A liquefação de gás natural é um processo de baixa temperatura

A liquefação do gás natural é um processo de baixa temperatura. O gás natural bruto purificado entra no trocador de calor para resfriamento, condensação e subresfriamento em baixa temperatura, estrangula e despressuriza a uma temperatura de -160 ~ 165 ℃ e entra no tanque de armazenamento de GNL.
A relação entre o calor e a temperatura de resfriamento, condensação e subresfriamento do gás natural é a seguinte:
1) Tipos de ciclo de refrigeração
Para liquefazer o gás natural, o calor no processo de resfriamento, condensação e superresfriamento do gás natural deve ser removido, ou seja, é necessária a capacidade de resfriamento correspondente para trocar com ele.
O sistema de refrigeração equipado no processo de liquefação visa fazer com que o trocador de calor atinja a diferença mínima de temperatura entre o frio e o fluxo de calor, de forma a obter alta eficiência de refrigeração.
O sistema de refrigeração para liquefação de gás natural é muito maduro e os processos comumente utilizados incluem:
Ciclo de refrigeração escalonado
Ciclo de refrigeração com refrigerante misto
Ciclo de refrigeração com refrigerante misto com pré-resfriamento
Mecanismo de expansão ciclo frio
2) Ciclo de refrigeração em etapas
O ciclo de refrigeração por etapas foi aplicado pela primeira vez a produtos de gás natural liquefeito em 1939. Foi instalado em Cleveland, nos Estados Unidos, usando NH3 e C2H4 como refrigerantes de primeiro e segundo estágio.
Na primeira etapa, propano ou Freon é usado como refrigerante. O gás natural purificado é resfriado a – 35 ~ – 40 ℃ em propano ou refrigerador Freon. Após a separação dos hidrocarbonetos pesados ​​acima do pentano, ele entra no segundo estágio de resfriamento. O gás propano evaporado do resfriador de propano é pressurizado pelo compressor, liquefeito novamente após o resfriamento pelo resfriador de água e reciclado para o resfriador de propano.
No segundo estágio, etano ou etileno é usado como refrigerante, e o gás natural é resfriado a –90 ~ – 100 ℃ no segundo estágio e liquefeito no terceiro estágio para resfriamento. Após pressurização e resfriamento com água, o gás evaporado do resfriador de etano ou etileno é resfriado e liquefeito no resfriador de propano e reciclado em resfriador de etano ou etileno.
Na terceira etapa, o metano é utilizado como refrigerante. O gás natural liquefeito é sub-resfriado a – 150 ~ – 160 ℃ no resfriador de metano e depois despressurizado através da válvula borboleta. Depois que a temperatura cai para –162 ℃, ele é bombeado para o tanque de armazenamento de GNL. O gás evaporado do resfriador de metano é pressurizado e resfriado a água, resfriado no resfriador de propano, liquefeito no resfriador de etano ou etileno e reciclado para o resfriador de metano.
O ciclo clássico de refrigeração por etapas inclui vários estágios de resfriamento relativamente independentes e conectados. Como o refrigerante é geralmente comprimido por um compressor de vários estágios, em cada estágio de resfriamento o refrigerante pode evaporar sob várias pressões e ser dividido em vários níveis de temperatura para resfriar o gás natural, e o refrigerante evaporado sob cada pressão entra no estágio do compressor correspondente para compressão. Em cada estágio de resfriamento, apenas o refrigerante é diferente e o processo de operação é basicamente semelhante.
As vantagens do ciclo de refrigeração escalonado são:
① Baixo consumo de energia;
② O refrigerante é puro e não apresenta problemas de dosagem;
③ Tecnologia madura e operação estável
As desvantagens do ciclo de refrigeração escalonado são:
① São muitas unidades e o processo é complexo;
② Existem muitos equipamentos auxiliares, devendo haver equipamentos especializados na produção e armazenamento de diversos refrigerantes;
③ O gasoduto e o sistema de controle são complexos e inconvenientes para manter