УСТАНОВКА ОЖИЖЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Установка ожижения природного газа
Полезная модель относится к детандер-генераторным агрегатам и ожижительным установкам, предназначенным для получения жидкого метана и может быть применена на газораспределительных станциях и газорегуляторньгх пунктах.
Известна теплоэнергетическая установка для получения ожиженного газа Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения, Е.Я. Соколов, В.М. Бродянский, М,Энергия, 1967 г., 243 с. Газ сжимается в трехступенчатом компрессоре и охлаждается в охладителе до первоначальной температуры, проходя через регенеративный подогреватель, отдает тепло обратному потоку газа, дросселируется и в отделителе жидкости насыщенный пар отделяется от ожиженного газа, который выводится как продукт.
Недостатком такой установки является то, что для её работы требуется подводить высокопотенциальную энергию извне, например, электроэнергию к двигателю компрессора.
Известна установка ожижения природного газа (патент РФ №2137067, опубл. 10.09.1999 г.), состоящая из двух холодильных контуров, один контур замкнут и включает в себя компрессор, детандер и теплообменник, установленный на линии ожижения, второй контур выполнен разомкнутым, подключен к трубопроводу предварительно
сжатого природного газа и имеет детандер, расположенный на одном валу с компрессором и детандером замкнутого контура, и, по крайней мере, один теплообменник, расположенный перед детандером замкнутого контура.
Недостатком такой установки является то, что для ее работы нужно предварительно сжимать газ, т.е. затратить дополнительную энергию.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в повышении экономичности путем использования энергии транспортируемого газа и низкопотенциальной энергии окружающей среды.
Поставленная техническая задача решается тем, что известное устройство, содержащее холодильный контур, состоящий из детандера, компрессора, ожижителя, теплообменника, установленного на линии ожижения, согласно полезной модели, дополнительно снабжено теплообменником, расположенным на магистральном трубопроводе, и подключенным к холодильному контуру, тепловым насосом, теплообменник которого подсоединен также к магистральной линии, электрическим генератором, установленным на одном валу с детандером и электрически связанным с двигателями компрессоров теплового насоса и холодильного контура.
Принципиальная схема предлагаемого устройства представлена на рисунке.
Установка содержит трубопровод высокого давления 1, установленные по ходу газа и последовательно соединенные теплообменники 2 и 3, детандер 4, кинематически соединенный с электрогенератором 5. Электрический генератор 5 электрически соединен с двигателем 6, приводящим в движение компрессор 7 теплового насоса, и с двигателем 8, приводящим в движение компрессор 9 ожижительного контура. Вход компрессора 7 соединен с выходом испарителя 10, вход которого через дросселирующее устройство 11 соединен с выходом теплообменника 3, образуя тепловой насос. Выход компрессора 9 соединен с теплообменником 2, выход которого соединен со входом регенеративный теплообменником 12, выход которого соединен с дросселирующим устройством 13, выход которого соединен с отделителем жидкости 14. Выход турбодетандера 4 соединен трубопроводом 15 со входом компрессора 9. На магистральном трубопроводе расположен дроссель 16, вход которого подключен ко входу детандера 4, а выход - к выходу детандера.
Схема работает следующим образом. Газ высокого давления поступает по трубопроводу 1 в теплообменник 2, греющей средой в котором служит сжатый газ ожижительного контура, направляемый в теплообменник компрессором 9, вращаемым электродвигателем 8. Сжатый газ, отдав тепло в теплообменнике 2, охлаждается в регенеративном теплообменнике 12, затем расширяется в дросселирующем устройстве 9,
после чего поступает в отделитель жидкости 10, где ожиженный газ выводится как продукт, а насыщенный1 пар подогревается в регенеративном теплообменнике 12 и подается во входной патрубок компрессора 9. Нагретый в теплообменнике 2 магистральный газ высокого давления поступает в теплообменник 3, греющей средой в котором служит низкокипящая жидкость контура теплового насоса, направляемая в теплообменник компрессором 7, вращаемым электродвигателем 6. Низкокипящая жидкость, отдав тепло в теплообменнике 3, расширяется в дроссельном устройстве 11, после чего поступает в испаритель 10, где нагревается за счет низкопотенциального тепла окружающей среды и подается во входной патрубок компрессора 7. Нагретый в теплообменнике 3 газ высокого давления поступает в детандер 4. После совершения механической работы и расширения в детандере 4 газ поступает в трубопровод низкого давления, а механическая работа газа, полученная в детандере 4, преобразуется в электрическую энергию в электрическом генераторе 5. Часть полученной в нем электрической энергии используется для приведения в действие электродвигателя 6 компрессора 7 теплового насоса, а другая часть используется для приведения в действие электродвигателя 8 компрессора 9 ожижительного контура.
Таким образом, преимущества предлагаемой установки заключаются в том, что не требуется затрачивать энергию на предварительное сжатие
газа, а также не нужна высокопотенциальная энергия стороннего источника на привод компрессора.
Формула полезной модели
Установка ожижения природного газа, содержащая холодильный контур, состоящий из последовательно соединенных детандера, компрессора, ожижителя, теплообменника, установленного на линии ожижения, отличающаяся тем, что холодильный контур подключен к теплообменнику, расположенному на магистральном трубопроводе природного газа, имеющем дроссель, расположенный между трубопроводами высокого и низкого давления, и снабжен тепловым насосом, конденсатор которого подсоединен также к магистральной линии, электрическим генератором, установленным на одном валу с детандером и электрически связанным с двигателями компрессоров теплового насоса и холодильного контура.