천연가스 액화는 저온 공정입니다.

천연가스 액화는 저온 공정입니다. 정제된 원료 천연가스는 저온 냉각, 응축 및 과냉각을 위한 열 교환기로 들어가 –160~165℃의 온도에서 조절 및 감압을 거쳐 LNG 저장 탱크로 들어갑니다.
천연가스 냉각, 응축, 과냉각의 열과 온도 사이의 관계는 다음과 같습니다.
1) 냉동사이클의 종류
천연가스를 액화시키기 위해서는 천연가스의 냉각, 응축, 과냉각 과정에서 열을 제거해야 합니다. 즉, 이를 교환하기 위해서는 상응하는 냉각 용량이 필요합니다.
액화 공정에 장착된 냉동 시스템은 열 교환기가 냉기 흐름과 열 흐름 사이의 최소 온도 차이를 달성하여 높은 냉동 효율을 얻을 수 있도록 하는 것입니다.
천연가스 액화를 위한 냉동 시스템은 매우 성숙되었으며 일반적으로 사용되는 프로세스는 다음과 같습니다.
단계 냉동 사이클
혼합냉매 냉동사이클
예냉을 이용한 혼합냉매 냉동사이클
확장 메커니즘 콜드 사이클
2) 단계식 냉동사이클
단계식 냉동 사이클은 1939년 액화천연가스 제품에 처음 적용되었습니다. 미국 클리블랜드에 설치되었으며 NH3와 C2H4를 1단계와 2단계 냉매로 사용했습니다.
첫 번째 단계에서는 프로판이나 프레온이 냉매로 사용됩니다. 정제된 천연가스는 프로판 또는 프레온 쿨러에서 -35~-40℃로 냉각됩니다. 펜탄 위의 중질 탄화수소를 분리한 후 냉각을 위한 두 번째 단계로 들어갑니다. 프로판 쿨러에서 증발된 프로판 가스는 압축기에 의해 가압되고, 워터 쿨러에 의해 냉각된 후 재액화되어 프로판 쿨러로 재활용됩니다.
2단계에서는 에탄이나 에틸렌을 냉매로 사용하고, 2단계에서는 천연가스를 -90~-100℃로 냉각한 뒤 3단계에서 액화해 냉각한다. 가압 및 수냉 후 에탄 또는 에틸렌 냉각기에서 증발된 가스는 프로판 냉각기에서 냉각되어 액화되어 에탄 또는 에틸렌 냉각기로 재활용됩니다.
3단계에서는 메탄을 냉매로 사용한다. 액화천연가스는 메탄냉각기에서 -150~-160℃까지 과냉각된 후 스로틀 밸브를 통해 감압됩니다. 온도가 -162℃로 떨어진 후 LNG 저장탱크로 펌핑됩니다. 메탄냉각기에서 증발된 가스는 가압되어 수냉된 후 프로판냉각기에서 냉각된 후 에탄 또는 에틸렌 냉각기에서 액화되어 메탄냉각기로 재활용됩니다.
고전적인 단계 냉동 사이클에는 상대적으로 독립적이고 연결된 여러 냉각 단계가 포함됩니다. 냉매는 일반적으로 다단 압축기에 의해 압축되기 때문에 각 냉각 단계에서 냉매는 여러 압력에서 증발하고 여러 온도 수준으로 나누어 천연 가스를 냉각할 수 있으며, 각 압력에서 증발된 냉매는 해당 압축기 단계로 들어갑니다. 압축. 각 냉각단계마다 냉매만 다르고, 운전과정은 기본적으로 유사합니다.
단계식 냉동 사이클의 장점은 다음과 같습니다.
① 낮은 에너지 소비;
② 냉매는 순수하고 비례 문제가 없습니다.
③ 성숙한 기술과 안정적인 운영
단계식 냉동 사이클의 단점은 다음과 같습니다.
① 단위가 많아 과정이 복잡하다.
② 보조설비가 많고, 다양한 냉매를 생산, 저장하는데 특화된 설비가 있어야 한다.
③ 파이프라인 및 제어 시스템이 복잡하고 유지 관리가 불편함