https://www.asiachmical.com/lng-plant/lng-processing-plant.html
1. Klassifisering av naturgass flytende prosess
For tiden er typene av flytende naturgassprosesser hovedsakelig delt inn basert på deres funksjoner og kjølemetoder.
(1) I henhold til deres funksjoner kan de deles inn i grunnleggende flytende flytende enheter og toppbarberende flytende enheter. Småskala LNG-enheter tilhører toppbarberende flytende enheter.
(2) I henhold til kjølemetoden kan den deles inn i: ① kaskade flytende prosess; ② blandet kjølemiddel flytende prosess, inkludert lukket, åpen, propan forkjøling, CII, etc.; ③ flytende prosess med ekspander, inkludert naturgassekspansjon, nitrogenekspansjon, nitrogen-metanekspansjon, etc.
Imidlertid er den ovennevnte inndelingen ikke streng, og en sammensatt prosess brukes vanligvis som inkluderer forskjellige kombinasjoner av visse deler av de forskjellige flytende prosessene beskrevet ovenfor, og hver metode inneholder flere typer.
2. Typer og sammensetning av flytende naturgassanlegg
Typene flytendegjøringsenheter for naturgass inkluderer hovedsakelig flytende enheter for basislast, kondenseringsenheter med toppbarbering, flytende lagrings- og losseenheter for LNG-produksjon og LNG-mottaksterminaler, og deres definisjoner er som følger.
(1) Grunnleggende kondenseringsanlegg: refererer til storskala kondenseringsanlegg produsert for lokal bruk eller ekstern transport.
(2) Kondenseringsanordning med toppbarbering: refererer til en flytendegjøringsanordning for naturgass for toppbarberingsbelastning eller for å supplere vinterdrivstoffforsyningen, vanligvis flytende og lagre overflødig naturgass under lavtoppbelastning og fordamping for bruk i topp- eller nødsituasjoner situasjoner.
(3) Flytende LNG-produksjons-, lagrings- og losseanordning: Det er en ny type flytende anordning for naturgass i marginale gassfelt og offshore gassfelt. Det er foretrukket for sine fordeler med lav investering, kort byggeperiode og enkel riving.
(4) LNG-mottaksterminal: refererer til enheten som mottar LNG-en transportert av LNG-bærere fra hovedlasten for flytende naturgass, vanligvis utstyrt med et system for gjenvinning av flytende væske for LNG-tanktop-kokegass BOG (Boil Off Gas).
Naturgass flytende anlegg er generelt sammensatt av naturgass forbehandlingsprosess, flytende prosess, lagringssystem, kontrollsystem og brannbeskyttelsessystem, blant hvilke flytende prosess er kjernedelen av naturgass flytende anlegg. Storskala LNG-anlegg inkluderer vanligvis flere sett med flytende naturgassanlegg, og hvert sett med flytende produksjonsanlegg kan ha flere produksjonslinjer. På grunn av ulike produksjonsformål for ulike flytende enheter er det naturlig nok store forskjeller i deres spesifikke sammensetninger.
3. LNG-kjølemetode
Den såkalte nedkjøling refererer til bruk av kunstige metoder for å lage teknologi med lav temperatur (under omgivelsestemperatur). Nedkjølingsmetoder inkluderer hovedsakelig følgende tre.
(1) Bruk den endoterme effekten av materialfaseoverganger (som smelting, fordampning, sublimering) for å oppnå kjøling. Den såkalte dampkjølingen refererer til bruken av væskefordampning for å oppnå kjøling. Dampkjøling kan deles inn i tre typer: dampkompresjon (mekanisk kompresjon), dampinjeksjon og absorpsjon. For tiden brukes mest dampkompresjonskjøling.
(2) Bruk kjøleeffekten av gassekspansjon for å oppnå kjøling. Gassekspansjonskjøling bruker for tiden mye turbinekspansjonskjøling, og bruker også strupeventilkjøling og varmeseparatorkjøling.
(3) Bruk den termoelektriske effekten av halvledere for å oppnå kjøling.
I prosessen med flytende naturgass er væskefordampning og gassekspansjon mye brukt for å oppnå kjøling. Strupende kjøling må ha høy nok trykkenergi for å kunne brukes, og effektiviteten er lav. Det brukes vanligvis i situasjoner der trykket på rågassen er høyt og mengden flytendegjøring som kreves er liten.
4. Vanlig naturgass flytende prosess
Ulike flytende prosesser har forskjellige nedkjølingsmetoder. I naturgass flytendegjøringsprosessen inkluderer den vanlige naturgass flytendegjøringsprosessen hovedsakelig kaskade flytende prosess, blandet kjølemiddel flytende prosess og flytende prosess med ekspander, og deres nedkjølingsmetoder er som følger.
(1) Kaskade flytende prosess
Den består av flere overlappende kjølesykluser som opererer ved forskjellige temperaturer, der delene med høy, middels og lav temperatur bruker henholdsvis høy-, middels og lavtemperaturkjølemidler. Fordampningen av kjølemediet i høytemperaturdelen brukes til å kondensere kjølemediet i lavtemperaturdelen, og kjølemediet i lavtemperaturdelen fordampes på nytt for å gi ut kjølekapasiteten, og disse delene er forbundet med flere fordampningskondensatorer. Den fordampende kondensatoren er både fordamperen til høytemperaturdelen og kondensatoren til lavtemperaturdelen. for naturgass
For flytendegjøring brukes for det meste en tre-trinns kaskadekjølesyklus med propan, etylen og metan som kjølemidler.
(2) Blandet kjølemiddel flytende prosess
Prosessen ble utviklet fra kaskadekjøleprosessen på slutten av 1960-tallet. Hydrokarbonblandinger (N2, C1, C2, C3, C4, C5) brukes mest som kjølemidler for å erstatte flere rene komponenter i kaskadekjøleprosessen, og sammensetningen bestemmes i henhold til sammensetningen og trykket til mategassen. Ved å utnytte egenskapene til de tunge komponentene i flerkomponentblandingen som kondenserer først og de lette komponentene som kondenserer senere, kan kjølekapasiteten til forskjellige temperaturnivåer oppnås ved sekvensiell kondensering, separering, struping og fordamping, og i henhold til om det blandede kjølemediet blandes med den rå naturgassen. Det finnes to typer blandede kjøleprosesser: lukket og åpen.
(3) Flytende prosess med ekspander
Ekspansjonskjølesyklusen bruker for det meste Reverse-Brayton-syklusen. I denne syklusen blir arbeidsvæsken isentropisk komprimert av kompressoren, avkjølt av kjøleren, og deretter ekspandert isentropisk adiabatisk i turbokspanderen og utfører eksternt arbeid for å oppnå lavtemperaturluftstrøm for å produsere kald energi. I prosessen med flytende naturgass, vedtar ekspansjonskjøling hovedsakelig følgende fire former: naturgass direkte ekspansjonskjøling, nitrogenekspansjonskjøling, nitrogen-metan blandet ekspansjonskjøling, etc.
5. Kjøleprinsipp og egenskaper ved flytende prosess med ekspander
Expander Cycle refererer til prosessen med å realisere flytende naturgass ved å bruke høytrykkskjølemiddel og Claude-sykluskjøling gjennom adiabatisk ekspansjon av en turbo-ekspander. Nøkkelutstyret er turboekspanderen, som har fordelene med høy isentropisk effektivitet og utvinnbart ekspansjonsarbeid. Derfor favoriseres denne prosessen mer og mer av toppbarberende LNG-anlegg med liten flytende kapasitet, og brukes vanligvis for enheter med flytende kapasitet på 7×104-70×104m3/d.
Det grunnleggende prinsippet for flytende prosesskjøling med en ekspander er: gassen ekspanderer og avkjøles i ekspanderen mens den avgir arbeid, som kan brukes til å drive kompressoren; når det er en "naturlig" trykkforskjell mellom rågassen som kommer inn i enheten og den kommersielle gassen som forlater enheten, vil flytende prosessen ikke trenge å suppleres med energi "fra omverdenen", men vil stole på "naturlig" trykkforskjeller for å oppnå kjøling gjennom ekspanderen. I henhold til forskjellige kjølemidler kan den deles inn i flytendegjøringsprosess for nitrogenekspansjon, flytendegjøringsprosess for nitrogen-metan blandet ekspansjon og flytendegjøringsprosess for direkte ekspansjon av naturgass.
(1) Naturgass direkte ekspansjon flytende prosess
Denne prosessen refererer til prosessen med å direkte utnytte høytrykksnaturgassen fra gassfeltet og adiabatisk utvide den i ekspanderen til trykket i overføringsrørledningen, og dermed realisere prosessen med flytende naturgass. Den er spesielt egnet for anledninger der rørledningstrykket er høyt, det faktiske driftstrykket er lavt og trykket må reduseres på midten. Siden naturgassen som kommer inn i ekspanderen ikke trenger å fjerne CO2, men bare trenger å fjerne CO2 fra den flytende delen av rågassen, reduseres forbehandlingsgassvolumet kraftig. Når enheten er i normal drift, komprimeres naturgassen som er fordampet fra lagertanken av returgasskompressoren og returneres deretter til systemet for flytendegjøring. Denne prosessen kan spare kostnadene for spesiell produksjon, transport og lagring av kjølemiddel; den har fordelene med enkel prosess, kompakt utstyr, liten investering, fleksibel justering og pålitelig drift. Imidlertid kan denne flytendegjøringsprosessen ikke oppnå lav temperatur, stort sirkulerende gassvolum og lav flytendegjøringshastighet som nitrogenekspansjonsvæskeprosessen, og arbeidsytelsen til ekspanderen er sterkt påvirket av trykket og sammensetningen av råstoffgassen, og sikkerheten kravene til systemet er relativt høye. høy.
(2) Nitrogen ekspansjon flytende prosess
Det er en variant av den direkte ekspansjonsvæskeprosessen, nitrogenkjølesyklusen er skilt fra naturgassvæskekretsen, og klorkjølesyklusen gir kald kapasitet for naturgassen. Dens fordeler er at den har større tilpasningsevne til endring av rågasskomponenter, sterk flytende kapasitet, enkel og praktisk drift av hele systemet; Dvelende agentsirkulasjon er omtrent 40 prosent høyere.
(3) Nitrogen-metan blandet ekspansjonsvæskeprosess
Det er en forbedring av nitrogenekspansjonsvæskeprosessen, som kan redusere varmevekslingstemperaturforskjellen i den kalde enden. Sammenlignet med den blandede kjølemiddelsyklusen har den fordelene med enkel prosess, enkel kontroll, kort oppstartstid og sparing på 10 prosent til 20 prosent av strømforbruket sammenlignet med ren nitrogenekspansjonskjøling.
6. Arbeidsprinsippet til turbokspanderen
En turboexpander er en høyhastighets roterende termisk maskin. I henhold til loven om energikonvertering og bevaring, når gassen utfører eksternt arbeid under adiabatisk ekspansjon i turbokspanderen, vil energien reduseres, og et visst entalpifall vil bli generert samtidig, og dermed redusere temperaturen på selve gassen. og skape forhold for flytendegjøring av gassen.
En turboekspander er faktisk den omvendte handlingen til en sentrifugalkompressor. Sentrifugalkompressoren drives av en elektrisk motor for å øke trykket på gassen, som bruker strøm. Turboekspanderen bruker høyhastighetsluftstrømmen som genereres av ekspansjonen av høytrykksgass for å påvirke arbeidshjulet til turbokspanderen, slik at pumpehjulet roterer med høy hastighet. Høyhastighets roterende impeller kan generere en viss mengde kraft, og deretter utføre eksternt arbeid. Samtidig synker både temperaturen og trykket til den utvidede gassen. Med andre ord bruker turboekspanderen hastighetsendringen til mediet til å konvertere energi, som ikke bare kan gi kjølekapasitet for flytende enheten, men også arbeidet som genereres av utvidelsen kan brukes til å drive utstyr som kompressorer eller generatorer, og reduserer enheten LNG. volumetrisk energiforbruk.
