ТЕРМОАКУСТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПГ

Известный способ сжижения природного газа, основанный на эффекте Джоуля-Томсона за счет перепада давления в трубопроводах имеет существенный недостаток, состоящий в том, что сжижению подвергается не весь поступающий в установку газ, а только его часть. При этом оставшийся несжиженным газ приходится сбрасывать в трубопровод низкого давления или использовать дополнительный компрессор для рециркуляции, что снижает эффективность работы установки.
Существующие способы и устройства для сжижения природного газа на эффекте Джоуля-Томсона представлены в следующих базовых патентах:
US 4065278 Process for manufacturing liquefied methane 27 Dec 1977
US 4140504 Hydrocarbon gas processing 20 Feb 1979
US 4157904 Hydrocarbon gas processing 12 Jun 1979
US 4171964 Hydrocarbon gas processing 23 Oct 1979
US 4172711 Liquefaction of gas 30 Oct 1979
US 4430103 Cryogenic recovery of LPG from natural gas 7 Feb 1984
US 4445916 Process for liquefying methane 1 May 1984
US 4445917 Process for liquefied natural gas 1 May 1984
US 4970867 Liquefaction of natural gas using process-loaded expanders 20 Nov 1990
US 5114451 Liquefied natural gas processing 19 May 1992
US 5291736 Method of liquefaction of natural gas 8 Mar 1994
US 5325673 Natural gas liquefaction pretreatment process 5 Jul 1994
US 5363655 Method for liquefying natural gas 15 Nov 1994
US 5537827 Method for liquefaction of natural gas 23 Jul 1996
US 5555748 Hydrocarbon gas processing 17 Sep 1996
US 5566554 Hydrocarbon gas separation process 22 Oct 1996
US 5568737 Hydrocarbon gas processing 29 Oct 1996
US 5615561 LNG production in cryogenic natural gas processing plants Apr 1997
US 5651269 Method and apparatus for liquefaction of a natural gas 29 Jul 1997
US 5893274 Method of liquefying and treating a natural gas 13 Apr 1999
US 5950453 Multi-component refrigeration process for liquefaction of natural gas 14 Sep 1999
US 6023942 Process for liquefaction of natural gas 15 Feb 2000
US 6062041 Method for liquefying natural gas 16 May 2000
US 6125653 LNG with ethane enrichment and reinjection gas as
US 6220053 Cryogenic industrial gas liquefaction system 24 Apr 2001
US 6526777 LNG production in cryogenic natural gas processing plants 4 Mar 2003
6604380 Liquid natural gas processing 12 Aug 2003
US 6742358 Natural gas liquefaction 1 Jun 2004
US 6945075 Natural gas liquefaction 20 Sep 2005
US 7010937 Natural gas liquefaction 14 Mar 2006
US 7155931 Liquefied natural gas processing 2 Jan 2007
US 7191617 Hydrocarbon gas processing 20 Mar 2007
US 7204100 Natural gas liquefaction 17 Apr 2007
US 7210311 Natural gas liquefaction 1 May 2007
US 7216507 Liquefied natural gas processing 15 May 2007
US 7234321 Method for liquefying methane-rich gas 26 Jun 2007
Изобретение относится к технике сжижения природного газа. Полезная модель направлена на повышение эффективности сжижения природного газа за счет перепада давления путем использования термоакустического теплового насоса, что обеспечивает сжижение 100% поступающего в установку газа и позволяет избавиться от непроизводительного сброса несжиженного газа.
Указанный технический результат достигается тем, что выход газа с теплообменника подают вместо компрессора на вход термоакустического холодильника, соединенного волноводом с термоакустическим двигателем, горелка которого питается частью подаваемого в установку газа.
Термоакустический холодильник и термоакустический двигатель образуют тепловой насос, приводимый в действие тепловой энергией части сжигаемого газа. Термоакустические тепловые насосы, в отличие от традиционных установок, не требуют применения механических компрессоров, газотурбинных или электрических приводов и подвода силового электроснабжения. В термоакустических тепловых насосах отсутствуют движущиеся механические части, что позволяет эффективно использовать их для получения СПГ.
Существующие способы и устройства для получения холода с помощью термоакустического теплового насоса представлены в следующих базовых патентах:
US 4398398 - Acoustical heat pumping engine - 1983
US 4489553 - Intrinsically irreversible heat engine - 1984
US 4722201 - Acoustic cooling engine - 1988
US 4953366 - Acoustic cryocooler - 1990
US 5953920 - Tapered pulse tube for pulse tube refrigerators - 1999
US 6385972 - Thermoacoustic resonator - 2002
US 6688112 - Thermoacoustic refrigeration device and method - 2004
Прототипом изобретения является патент US 6062041 - Method for liquefying natural gas - 16 May 2000 (Метод сжижения природного газа). Прототип имеет трубопроводы высокого и низкого давления и дроссель. Недостатком прототипа является необходимость использования компрессоров для сжатия и рециркуляции, что снижает эффективность работы установки.
Использование термоакустического теплового насоса исключает необходимость применения компрессора для рециркуляции несжиженного газа.
Принципиальная схема термоакустической установки для получения СПГ (сжиженного природного газа) представлена на Фиг.1. Установка состоит из следующих основных узлов:
- Вход ПГ (природного газа)
- Блок очистки и осушки газа
- Противоточный теплообменник
- Дроссель 1 Джоуля-Томсона
- Разделитель пара и конденсата
- Дроссель 2 на линии СПГ из разделителя пара и конденсата
- Дроссель 3 на линии ПГ в горелку
- Горелка
- Термоакустический двигатель
- Воздушный теплообменник двигателя
- Волновод
- Термоакустический холодильник
- Воздушный теплообменник холодильника
- Сборник СПГ
Данное изобретение обеспечивает энергетическую эффективность установок для производства СПГ.