Skraplanie gazu ziemnego jest procesem niskotemperaturowym. Oczyszczony surowy gaz ziemny trafia do wymiennika ciepła w celu niskotemperaturowego chłodzenia, kondensacji i przechłodzenia, dławi i rozpręża w temperaturze – 160 ~ 165 ℃ i trafia do zbiornika magazynowego LNG.
Zależność pomiędzy ciepłem i temperaturą chłodzenia, skraplania i przechłodzenia gazu ziemnego jest następująca:
1) Rodzaje cykli chłodniczych
Aby skroplić gaz ziemny, należy usunąć ciepło powstałe w procesie chłodzenia, kondensacji i przechłodzenia gazu ziemnego, to znaczy, aby wymienić z nim odpowiednią wydajność chłodniczą.
Układ chłodniczy wyposażony w proces skraplania ma za zadanie sprawić, aby wymiennik ciepła osiągał minimalną różnicę temperatur pomiędzy przepływem chłodu i ciepła, tak aby uzyskać wysoką sprawność chłodniczą.
System chłodniczy do skraplania gazu ziemnego jest bardzo zaawansowany, a powszechnie stosowane procesy obejmują:
Etapowy cykl chłodzenia
Cykl chłodzenia z mieszanym czynnikiem chłodniczym
Cykl chłodzenia mieszanym czynnikiem chłodniczym z chłodzeniem wstępnym
Mechanizm rozprężny, cykl zimny
2) Etapowy cykl chłodzenia
Stopniowy cykl chłodniczy został po raz pierwszy zastosowany do produktów skroplonego gazu ziemnego w 1939 r. Zainstalowano go w Cleveland w Stanach Zjednoczonych, stosując NH3 i C2H4 jako czynniki chłodnicze pierwszego i drugiego stopnia.
W pierwszym etapie jako czynnik chłodniczy stosuje się propan lub freon. Oczyszczony gaz ziemny schładza się do – 35 ~ – 40 ℃ w chłodnicy propanu lub freonu. Po oddzieleniu ciężkich węglowodorów nad pentanem przechodzi do drugiego etapu chłodzenia. Gaz propan odparowany z chłodnicy propanu jest sprężany przez sprężarkę, ponownie skroplony po ochłodzeniu w chłodnicy wodnej i zawracany do chłodnicy propanu.
W drugim etapie jako czynnik chłodniczy stosuje się etan lub etylen, a w drugim etapie gaz ziemny schładza się do – 90 ~ – 100 ℃ i skrapla w trzecim etapie w celu chłodzenia. Po sprężeniu i schłodzeniu wodą gaz odparowany z chłodnicy etanu lub etylenu jest schładzany i skraplany w chłodnicy propanu i zawracany do chłodnicy etanu lub etylenu.
W trzecim etapie jako czynnik chłodniczy stosowany jest metan. Skroplony gaz ziemny jest dochładzany do – 150 ~ – 160 ℃ w chłodnicy metanu, a następnie rozprężany poprzez przepustnicę. Po spadku temperatury do – 162℃ jest on pompowany do zbiornika magazynowego LNG. Gaz odparowany z chłodnicy metanu jest sprężany i chłodzony wodą, schładzany w chłodnicy propanu, skraplany w chłodnicy etanu lub etylenu i zawracany do chłodnicy metanu.
Klasyczny etapowy cykl chłodniczy obejmuje kilka stosunkowo niezależnych i połączonych etapów chłodzenia. Ponieważ czynnik chłodniczy jest zwykle sprężany przez sprężarkę wielostopniową, na każdym etapie chłodzenia czynnik chłodniczy może odparować pod kilkoma ciśnieniami i zostać podzielony na kilka poziomów temperatury w celu schłodzenia gazu ziemnego, a czynnik chłodniczy odparowany pod każdym ciśnieniem trafia do odpowiedniego stopnia sprężarki przez kompresja. Na każdym etapie chłodzenia inny jest tylko czynnik chłodniczy, a proces działania jest w zasadzie podobny.
Zalety stopniowego cyklu chłodzenia to:
① Niskie zużycie energii;
② Czynnik chłodniczy jest czysty i nie ma problemów z dozowaniem;
③ Dojrzała technologia i stabilna praca
Wadami stopniowego cyklu chłodzenia są:
① Istnieje wiele jednostek, a proces jest złożony;
② Istnieje wiele urządzeń pomocniczych i powinien istnieć sprzęt wyspecjalizowany w produkcji i przechowywaniu różnorodnych czynników chłodniczych;
③ Rurociąg i system sterowania są złożone i niewygodne w utrzymaniu
Czas publikacji: 26 września 2021 r
