https://www.asachmical.com/lng-plant/lng-processing-plant.html
1. Maagaasi veeldamisprotsessi klassifikatsioon
Praegu jagunevad maagaasi veeldamisprotsesside liigid peamiselt nende funktsioonide ja jahutusmeetodite järgi.
(1) Vastavalt nende funktsioonidele võib need jagada põhilisteks veeldamisseadmeteks ja tipp-raseerimisseadmeteks. Väikesemahulised veeldatud maagaasiüksused kuuluvad peak-habemeajamisvedeliku üksuste hulka.
(2) Vastavalt jahutusmeetodile võib selle jagada: ① kaskaadi veeldamise protsess; ② segatud külmutusagensi veeldamise protsess, sealhulgas suletud, avatud, propaani eeljahutus, CII jne; ③ vedeldamisprotsess ekspanderiga, sealhulgas maagaasi paisutamine, lämmastiku paisumine, lämmastiku-metaani paisumine jne.
Ülaltoodud jaotus ei ole siiski range ja tavaliselt kasutatakse liitprotsessi, mis hõlmab ülalkirjeldatud mitmesuguste vedeldamisprotsesside teatud osade erinevaid kombinatsioone ja iga meetod sisaldab mitut tüüpi.
2. Maagaasi veeldamistehaste tüübid ja koostis
Maagaasi veeldamissõlmede tüübid hõlmavad peamiselt baaskoormusega veeldamisseadmeid, tipp-habemeajamisseadmeid, veeldatud maagaasi tootmise hoiu- ja mahalaadimisseadmeid ning LNG vastuvõtuterminale ning nende mõisted on järgmised.
(1) Põhikoormuse veeldamistehas: viitab suuremahulisele veeldamistehasele, mis on toodetud kohalikuks kasutamiseks või väliseks transpordiks.
(2) Peak-raseeriv veeldamisseade: tähistab maagaasi vedeldamisseadet raseerimise tippkoormuseks või talvise kütusevaru täiendamiseks, mis tavaliselt vedeldab ja säilitab üleliigse maagaasi madala tippkoormuse ajal ning uuesti aurustatakse kasutamiseks tippkoormusel või hädaolukorras. olukordi.
(3) Ujuv veeldatud maagaasi tootmis-, ladustamis- ja mahalaadimisseade: see on uut tüüpi maagaasi veeldamisseade marginaalsetes gaasimaardlates ja avamere gaasimaardlates. Seda eelistatakse madalate investeeringute, lühikese ehitusperioodi ja lihtsa lammutamise eeliste tõttu.
(4) LNG vastuvõtuterminal: seade, mis võtab vastu LNG-kandjate poolt veetavat LNG-d põhikoormusega maagaasi veeldamisseadmest, mis on üldjuhul varustatud veeldatud maagaasi paagi pealt keeva gaasi BOG (Boil Off Gas) veeldatud maagaasi taaskasutamise süsteemiga.
Maagaasi veeldamistehas koosneb üldiselt maagaasi eeltöötlusprotsessist, veeldamisprotsessist, hoiusüsteemist, juhtimissüsteemist ja tulekaitsesüsteemist, mille hulgas veeldamisprotsess on maagaasi veeldamistehase põhiosa. Suuremahulised veeldatud maagaasi tehased sisaldavad tavaliselt mitut maagaasi veeldamistehase komplekti ja igal veeldamistehase komplektil võib olla mitu tootmisliini. Erinevate vedeldamisüksuste erineva tootmisotstarbe tõttu on nende spetsiifilistes koostistes loomulikult suured erinevused.
3. LNG külmutusmeetod
Niinimetatud külmutus viitab kunstlike meetodite kasutamisele madala temperatuuriga (alla ümbritseva õhu temperatuuri) tehnoloogia loomiseks. Jahutusmeetodid hõlmavad peamiselt järgmist kolme.
(1) Kasutage jahutamise saavutamiseks materjali faasiüleminekute (nt sulamine, aurustamine, sublimatsioon) endotermilist efekti. Nn auruga jahutamine viitab vedeliku aurustamise kasutamisele jahutuse saavutamiseks. Auruga jahutamise võib jagada kolme tüüpi: auru kokkusurumine (mehaaniline kokkusurumine), aurude sissepritse ja absorptsioon. Praegu kasutatakse enamasti aurukompressioonjahutust.
(2) Kasutage jahutamise saavutamiseks gaasi paisumise jahutavat efekti. Gaasi paisujahutus kasutab praegu laialdaselt turbiini paisujahutust ning kasutab ka drosselklapi jahutust ja soojusseparaatori jahutust.
(3) Kasutage jahutuse saavutamiseks pooljuhtide termoelektrilist efekti.
Maagaasi veeldamise protsessis kasutatakse jahutuse saavutamiseks laialdaselt vedeliku aurustamist ja gaasi paisutamist. Drosseljahutusel peab olema piisavalt kõrge rõhuenergia, et seda kasutada, ja kasutegur on madal. Tavaliselt kasutatakse seda olukordades, kus toorgaasi rõhk on kõrge ja vajaminev vedeldamise kogus on väike.
4. Tavaline maagaasi veeldamise protsess
Erinevatel veeldamisprotsessidel on erinevad külmutusmeetodid. Maagaasi veeldamisprotsessis hõlmab tavaline maagaasi veeldamisprotsess peamiselt kaskaadvedeldamise protsessi, külmutusagensi segavedeldamise protsessi ja paisutajaga vedeldamise protsessi ning nende jahutusmeetodid on järgmised.
(1) Kaskaadne vedeldamise protsess
See koosneb mitmest kattuvast jahutustsüklist, mis töötavad erinevatel temperatuuridel, kus kõrge, keskmise ja madala temperatuuriga osad kasutavad vastavalt kõrge, keskmise ja madala temperatuuriga külmutusaineid. Kõrge temperatuuriga osa külmutusagensi aurustamist kasutatakse külmaaine kondenseerimiseks madala temperatuuriga osas ja madala temperatuuriga osa külmutusagens aurustatakse uuesti jahutusvõimsuse väljastamiseks ning need osad on ühendatud mitme aurustuskondensaatoriga. Aurustuskondensaator on nii kõrge temperatuuriga osa aurusti kui ka madala temperatuuriga osa kondensaator. maagaasi jaoks
Veeldamiseks kasutatakse enamasti kolmeastmelist kaskaadjahutustsüklit, milles külmutusagensiteks on propaan, etüleen ja metaan.
(2) Segajahutusagensi veeldamise protsess
Protsess arenes välja 1960. aastate lõpus kaskaadjahutusprotsessist. Süsivesinike segusid (N2, C1, C2, C3, C4, C5) kasutatakse külmutusagensina enamasti mitme puhta komponendi asendamiseks kaskaadjahutusprotsessis ning koostis määratakse vastavalt toitegaasi koostisele ja rõhule. Kasutades ära mitmekomponendilise segu raskete komponentide omadusi, mis kondenseeruvad esmalt ja kerged komponendid kondenseeruvad hiljem, saab erinevate temperatuuritasemete jahutusvõimsust saavutada järjestikuse kondenseerimise, eraldamise, drossel ja aurustamise teel ning vastavalt sellele, kas segatud segu. külmutusagens segatakse toormaagaasiga. Segajahutusprotsesse on kahte tüüpi: suletud ja avatud.
(3) Vedeldamisprotsess paisutaja abil
Paisutav jahutustsükkel võtab enamasti kasutusele tagurpidi-Braytoni tsükli. Selles tsüklis surutakse töövedelik kompressori poolt isentroopiliselt kokku, jahutatakse jahutiga ja seejärel paisutakse turboekspandris isentroopiliselt adiabaatiliselt ning tehakse välistööd, et saada madala temperatuuriga õhuvool külma energia tootmiseks. Maagaasi veeldamise protsessis on paisutamine jahutus peamiselt neljal kujul: maagaasi otsepaisutamine jahutus, lämmastiku paisutamine jahutus, lämmastiku-metaani segapaisu jahutus jne.
5. Expanderiga veeldamise protsessi külmutuspõhimõte ja omadused
Expander Cycle viitab maagaasi veeldamise protsessile, kasutades kõrgsurvekülmaainet ja Claude'i tsükliga jahutamist turbopaisutaja adiabaatilise paisumise kaudu. Võtmevarustuseks on turboekspander, mille eelisteks on kõrge isentroopiline efektiivsus ja taastatav paisutustöö. Seetõttu eelistavad seda protsessi üha enam väikese veeldusvõimsusega tipphabemenuga raseerivad veeldatud maagaasi tehased ja seda kasutatakse tavaliselt seadmetes, mille veeldusvõimsus on 7×104-70×104m3/d.
Ekspanderiga veeldamisprotsessis jahutamise põhiprintsiip on: gaas paisub ja jahtub ekspanderis töö väljastamisel, mida saab kasutada kompressori käitamiseks; kui seadmesse siseneva toorgaasi ja seadmest väljuva kaubandusliku gaasi vahel on "looduslik" rõhuerinevus, siis veeldamine Protsessi ei pea täiendama "välismaailmast pärit energiaga", vaid see tugineb "looduslikule" rõhu erinevused, et saavutada jahutus läbi paisutaja. Erinevate külmutusagensite järgi võib selle jagada lämmastiku paisutamise veeldamisprotsessiks, lämmastiku-metaani segapaisutamise veeldamisprotsessiks ja maagaasi otseseks paisumisega veeldamisprotsessiks.
(1) Maagaasi otsepaisutamise veeldamise protsess
See protsess viitab gaasiväljast pärineva kõrgsurvegaasi otsese ärakasutamise ja selle adiabaatilise laiendamise protsessile ekspanderis kuni ülekandetorustiku rõhuni, realiseerides seeläbi maagaasi veeldamise protsessi. See sobib eriti hästi juhtudel, kui torujuhtme rõhk on kõrge, tegelik töörõhk madal ja rõhku tuleb keskel vähendada. Kuna ekspanderisse sisenev maagaas ei pea CO2 eemaldama, vaid CO2 eemaldab ainult toorgaasi veeldatud osast, väheneb eeltöötlusgaasi maht oluliselt. Kui seade on normaalses töös, surutakse akumulatsioonipaagist aurustunud maagaas kokku tagasivoolugaasi kompressoriga ja suunatakse seejärel tagasi süsteemi veeldamiseks. See protsess võib säästa külmutusagensi eritootmise, transpordi ja ladustamise kulusid; Selle eeliseks on lihtne protsess, kompaktsed seadmed, väikesed investeeringud, paindlik reguleerimine ja usaldusväärne töö. Selle veeldamisprotsessiga ei saa aga lämmastiku paisutamise veeldamisprotsessina saavutada madalat temperatuuri, suurt ringleva gaasi mahtu ja madalat veeldamiskiirust ning paisuti töövõimet mõjutavad suuresti toorainegaasi rõhk ja koostis ning ohutus. süsteemi nõuded on suhteliselt kõrged. kõrge.
(2) Lämmastiku paisutamise veeldamise protsess
See on otsese paisumisega veeldamisprotsessi variant, lämmastiku jahutustsükkel on eraldatud maagaasi veeldamise ahelast ja kloori külmutustsükkel tagab maagaasile külma võimsuse. Selle eelised on see, et sellel on suurem kohanemisvõime toorgaasi komponentide muutumisega, tugev veeldamisvõime, kogu süsteemi lihtne ja mugav töö; Püsivate ainete ringlus on umbes 40 protsenti suurem.
(3) Lämmastiku-metaani segapaisutamise veeldamisprotsess
See on lämmastiku paisumise veeldamisprotsessi täiustamine, mis võib vähendada soojusvahetuse temperatuuride erinevust külmas otsas. Võrreldes segajahutusaine tsükliga on selle eeliseks lihtne protsess, lihtne juhtimine, lühike käivitusaeg ja 10–20 protsendiline energiatarbimise kokkuhoid võrreldes puhta lämmastiku paisutamise jahutusega.
6. Turboekspandri tööpõhimõte
Turboekspander on suurel kiirusel pöörlev termomasin. Vastavalt energia muundamise ja jäävuse seadusele, kui gaas teeb turboekspandris adiabaatilise paisumise ajal välist tööd, väheneb selle energia ja samal ajal tekib teatav entalpia langus, mis vähendab gaasi enda temperatuuri. ja tingimuste loomine gaasi veeldamiseks.
Turboekspander on tegelikult tsentrifugaalkompressori vastupidine toime. Tsentrifugaalkompressorit käitab elektrimootor, et tõsta energiat tarbiva gaasi rõhku. Turboekspander kasutab kõrgsurvegaasi paisumisel tekkivat kiiret õhuvoolu turbopaisutaja töötiiviku löömiseks, nii et tiivik pöörleb suurel kiirusel. Kiiresti pöörlev tiivik suudab genereerida teatud võimsust ja seejärel teha välist tööd. Samal ajal langevad nii paisutatud gaasi temperatuur kui ka rõhk. Teisisõnu kasutab turboekspander energia muundamiseks keskkonna kiiruse muutust, mis ei taga mitte ainult veeldamisseadme jahutusvõimsust, vaid ka paisumisel tekkivat tööd saab kasutada seadmete, näiteks kompressorite või generaatorite käitamiseks, vähendades LNG ühik. mahuline energiatarbimine.