SDG ražošanas process

https://www.asachmical.com/lng-plant/lng-processing-plant.html

1. Dabasgāzes sašķidrināšanas procesa klasifikācija

Šobrīd dabasgāzes sašķidrināšanas procesu veidi galvenokārt tiek iedalīti pēc to funkcijām un saldēšanas metodēm.

(1) Pēc funkcijām tos var iedalīt pamata slodzes sašķidrināšanas vienībās un pīķa skūšanās sašķidrināšanas vienībās. Maza mēroga SDG vienības pieder pie pīķa skūšanās sašķidrināšanas vienībām.

(2) Saskaņā ar saldēšanas metodi to var iedalīt: ① kaskādes sašķidrināšanas process; ② jaukta aukstumaģenta sašķidrināšanas process, ieskaitot slēgtu, atvērtu, propāna priekšdzesēšanu, CII utt.; ③ sašķidrināšanas process ar paplašinātāju, ieskaitot dabasgāzes izplešanos, slāpekļa izplešanos, slāpekļa-metāna izplešanos utt.

Tomēr iepriekš minētais iedalījums nav stingrs, un parasti tiek pieņemts salikts process, kas ietver dažādu iepriekš aprakstīto dažādu sašķidrināšanas procesu atsevišķu daļu kombinācijas, un katrai metodei ir vairāki veidi.

2. Dabasgāzes sašķidrināšanas iekārtu veidi un sastāvs

Dabasgāzes sašķidrināšanas iekārtu veidi galvenokārt ietver bāzes slodzes sašķidrināšanas iekārtas, pīķa skūšanās sašķidrināšanas iekārtas, peldošās SDG ražošanas uzglabāšanas un izkraušanas iekārtas un SDG saņemšanas termināļus, un to definīcijas ir šādas.

(1) Pamatslodzes sašķidrināšanas iekārta: attiecas uz liela mēroga sašķidrināšanas iekārtu, ko ražo vietējai lietošanai vai ārējai transportēšanai.

(2) Maksimālā skūšanās sašķidrināšanas ierīce: attiecas uz dabasgāzes sašķidrināšanas ierīci maksimālās skūšanās slodzei vai ziemas degvielas padeves papildināšanai, parasti sašķidrināšanai un dabasgāzes pārpalikuma uzglabāšanai zemas maksimālās slodzes laikā un atkārtotai iztvaicēšanai izmantošanai maksimālās slodzes vai avārijas gadījumā. situācijas.

(3) Peldoša SDG ražošanas, uzglabāšanas un izkraušanas ierīce: tā ir jauna veida dabasgāzes sašķidrināšanas ierīce nelielos gāzes laukos un jūras gāzes laukos. Tas ir iecienīts tā priekšrocību dēļ, kas saistītas ar zemām investīcijām, īsu būvniecības laiku un vieglu nojaukšanu.

(4) SDG saņemšanas terminālis: attiecas uz ierīci, kas saņem SDG, ko transportē SDG transportieri no pamatslodzes dabasgāzes sašķidrināšanas iekārtas, kas parasti ir aprīkota ar sašķidrināšanas reģenerācijas sistēmu SDG tvertnes augšējai vārīšanās gāzei BOG (Boil Off Gas).

Dabasgāzes sašķidrināšanas iekārta parasti sastāv no dabasgāzes pirmapstrādes procesa, sašķidrināšanas procesa, uzglabāšanas sistēmas, vadības sistēmas un ugunsdrošības sistēmas, starp kurām sašķidrināšanas process ir dabasgāzes sašķidrināšanas iekārtas galvenā daļa. Liela mēroga sašķidrinātās dabasgāzes rūpnīcās parasti ir vairāki dabasgāzes sašķidrināšanas iekārtu komplekti, un katrā sašķidrināšanas iekārtu komplektā var būt vairākas ražošanas līnijas. Ņemot vērā dažādu sašķidrināšanas iekārtu atšķirīgos ražošanas mērķus, to īpašajos sastāvos, protams, ir lielas atšķirības.

3. LNG saldēšanas metode

Tā sauktā saldēšana attiecas uz mākslīgu metožu izmantošanu, lai izveidotu zemas temperatūras (zem apkārtējās temperatūras) tehnoloģiju. Saldēšanas metodes galvenokārt ietver šādas trīs.

(1) Izmantojiet materiāla fāzu pāreju endotermisko efektu (piemēram, kausēšanu, iztvaikošanu, sublimāciju), lai panāktu dzesēšanu. Tā sauktā tvaika dzesēšana attiecas uz šķidruma iztvaicēšanas izmantošanu, lai panāktu dzesēšanu. Tvaika dzesēšanu var iedalīt trīs veidos: tvaika kompresija (mehāniskā saspiešana), tvaika iesmidzināšana un absorbcija. Pašlaik pārsvarā tiek izmantota tvaika kompresijas dzesēšana.

(2) Izmantojiet gāzes izplešanās dzesēšanas efektu, lai panāktu dzesēšanu. Gāzes izplešanās dzesēšanā pašlaik plaši tiek izmantota turbīnas izplešanās dzesēšana, kā arī tiek izmantota droseļvārsta dzesēšana un siltuma separatora dzesēšana.

(3) Izmantojiet pusvadītāju termoelektrisko efektu, lai panāktu dzesēšanu.

Dabasgāzes sašķidrināšanas procesā tiek plaši izmantota šķidruma iztvaikošana un gāzes izplešanās, lai panāktu dzesēšanu. Droseles dzesēšanai ir jābūt pietiekami lielai spiediena enerģijai, lai to izmantotu, un efektivitātei ir jābūt zemai. To parasti izmanto situācijās, kad jēlgāzes spiediens ir augsts un nepieciešamais sašķidrināšanas apjoms ir mazs.

4. Kopējais dabasgāzes sašķidrināšanas process

Dažādiem sašķidrināšanas procesiem ir dažādas saldēšanas metodes. Dabasgāzes sašķidrināšanas procesā parastais dabasgāzes sašķidrināšanas process galvenokārt ietver kaskādes sašķidrināšanas procesu, jauktu aukstumaģenta sašķidrināšanas procesu un sašķidrināšanas procesu ar paplašinātāju, un to saldēšanas metodes ir šādas.

(1) Kaskādes sašķidrināšanas process

Tas sastāv no vairākiem pārklājošiem dzesēšanas cikliem, kas darbojas dažādās temperatūrās, kuros augstas, vidējas un zemas temperatūras daļās izmanto attiecīgi augstas, vidējas un zemas temperatūras aukstumvielas. Aukstumaģenta iztvaikošana augstās temperatūras daļā tiek izmantota aukstumaģenta kondensēšanai zemas temperatūras daļā, un aukstumaģents zemas temperatūras daļā tiek atkārtoti iztvaicēts, lai iegūtu dzesēšanas jaudu, un šīs daļas ir savienotas ar vairākiem iztvaikošanas kondensatoriem. Iztvaikošanas kondensators ir gan augstas temperatūras daļas iztvaicētājs, gan zemas temperatūras daļas kondensators. dabasgāzei

Sašķidrināšanai pārsvarā tiek izmantots trīspakāpju kaskādes dzesēšanas cikls ar propānu, etilēnu un metānu kā aukstumnesēju.

(2) Jaukta aukstumaģenta sašķidrināšanas process

Process tika izstrādāts no kaskādes saldēšanas procesa 1960. gadu beigās. Ogļūdeņražu maisījumus (N2, C1, C2, C3, C4, C5) galvenokārt izmanto kā aukstumaģentus, lai aizstātu vairākas tīras sastāvdaļas kaskādes saldēšanas procesā, un sastāvu nosaka atkarībā no padeves gāzes sastāva un spiediena. Izmantojot daudzkomponentu maisījuma smago komponentu īpašības, kas vispirms kondensējas, bet vieglās sastāvdaļas kondensējas vēlāk, dažādu temperatūras līmeņu dzesēšanas jaudu var iegūt, secīgi kondensējot, atdalot, drosējot un iztvaicējot, un atkarībā no tā, vai jauktais maisījums. aukstumnesējs tiek sajaukts ar neapstrādātu dabasgāzi, Ir divu veidu jauktie saldēšanas procesi: slēgtie un atvērtie.

(3) Sašķidrināšanas process ar paplašinātāju

Izplešanās dzesēšanas cikls lielākoties izmanto reverso-Brayton ciklu. Šajā ciklā darba šķidrumu izentropiski saspiež kompresors, atdzesē ar dzesētāju un pēc tam izentropiski adiabātiski izplešas turboekspanderā un veic ārēju darbu, lai iegūtu zemas temperatūras gaisa plūsmu, lai iegūtu aukstu enerģiju. Dabasgāzes sašķidrināšanas procesā izplešanās dzesēšanai galvenokārt tiek izmantotas šādas četras formas: dabasgāzes tiešā izplešanās dzesēšana, slāpekļa izplešanās dzesēšana, slāpekļa-metāna jauktā izplešanās dzesēšana utt.

5. Saldēšanas princips un sašķidrināšanas procesa raksturojums ar espanderu

Paplašinātāja cikls attiecas uz dabasgāzes sašķidrināšanas procesu, izmantojot augstspiediena aukstumaģentu, un Kloda cikla dzesēšanu, izmantojot turbopaplašinātāja adiabātisko izplešanos. Galvenais aprīkojums ir turboekspanderis, kura priekšrocības ir augsta izentropiskā efektivitāte un reģenerējams izplešanās darbs. Tāpēc šo procesu arvien vairāk izvēlas SDG rūpnīcas ar nelielu sašķidrināšanas jaudu, un to parasti izmanto ierīcēm ar sašķidrināšanas jaudu 7 × 104-70 × 104 m3/d.

Sašķidrināšanas procesa dzesēšanas ar paplašinātāju pamatprincips ir: gāze izplešas un atdziest paplašinātājā, izvadot darbu, ko var izmantot kompresora piedziņai; kad pastāv "dabiskā" spiediena starpība starp neapstrādāto gāzi, kas nonāk ierīcē, un komerciālo gāzi, kas iziet no ierīces, sašķidrināšana Process nebūs jāpapildina ar enerģiju "no ārpasaules", bet gan jāpaļaujas uz "dabisko" spiediena starpības, lai panāktu dzesēšanu caur paplašinātāju. Atbilstoši dažādiem aukstumnesējiem to var iedalīt slāpekļa izplešanās sašķidrināšanas procesā, slāpekļa-metāna jauktā izplešanās sašķidrināšanas procesā un dabasgāzes tiešās izplešanās sašķidrināšanas procesā.

(1) Dabasgāzes tiešās izplešanās sašķidrināšanas process

Šis process attiecas uz augstspiediena dabasgāzes tiešas izmantošanas procesu no gāzes lauka un adiabātiski izplešot to paplašinātājā līdz pārvades cauruļvada spiedienam, tādējādi realizējot dabasgāzes sašķidrināšanas procesu. Tas ir īpaši piemērots gadījumiem, kad cauruļvada spiediens ir augsts, faktiskais darba spiediens ir zems un spiediens ir jāsamazina vidū. Tā kā dabasgāzei, kas nonāk paplašinātājā, nav jāatdala CO2, bet tikai jānoņem CO2 no izejgāzes sašķidrinātās daļas, pirmapstrādes gāzes tilpums ir ievērojami samazināts. Kad ierīce darbojas normālā režīmā, no uzglabāšanas tvertnes iztvaicētā dabasgāze tiek saspiesta ar atgaitas gāzes kompresoru un pēc tam tiek atgriezta sistēmā sašķidrināšanai. Šis process var ietaupīt aukstumaģenta īpašas ražošanas, transportēšanas un uzglabāšanas izmaksas; tam ir vienkārša procesa priekšrocības, kompakts aprīkojums, mazs ieguldījums, elastīga regulēšana un uzticama darbība. Tomēr šis sašķidrināšanas process nevar iegūt zemu temperatūru, lielu cirkulējošās gāzes tilpumu un zemu sašķidrināšanas ātrumu kā slāpekļa izplešanās sašķidrināšanas procesu, un paplašinātāja darba veiktspēju lielā mērā ietekmē izejvielu gāzes spiediens un sastāvs, kā arī drošība. sistēmas prasības ir salīdzinoši augstas. augsts.

(2) Slāpekļa izplešanās sašķidrināšanas process

Tas ir tiešās izplešanās sašķidrināšanas procesa variants, slāpekļa saldēšanas cikls ir atdalīts no dabasgāzes sašķidrināšanas kontūras, un hlora saldēšanas cikls nodrošina dabasgāzes aukstuma jaudu. Tās priekšrocības ir tādas, ka tai ir lielāka pielāgošanās jēlgāzes komponentu maiņai, spēcīga sašķidrināšanas jauda, ​​vienkārša un ērta visas sistēmas darbība; Ilgstošā līdzekļa aprite ir aptuveni par 40 procentiem lielāka.

(3) Slāpekļa-metāna jauktās izplešanās sašķidrināšanas process

Tas ir slāpekļa izplešanās sašķidrināšanas procesa uzlabojums, kas var samazināt siltuma apmaiņas temperatūras starpību aukstajā galā. Salīdzinājumā ar jauktā aukstumaģenta ciklu, tam ir priekšrocības: vienkāršs process, viegla kontrole, īss palaišanas laiks un 10 līdz 20% enerģijas patēriņa ietaupījums salīdzinājumā ar tīru slāpekļa izplešanās dzesēšanu.

6. Turboekspandera darbības princips

Turboekspanderis ir ātrgaitas rotējoša termiskā iekārta. Saskaņā ar enerģijas pārveidošanas un saglabāšanas likumu, kad gāze veic ārēju darbu adiabātiskās izplešanās laikā turboekspanderā, tās enerģija tiks samazināta un tajā pašā laikā ģenerēsies zināms entalpijas kritums, tādējādi samazinot pašas gāzes temperatūru. un apstākļu radīšana gāzes sašķidrināšanai.

Turboexpander faktiski ir centrbēdzes kompresora apgrieztā darbība. Centrbēdzes kompresoru darbina elektromotors, lai palielinātu gāzes spiedienu, kas patērē enerģiju. Turboekspanderis izmanto ātrgaitas gaisa plūsmu, ko rada augstspiediena gāzes izplešanās, lai iedarbotos uz turboekspandera darba lāpstiņriteni, tādējādi lāpstiņritenis griežas lielā ātrumā. Ātrgaitas rotējošais lāpstiņritenis var radīt noteiktu jaudas daudzumu un pēc tam veikt ārēju darbu. Tajā pašā laikā samazinās gan izvērstās gāzes temperatūra, gan spiediens. Citiem vārdiem sakot, turboekspanderis izmanto barotnes ātruma maiņu, lai pārveidotu enerģiju, kas var ne tikai nodrošināt dzesēšanas jaudu sašķidrināšanas ierīcei, bet arī izplešanās radīto darbu var izmantot, lai darbinātu aprīkojumu, piemēram, kompresorus vai ģeneratorus, samazinot SDG vienība. tilpuma enerģijas patēriņš.