УСТАНОВКА СЖИЖЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА
NATURAL GAS LIQUEFACTION UNIT

Изобретение относится к газоперерабатывающей промышленности и может быть использовано для сжижения природного газа.
Известна двухкаскадная криогенная установка сжижения природного газа, содержащая компрессор, блок предварительного охлаждения газа, детандеры верхнего и нижнего температурных каскадов и теплообменники (см. а.с. СССР №823781, кл. F25J 1/02, 1981).
Приведенная схема характерна для установок сжижения небольшой производительности. Наличие в схеме разветвлений прямого потока приводит к уменьшению объемного расхода через детандеры и снижению их эффективности.
Наиболее близкой к заявленному изобретению является известная из патента РФ №2272971, кл. F25J 1/00, 2006, установка сжижения природного газа, включающая подающую и возвратную магистрали, последовательно расположенные по прямому потоку первый и второй двухпоточные теплообменники, расширительное устройство и сепаратор, и магистраль детандирования.
Недостатками данной установки являются наличие высокооборотного (с числом оборотов 30000 об/мин) детандера-компрессора с маслосмазываемыми подшипниками. Это определяет низкую надежность всего агрегата и наличие вероятности загрязнения продукционного потока лубрикантом.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности работы установки при гарантии получения незагрязненного маслом продукционного потока.
Поставленная задача решается тем, что установка сжижения природного газа, включающая подающую и возвратную магистрали, последовательно расположенные по прямому потоку первый и второй двухпоточные теплообменники, расширительное устройство и сепаратор, и магистраль детандирования, снабжена трехпоточным теплообменником, расположенным между первым и вторым теплообменниками, первым и вторым волновыми детандерами-компрессорами и магистралью компримирования, соединяющей возвратную магистраль на участке сброса в газовую магистраль низкого давления и подающую магистраль после входа в магистраль детандирования и проходящую через компрессорные части второго и первого детандеров-компрессоров, а магистраль детандирования соединяет подающую магистраль на входе и возвратную магистраль между трехпоточным и вторым двухпоточным теплообменниками и проходит последовательно через детандерную часть первого детандера-компрессора, трехпоточный теплообменник и детандерную часть второго детандера-компрессора.
Использование волнового детандер-компрессора в качестве расширительного устройства, число оборотов которого не превышает 3000 об/мин, и отсутствие маслосмазываемых подшипников позволяет увеличить надежность работы установки, а использование очищенного газа обратного потока для безмасляного компремирования в компресионной части волнового детандера - компрессора гарантирует чистоту получаемого продукта.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена предлагаемая установка сжижения газа.
Установка сжижения природного газа, преимущественно для установки на газораспределительных станциях, содержит подающую и возвратную магистрали 1 и 2, магистрали компримирования и детандирования в детандер-компрессоре 11 и 12, первый и третий метановые противоточные теплообменники 3 и 5, второй трехпоточный метановый теплообменник 4, сепаратор 6, состоящий из газовой и жидкостной частей, атмосферный воздушный охладитель 10, расширительное устройство на подающей магистрали 1, выполненное в виде дросселя 9, которое расположено между третьим метановым противоточным теплообменником 5 и сепаратором 6, первое и второе расширительные устройства на магистрали детандирования 12, выполненные в виде детандерных частей волновых детандеров-компрессоров 7 и 8.
Возвратная магистраль 2 начинается на газовой части сепаратора 6, проходит через третий метановый противоточный теплообменник 5, второй метановый трехпоточный теплообменник 4, первый метановый противоточный теплообменник 3 и соединяется с газовой магистралью низкого давления. Магистраль компримирования 11 начинается на возвратной магистрали на участке сброса в газовую магистраль низкого давления, проходит через компрессорные части второго и первого детандеров-компрессоров 8 и 7, атмосферный воздушный охладитель 10 и соединяется с газовой магистралью. Магистраль детандирования 12 начинается на входе подающей магистрали 1, проходит через детандерную часть первого детандера-компрессора 7, второй трехпоточный метановый теплообменник 4, детандерную часть второго детандера-компрессора 8 и соединяется с возвратной магистралью 2 между третьим противоточным теплообменником 5 и вторым трехпоточным метановым теплообменником 4.
Установка работает следующим образом.
Природный газ из газовой магистрали подают на вход подающей магистрали 1. Основной поток последовательно проходит теплообменники 3, 4 и 5, где он охлаждается обратным потоком, расширяется в дросселе 9 и поступает в сепаратор 6. В сепараторе газ разделяется на жидкую и газообразную фазы. Жидкая фаза направляется потребителю, а газообразная подается в качестве обратного потока в теплообменник 5. Часть прямого потока на входе подающей магистрали 1 отделяют и подают в магистраль детандирования 12, где она расширяется в детандерной части волнового детандер-компрессора 7, проходит через теплообменник 4 в качестве второго обратного потока, дополнительно расширяется в детандере волнового детандер-компрессора 8 и подается в возвратную магистраль 2 после теплообменника 5. 1/4 часть потока из обратной магистрали на выходе из теплообменника 3 отводится в магисталь компремирования 11, где последовательно сжимается в компрессорной части волновых детандеров-компрессоров 8 и 7, охлаждается в воздушном охладителе 10 и поступает в подающую магистраль в точку между отводом в магистраль 12 и входом в теплообменник 3.