การทำให้ก๊าซธรรมชาติกลายเป็นของเหลวเป็นกระบวนการที่มีอุณหภูมิต่ำ

การทำให้ก๊าซธรรมชาติกลายเป็นของเหลวเป็นกระบวนการที่มีอุณหภูมิต่ำ ก๊าซธรรมชาติดิบที่บริสุทธิ์จะเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อการทำความเย็นที่อุณหภูมิต่ำ การควบแน่น และความเย็นอันเดอร์คูล การควบคุมและลดแรงดันที่อุณหภูมิ - 160 ~ 165 ℃ และเข้าสู่ถังเก็บ LNG
ความสัมพันธ์ระหว่างความร้อนและอุณหภูมิของการทำความเย็น การควบแน่น และการทำความเย็นอันเดอร์คูลของก๊าซธรรมชาติมีดังนี้:
1) ประเภทของวงจรการทำความเย็น
ในการที่จะทำให้ก๊าซธรรมชาติกลายเป็นของเหลว ความร้อนในกระบวนการทำความเย็นของก๊าซธรรมชาติ การควบแน่น และความเย็นยิ่งยวดจะต้องถูกกำจัดออก นั่นคือ ความสามารถในการทำความเย็นที่สอดคล้องกันจะต้องแลกเปลี่ยนกับมัน
ระบบทำความเย็นที่ติดตั้งในกระบวนการทำให้เป็นของเหลวคือการทำให้ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนบรรลุความแตกต่างของอุณหภูมิขั้นต่ำระหว่างการไหลของความเย็นและความร้อน เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการทำความเย็นสูง
ระบบทำความเย็นสำหรับการทำให้ก๊าซธรรมชาติกลายเป็นของเหลวมีความสมบูรณ์มากและกระบวนการที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่:
ขั้นตอนวงจรการทำความเย็น
วงจรการทำความเย็นด้วยสารทำความเย็นแบบผสม
วงจรทำความเย็นด้วยสารทำความเย็นแบบผสมพร้อมระบบ Precooling
กลไกการขยายตัว วงจรความเย็น
2) ขั้นตอนวงจรการทำความเย็น
วงจรการทำความเย็นแบบขั้นตอนถูกนำไปใช้กับผลิตภัณฑ์ก๊าซธรรมชาติเหลวเป็นครั้งแรกในปี 1939 มีการติดตั้งในคลีฟแลนด์ในสหรัฐอเมริกา โดยใช้ NH3 และ C2H4 เป็นสารทำความเย็นขั้นที่หนึ่งและสอง
ในระยะแรกจะใช้โพรเพนหรือฟรีออนเป็นสารทำความเย็น ก๊าซธรรมชาติบริสุทธิ์จะถูกทำให้เย็นลงที่ – 35 ~ – 40 ℃ ในเครื่องทำความเย็นโพรเพนหรือฟรีออน หลังจากแยกไฮโดรคาร์บอนหนักออกจากเพนเทนแล้ว จะเข้าสู่ขั้นตอนที่สองเพื่อทำความเย็น ก๊าซโพรเพนที่ระเหยจากเครื่องทำความเย็นโพรเพนจะถูกเพิ่มแรงดันโดยคอมเพรสเซอร์ จากนั้นทำให้กลายเป็นของเหลวอีกครั้งหลังจากระบายความร้อนด้วยเครื่องทำน้ำเย็น และรีไซเคิลไปยังเครื่องทำความเย็นโพรเพน
ในขั้นตอนที่สอง อีเทนหรือเอทิลีนจะถูกใช้เป็นสารทำความเย็น และก๊าซธรรมชาติจะถูกทำให้เย็นลงที่ – 90 ~ – 100 ℃ ในขั้นตอนที่สอง และกลายเป็นของเหลวในขั้นตอนที่สามเพื่อทำความเย็น หลังจากการเพิ่มแรงดันและการระบายความร้อนด้วยน้ำ ก๊าซที่ระเหยจากเครื่องทำความเย็นอีเทนหรือเอทิลีนจะถูกทำให้เย็นและทำให้เป็นของเหลวในเครื่องทำความเย็นโพรเพน และรีไซเคิลเป็นเครื่องทำความเย็นอีเทนหรือเอทิลีน
ในขั้นตอนที่ 3 มีเทนถูกใช้เป็นสารทำความเย็น ก๊าซธรรมชาติเหลวจะถูกทำให้เย็นลงที่ – 150 ~ – 160 ℃ ในตัวทำความเย็นมีเทน จากนั้นจึงลดแรงดันผ่านวาล์วปีกผีเสื้อ หลังจากที่อุณหภูมิลดลงถึง – 162 ℃ แล้วจะถูกปั๊มไปที่ถังเก็บ LNG ก๊าซที่ระเหยจากเครื่องทำความเย็นมีเทนจะถูกเพิ่มแรงดันและระบายความร้อนด้วยน้ำ ระบายความร้อนในเครื่องทำความเย็นโพรเพน ทำให้กลายเป็นของเหลวในเครื่องทำความเย็นอีเทนหรือเอทิลีน และรีไซเคิลไปยังเครื่องทำความเย็นมีเทน
วงจรการทำความเย็นแบบขั้นตอนคลาสสิกประกอบด้วยขั้นตอนการทำความเย็นที่ค่อนข้างอิสระและเชื่อมต่อกันหลายขั้นตอน เนื่องจากโดยทั่วไปสารทำความเย็นจะถูกบีบอัดโดยคอมเพรสเซอร์แบบหลายขั้นตอน ในแต่ละขั้นตอนการทำความเย็น สารทำความเย็นสามารถระเหยได้ภายใต้แรงกดดันหลายระดับ และแบ่งออกเป็นหลายระดับอุณหภูมิเพื่อทำให้ก๊าซธรรมชาติเย็นลง และสารทำความเย็นที่ระเหยภายใต้ความดันแต่ละอันจะเข้าสู่ขั้นตอนคอมเพรสเซอร์ที่สอดคล้องกันสำหรับ การบีบอัด ในแต่ละขั้นตอนการทำความเย็น เฉพาะสารทำความเย็นเท่านั้นที่แตกต่างกัน และกระบวนการทำงานโดยพื้นฐานจะคล้ายกัน
ข้อดีของวงจรทำความเย็นแบบขั้นตอนคือ:
1 การใช้พลังงานต่ำ
2. สารทำความเย็นบริสุทธิ์และไม่มีปัญหาเรื่องสัดส่วน
3. เทคโนโลยีที่สมบูรณ์และการทำงานที่มั่นคง
ข้อเสียของวงจรทำความเย็นแบบขั้นตอนคือ:
1 มีหลายหน่วยและกระบวนการซับซ้อน
2 มีอุปกรณ์เสริมมากมาย และควรมีอุปกรณ์เฉพาะในการผลิตและจัดเก็บสารทำความเย็นหลากหลายชนิด
3 ท่อและระบบควบคุมมีความซับซ้อนและไม่สะดวกในการบำรุงรักษา