Спосіб каскадного охолодження для зрідження природного газу (варіанти)

1 Спосіб зрідження потоку (10) природного газу, який передбачає, що потік газу вводять в теплообмінний контакт з першим охолоджуючим циклом (32), що містить щонайменше один етап охолодження, де здійснюють зниження температури потоку газу за рахунок теплообміну з першою частиною першого хладагента і отримують потік охолодженого газу, який відрізняється тим, що містить операції, згідно з якими (a) вводять потік (18) охолодженого газу в теплообмінний контакт з другим охолоджуючим циклом (33), що містить щонайменше один етап охолодження, де температуру потоку охолодженого газу додатково знижують за рахунок теплообміну з другим хладагентом і отримують зріджений багатий метаном потік (19), причому вказаний другий хладагент має точку кипіння, яка нижча, ніж точка кипіння першого хладагента, частково охолоджують та конденсують завдяки теплообміну з другою частиною першого хладагента і отримують рідкий продукт з температурою вище приблизно -112°С та з тиском, достатнім для того, щоб зріджений потік був у точці початку його кипіння або нижче, та (b) вводять зріджений потік в засіб (41) для зберігання при температурі приблизно вище 112°С 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що додатково містить етап обробки випаровувань (21), отриманих під час випаровування зрідженого природного газу, що має температуру вище приблизно -112°С (-170°С) та тиск, достатній для того, щоб зріджений продукт був у точці початку його кипіння або нижче, причому випаровування частково зріджуються в процесі зрідження 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що додатково містить етап, згідно з яким відокремлюють випаровування у перший та другий потоки, стискають перший потік та направляють стиснутий перший потік в процес зрідження до останнього етапу охолодження другого циклу (33) охолодження, зазначений другий потік проходить у теплообмінник (42) і нагріває другий потік випаровувань та охолоджує потік (18) природного газу при застосуванні нагрітого другого потоку випаровувань як палива 4 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що додатково містить етап, згідно з яким, вводять перший потік випаровувань у потік газу до останнього етапу другого циклу (33) охолодження 5 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що додатково містить етап, згідно з яким, відокремлюють випаровування (21) у перший та другий потоки, стискають перший потік та направляють стиснутий перший потік в теплообмінник (42), пропускають другий потік крізь теплообмінник (42), нагрівають другий потік та охолоджують стиснутий перший потік, вводять охолоджений стиснутий перший потік в потік (18) природного газу до останнього етапу другого циклу (33) охолодження 6 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що потік (10) газу, що включає метан та вуглеводні компоненти, важчі за метан, додатково піддають операції, згідно з якою вилучають переважну частину більш важких вуглеводнів і отримують потік (12) пари, багатий метаном, та рідкий потік (13), багатий більш важкими вуглеводнями, причому потік пари потім зріджують способом за п 1 7 Спосіб за п 6, який відрізняється тим, що рідкий потік (13), багатий більш важкими вуглеводнями, додатково фракціонують (36), виробляючи пару (15), багату етаном, який комбінують з потоком (10), багатим метаном 8 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що зрідження потоку (10) виконують із застосуванням тільки двох замкнутих циклів (32 і 33) охолодження в каскадній конфігурації 9 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що потік (10) газу, що включає метан та вуглеводні компоненти, важчі за метан, додатково, після операції (а), піддають операції вилучення (36) переважної О о 49072 частини більш важких вуглеводнів для отримання потоку (15) газу, які не містять вуглеводнів і мають три або більше атомів вуглецю, стискають потік (18) пари, повторно охолоджують потік газу протягом щонайменше одного етапу охолодження за допомогою третьої частини хладагента першого циклу (32) охолодження, після чого продовжують операцію (Ь) за п 1 10 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що потік (10) стиснутого багатого метаном газу має тиск вище 3103 кПа (450 psia) 11 Спосіб зрідження потоку (10) природного газу, в якому природний газ охолоджують шляхом використання одного або більше теплообмінників (ЗО) у першому циклі (32) каскадної системи охолодження, що має два цикли, який відрізняється тим, що містить операції, згідно з якими (а) охолоджений природний газ пропускають в роздільник (34) фаз та отримують перший потік (17) пари та рідкого потоку (11), (b) потік (11) рідкого природного газу пропускають через деметанізатор (35) та отримують другий потік (12) парита другий рідкий потік (13), (c) другий рідкий потік (13) направляють в фракціонуючий пристрій (36), де отримують конденсований продукт (14), додатковий хладагент (16) та третій потік (15) пари, (d) з'єднують перший потік (17) пари, другий потік (12) пари та третій потік (15) пари та пропускають з'єднаний потік пари в один або більш теплообмінників (37), що охолоджують другим циклом (33) каскадної системи охолодження, де здійснюють часткове зрідження комбінованого потоку пари, та (є) з'єднують потік пари, що отримують в ході операції (d) і пропускають в розширювальний засіб (40), де отримують зріджений природний газ (20), що має температуру вище приблизно -112°С (170°F) та тиск, достатній для того, щоб рідкий продукт був у точці початку його кипіння або нижче Цей винахід відноситься до способу зрідження природного газу, а більш конкретно, до способу виробництва зрідженого природного газу під тиском (ЗПГП) Завдяки своїм якостям, що відносяться до чистоти горіння та зручності застосування, природний газ в останні роки став широко використовуватися Багато які джерела природного газу розташовані у віддалених районах, на великих відстанях від будь-яких комерційних ринків газу Іноді трубопровід доступний для транспортування добутого природного газу до комерційного ринку Коли транспортування по трубопроводу неможливо, добутий природний газ часто перероблюється в зріджений природний газ (що зветься «ЗПГ») для транспортування на ринок Патент US 5 473 900 представляє найближчий аналог, бо розкриває застосування циклу каскадного охолодження для отримання зрідженого природного газу за умови тиску, близького до атмосферного, та температури нижче близько -160°С Згідно З ЦИМ патентом спосіб зрідження потоку стиснутого, багатого метаном газ передбачає, що потік газу вводять в теплообмінний контакт з першим охолоджуючим циклом що містить щонайменше один етап охолодження де здійснюють зниження температури потоку газу за рахунок теплообміну з першою частиною першого хладагента і отримують поток охолодженого газу, причому природний газ охолоджується за допомогою одного або більше теплообмінників (ЗО) у першому циклі охолодження каскадної системи охолодження, що має два цикли роко коливається в залежності від місцезнаходження станції, типовий проект по зрідженню природного газу може коштувати від 5 до 10 мільярдів доларів США, включаючи витрати на розробку родовища Холодильні системи станції можуть оцінюватися у суму, що складає 30% витрат При розробці станції для зрідження природного газу враховують три найбільш важливі обставини (1) вибір циклу зрідження, (2) матеріали, що використовуються для контейнерів, трубопроводів та іншого устаткування, та (3) операції процесу перетворення потока, що подається, природного газу в зріджений природний газ Холодильні системи для зрідження природного газу дорогі у зв'язку з тим, що для зрідження природного газу необхідне дуже сильне охолодження Типовий потік природного газу поступає на станцію для зрідження природного газу під тиском від коло 4830кПа до коло 7600кПа та з температурами від коло 20°С до коло 40°С Природний газ, яким переважно є метан, не може бути зріджений простим підвищенням тиску, як у випадку з більш тяжкими вуглеводнями, що застосовуються в енергетичній галузі Критична температура метану складає -82,5°С Це означає, що метан може бути зріджений тільки при температурі більш низькій, ніж ця, незалежно від зусилля, що прикладається Критична температура природного газу складає від коло -85°С до коло -62°С Як правило, сполуки природного газу при атмосферному тиску будуть зріджуватися у температурному діапазоні коло -165°С - -155°С Так як холодильне устаткування складає таку значну частину витрат на устаткування для зрідження природного газу, великі зусилля були прикладені для зменшення витрат на охолодження Однією З характерних ознак станції для зрідження природного газу є великі інвестиційні капіталовкладення, які необхідні для створення станції Устаткування, що застосовується для зрідження природного газу, в цілому, досить дороге Станція для зрідження газу заснована на декількох базових системах, що включають устаткування для очищення газу, для вилучення домішок, зрідження, охолодження, енергетичне устаткування та споруди для зрідження природного газу ши Хоч багато циклів охолодження використовувалися для зрідження природного газу, найбільш широко використовуємими зараз на станціях для зрідження природного газу є три типи (1) «цикл розширення», який розширює газ від високого тиску до низького тиску з ВІДПОВІДНИМ зменшенням температури, (2) «цикл багатокомпонентного охо 49072 лодження», в якому використовується багатокомпонентний хладагент в спеціально сконструйованих теплообмінниках, та (3) «каскадний цикл», в якому використовується багато однокомпонентних охолоджуючих речовин в теплообмінниках, що розташовані послідовно для зменшення температури газу до температури зрідження В більшості циклів зрідження природного газу застосовуються варіації або комбінації цих трьох базових типів В каскадній системі, як правило, застосовують два або більше циклів охолодження, в яких розширений хладагент з одної стадії використовують для конденсування стиснутого хладагенту в наступній стадії В кожній наступній стадії використовують більш легкий, більш летючий хладагент, який, при розширенні, забезпечує більш глибокий рівень охолодження та, таким чином, вона здібна охолоджувати до більш низької температури Для зведення до мінімуму споживання енергії, що потрібна для компресорів, кожний цикл охолодження, типово, розділений на кілька ступенів тиску ( широко використовують три або чотири ступені ) Ступені тиску дають ефект розділення роботи по охолодженню на кілька температурних етапів Пропан, етан, етилен та метан є широко використовуваними охолоджуючими речовинами Оскільки пропан може конденсуватися при порівняно низькому тиску повітряними або водяними охолоджуючими засобами, пропан звичайно є хладагентом першої стадії Етан або етилен може використовуватися як хладагент другої стадії Конденсування етану, що виходить з станового компресора, вимагає низькотемпературного хладагенту Пропан виконує цю функцію низькотемпературного хладагента Подібно до цього, якщо метан використовують як хладагент заключної стадії, етан використовують для конденсування метану, що виходить з метанового компресора Пропанову охолоджуючу систему, таким чином, використовують для охолодження живильного газу та для конденсування станового охолоджувача, та етан використовують для подальшого охолодження газу, що подається, та для конденсування метанового охолоджувача Матеріали, що використовуються на звичайних станціях для зрідження природного газу, також впливають на вартість станції Контейнери, трубопроводи та інше устаткування, що використовується на заводах для зрідження природного газу, як правило, виконані щонайменш частково з алюмінію, нержавіючої сталі або сталі з високим вмістом нікелю для забезпечення необхідної МІЦНОСТІ та СТІЙКОСТІ до розриву при низьких температурах На звичайних станціях для зрідження природного газу вода, вуглекислий газ, сірчисті з'єднання, такі як сірчистий водень та ІНШІ КИСЛІ гази, n-пентан та більш тяжкі вуглеводні, включаючи бензол, повинні бути по суті вилучені з процесу обробки природного газу до рівней, що досягають частин на мільйон Частина з цих з'єднань буде замерзати, викликаючи проблеми закупорювання в оброблюючому устаткуванні Інші з'єднання, такі як вміщуючі сірку, як правило, вилучають для ВІДПОВІДНОСТІ комерційній специфікації На звичайній станції для зрідження природного газу устаткування для очищення газу потрібне для вилучення вуглекислого газу та кислих газів В устаткуванні для очищення газу, як правило, використовують регенеративний процес з ХІМІЧНИМ і/або фізичним розчиненням, і воно вимагає значних капіталовкладень Крім того, експлуатаційні витрати також високі Дегідратори з сухим шаром, такі як молекулярні сита, потрібні для вилучення водяної пари Колона для промивання газу та фракціонуюче устаткування, як правило, використовуються для вилучення вуглеводнів, які викликають проблеми закупорювання На звичайній станції для зрідження природного газу також витягують ртуть, оскільки вона може викликати ушкодження устаткування, сконструйованого з алюмінію Крім того, більшу частину азоту, який може бути присутнім у природному газі, вилучають після обробки, оскільки азот не залишиться в рідкій фазі підчас транспортування звичайного зрідженого природного газу, і наявність парів азоту в контейнерах з зрідженим природним газом в пункті доставки небажана В промисловості залишається насущною потреба в удосконаленому способі зрідження природного газу, який зводить до мінімуму КІЛЬКІСТЬ ХОЛОДИЛЬНОГО устаткування та необхідну в процесі обробки потужність Цей винахід, в цілому, відноситься до способу зрідження потоку газу, багатого метаном та маючого первісний тиск вище приблизно ЗЮОкПа Первинне охолодження для конденсування природного газу здійснюється каскадом циклів охолодження, переважно, тільки з двох циклів Природний газ потім розширюють за допомогою придатного засобу для розширення для отримання багатого метаном рідкого продукту, що має температуру вище, ніж коло -112°С та тиск, достатній для того, щоб рідкий продукт знаходився в точці початку його кипіння або нижче неї Спосіб, що відповідає цьому винаходу, може також конденсувати випаровування, що виробляються зрідженим природним газом під тиском Якщо природний газ утримує вуглеводні, які більш тяжкі ніж метан, та необхідно вилучити більш тяжкі вуглеводні, до способу може бути доданий процес фракціонування Спосіб, що відповідає цьому винаходу, може використовуватися як для первинного зрідження природного газу у джерелі постачання для зберігання та транспортування, так і для повторного зрідження парів природного газу, що виходять при зберіганні та вантаженні на транспортні засоби ВІДПОВІДНО, ЦІЛЛЮ ЦЬОГО винаходу є отримання удосконаленої системи зрідження для зрідження або повторного зрідження природного газу Іншою ціллю цього винаходу є отримання удосконаленої системи зрідження, в якій потрібна суттєво менша потужність, що споживається на стиснення, ніж в системах попереднього рівня техніки Ще однією ціллю цього винаходу є отримання удосконаленого способу зрідження, який є економічним та ефективним в здійсненні Охолодження до дуже низької температури згідно з звичайним способом зрідження природного газу дуже дороге у зрівнянні з відносно помірним охолодженням, необхідним для виробництва зрідженого природного газу під тиском згідно практиці цього винаходу Цей винахід та його переваги будуть краще зрозумілі при звертанні до наступного детального 49072 опису та наданих креслень, які є блок-схемами типових прикладів здійснення цього винаходу Фіг 1 зображує блок-схему одного прикладу здійснення способа, що відповідає цьому винаходу, що демонструє каскадну систему охолодження з двома циклами для виробництва зрідженого природного газу під тиском Фіг 2 зображує блок-схему другого прикладу здійснення цього винаходу, що демонструє спосіб конденсування випаровування та вилучення більш тяжких вуглеводнів Фіг 3 зображує блок-схему третього прикладу здійснення цього винаходу Блок-схеми, що наведені на фігурах, ілюструють різні приклади здійснення способу, ВІДПОВІДНОГО цьому винаходу Фігури не призначені для виключення з об'єму винаходу інших варіантів, які є результатом нормальних та очікуваних модифікацій цих конкретних прикладів здійснення винаходу РІЗНІ необхідні ДОПОМІЖНІ засоби, такі як насоси, клапани, змішувачі потоку, системи керування та датчики виключені з фігур для спрощення та наочності демонстрації В цьому винаході використовується каскадна охолоджуюча система для зрідження природного газу для виробництва багатого метаном рідкого продукту, що має температуру вище приблизно 112°Статиск, достатній для того, щоб рідкий продукт був в точці початку його кипіння або нижче неї Багатий метаном продукт ІНОДІ зветься у цьому описі зрідженим природним газом під тиском ( ЗПГПТ ) Термін «точка початку кипіння» означає температуру та тиск, при яких рідина починає перетворюватися в газ Наприклад, якщо якийсь об'єм зрідженого природного газу під тиском утримується при постійному тиску, але його температура підвищується, температура, при якій в зрідженому природному газі підтиском починають формуватися пухирці газу, є точкою початку кипіння Подібно до цього, якщо якийсь об'єм зрідженого природного газу під тиском утримується при ПОСТІЙНІЙ температурі, але тиск зменшується, тиск, при якому починає формуватися газ, визначає точку початку кипіння В точці початку кипіння суміш є насиченою рідиною Використання каскадної системи охолодження, ВІДПОВІДНО цьому винаходу, вимагає менш енергії для зрідження природного газу, ніж способи каскадного охолодження, що застосовувалися в минулому, та устаткування, що застосовується для здійснення способу, ВІДПОВІДНО цьому винаходу, може бути виконано з менш дорогих матеріалів У протилежність цьому, ВІДОМІ способи, якими виробляють зріджений природний газ при атмосферних тисках, що має такі низькі температури як 161 °С, вимагають того, щоб щонайменше частина виробничого устаткування була виготовлена з дорогих матеріалів для безпеки праці Енергія, що необхідна для зрідження природного газу згідно з цим винаходом, значно зменшена у порівнянні з потребами в енергії звичайної станції для зрідження природного газу Зменшення необхідної для охолодження енергії, що потрібна для здійснення способу, ВІДПОВІДНО цьому винаходу, приводить до великого скорочення капіталовкладень, пропорційно меншим виробничим витра 8 там та збільшеній ефективності та надійності, таким чином, значно підвищуючи економічність виробництва зрідженого природного газу При робочих тисках та температурах, що відповідають цьому винаходу, сталь з вмістом коло 3,5ваг% нікелю може використовуватися в трубопроводах та устаткуванні в самих холодних робочих зонах процесу зрідження, тоді як більш дороге утримання 9ваг % нікелю або алюмінію, як правило, потрібно для такого ж устаткування для здійснення звичайного способу зрідження природного газу Це дає ще одне значне скорочення витрат на здійснення способу, згідно цьому винаходу, порівняно з відомими способами зрідження природного газу Першою важливою обставиною при кріогенній обробці природного газу є забруднення Сирий природний газ, як вихідна сировина, придатна для здійснення способу, згідно цьому винаходу, може містити природний газ, отриманий з шпари з сирою нафтою (попутний газ) або з газової шпари (незв'язаний газ) Склад природного газу може значно варіюватися Стосовно цього випадку, поток природного газу вміщує метан (С-і) в якості головного компонента Природний газ, як правило, буде також утримувати етан (Сг), вищі вуглеводні (Сз) та малі КІЛЬКОСТІ ДОМІШОК, таких як вода, вуглекислий газ, сірчистий водень, азот, бутан, вуглеводні з шістьма або більш вуглецевих атомів в молекулі, грязь, сірчисте залізо, парафін та сиру нафту Розчинність ЦИХ ДОМІШОК варіюється в залежності від температури, тиску та складу При кріогенних температурах ССЬ, вода та ІНШІ ДОМІШКИ можуть формувати тверді частки, які можуть захаращувати проходи для потоків в кріогенних теплообмінниках Ці потенційні труднощі можуть бути переборені вилученням таких домішок, якщо умови в їх чистому компоненті, межі твердої фази при певних температурі та тиску прогнозуються В наступному описі винаходу припускається, що потік природного газу придатним чином оброблений для видалення сірчистих з'єднань та вуглекислого газу та осушений для вилучення води з застосуванням добре відомих способів для отримання потоку «десульфованого, сухого» природного газу Якщо потік природного газу містить важкі вуглеводні, які мали б змогу замерзнути підчас зрідження, або якщо важкі вуглеводні небажані в складі зрідженого природного газу під тиском, важкі вуглеводні можуть бути вилучені в процесі фракціонування до виробництва зрідженого природного газу під тиском, як це описано нижче більш детально Однією перевагою цього винаходу є те, що більш високі робочі температури допускають вміст в природному газі більш високих рівней концентрації заморожуваних компонентів, ніж це було б можливо при звичайному способі зрідження природного газу Наприклад, на звичайній станції для зрідження природного газу, яка виробляє зріджений природний газ при температурі -160°С, вміст СОг має бути нижче приблизно 50 частин на мільйон для усунення проблем заморожування У протилежність цьому, при підтриманні робочих температур вище приблизно -112°С, природний газ може вміщувати СОг на таких високих рівнях, як приблизно 1,4 молекулярного СОг при температу 49072 pax -112°C та 4,2% при -95°С без одержання проблем замерзання при здійсненні способа зрідження, згідно цьому винаходу Крім цього, при здійснені способа, згідно цьому винаходу, немає необхідності в вилученні маючих місце в природному газі помірних кількостей азота, оскільки азот буде залишатися в рідкій фазі разом з зріджуваними вуглеводнями при робочих тисках та температурах, що відповідають цьому винаходу Здібність зменшення, або у деяких випадках виключення устаткування, потрібного для очищення газу та вилучення азоту, коли склад природного газу допускає це, дає значні технічні та економічні переваги Ці та ІНШІ переваги винаходу будуть краще зрозумілі з посиланнями на фігури Як показано на фіг 1, живильний потік 10 стисненого природного газу, переважно, надходить в процес зрідження під тиском, що складає приблизно 1724кПа, та найкраще, вище 4830кПа, і краще, при температурах, які нижче приблизно 40°С, проте, при необхідності, можуть використовуватися різні температури та тиски, і система може бути належним чином модифікована спеціалістами в цій галузі техніки, приймаючи до уваги суть цього винаходу Якщо потік 10 газу має тиск нижче приблизно 1724кПа, він може бути стиснутий придатним компресорним засобом ( не показано ), який може вміщувати один або більше компресорів Живильний потік 10 проходить крізь серію теплообмінників, переважно, крізь два теплообмінника ЗО та 31, які охолоджуються першим циклом 32 охолодження Цикл 32 охолодження охолоджує живильний потік 10 в теплообмінниках ЗО та 31, і охолоджує хладагент в другому циклі 33 охолодження, розташованому далі по ходу процесу зрідження Цикл 33 охолодження додатково охолоджує природний газ в серії теплообмінників, переважно, в трьох теплообмінниках 37, 38 та 39, як показано на фіг 1 Конструкція та робота циклів 32 та 33 охолодження добре ВІДОМІ спеціалістам в цій галузі техніки, і деталі їх роботи основані на попередньому рівні техніки Хладагентом в першому циклі 32 охолодження, переважно, є пропан та хладагентом в другому циклі 33 охолодження, переважно, є етилен Приклади систем каскадного охолодження описані в патенті США № 3596472, Plant Processing of Natural Gas, надрукованому Petroleum Extension Service, The University of Texas at Austin, TX (1974), та Harper, E A et al , Trouble Free LNG, Chemical Engineering Progress, vol 71, №11 (1975) Потік 19 зрідженого природного газу, що виходить з останнього теплообмінника 39, згідно практиці цього винаходу, має температуру вище 112°Статиск, достатній для того, щоб рідкий продукт знаходився в точці початку його кипіння або нижче неї Якщо тиск в потоці 10, коли він виходить з останньої стадії другого циклу охолодження, вище тиску, необхідного для підтримання потоку 10 в рідкій фазі, потік 10 може, при необхідності, проходити крізь один або більше розширюючий засіб, такий як гідравлічна турбіна 40, для вироблення зрідженого природного газу під тиском з зниженим тиском, але все ще маючого температуру вище приблизно -112°С та тиск, достатній для того, щоб рідкий продукт був у точці початку його 10 кипіння або нижче неї Потім зріджений природний газ під тиском спрямовується (потік 20) в придатний транспортний засіб або засіб 41 для зберігання, такий як придатний трубопровід або носій, такий як судно для перевезення зрідженого природного газу під тиском, вантажний автомобіль з цистерною або залізнична цистерна Фіг 2 ілюструє другий приклад здійснення винаходу, і в цьому прикладі та в прикладах, що показані на фіг 1 та 3, частини, що мають однакові номери, мають однакові виробничі функції Однак спеціалісту в цій галузі техніки буде зрозуміло, що виробниче устаткування від одного прикладу до другого може змінюватися в розмірах та продуктивності для роботи з різними витратами потоку, температурами та складами Як показано на фіг 2, живильний потік природного газу надходить в систему по лінії 10 і проходить крізь теплообмінники ЗО та 31, які охолоджуються першим циклом 32 охолодження Цикл 32 охолодження охолоджує живильний потік 10 та охолоджує хладагент в другому циклі 33 охолодження, який знаходиться далі по ходу подання газу в процесі зрідження Після виходу з останнього теплообмінника 31, живильний потік 10 потрапляє в звичайний роздільник 34 фаз Рідкий ПОТІК 11 виходить з донної частини роздільника та проходить в звичайний деметанізатор 35 Деметанізатор виробляє верхній потік 12 пари, який багатий метаном, та нижній потік 13 рідини, який переважно складається з зрідженої частини природного газу (ЗЧПГ), в основному, етану, пропану, бутану, пентану та більш важких вуглеводнів Потік 13 з нижньої частини деметанізатора проходить крізь фракціонуючий пристрій 36, робота якого відома спеціалістам в цій галузі техніки Фракціонуючий пристрій 36 може містити одну або більше фракціонуючих колон (не показані на фіг 2), які розділяють нижній потік 13 рідини на задані КІЛЬКОСТІ етану, пропану, бутану, пентану та гексану Ці рідини витягуються з фракціонуючого приладу 36 як конденсовані продукти, які спільно позначені на фіг 2 як потік 14 Верхні потоки, що виходять з фракціонуючого приладу 36, багаті етаном та іншими легкими вуглеводнями Ці верхні потоки спільно показані на фіг 2 як потік 15 Фракціонуючий прилад, переважно, вміщує безліч фракціонуючих колон ( не показані ), таких як етанвідпнна колона, яка виробляє етан, пропанвідпнна колона, яка виробляє пропан, та бутанвідпнна колона, яка виробляє бутан, які можуть застосовуватися в якості додаткових хладагентів для каскадної охолоджуючої системи (перший та другий цикли 32 та 33 охолодженні) або будь-якої іншої придатної охолоджуючої системи Додаткові потоки хладагентів спільно показані на фіг 2 ЛІНІЄЮ 16 Хоч це не показано на фіг 2, якщо живильний потік 10 вміщує високі концентрації СО2, один або більше додаткових потоків хладагентів можуть вимагати вилучення ССЬ для виключення потенційних проблем закупорювання в охолоджуючому устаткуванні Якщо концентрація ССЬ в живильному потоці перевищує приблизно 3 молекулярних %, фракціонуючий прилад 36 буде, переважно, включати процес вилучення ССЬ Багатий метаном потік 17, що надходить з роздільника 34, багатий метаном потік 12, що над 12 11 49072 ходить з метановідпнної колони 35, та потік 15 з Хоч фіг 2 та 3 показують, що випаровування фракціонуючого приладу 36 комбінуються та провводяться в процес зрідження у точці, що знахоходять як потік 18 в серію теплообмінників 37, 38, диться після етапів фракціонування та перед етата 39 для зрідження природного газу Охолодженпами охолодження охолодження другого циклу ня теплообмінників 37, 38 та 39 забезпечується охолодження, згідно практиці цього винаходу, видругим циклом 33 охолодження, що був описаний паровування можуть вводитися в потік газу, що вище Хоч хладагенти в першому та другому цикзріджується, в будь-якій точці процесу, що знахолах 32 та 33 охолодження циркулюють в замкнутій диться до теплообмінника ЗО та після теплообмінсистемі, якщо хладагенти втрачаються з системи ника 39 та до розширювача 40 з-за протікань, додаткові хладагенти можуть бути Цей винахід не обмежується будь-яким типом отримані з фракціонуючого приладу 36 (ЛІНІЯ 16) В теплообмінника, але з міркувань економічності процесі зрідження, що показаний на фіг 2, тільки кращим є теплообмінник з пластинчастою ребрисдва цикли каскадної системи необхідні для охолотою поверхнею та теплообмінник з холодильною дження потока 10 природного газу згідно практиці камерою Переважно, всі потоки, що вміщують як цього винаходу рідку, так і пароподібну фази, які спрямовуються в теплообмінники, мають обидві (рідку та пароподіПотік 19 зрідженого природного газу, що вихобну) фази, однаково розподілені по площі попедить з останнього теплообмінника 39, проходить речного перерізу проходів, в які вони входять Для крізь один або більше розширювальних засобів, отримання цього краще застосовувати розподільтаких як гідравлічна турбіна 40, для виробництва ний пристрій для окремих пароподібного та рідкого зрідженого природного газу під тиском з темперапотоків Роздільники можуть бути додані в багатотурою вище приблизно -112°С та тиском, достатфазні потоки по необхідності для розділення потонім для того, щоб рідкий продукт був в точці початків на рідкий та пароподібний потоки Такі роздільку його кипіння або нижче неї Потім зріджений ники можуть бути додані в процеси, що показані на природний газ підтиском спрямовують по лінії 20 в фіг 2 та 3, до теплообмінників 38 та 39 придатний засіб 41 для зберігання Підчас зберігання, транспортування та повоПриклад дження з зрідженим природним газом, можуть Імітований баланс маси та енергії був здійснез'являтися значні КІЛЬКОСТІ «випаровувань», тобто, ний для ілюстрації прикладів здійснення винаходу, пари, яку отримують в результаті випаровування що показані на фігурах, та результати показані в зрідженого природного газу Цей винахід, зокрема, таблицях, наведених нижче добре придатний для зрідження випаровувань, що Дані були отримані з застосуванням доступної виробляються зрідженим природним газом під на ринку програми імітації процесу під назвою тиском Спосіб, згідно цьому винаходу, може, при HYSIS™, однак ІНШІ доступні на ринку програми необхідності, застосовуватися для повторного імітації процесу можуть застосовуватися для зрідження таких випаровувань Як показано на отримання даних, включаючи HYSIM™, PROII™Ta фіг 2, випаровування можуть вводитися в процес ASPEN PLUS™, які ВІДОМІ спеціалістам в цій галузі обробки, ВІДПОВІДНИЙ до цього винаходу, по лінії техніки Дані, надані в таблиці 1, запропоновані 21 При необхідності, частина потоку 21 може видля кращого розуміння прикладу здійснення винаводитися як потік 22 та спрямовуватися крізь тепходу, що показаний на фіг 1, але не слід тлумачилообмінник 42 для охолодження потоку 18 пари та ти винахід, як обмежений ним Температури та для нагріву виведених випаровувань для подальшвидкості потоків не повинні розглядатися як обшого використання в якості пального для станції меження винаходу, який може передбачати багато для виробництва зрідженого газу Частина потоку варіацій температур та швидкостей потоків у рам21, що залишилася, проходить крізь звичайний ках його змісту В цьому прикладі здійснення винакомпресор 43 для стиснення випаровувань приходу перший цикл 32 охолодження є пропановою близно до тиску потоку 18 пари та комбінується з системою та другий цикл 33 охолодження є станопотоком 18 вою системою Фіг 3 ілюструє другий приклад здійснення цього винаходу Спосіб, що показаний на фіг 3, подібний до способу, що описаний вище у зв'язку з фіг 2, за винятком того що, як показано на фіг З, потік 18 проходить крізь компресор 44, та стиснутий потік 18 пари потім проходить крізь теплообмінники 45 та 46, які охолоджуються хладагентом першого циклу 32 охолодження Як показано на фіг 3, випаровування можуть, при необхідності, вводитися в потік 18 після охолодження та перед його охолодженням в другому циклі 33 охолодження Щонайменше, частина потоку 21 випаровувань стискується звичайним компресором 43, та стиснутий газ (потік 23) охолоджується теплообмінником 42, який охолоджується потоком 22, який відкачаний з потоку 21 Потік 22, після його нагріву теплообмінником 42, може використовуватися в якості палива для станції для зрідження газу Дані, наведені в таблиці 2, запропоновані для кращого розуміння прикладу здійснення винаходу, що показаний на фіг 2 В цьому прикладі перший цикл 32 охолодження є пропановою системою та другий цикл 33 охолодження є становою системою Підчас використання блок-схеми базового способу, що показаний на фіг1, та при використанні однакових складу та температури живильного потоку, потреба в сумарній проектній потужності для виробництва зрідженого природного газу (під тиском, близьким до атмосферного, та з температурою -160°С) звичайним способом була більш ніж в два рази вища за сумарну проектну потребу в потужності для виробництва зрідженого природного газу під тиском з застосуванням прикладу здійснення винаходу, що показаний на фіг 1 177927кВт (238600л с ) для виробництва зрідженого природного газу проти 75839кВт (101700л с) для вироб 14 13 49072 ництва зрідженого природного газу під тиском Це БИЛЬНОГО газу Крім того, ланцюжок охолодження порівняння було виконано з застосуванням імітаживильного газу може бути доповнена або змінена тора процесу HYSIS™ в залежності від загальних конструктивних потреб для досягнення вимог оптимального та ефективСпеціаліст в цій галузі техніки, особливо який ного теплообміну Як викладено вище, конкретно користується перевагами, наданими цим патенописані варіанти здійснення винаходу та приклади том, знайде безліч модифікацій та варіантів здійсне треба застосовувати для обмеження об'єму нення конкретних способів, що були описані вище винаходу, який визначений наведеними нижче Наприклад, безліч різних температур та тисків мопунктами формули винаходу та їх еквівалентами жуть застосовуватися згідно винаходу в залежності від загальної конструкції системи та складу жиТаблиця 1 Потік 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Фаза, Пар/Рідина П/Р Р П Р Р П/Р Р П П Р Р П П Тиск, кПа 5516 8378 5364 5378 138 5295 3378 5378 5295 5019 2861 2827 2827 Температура, °С 4,4 -34,4 -34,4 187,8 26,7 71,7 13,3 -34,4 -29,4 -92,8 -96,6 -90,0 -90,0 Швидкість, кгмоль/ год 36707 1285 473 817 553 224 25 35422 36120 37469 37469 2724 1375 Сі 92,6 38,13 94,6 5,43 0 19,54 0 94,58 94,11 94,29 94,29 99,11 99,11 Склад, молекулярні % СО2 Сз с2 2,48 0,98 3,9 50,97 1,29 9,61 0,73 0,97 3,69 1,48 13,04 80,05 100 0 0 0 46,61 33,85 97,26 0,01 2,73 0,72 0,97 3,69 0,93 0,96 3,96 0,89 0,94 3,84 0,89 0,94 3,84 0,01 0,28 0,46 0,01 0,28 0,46 N2 0,04 0 0,01 0 0 0 0 0,04 0,04 0,04 0,04 0,14 0,14 Потужність Потужність, кс Потужність, кВт 18000 13423 35400 3300 14300 29000 450 60 -1200 ЗО 99300 101700 26398 2461 10664 21626 336 45 -895 22 74049 75839 Компресори 32, етап 1 32, етап 2 33, етап 1 33, етап 2 33, етап 3 43 36 Розширювач 40 Насос 36 Корисна встановлена потужність Сумарна встановлена потужність Таблиця 2 Потік 10 11 12 13 14 15 16 17 Фаза, Пар/Рідина П/Р Р П Р Р П/Р Р П Тиск, кПа 5516 5378 5364 5378 138 5295 3378 5378 Температура, °С 4,4 -34,4 -34,4 220,0 26,7 73,9 13,3 -34,4 Швидкість, кгмоль/ год 36707 1285 498 787 553 194 40 35422 Сі 92,6 38,13 94,61 2,35 0 8,57 4,52 94,58 Склад, молекулярні % СО2 Сз с2 2,48 0,98 3,9 50,97 1,29 9,61 0,72 0,97 3,69 82,8 1,49 13,36 100 0 0 38,91 5,43 47,09 62,6 0,01 32,87 0,72 0,97 3,69 N2 0,04 0 0,01 0 0 0 0 0,04 49072 15 Потік 18 19 20 21 22 23 Фаза, Пар/Рідина П Р Р П П П Тиск, кПа 5295 9997 2861 2827 2827 10273 16 Продовження таблиці 2 Швидкість, кгмоль/ год 36115 37554 37554 2724 1285 1439 Температура, °С -33,3 -87,8 -95,6 -90,0 -90,0 -3,3 Сі 94,11 94,31 94,31 99,11 99,11 99,11 Склад, молекулярні % СО2 Сз с2 0,93 0,99 3,93 0,89 0,97 3,79 0,89 0,97 3,79 0,01 0,28 0,46 0,01 0,28 0,46 0,01 0,28 0,46 N2 0,04 0,04 0,04 0,14 0,14 0,14 Потужність Потужність, кс Потужність, кВт 15800 11782 35100 1400 7600 14800 1100 18200 ЗО -3900 ЗО 90200 98000 26174 1044 5667 11037 820 13572 22 -2908 22 67263 73080 Компресори 32, етап 1 32, етап 2 33, етап 1 33, етап 2 33, етап 3 43 44 36 Розширювач 40 Насос 36 Корисна встановлена потужність Сумарна встановлена потужність -M 49 0S ш* 9