La liquéfaction du gaz naturel est un processus à basse température. Le gaz naturel brut purifié entre dans l'échangeur de chaleur pour le refroidissement, la condensation et le sous-refroidissement à basse température, étrangle et dépressurise à la température de – 160 ~ 165 ℃, et entre dans le réservoir de stockage de GNL.
La relation entre la chaleur et la température du refroidissement, de la condensation et du sous-refroidissement du gaz naturel est la suivante :
1) Types de cycle frigorifique
Afin de liquéfier le gaz naturel, la chaleur générée par le refroidissement, la condensation et la surfusion du gaz naturel doit être évacuée, c'est-à-dire que la capacité de refroidissement correspondante doit être échangée avec elle.
Le système de réfrigération équipé dans le processus de liquéfaction doit permettre à l'échangeur de chaleur d'atteindre la différence de température minimale entre le flux froid et le flux thermique, afin d'obtenir une efficacité de réfrigération élevée.
Le système de réfrigération pour la liquéfaction du gaz naturel est très mature et les procédés couramment utilisés comprennent :
Cycle de réfrigération par étapes
Cycle frigorifique à réfrigérant mixte
Cycle frigorifique à fluides mixtes avec prérefroidissement
Mécanisme d'expansion cycle à froid
2) Étape du cycle de réfrigération
Le cycle de réfrigération par étapes a été appliqué pour la première fois aux produits au gaz naturel liquéfié en 1939. Il a été installé à Cleveland aux États-Unis, utilisant le NH3 et le C2H4 comme réfrigérants de premier et deuxième étages.
Dans la première étape, le propane ou le fréon est utilisé comme réfrigérant. Le gaz naturel purifié est refroidi à – 35 ~ – 40 ℃ dans un refroidisseur au propane ou au fréon. Après avoir séparé les hydrocarbures lourds au-dessus du pentane, il entre dans la deuxième étape de refroidissement. Le gaz propane évaporé du refroidisseur de propane est mis sous pression par le compresseur, reliquéfié après refroidissement par le refroidisseur d'eau et recyclé vers le refroidisseur de propane.
Dans la deuxième étape, de l'éthane ou de l'éthylène est utilisé comme réfrigérant, et le gaz naturel est refroidi à – 90 ~ – 100 ℃ dans la deuxième étape et liquéfié dans la troisième étape pour être refroidi. Après pressurisation et refroidissement par eau, le gaz évaporé du refroidisseur d'éthane ou d'éthylène est refroidi et liquéfié dans un refroidisseur de propane et recyclé vers un refroidisseur d'éthane ou d'éthylène.
Dans la troisième étape, le méthane est utilisé comme réfrigérant. Le gaz naturel liquéfié est sous-refroidi à – 150 ~ – 160 ℃ dans le refroidisseur de méthane, puis dépressurisé via le papillon des gaz. Une fois que la température descend à – 162 ℃, il est pompé vers le réservoir de stockage de GNL. Le gaz évaporé du refroidisseur de méthane est pressurisé et refroidi à l'eau, refroidi dans le refroidisseur de propane, liquéfié dans le refroidisseur d'éthane ou d'éthylène et recyclé vers le refroidisseur de méthane.
Le cycle de réfrigération par étapes classique comprend plusieurs étapes de refroidissement relativement indépendantes et connectées. Étant donné que le réfrigérant est généralement comprimé par un compresseur à plusieurs étages, dans chaque étape de refroidissement, le réfrigérant peut s'évaporer sous plusieurs pressions et être divisé en plusieurs niveaux de température pour refroidir le gaz naturel, et le réfrigérant évaporé sous chaque pression entre dans l'étage de compresseur correspondant pendant compression. Dans chaque étape de refroidissement, seul le réfrigérant est différent et le processus de fonctionnement est fondamentalement similaire.
Les avantages du cycle de réfrigération par étapes sont :
① Faible consommation d'énergie ;
② Le réfrigérant est pur et n'a aucun problème de dosage ;
③ Technologie mature et fonctionnement stable
Les inconvénients du cycle de réfrigération par étapes sont :
① Il existe de nombreuses unités et le processus est complexe ;
② Il existe de nombreux équipements auxiliaires, et il devrait y avoir des équipements spécialisés dans la production et le stockage d'une variété de réfrigérants ;
③ Le pipeline et le système de contrôle sont complexes et peu pratiques à entretenir
Heure de publication : 26 septembre 2021
