди СО2. 4 з.п. ф-ли, 3 іл.

Спосіб і система зрідження

Подається газ зріджується з використанням замкнутої холодильної системи, в якій потік (150) охолодженого стисненого газоподібного хладогенту розширюється (136) для надання першого потоку (154) розширеного газоподібного хладогенту, який, по суті, є пором, і використовується для охолодження і, по суті, зрідження потоку (100) газу, що подається за допомогою непрямого теплообміну (110). Потік (102), по суті, скрапленого газу, що подається переважно переохлаждается допомогою непрямого теплообміну (112) з другим потоком (172) розширеного газоподібного хладогенту, який переважно також є, по суті, пором і може бути надано потоком (170) охолодженого стисненого газоподібного хладогенту або частиною першого потоку (152) розширеного газоподібного хладогенту. Потужність охолодження для потоку (146) стисненого газоподібного хладогенту надана частиною (16) першого потоку (152) розширеного газоподібного хладогенту, причому газоподібний холодоагент (156) частково нагрівається за допомогою згаданого теплообміну (110) з іншими газом та/або другим потоком (174) розширеного газоподібного теплоносія, що нагрівається за допомогою згаданого переохолодження (112). Технічно�

Спосіб і пристрій для охолодження і скраплення потоку вуглеводнів

Спосіб приводу в дію двох або більшої кількості компресорів для холодоагенту в процесі охолодження вуглеводнів. В такому процесі охолодження вуглеводнів вихідний потік вуглеводнів може бути пропущений в протитоку з частково испаренними потоками хладагента. Зазначені щонайменше, частково испаренние потоки хладагента стискають в компресорах для хладагента. Для отримання електричної енергії та гарячого газу приводять в дію одну або більшу кількість газових турбін. Гарячий газ пропускають через один або більшу кількість парогенеруючих теплообмінників з отриманням енергії водяної пари, яку використовують для приводу однієї або більшого числа парових турбін, що приводять у дію, щонайменше, один з компресорів для хладагента. Електричну енергію використовують для привода, щонайменше, іншого одного компресорів для хладагента. Технічний результат являє собою підвищення безпеки. 2 н. і 14 з.п. ф-ли, 4 іл., 1 табл.
Up!