Спосіб зрідження природного газу

1. Спосіб зрідження природного газу шляхом охолодження його в першому ступені теплообмінника, сепарації, розділення його на два потоки, перший з яких охолоджують в теплообміннику другого ступеня і сепарують, а другий потік розширюють, об'єднують його із зворотним потоком газу з резервуара зрідженого газу і подають в теплообмінник другого ступеня, потім - в теплообмінник першого ступеня в напрямі протитечії, який відрізняється тим, що перший потік після теплообмінника другого ступеня і сепарації дроселюють, а другий потік спрямовують в канали барабана, що C2 2 (19) 1 3 63211 4 Недоліком цього способу є низький коефіцієнт лообмінника другого ступеня охолоджують в тепкорисної дії вихрової труби, що знижує ефективлообміннику третього ступеня і потім дроселюють, ність установки і підвищує вартість зрідженого а зворотний потік газу з резервуара подають в продукту. теплообмінник третього ступеня в напрямі протиУ основу винаходу поставлено задачу розротоку, потім об'єднують з потоком розширеного газу бити такий спосіб зрідження природного газу за з каналів барабана, що обертається і подають в допомогою нової послідовності технологічних опетеплообмінник другого ступеня. При цьому після рацій, який забезпечить підвищення ефективності третього ступеня охолодження газ сепарують. установки та зменшить вартість одиниці продукту. Аналіз відомих технічних рішень в області, що Розв'язання цієї задачі полягає в тому, що досліджується, і суміжних областях (системи охоприродний газ зріджують шляхом охолодження в лодження природного газу) дозволяє зробити випершому ступені теплообмінника, сепарації, роздісновок про відсутність в них ознак, подібних до лення його на два потоки, перший з яких охолосуттєвих відрізняючих ознак в способі зрідження джують в теплообміннику другого ступеня і сепаприродного газу, що заявляється. рують, а другий потік розширюють, об'єднують Вказані ознаки володіють винахідницьким рівйого із зворотним потоком газу з резервуара зріднем, застосування їх дозволяє знизити вартість женого газу і подають в теплообмінник другого зрідженого продукту. ступеня, потім в теплообмінник першого ступеня в Спосіб пояснюється кресленнями, де напрямі протитоку, перший потік після теплообна Фіг.1 приведена схема установки що реалімінника другого ступеня і сепарації дроселюють, а зує даний спосіб, другий потік спрямовують в канали барабана, що на Фіг.2 приведене аксонометричне зображенобертається, розширюють його хвилями розріня вузла А, дження, а частину зворотного потоку після теплона Фіг.3 - хвильова діаграма, що пояснює прообмінника першого ступеня стискують хвилями цеси в каналах барабана, стиснення в каналах того же барабана. При цьому на Фіг.4 приведена схема в якій реалізована частину зворотного потоку газу після стиснення в рециркуляція частиш природного газу на вхід каналах барабана, що обертається, охолоджують установки до температури навколишнього середовища, і на Фіг.5 приведена схема установки з трьома об'єднують з прямим потоком газу. Перший потік ступенями охолодження. після охолодження у теплообміннику другого стуУстановка на Фіг.1 містить трубопроводи 1-14, пеня та сепарації подають в теплообмінник третеплообмінники 15, 16, сепаратори 17, 18 дросетього ступеня і потім дроселюють, а зворотний люючий пристрій 19, резервуар для збору рідкого потік газу з резервуара подають в теплообмінник природного газу 20, барабан 21 з каналами 22, третього ступеня в напрямі протитоку, потім об'єдторцевий диск 23 з вікнами 24 подачі газу високого нують з потоком розширеного газу з каналів баратиску, що розширюється, і відведення розширенобана, що обертається, і подають в теплообмінник го газу 25, торцевий диск 26 з вікнами 27 подачі другого ступеня в напрямі протитоку. При цьому газу низького тиску, що стискується, і відведення після третього ступеня охолодження газ сепаругазу високого тиску 28, електродвигун 29. ють. Природний газ трубопроводом 1 подають в У способі, що пропонується, першу частину теплообмінник першого ступеня 15, охолоджують, потоку після теплообмінника другого ступеня дровідділяють конденсат в сепараторі 17. Рідку фазу селюють, а другу частину розширюють в каналах відводять трубопроводом 2, а газ розділюють на барабана, що обертається, за допомогою хвиль два потоки. Перший потік трубопроводом З подарозрідження із здійсненням роботи стиснення звоють в теплообмінник другого ступеня 16, охолоротного потоку газу з резервуара. Цей потік газу джують і відділяють конденсат в сепараторі 18 охолоджують до температури навколишнього серідку фазу відводять по трубопроводу 4. Газ з середовища і подають на вхід установки. Першу часпаратора 18 дроселюють через дроселюючий притину потоку газу після теплообмінника другого стустрій 19. При цьому відбувається охолодження пеня охолоджують в теплообміннику третього газу і частина його зріджується. Рідкий природний ступеня 4 за допомогою зворотного потоку газу з газ, що утворюється, збирають в резервуарі 20. резервуара і сепарують. Другий потік газу після сепаратора 17 трубопровоВідрізняючими ознаками запропонованого дом 8 подають через вікна подачі газу високого способу від відомих є те, що перший потік після тиску 24; які розташовані в торцевому диску 23, теплообмінника другого ступеня та сепарації дроспрямовують в канали 22 циліндричного барабана селюють, а другий потік розширюють в каналах 21, що обертається за допомогою електродвигуна барабана, що обертається, за допомогою хвиль 29. Канали 22 утворені, наприклад, радіальними розрідження, причому робота розширення викорилопатками, розташованими вздовж твірної і цилінстовується для стиснення частини зворотного подричним бандажем, що закриває канали по зовнітоку в каналах того же барабана, після теплообшньому діаметру. У каналах відбувається розшимінника першого ступеня. При цьому зворотний рення газу завдяки утворенню хвиль розрідження і потік газу після стиснення в каналах барабана, що зниження температури. При цьому газ передає обертається, охолоджують до температури навкоенергію в хвильовій формі для стиснення потоку лишнього середовища, об'єднують з частиною газу, що надходить до каналів з вікон 27, в безпопрямого потоку газу охолоджують, подають в касередньому контакті. Ступінь розширення в кананали того ж барабана, і далі розширюють за дополах 22 барабана 21 вибирають такий, щоб тиск в могою хвиль розрідження. Перший потік після тепкінці розширення був приблизно таким, як і після 5 63211 6 розширення в дросельному пристрої 19. Через вікон. вікна 25 газ, що розширився, виходить із трубопВ установці на Фіг.4, що реалізує даний спосіб роводу 9, об'єднують з зворотним потоком газу з газ після стиснення в каналах 22 барабана 21, що резервуара 20, що надходить із трубопроводу 7, обертається, подають в охолоджувач 31 і далі та подають у теплообмінник другого ступеня 16 у трубопроводом 32 на вхід установки, та об'єднунапрямку протитоку. У теплообміннику відбуваєтьють з прямим потоком газу, що подається трубопся відбір теплоти від прямого потоку і підігрівання роводом 1 на вхід теплообмінника першого ступезворотного потоку газу, який по трубопроводом 11 ня 15. подається в теплообмінник першого ступеня 15 в В установці на Фіг.5 газ після сепаратора 18 напрямку протитоку. Відведення підігрітого газу з другого ступеня трубопроводом 33 подається в теплообмінника першого ступеня 15 здійснюється теплообмінник 34 третього ступеня, охолоджуєтьтрубопроводом 12. Потім частина газу по трубопся і далі розширюється в дросельному пристрої роводу 13 подається споживачеві, а інша частина 19. Зворотний потік газу з резервуара 20 трубоптрубопроводом 10 подають в канали 22 циліндрироводу 7 подається в теплообмінник 34 і трубопчного барабана 21 через вікна подачі газу низького роводом 35 поступає на об'єднання з газом, що тиску 27, які виконані в нерухомому торцевому надходить трубопроводом 9 і далі йде в теплообдиску 26. Газ, що поступив, в канали 22 барабана мінник 16. 21 стискують за допомогою хвиль стиснення, що Приклад реалізації способу по схемі на Фіг.1. створюються завдяки передачі енергії у хвильовій Природний газ з тиском 8МПа і температурою формі від газу, що розширюється. Стиснений до 291 К (18°С) надходить трубопроводом 1 в теплонеобхідного тиску газ виводять через вікна відвеобмінник 15, в якому його охолоджують до темпедення стисненого газу 28 і приєднаний до них труратури 263К (-10°С). Конденсат, що утворився, бопровід 14, та подають споживачеві. відділяється в сепараторі 17, рідка фракція відвоФіг.3 пояснює процеси, що відбуваються в кадиться по трубопроводу 2. Після сепаратора потік налах барабана. На ньому зображена розгортав газу розділюють на дві частини. Першу частину, каналів 22 барабана 21, напрям 30 переміщення що становить 64% від загального потоку, з тиском каналів відносно торцевих дисків, вікно подачі газу 8МПа і температурою 263 К (-10°С) подають по високого тиску 24, вікно 25 відведення газу, що трубопроводу 8 у вікно 24 подачі газу, що розширозширився, вікно 27 подачі газу низького тиску, рюється. Другу частину, що становить 36% від що стискується, вікно відведення стисненого загального потоку, направляють в теплообмінник газу 28. 16, де охолоджують до температури 186 К (-87°С). Процеси розширення і стиснення в каналах віРідка фракція, що утворилася, відділяють в сепадбуваються таким чином. "При сполученні довільраторі 18 і відводять трубопроводом 4. Після сеного каналу, заповненого газом з низьким тиском з паратора 18 газ трубопроводом 5 подають в дровікном подачі газу високого тиску 24, порція газу селюючий пристрій 19, в якому відбувається входить в канал і по ньому розповсюджується хвирозширення при падінні тиску до 2,0МПа і зниженля стиснення, яка приходить до протилежного кіння температури до 166К (-107°С). При цьому газ ця каналу у момент відкриття вікна відведення входить в двофазний стан. Рідка фаза в кількості стисненого газу 28 (суцільною лінією показана 25,7% від загального потоку, що подається в трулінія розповсюдження хвилі стиснення). Стиснений бопровід 1, збирається в резервуарі 20, в якому газ виходить у вікно 28. Відбита від правого кінця підтримується тиск 2,0МПа. Насичена пара з резеканалу хвиля приходить до лівого кінця каналу у рвуара 20 відводиться трубопроводом 7 і об'єднумомент закриття вікна 24. Надходження газу висоється з потоком газу, що розширився в каналах 22 кого тиску в канал припиняється, а вихід стисненобарабана 21 та виходить з вікон 25. Тиск в кінці го газу у вікно 28 продовжується до моменту його розширення дорівнює 2,0МПа, а температура 188К закриття, що відбувається при підході до правого (-85°С). Адіабатний ККД розширення в каналах 22 кінця каналу хвилі розрідження (показана штрихобарабана 21 рівний 0,7. Потоки газу, ті що постувою лінією). При цьому процес стиснення заверпають трубопроводами 7 і 9, об'єднують в один шується. Потім відкривають вікно 25 відведення потік, який з температурою 182К (-91°С) подають в газу, що розширюється, і в каналі виникає хвиля напрямі протитоку в теплообмінник 16, де підігрірозрідження, яка розповсюджується по каналу і вають до температури 257К (-16°С). Далі трубопсприяє розширенню газу в ньому. Газ, що розшироводом 11 газ подають в теплообмінник 15, підігрився, виходить у вікно 25. При підході хвилі розрівають до температури 285К (12°С) і відводять рідження до правого кінця каналу відкривають віктрубопроводом 12 і потім трубопроводом 13. Часно подачі газу низького тиску 27 і газ тина цього потоку, що складає 28%, подають трузасмоктується в канали. Після повного виходу габопроводом 10 у вікна подачі газу низького тиску зу, що розширився, з каналів і наповнення свіжим для стиснення в каналах 22 барабана 21, що обевікна 25 і 27 закриваються. Далі, описаний вище ртається, де стискується до 8МПа. цикл, повторюється. За один оберт може здійснюТака конструкція, як показали дослідження дає ватися один, два і більше циклів. Тому кожний тозмогу підвисити ефективність установки та зменрцевий диск може містити одну або більше пар шити вартість зрідженого продукту. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 63211 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601