天然ガスの液化は低温プロセスです

天然ガスの液化は低温プロセスです。 精製された原料天然ガスは、低温冷却、凝縮および過冷却のための熱交換器に入り、-160 ～ 165 ℃の温度で絞りおよび減圧され、LNG 貯蔵タンクに入ります。
天然ガスの冷却、凝縮、過冷却の熱と温度の関係は次のとおりです。
1) 冷凍サイクルの種類
天然ガスを液化するには、天然ガスの冷却、凝縮、過冷却の過程で熱を除去する必要があり、それと交換するために相応の冷却能力が必要です。
液化プロセスに装備される冷凍システムは、熱交換器の冷気流と熱流の温度差を最小限に抑え、高い冷凍効率を得ることが目的です。
天然ガス液化用の冷凍システムは非常に成熟しており、一般的に使用されるプロセスには次のものがあります。
ステップ冷凍サイクル
混合冷媒冷凍サイクル
予冷付き混合冷媒冷凍サイクル
膨張機構のコールドサイクル
2) ステップ冷凍サイクル
ステップ冷凍サイクルは、1939 年に初めて液化天然ガス製品に適用されました。米国のクリーブランドに設置され、第一段階および第二段階の冷媒として NH3 と C2H4 が使用されました。
第一段階では、プロパンまたはフロンが冷媒として使用されます。 精製された天然ガスはプロパン冷却器やフロン冷却器で－35～－40℃に冷却されます。 ペンタンの上で重質炭化水素を分離した後、冷却のための第 2 段階に入ります。 プロパンクーラーから蒸発したプロパンガスは、コンプレッサーで昇圧され、水冷却器で冷却された後、再液化され、プロパンクーラーにリサイクルされます。
2段目では冷媒としてエタンやエチレンを使用し、天然ガスは2段目で-90～-100℃まで冷却され、3段目で液化して冷却されます。 エタンまたはエチレンクーラーから蒸発したガスは、加圧および水冷後、プロパンクーラーで冷却・液化され、エタンまたはエチレンクーラーにリサイクルされます。
第 3 段階では、冷媒としてメタンが使用されます。 液化天然ガスはメタン冷却器で－150～－160℃まで過冷却された後、絞り弁で減圧されます。 温度が-162℃まで下がった後、LNG貯蔵タンクにポンプで送られます。 メタン冷却器から蒸発したガスは加圧され水冷され、プロパン冷却器で冷却され、エタンまたはエチレン冷却器で液化され、メタン冷却器にリサイクルされます。
古典的なステップ冷凍サイクルには、いくつかの比較的独立した接続された冷却ステージが含まれます。 一般に、冷媒は多段圧縮機によって圧縮されるため、各冷却段階では、冷媒はいくつかの圧力下で蒸発し、いくつかの温度レベルに分割されて天然ガスを冷却します。各圧力下で蒸発した冷媒は、対応する圧縮機段階に入り、圧縮。 各冷却段階では冷媒が異なるだけで、動作プロセスは基本的に同様です。
ステップ冷凍サイクルの利点は次のとおりです。
① エネルギー消費量が少ない。
② 冷媒は純粋であり、比率に問題はありません。
③成熟した技術と安定稼働
ステップ冷凍サイクルの欠点は次のとおりです。
① 単位が多く、処理が複雑である。
②付帯設備が多く、各種冷媒の製造・貯蔵に特化した設備が必要である。
③ パイプラインや制御システムが複雑で保守が不便