УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА
PLANT FOR PRODUCTION OF LIQUEFIED NATURAL GAS

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для получения сжиженного природного газа (СПГ) на газораспределительных станциях (ГРС) за счет использования перепада давления между магистральным и распределительным трубопроводами.
Известен способ производства сжиженного природного газа и комплекс для его реализации [RU 2541360, опубл. 10.02.2015 г., МПК F25J 1/00], который включает соединенную с магистралью ГРС входную линию природного газа с фильтром-пылеуловителем, входным счетчиком газа, блоком осушки, фильтром для очистки от частиц адсорбента, линию для утилизации тепла с теплообменником и регулятором давления, струйный компрессор, счетчик газа на выходе, блок очистки газа от углекислоты с фильтром, а также предварительный теплообменник, детандер-компрессорный агрегат со вспомогательными системами, основной теплообменник, дроссель, сепаратор с клапаном и хранилище для СПГ с криогенным насосом.
Недостатками известного комплекса является низкий выход СПГ из-за нерационального расходования энергии редуцирования технологического потока газа для его предварительное сжатие, а также низкое качество СПГ из-за отсутствия оборудования для очистки газа от тяжелых углеводородов.
Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ сжижения природного газа (варианты) и установка для его реализации (варианты) [RU 2438081, опубл. 27.12.2011 г., МПК F25J 1/00], в одном из вариантов включающая линию газа высокого давления, разделяющуюся на линию продукционного газа и линию технологического газа, которая оснащена блоком осушки, предварительным теплообменником и детандером, и соединена перед основным теплообменником с линией обратного газа, образуя линию газа низкого давления с предварительным и основным теплообменниками. Линия продукционного потока оснащена компрессором, кинематически связанным с детандером, блоками осушки и очистки, а также предварительным и основным теплообменниками, дроссельным вентилем (редуцирующим устройством) и сепаратором с линиями обратного газа и слива СПГ.
Недостатком данной установки является низкий выход СПГ из-за отсутствия устройства для охлаждения сжатого продукционного газа и нерационального использования потенциала холода обратного газа вследствие соединения линии обратного газа с линией технологического газа перед основным теплообменником.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение выхода СПГ.
Техническим результатом является увеличение выхода СПГ, которое достигается за счет размещения на линии продукционного газа испарителя компрессионной холодильной машины, компрессор которой связан с детандером, а также за счет соединения линии технологического газа с линией обратного газа после основного теплообменника.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей блок осушки, линию газа высокого давления, разделяющуюся на линию продукционного газа и линию технологического газа с предварительным теплообменником и детандером, линия продукционного потока оснащена блоком очистки, основным теплообменником, редуцирующим устройством и сепаратором с линиями подачи обратного газа и вывода СПГ, особенность заключается в том, что блок осушки расположен на линии газа высокого давления, на линии продукционного газа установлены испаритель компрессионной холодильной машины, блок очистки и теплообменник "охлажденный продукционный газ/редуцированный технологический газ", линия обратного газа после основного теплообменника соединена с линией подачи газа сепарации, а также соединена линией подачи части обратного газа, на которой расположен нагреватель, с блоками очистки и осушки, которые соединены линиями подачи газов регенерации с линией редуцированного технологического газа после предварительного теплообменника, образуя линию вывода газа низкого давления, при этом на линии вывода СПГ установлено второе редуцирующее устройство и второй сепаратор, оснащенный линиями вывода СПГ потребителю и подачи газа сепарации в линию редуцированного технологического газа с компрессором, кроме того, компрессор и холодильная машина связаны с детандером, а конденсатор холодильной машины оснащен линией подачи хладагента.
Теплообменник "охлажденный продукционный газ/редуцированный технологический газ" может быть выполнен двухсекционным, в этом случае блок очистки размещен между его секциями. В качестве редуцирующих устройств могут быть установлены дроссельные вентили, газодинамические устройства или детандеры. Компрессоры (в том числе компрессор холодильной машины) могут быть связаны с детандером(ами) как кинематически, так и электрически, посредством электродвигателей, запитанных от электрогенератора(ов), соединенных с детандерами. Конденсатор холодильной машины может быть выполнен, например, в виде аппарата жидкостного или воздушного охлаждения. Блок очистки может включать узлы адсорбционной или абсорбционной очистки от углекислого газа и тяжелых углеводородов. При необходимости подогрева газа низкого давления на линии его вывода установлен второй нагреватель. В качестве нагревателей могут быть установлены как электронагреватели, так и теплообменники с линиями ввода/вывода теплоносителя: нагретого хладагента из конденсатора холодильной машины или теплоносителя со стороны. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.
Исполнение трубопровода технологического газа на участке между детандером и теплообменником "охлажденный продукционный газ/редуцированный технологический газ" должно исключать возможность образования на стенках отложений твердого углекислого газа, например, за счет высокой скорости и/или турбулизации потока газа. Исполнение теплообменника "охлажденный продукционный газ/редуцированный технологический газ" должно исключать возможность накопления отложений твердого углекислого газа на внутренних поверхностях, например, за счет многосекционной конструкции с возможностью периодического отключения секций по мере накопления отложений и их прогрева для испарения твердого углекислого газа.
Размещение на линии продукционного газа испарителя компрессионной холодильной машины, компрессор которой связан с детандером позволяет без затрат энергии со стороны обеспечить вывод тепла из установки, что уменьшает температуру продукционного газа, увеличивает коэффициент ожижения и выход СПГ. Соединение линии технологического газа с линией обратного газа после основного теплообменника позволяет дополнительно понизить температуру продукционного газа и увеличить выход СПГ.
Установка включает блоки осушки 1 и очистки 2, компрессионную холодильную машину 3 с испарителем 4 и конденсатором 5, теплообменники: предварительный 6, основной 7, "охлажденный продукционный газ/редуцированный технологический газ" 8, нагреватель 9, детандер 10, компрессор 11, сепараторы 12 и 13, редуцирующие устройства 14 и 15. Пунктиром показаны нагреватель газа низкого давления 16 и вариант двухсекционного выполнения теплообменника 8.
При работе установки (показана на чертеже) природный газ высокого давления, поступающий по линии 17, осушают в блоке 1 и разделяют на продукционный газ и технологический газ, который по линии 18 подают на охлаждение в теплообменник 6, редуцируют с помощью детандера 10, нагревают в теплообменниках 8, 6 и смешивают с газами регенерации, поступающими по линиям 19 и 20. Полученный газ низкого давления по линии 21 выводят потребителю после нагрева в теплообменнике 16 (при его наличии). Продукционный газ, подаваемый по линии 22, охлаждают в испарителе 4, очищают от углекислого газа и тяжелых примесей в блоке 2, охлаждают в теплообменниках 8 и 7, редуцируют с помощью устройства 14 и разделяют в сепараторе 12 на СПГ, выводимый по линии 23, и обратный газ, который по линии 24 сначала подают на нагрев в теплообменник 7 и затем разделяют на две части, одну из которых подают в линию 25, а другую в качестве продувочного газа по линии 26, после нагрева в аппарате 9, направляют в блоки 1 и 2. Полученный СПГ с помощью устройства 15 редуцируют до давления хранения или отпуска потребителю и разделяют в сепараторе 13 на СПГ, выводимый потребителю по линии 27, и газ сепарации, подаваемый компрессором 11 по линии 25 в линию 18. Конденсатор 5 холодильной машины 3 оснащен линией 28 подачи хладагента, например, воздуха или воды. При двухсекционном исполнении теплообменника 8 охлажденный продукционный газ сначала охлаждают в первой его секции, затем очищают в блоке 2 и доохлаждают во второй секции (показано пунктиром). Соединение детандера 10 с компрессором 11 и холодильной машиной 3 также показано пунктиром.
Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход СПГ и может найти применение в газовой промышленности.