مایع سازی گاز طبیعی یک فرآیند با دمای پایین است

مایع سازی گاز طبیعی یک فرآیند با دمای پایین است. گاز طبیعی خام خالص شده وارد مبدل حرارتی برای خنک کردن دمای پایین، میعان و کم خنک‌سازی می‌شود، دریچه گاز و در دمای 160 تا 165 درجه سانتیگراد کاهش می‌یابد و وارد مخزن ذخیره LNG می‌شود.
رابطه بین گرما و دمای گاز طبیعی خنک کننده، میعان و زیرخنک شدن به شرح زیر است:
1) انواع چرخه تبرید
برای مایع شدن گاز طبیعی، گرما در فرآیند خنک‌سازی، تراکم و ابرسرد شدن گاز طبیعی باید حذف شود، یعنی ظرفیت خنک‌کننده مربوطه برای تبادل با آن لازم است.
سیستم تبرید مجهز به فرآیند مایع سازی به منظور دستیابی مبدل حرارتی به حداقل اختلاف دما بین جریان سرما و گرما است تا بازده تبرید بالایی به دست آید.
سیستم تبرید برای مایع سازی گاز طبیعی بسیار بالغ است و فرآیندهای رایج مورد استفاده عبارتند از:
سیکل تبرید مرحله ای
سیکل تبرید مبرد مخلوط
سیکل تبرید مبرد مخلوط با پیش خنک کردن
مکانیسم انبساط چرخه سرد
2) مرحله سیکل تبرید
چرخه تبرید مرحله ای برای اولین بار در سال 1939 برای محصولات گاز طبیعی مایع اعمال شد. این سیکل در کلیولند در ایالات متحده نصب شد و از NH3 و C2H4 به عنوان مبردهای مرحله اول و دوم استفاده شد.
در مرحله اول از پروپان یا فریون به عنوان مبرد استفاده می شود. گاز طبیعی تصفیه شده تا دمای 35 تا 40 درجه سانتیگراد در کولر پروپان یا فریون خنک می شود. پس از جداسازی هیدروکربن های سنگین بالای پنتان، برای خنک سازی وارد مرحله دوم می شود. گاز پروپان تبخیر شده از کولر پروپان توسط کمپرسور تحت فشار قرار می گیرد، پس از خنک شدن توسط کولر آبی مجددا مایع شده و به کولر پروپان بازیافت می شود.
در مرحله دوم از اتان یا اتیلن به عنوان مبرد استفاده می شود و گاز طبیعی در مرحله دوم تا دمای 90 ~ 100 درجه سانتیگراد خنک می شود و برای خنک شدن به مرحله سوم تبدیل می شود. پس از اعمال فشار و سرد شدن با آب، گاز تبخیر شده از خنک کننده اتان یا اتیلن خنک شده و در خنک کننده پروپان مایع شده و به خنک کننده اتان یا اتیلن بازیافت می شود.
در مرحله سوم از متان به عنوان مبرد استفاده می شود. گاز طبیعی مایع در خنک کننده متان تا دمای 150 ~ 160 درجه سانتیگراد زیر خنک می شود و سپس از طریق دریچه دریچه گاز از فشار خارج می شود. پس از کاهش دما به - 162 ℃، به مخزن ذخیره LNG پمپ می شود. گاز تبخیر شده از خنک کننده متان تحت فشار و با آب خنک می شود، در خنک کننده پروپان خنک می شود، در خنک کننده اتان یا اتیلن مایع می شود و به خنک کننده متان بازیافت می شود.
سیکل تبرید مرحله کلاسیک شامل چندین مرحله خنک کننده نسبتا مستقل و متصل است. از آنجایی که مبرد به طور کلی توسط کمپرسور چند مرحله ای فشرده می شود، در هر مرحله خنک کننده، مبرد می تواند تحت فشارهای متعدد تبخیر شود و به چندین سطح دمایی تقسیم شود تا گاز طبیعی خنک شود و مبرد تبخیر شده تحت هر فشار وارد مرحله کمپرسور مربوطه می شود. فشرده سازی در هر مرحله خنک کننده، فقط مبرد متفاوت است و فرآیند کار اساساً مشابه است.
مزایای سیکل تبرید مرحله ای عبارتند از:
① مصرف کم انرژی؛
② مبرد خالص است و مشکل تناسب ندارد.
③ فن آوری بالغ و عملکرد پایدار
معایب سیکل تبرید مرحله ای عبارتند از:
① واحدهای زیادی وجود دارد و فرآیند پیچیده است.
② تجهیزات کمکی زیادی وجود دارد و باید تجهیزات تخصصی در تولید و ذخیره انواع مبرد وجود داشته باشد.
③ خط لوله و سیستم کنترل برای نگهداری پیچیده و ناخوشایند است