Спосіб зрідження потоку газу (варіанти)

1. Спосіб зрідження потоку газу, в якому використовують два замкнених цикли, багатокомпонентні холодильні агенти, де холодильний агент з високим рівнем температури охолоджує холодильний агент з низьким рівнем температури, який відрізняє ться тим, що включає наступні стадії, при яких: (a) охолоджують і зріджують потік природного газу шляхом непрямого теплообміну з багатокомпонентним холодильним агентом з низьким рівнем температури в першому замкненому холодильному циклі для виробництва стисненого рідкого продукту, що має температуру, вищу за -112°С і тиск, достатній для того, щоб рідкий продукт знаходився в точці початку кипіння або нижче за неї, (b) нагрівають холодильний агент з низьким рівнем температури шляхом теплообміну у протитечії з іншим потоком холодильного агента з низьким рівнем температури і шляхом теплообміну з потоком холодильного агента з високим рівнем температури, (c) стискають нагрітий холодильний агент з низьким рівнем температури зі стадії (b) до підвищеного тиску і здійснюють його переохолодження зовнішнім охолоджуючим середовищем, (d) здійснюють подальше охолодження холодильного агента з низьким рівнем температури шляхом теплообміну з другим потоком багатокомпонентного холодильного агента з високим рівнем температури і з холодильним агентом з низьким рівнем температури зі стадії (b), причому холодильний агент з високим рівнем нагрівається протягом теплообміну, і (e) стискають нагрітий холодильний агент з високим рівнем температури зі стадії (d) до підвищено 2 (19) 1 3 71595 4 лоджений принаймні частково зріджений другий лодження об'єднаних фаз за допомогою зовнішбагатокомпонентний холодильний агент, здійснюнього охолоджуючого середовища, ють розширення охолодженого принаймні часткопропускають стиснений перший холодильний во зрідженого другого багатокомпонентного холоагент через другий теплообмінник для того, щоб дильного агента для того, щоб отримати охолодити перший холодильний агент другим хонизькотемпературний охолоджувач, і пропускають лодильним агентом, пропускають стиснений пернизькотемпературний охолоджувач у теплообміні ший холодильний агент через перший теплообпротитечією з першим стисненим охолодженим мінник, здійснюють розширення стисненого багатокомпонентним холодильним агентом для першого холодильного агента для перетворення того, щоб принаймні частково здійснити зрідження першого холодильного агента на змішаний холопершого багатокомпонентного холодильного агендильний агент з нижчою температурою і пропуста і принаймні частково здійснити випаровування кають розширений перший холодильний агент другого багатокомпонентного холодильного агенчерез перший теплообмінник у протитечії з цим же та, і здійснюють рециркуляцію другого багатокомхолодильним агентом перед розширенням і з гапонентного холодильного агента в перший ступінь зом, багатим на метан, тим самим нагрівають стиснення. розширений перший холодильний агент і отриму6. Спосіб зрідження потоку газу, багатого на меють стиснену рідину, яка має температуру, вищу тан, в якому використовуються два замкнених циприблизно за -112°С, і здійснюють рециркуляцію кли багатокомпонентного охолодження, який віднагрітого розширеного першого холодильного агерізняється тим, що включає наступні стадії, при нта в др угий теплообмінник, і яких: (d) другий холодильний цикл включає наступні (a) охолоджують і стискують газ у першому теплостадії, при яких: обміннику шляхом теплообміну з першим багатостискають і охолоджують нагрітий другий холодикомпонентним холодильним агентом з першого льний агент принаймні в одному ступені стиснення замкненого холодильного циклу для виробництва й охолодження, який містить розділення фаз нагрістисненого рідкого продукту, що має температуру, того другого холодильного агента на парову фазу вищу за -112°С та тиск, достатній для того, щоб та рідку фазу, окреме стиснення парової та рідкої рідкий продукт знаходився в точці початку кипіння фаз, об'єднання стисненої рідкої фази та стиснеабо нижче за неї; ної парової фази, переохолодження об'єднаних (b) охолоджують перший багатокомпонентний хофаз за допомогою зовнішнього охолоджуючого лодильний агент у другому теплообміннику другим середовища, пропускають стиснений другий холобагатокомпонентним холодильним агентом у друдильний агент через другий теплообмінник для гому замкненому холодильному циклі, того, щоб о холодити перший холодильний агент (c) при цьому перший холодильний цикл включає другим холодильним агентом, наступні стадії, при яких: здійснюють розширення стисненого другого холостискають і охолоджують охолоджений перший дильного агента до нижчої температури і пропусхолодильний агент зі стадії (b) принаймні в одному кають розширений другий холодильний агент честупені стиснення й охолодження, який містить рез другий теплообмінник у протитечії з цим же розділення фаз нагрітого першого холодильного холодильним агентом до моменту розширення і агента на парову фазу та рідку фазу, окреме стистим самим нагрівають розширений другий холодинення парової та рідкої фаз, об'єднання стисненої льний агент. рідкої фази та стисненої парової фази, переохо Галузь винаходу Цей винахід відноситься до способу зрідження природного газу або інших потоків газів, які містять метан. Більш конкретно, винахід відноситься до процесу зрідження двох багатокомпонентних холодильних агентів для виробництва стисненого зрідженого природного газу, що має температуру вище -112°С. Передумови створення винаходу Завдяки характеристикам горіння - його повноті і зручності, природний газ став широко використовуватися в останні роки. Багато джерел природного газу розташовані в відділених районах на великих відстанях від будь-яких ринків збуту газу. Іноді транспортування отриманого природного газу до ринку збуту можна здійснювати за допомогою трубопроводу. В випадку, коли транспортування за допомогою трубопроводу неможливо, отриманий природний газ часто переробляється в зріджений природний газ (який називається "ЗПГ") для транспортування до ринку збуту. Однією з відмітних особливостей заводу для отримання ЗПГ є великі капіталовкладення, що вимагаються від заводу. Устаткування, яке використовується для зрідження природного газу, в цілому є дуже дорогим. Завод для зрідження газу споруджується з декількох основних установок, що включають устаткування для обробки газу з метою видалення домішок, зрідження, охолодження, силове устаткування і устаткування для збереження та відвантажування. Вартість холодильного устаткування може складати для 30 відсотків від загальної вартості. Холодильне устаткування ЗПГ є таким дорогим тому, що для зрідження природного газу необхідне значне охолодження. Як правило, потік природного газу надходить на завод ЗПГ при тиску приблизно від 4830кПа до 7600кПа і температурах 5 71595 6 приблизно від 20°С до 40°С. Природний газ, оснодо нього, і температуру приблизно -160°С. СЗПГ вним компонентом якого є метан, не можна зрідпотребує значно менше охолодження, оскільки жувати просто шляхом підвищення тиску, як в виСЗПГ може бути більш ніж на 50°С тепліший, ніж падку вищи х вуглеводнів, що використовуються звичайний СПГ при атмосферному тиску. для виробництва енергії. Критична температура З "рівня техніки" відомий патент SU476766, для метану складає -82,5°С. Це означає, що метан який стосується низькотемпературної технології і можна зріджувати тільки при температурі, що нижвикористання засобів для зрідження природного ча від вказаної, незалежно від тиску, що приклагазу шля хом теплообміну в протитечії при замкнедається. Оскільки природний газ являє собою суних холодильних циклах, об'єднаних у каскад". міш газів, він зріджується в цілому діапазоні Також відомий винахід за заявкою ЕР0500355, температур. Критична температура природного що відноситься до способу виробництва нафти газу, як правило, знаходиться між -85°С та -62°С. або газу з необробленого нафтового газу, що Суміші природного газу при атмосферному тиску, включає відділення рідких та твердих компонентів як правило, зріджуються в діапазоні температур від необробленого газу одержаного з свердловиміж - 165°С та - 155°С. Оскільки вартість холодини, висушування необробленого газу, о холодженльного устаткування складає таку значну частину ня необробленого газу під тиском для одержання вартості устатк ування для виробництва ЗПГ, були зрідженого нафтового газу при температурі не зроблені значні зусилля для зменшення вартості нижчій за - 120°С та відвантаження зрідженого охолодження. газу в ємності для зберігання при температурі між Хоча відомо багато способів охолодження для близько -100°С та -120°С та тиску від 123МПа, зрідження природного газу, зараз найбільш широтранспортування, наприклад, за допомогою танкеко використовуються на заводах ЗПГ три способи: ру, що містить прийнятні ємності зберігання, до (1) "каскадний спосіб", в якову використовуються віддаленої обробної та/або розподільної станції”. численні однокомпонентні холодильні агенти в Задача даного винаходу полягає в розробці послідовно розташованих теплообмінниках для економічної та покращеної системи охолодження зменшення температури газу до температури замкненого циклу при використанні багатокомпозрідження, (2) "спосіб з детандером", в якому газ нентного холодильного агента для зрідження порозширюється від високого тиску до низького тиску току природного газу. з відповідним зниженням температури, та (3) "баСтисла суть винаходу гатокомпонентний спосіб охолодження", в якому Даний винахід відноситься до способів зрідвикористовується багатокомпонентний холодильження потоку природного газу для виробництва ний агент в спеціально сконструйованих теплообстисненого рідкого продукту, що має температуру мінниках. вище - 112°С і тиск, достатній для того, щоб рідкий В більшості способів зрідження природного гапродукт знаходився в точці початку кипіння або зу використовуються варіанти або поєднання цих нижче її, з використанням двох замкнених циклів трьох основних способів. змішаних (або багатокомпонентних) холодильних Багатокомпонентна холодильна установка агентів, в яких холодильний агент з високим ріввключає циркуляцію потоку багатокомпонентного нем температури охолоджує холодильний агент з холодильного агенту, як правило, після поперенизьким рівнем температури, і холодильний агент днього охолодження приблизно до -35°С за допоз низьким рівнем температури охолоджує і зріджує могою пропану. Типова багатокомпонентна устаприродній газ. Природний газ охолоджують і зрідновка містить метан, етан, пропан і за вибором жують шляхом непрямого теплообміну з холодиінші легкі компоненти. Без попереднього охолольним агентом з низьким рівнем температури в дження пропаном більш важкі компоненти, такі, як першому замкненому холодильному циклі. Холобутан та пентан, можуть бути включені до складу дильний агент з низьким рівнем температури потім багатокомпонентного холодильного агенту. Паранагрівають шляхом теплообміну в протитечії з інметри багатокомпонентного способу охолодження шим потоком холодильного агенту з низьким рівповинні бути такі, щоб в теплообмінниках здійснюнем температури і шля хом теплообміну з потоком валася обробка в нормальному режимі потоку холодильного агенту з високим рівнем температудвофазного холодильного агента. Багатокомпонери. Нагрітий холодильний агент з низьким рівнем нтні холодильні агенти характеризуються властитемператури потім стискають до підвищення тиску вістю конденсуватися в діапазоні температур, що і переохолоджують за допомогою зовнішнього дає можливість спроектувати теплообмінні устаохолоджуючого середовища. Холодильний агент з новки, які можуть бути більш ефективними з точки низьким рівнем температури потім охолоджують зору термодинаміки, ніж холодильні установки з шляхом теплообміну з другим потоком багатокомчистим компонентом. понентного холодильного агента з високим рівнем Однією з пропозицій для зменшення вартості температури і шляхом теплообміну з холодильним охолодження є транспортування зрідженого приагентом з низьким рівнем температури. Нагрітий холодильний агент з високим рівнем температури родного газу при температурах вище -112°С і тисстискують до підвищеного тиску і переохолоджуку, який достатній для того, щоб рідина знаходиють зовнішнім охолоджуючим потоком. лась при температурі точки початку кипіння або Перевагою цього способу охолодження є те, нижче за неї. Для більшості варіантів складу прищо склади двох змішаних холодильних агентів родного газу тиск СЗПГ знаходиться в діапазоні можуть бути легко пристосовані (оптимізовані) приблизно між 1380кПа та 4500кПа. Цей стиснеодин до одного і до складу, температурі і тиску ний зріджений природний газ (СЗПГ) на відміну від зріджуваного потоку для того, щоб звести до мініЗПГ має тиск рівний атмосферному або близький 7 71595 8 муму загальну енергію, що необхідна для способу. то температура, при якій в СЗПГ починається Необхідне охолодження для звичайного блоку утворення пухирів газу, є точкою початку кипіння. уловлювання домішок з продуктів зрідження приАналогічно, якщо певний об'єм СЗПГ утримується родного газу (блок для уловлювання домішок з при постійній температурі, але тиск знижується, то ПЗПГ), розташованого вище за потоком, ніж спосіб тиск, при якому починається утворення газу, визрідження, може бути об'єднано зі способом зрідзначає точку початку кипіння. В точці початку киження, завдяки чому виключається необхідність в піння зріджений газ є насиченою рідиною. Для біокремій холодильній установці. льшості складів природного газу тиск СЗПГ при Спосіб за цим винаходом може також створютемпературі вище -112°С буде між 1380кПа і привати джерело палива при тиску, який відповідає близно 4500. Звернемося до креслення, на якому приводам турбін, що працюють на паливному газі, потік природного газу, що подається, переважно без подальшого стискання. Для потоків, що подаспочатку проходить через звичайний блок уловються та містять N2 потік холодильного агенту лювання домішок з природного газу 75 (блок для може бути оптимізований так, щоб довести до мауловлювання домішок з ПЗПГ). Якщо потік прироксимуму відвід N2 в потік палива. дного газу містить важкі вуглеводні, які можуть Спосіб може зменшити загальне необхідне виморожуватися на протязі зрідження, або якщо стиснення аж до 50 % в порівнянні з звичайними важкі вуглеводні такі як етан, бутан, пентан, гексаспособами зрідження ЗПГ. Ця перевага дає можни і т. ін., в СЗПГ небажані, важкий вуглеводень ливість здійснювати зрідження більшої кількості може бути вилучений за допомогою блоку для природного газу для поставки його як продукту і уловлювання домішок з ПЗПГ перед зрідженням меншої витрати його як палива для силових турприродного газу. Блок для уловлювання домішок з бін, що використовують в компресорах, які застоПСПГ 75 переважно містить сукупність ректифікасовують в способі зрідження. ційних колонок (не показані), таких як колонаКороткий опис креслення деетанізатор, в якій отримують етан, колонаДаний винахід та його переваги будуть більш депропанізатор, в якій отримують пропан, і колоназрозумілі шліхом посилання на наступний докладдебутанізатор, в якій отримують бутан. Блок для ний опис і креслення, яке є спрощеною схемою уловлювання домішок з ПЗПГ може також включатехнологічного процесу одного конструктивного ти установки для уловлювання бензолу. В загалі виконання цього винаходу, що ілюструє процес робота блоку для уловлювання домішок з ПЗПГ зрідження в відповідності з практичним застосудобре відома спеціалістам. Теплообмінник 65 мованням цього винаходу. С хема технологічного же вибірково забезпечити режим охолодження для процесу являє собою переважне конструктивне блоку уловлювання домішок з ПЗПГ 75 додатково виконання застосування на практиці процесу за до забезпечення охолодження холодильного агенцим винаходом. Креслення не виключає з об'єму ту з низьким рівнем температури, як описано винаходу інші конструктивні виконання, які є ребільш детально нижче. зультатом звичайних та гаданих модифікацій цьоПотік природного газу, що подається, може міго конкретного конструктивного виконання. Різні стити газ, отриманий з свердловини сирої нафти необхідні допоміжні системи, такі як клапани, змі(зв'язаний газ) або з газової свердловини (незв'яшувачі потоків, системи регулювання і датчики заний газ), або з джерел як зв'язаного, так і нев'явиключені з креслення з метою спрощення та ясзаного газу. Склад природного газу може значно ності уявлення. змінюватися. Як використано в даному винаході, Опис переважного конструктивного виконання потік природного газу містить метан (С1) як основДаний винахід відноситься до удосконаленого ний компонент. Природний газ також, як правило, способу виробництва зрідженого природного газу з містить етан (С2), вищі вуглеводні (С3+) і менші використанням двох замкнених холодильних циккількості домішок, таких як вода, двоокис вуглецю, лів, причому в обох циклах застосовуються багасірководень, азот, бутан, вуглеводні з шістьма або токомпонентні або змішані холодильні агенти як більше атомами вуглецю, бр уд, сірчисте залізо, охолоджуючі середовища. Цикл холодильного парафін та сира нафта. Розчинність цих домішок агенту з низьким рівнем температури забезпечує змінюється в залежності від температури, тиску та самий низький рівень температури холодильного складу. При кріогенних температурах СО 2, вода і агенту для охолодження природного газу. Холодиінші домішки можуть утворювати тверді речовини, льний агент з низьким рівнем температури (з саякі можуть затикати проходи потоків в кріогенних мою низькою температурою) в свою чергу о холотеплообмінниках. Цих потенційних труднощів моджується холодильним агентом з високим рівнем жна уникнути шляхом видалення таких домішок, температури (відносно більш теплим) в окремому якщо параметри температура-тиск чистого компотеплообмінному циклі. ненту, твердої фази і на межі фаз будуть заздалеСпосіб за цим винаходом особливо доцільний гідь передбачені. В описі винаходу припускається, при виробництві стисненого зрідженого природнощо потік природного газу перед тим, як він буде го газу (СЗПГ), що має температуру ви ще - 112°С і поданий в блок уловлювання домішок з ПЗПГ 75, тиск, достатній для того, щоб зріджений продукт піддається відповідній попередній обробці для мав температуру, рівн у температурі в точці початуловлювання сульфідів і двоокису вуглецю і суку кипіння або нижче її. Термін "точка початку кишінню для виділення води з використанням звипіння" позначає температуру та тиск, при яких річайних і добре відомих процесів для отримання дина починає перетворюватися в газ. Наприклад, "без домішок, сухого" потоку природного газу. якщо певний об'єм СЗПГ утримується при постійПотік 10, який виходить з блоку для уловлюному тиску, але його температура підвищується, вання домішок з ПЗПГ, розділюється на потоки 11 9 71595 10 та 12. Потік 11 проходить через теплообмінник 60, трубопроводу 43 через теплообмінник 65, де змів якому, як описано нижче, нагрівається потік пашаний холодильний агент з низьким рівнем темлива 17 і охолоджується потік, що подається 11. ператури продовжує нагріватися і випаровуватися Після виходу з теплообміннику 60 потік 11 знову (1) шляхом теплообміну через стінку в протитечії з з’єднується з потоком 12, і об'єднаний потік 13 іншим потоком (потік 53) холодильного агента з проходить через теплообмінник 61, в якому як низьким рівнем температури, і (2) шляхом непрянайменше частково зріджується потік природного мого теплообміну з потоком 31 холодильного агегазу. Як найменше частково зріджений потік 14, що нта з високим рівнем температури. Нагрітий змівиходить з теплообмінника 61, проходить вибіркошаний холодильний агент з низьким рівнем во через один або більше розширюючих пристроїв температури проходить по трубопроводу 44 в па62, таких, як вентиль Джоуля-Томпсона, або, альрорідинний сепаратор 80, в якому холодильний тернативний варіант, гідравлічна турбіна, для агент розділюється на рідку частину та газоподіботримання СЗПГ при температурі вище приблизно ну. Газоподібна частина проходить по трубопро-112°С. З розширюючих пристроїв 62 розширений воду 45 в компресор 81, і рідка частина проходить потік рідини 15 проходить до сепаратору фаз 63. по трубопроводу 46 в насос 82, в якому рідка часПотік пару 17 відводиться з сепаратору фаз 63. тина стискується. Стиснений газоподібний змішаПотік пару 17 може бути використаний як паливо ний холодильний агент в трубопроводі 47 для отримання енергії, яка необхідна для приводу об’єднують з стисненою рідиною в трубопроводі компресорів та насосів, що застосовують в процесі 48, і об'єднаний потік змішаного холодильного зрідження. Перед тим, як використовувати його як агента з низьким рівнем температури охолоджупаливо, потік пару 17 переважно використовується ється в переохолоджувачі 83. В переохолоджувачі для сприяння охолодженню частини потоку, що 83 охолоджується змішаний холодильний агент з подається, в теплообміннику 60, як викладено винизьким рівнем температури шля хом непрямого ще. Потік рідини 16 виходить з сепаратору 63 як теплообміну з зовнішнім охолоджуючим середопродукт СЗПГ, що має температуру приблизно вищем, яким, в решті решт, може бути середовивище -112°С і тиск, достатній для того, щоб СЗПГ ще, як приймач тепла, що відводиться. Відповідне знаходився в точці початку кипіння або нижче цієї охолоджуюче середовище можуть включати атмоточки. Режим охолодження теплообмінника 61 сферу, чисту воду, солону воду, землю, або два, забезпечується охолодженням в замкненому конабо більше з вказаних середовищ. Охолоджений турі. Холодильний агент, який використовують в змішаний холодильний агент з низьким рівнем цьому холодильному циклі, згадується як холодитемператури потім надходить до другого парорільний агент з низьким рівнем температури, тому динного сепаратору 84, в якому він розділюється що він є змішаним холодильним агентом з відносна рідку та газоподібну частину. Газоподібна часно низькою температурою в порівнянні з змішаним тина проходить по трубопроводу 50 в компресор холодильним агентом з більш високою температу86, і рідка частина проходить по трубопроводу 51 в рою, який використовують в холодильному циклі, насос 87, в якому рідка частина стискується. Стисщо забезпечує режим охолодження теплообміннинений газоподібний змішаний холодильний агент з ка 65. Стиснений змішаний холодильний агент з низьким рівнем температури об’єднується з стиснизьким рівнем температури проходить через тепненим рідким змішаним холодильним агентом з лообмінник по напірному тр убопроводу 40 і вихонизьким рівнем температури, і об'єднаний змішадить з теплообмінника 61 в трубопровід 41. Бажаним холодильним агентом з низьким рівнем темно, щоб змішаний холодильний агент з низьким ператури (потік 52) охолоджується в переохолорівнем температури охолоджувався в теплообмінджувачі 88, який охолоджується відповідним нику 61 до температури, при якій він повністю зовнішнім середовищем, аналогічно переохолозріджується, коли він проходить з теплообмінника джувачу 83. Після виходу з переохолоджувачя 88 61 в напірний трубопровід 41. Змішаний холодизмішаний холодильний агент з низьким рівнем льний агент з низьким рівнем температури в напітемператури проходить по трубопроводу 53 в тепрному трубопроводі 41 проходить через дросельлообмінник 65, в якому значна частина будь-якого ний вентиль 64, в якому достатня кількість рідкого залишкового пароподібного змішаного холодильзмішаного холодильного агенту з низьким рівнем ного агенту з низьким рівнем температури зріджутемператури миттєво випаровується для того, щоб ється шляхом непрямого теплообміну з потоком знизити температур у змішаного холодильного агехолодильного агенту з низьким рівнем температунту з низьким рівнем температури до необхідної ри 43, який проходить через теплообмінник 65, і температури. Температура, необхідна для отришляхом непрямого теплообміну з холодильним мання СЗПГ, як правило нижче, ніж приблизно агентом холодильного циклу з високим рівнем те85°С і переважно між приблизно -95°С та - 110°С. мператури (потік 31). Звернемося до холодильного Тиск знижується за допомогою дросельного венциклу з високим рівнем температури, в якому ститилю 64. Змішаний холодильний агент з низьким снений змішаний холодильний агент з високим рівнем температури надходить до теплообмінника рівнем температури проходить по трубопроводу 61 через напірний трубопровід 42 і продовжує ви31 через теплообмінник 65 в випускний трубопропаровуватися, коли він проходить далі через тепвід 32. Змішаний холодильний агент з високим лообмінник 61. Змішаний холодильний агент з рівнем температури в трубопроводі 31 бажано низьким рівнем температури є суміщу газ/рідина охолодити в теплообміннику 65 до температури, (переважним компонентом є газ), коли він надхопри якій він повністю зріджується перед тим, як він дить до трубопроводу 43. Змішаний холодильний пройде з теплообмінника 65 в трубопровід 32. Хоагент з низьким рівнем температури проходить по лодильний агент в трубопроводі 32 проходить че 11 71595 12 рез дросельний вентиль 74, в якому достатня кільтого щоб цього досягнути, бажано передбачити кість рідкого змішаного холодильного агенту з винаявність розподільчих пристроїв для індивідуальсоким рівнем температури миттєво випаровується них потоків пару та рідини. Сепаратори можуть для того, щоб знизити температуру змішаного хобути підключені до багатофазних потоків, що нелодильного агента з високим рівнем температури обхідно для того, щоб розділити ці потоки на потодо необхідної температури. Змішаний холодильки рідини та пара. Наприклад, сепаратори можуть ний агент з високим рівнем температури (потік 33) бути підключені до потоку 42 безпосередньо перед кипить, коли він проходить через теплообмінник тим, як потік 42 надійде до теплообміннику 61. 65, так що змішаний холодильний агент з високим Змішаний холодильний агент з низьким рівнем рівнем температури є по суті газоподібним, коли температури, який в дійсності здійснює охоловін виходить в трубопровід 20. По суті газоподібдження і зрідження природного газу, може містити ний змішаний холодильний агент з високим рівнем широке коло складів. Хоча будь-яка кількість комтемператури проходить по трубопроводу 20 в папонентів може утворювати змішаний холодильний рорідинний сепаратор холодильного агента 66, в агент, змішаний холодильний агент з низьким рівякому він розділяється на рідку і газоподібну часнем температури переважно містить від приблизно тину. Газоподібна частина проходить по трубопро3 до 7 компонентів. Наприклад, холодильні агенти, воду 22 в компресор 67, і ріка частина проходить що використовуються в суміші холодильних агенпо трубопроводу 21 в насос 68, в якому рідка частів, можуть бути вибрані з добре відомих галогетина стискується. Стиснений газоподібний змішановуглеводнів і їх азеотропних сумішей, також як з ний холодильний агент з високим рівнем темперадобре відомих вуглеводнів. Деякими прикладами є тури в тр убопроводі 23 об’єднується з стисненою метан, етилен, етан, пропилен, пропан, ізобутан, рідиною в тр убопроводі 24, і об'єднаний змішаний бутан, бутилен, монофтортрихлорметан, дифторхолодильний агент з високим рівнем температури дихлорметан, трифтормонохлорметан, дифтормоохолоджується в переохолоджувачі 69. Переохонохлорметан, тетрафторметан, пентафтормонохлоджувач 69 охолоджує змішаний холодильний лоретан та будь-який інший холодильний агент на агент з високим рівнем температури шляхом неоснові вуглеводню, відомий спеціалістам в цій гапрямого теплообміну з зовнішнім охолоджуючим лузі техніки. Холодильні агенти, що не містять вугсередовищем, в решті решт охолоджуючим серелеводнів, такі, як азот, аргон, неон, гелій та дводовищем може бути приймач тепла, аналогічний окис вуглецю, також можуть використовуватися. переохолоджувачам 83 і 88. Охолоджений змішаЄдиним критерієм для компонентів холодильного ний холодильний агент з високим рівнем темпераагенту з низьким рівнем температури є те, що вони тури потім надходить до іншого парорідинного повинні бути сумісними і мати різні точки початку сепаратору 70, в якому він розділюється на рідку кипіння, переважно ця різниця повинно бути як та газоподібну частину. Газоподібна частина наднайменше біля 10 °С. Змішаний холодильний ходить до компресору 71, і рідка частина надхоагент з низьким рівнем температури повинен мати дить до насосу 72, в якому рідка частина стискуможливість знаходитися по суті в рідкому стані в ється. Стиснений газоподібний змішаний трубопроводі 41, та також мати можливість випахолодильний агент з високим рівнем температури ровуватися шля хом теплообміну з цим же холоди(потік 29) змішується з стисненим холодильним льним агентом і зріджуваним природним газом, так агентом з високим рівнем температури (потік 28), і щоб холодильний агент з низьким рівнем темпераоб'єднаний змішаний холодильний агент з високим тури був в основному в газоподібному стані в трурівнем температури (потік 30) охолоджується в бопроводі 43. переохолоджувачі 73, який охолоджується за доЗмішаний холодильний агент з низьким рівнем помогою відповідного зовнішнього середовища. температури не повинен містити сполук, які могли Після виходу з переохолоджувача 73 змішаний б затвердіти в теплообмінниках 61 або 65. Можна холодильний агент з високим рівнем температури припустити, що приклади відповідних змішаних проходить по трубопроводу 31 в теплообмінник 65, холодильних агентів з низьким рівнем температув якому істотна частина будь-якого залишкового ри входять до наступного діапазону молярних пароподібного змішаного холодильного агента з фракцій в процентах: С1: від близько 15% до 30%, високим рівнем температури зріджується. С2: від близько 45% до 60%, С3: від близько 5% до Тип теплообмінників 61 і 65 не обмежений, але 15% та С4: від близько 3% до 7%. Концентрація в зв'язку з економічністю переважними є теплообкомпонентів змішаного холодильного агенту з нимінники ребристі пластинчаті, з спіральними трузьким рівнем температури може бути відрегульобами і з холодильною камерою, в яких охолодженвана таким чином, щоб відповідати параметрам ня здійснюється шляхом непрямого теплообміну. охолодження та конденсації зріджуваного природТермін "непрямий теплообмін", використаний в ного газу і вимогам до кріогенних температур процьому описі, означає, що два потоки рідини встуцесу зрідження. пають в теплообмін без якого-небудь фізичного Змішаний холодильний агент з високим рівнем контакту або змішування рідин однієї з іншою. Тетемператури також може містити широкий спектр плообмінники, що використовуються на практиці в складів. Хоча будь-яка кількість компонентів може цьому винаході, добре відомі спеціалістам в цій утворювати змішаний холодильний агент, змішагалузі техніки. Переважно всі потоки, що містять як ний холодильний агент з високим рівнем темперарідку, так і парову фази, які прямують до теплообтури переважно містить від близько 3 до 7 компомінників 61 та 65, мають як рідку, так і парову фанентів. Наприклад, холодильні агенти з високим зи, рівномірно розподілені по поперечному перерівнем температури, що використовуються в сумітину площі проходів, до яких вони надходять. Для ші холодильних агентів, обираються з добре відо 13 71595 14 мих галогеновуглеводнів та їх азеотропних сумічення температур і витрат не повинні розглядатишей, також з різних вуглеводнів. Деякими приклася як обмеження винаходу, які можуть мати багато дами є метан, етилен, етан, пропилен, пропан, варіантів температур і витрат з точки зору його ізобутан, бутан, бутилен, монофтортрихлорметан, вивчення. дифтордихлорметан, трифтормонохлорметан, В цьому прикладі припускається, що потік придифтормонохлорметан, тетрафторметан, пентафродного газу 10, який подається, має наступний тормонохлоретан та будь-який інший холодильний склад в молярних процентах: С1: 94,3%, С2: 3,9%, агент на основі вуглеводню, відомий спеціалістам С3: 0,3%, С4: 1,1%, C5: 0,4%. Склад холодильного в цій галузі те хніки. Холодильні агенти, що не місагенту з низьким рівнем температури в теплообтять вуглеводнів, такі, як азот, аргон, неон, гелій та міннику 61 в молярних процентах був: С1: 33,3%, двоокис вуглецю, також можуть використовуватиС2: 48,3%, С3: 2,1%, С4: 2,9%, С5: 13,4%. Склад хося. Єдиним критерієм для компонентів холодильлодильного агенту з високим рівнем температури ного агенту з високим рівнем температури є те, що в теплообміннику 65 в молярних процентах був: вони повинні бути сумісними і мати різні точки поС1: 11,5%, С2: 43,9%, С3: 32,1%, С4: 1,6%, С5: 10,9%. чатку кипіння, переважно ця різниця повинно бути Склади холодильних агентів в замкнених циклах як найменше біля 10°С. Змішаний холодильний можуть бути пристосовані спеціалістами в цій гаагент з високим рівнем температури повинен мати лузі техніки для того, щоб звести до мінімуму поможливість знаходитися по суті в рідкому стані в требу в енергії для охолодження широкого кола трубопроводі 32, та також мати можливість повнісскладів газу, який подається, тиску та температури тю випаровуватися шляхом теплообміну з цим же для охолодження природного газу для виробництхолодильним агентом і з холодильним агентом з ва СЗПГ. низьким рівнем температури (потік 43),який нагріДані в таблиці показують, що максимальний вається в теплообміннику 65, так щоб холодильнеобхідний тиск холодильного агенту в циклі з ний агент з низьким рівнем температури був в оснизьким рівнем температури не перевищує новному в газоподібному стані в трубопроводі 20. 2480кПа. В традиційному холодильному циклі для Змішаний холодильний агент з високим рівнем зрідження природного газу до температури притемператури не повинен містити сполук, які могли близно - 160°С як правило необхідний тиск холоб затвердіти в теплообмінниках 65. Можна припусдильного агенту близько 6200кПа. При використити, що приклади відповідних змішаних холодитанні значно більш низького тиску в холодильному льних агентів з високим рівнем температури вхоциклі з низьким рівнем температури для холодидять до наступного діапазону молярних фракцій в льного циклу необхідна значно менша кількість процентах: С1: від близько 0% до 10%, С2: від блиматеріалу для труб. зько 60% до 80%, Сз: від близько 2% до 8% та С4: Іншою перевагою даного винаходу, як показавід близько 2% до 12% та С5: від близько 1% до но в цьому прикладі, є то, що потік палива 18 по15%. Концентрація компонентів змішаного холодається під тиском, достатнім для використання в дильного агенту з високим рівнем температури звичайних газових турбінах: на протязі процесу може бути відрегульована таким чином, щоб відзрідження без допоміжного стиснення паливного повідати параметрам охолодження та конденсації газу. зріджуваного природного газу і вимогам до кріоСпеціаліст в даній в даній галузі техніки, особгенних температур процесу зрідження. ливо той, хто може мати користь з вивчення даноПриклад го патенту, знайде багато модифікацій і варіантів Змодельований баланс маси та енергії був конкретного конструктивного виконання, описаного складений для того, щоб проілюструвати конструквище. Наприклад, різні величини температур та тивне виконання, що зображено на кресленні, і тиску можуть бути використані в відповідності з результати представлені в таблиці, що наведена винаходом в залежності від загального дизайну нижче. Дані були отримані з використанням застоустановки та складу газу, що подається. Послідовсованої в промисловості програми моделювання ність охолодження газу, що подається, також може бути доповнена або перекомпанована в залежноспроцесу, що називається HYSYSä (наданої ті від загальних вимог до дизайну для того, щоб Hypotech Ltd, Калгари, Канада); однак, можуть задовольнити вимогам до оптимального і ефектибути використані інші програми моделювання провного теплообміну. Крім того, певні стадії процесу цесу для створення даних , що застосовуються в можуть бути завершені шляхом приєднання припромисловості, що включають, наприклад, HYSYS ™, PROIT™ та ASPEN PLUS™ , які добре відомі строїв, які взаємозв'язані з вказаними пристроями. Як викладено вище, конкретне конструктивне виспеціалістам в цій галузі техніки. Дані, наведені в конання і приклад не повинні бути використані для таблиці, забезпечують краще розуміння конструкобмеження або звужування об'єму винаходу, який тивного виконання, що зображено на кресленні, визначається наведеними нижче пунктами формуоднак винахід не повинен тлумачитися як вкрай обмежений цим конструктивним виконанням . Знали винаходу та їх еквівалентами. 15 71595 16 Таблиця Температура Потік 10 11 12 13 14 15 16 17 18 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 32 33 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 89 90 Фаза пар пар пар пар/рідина рідина пар/рідина рідина пар пар пар/рідина рідина пар пар рідина пар/рідина пар рідина рідина пар пар/рідина рідина пар/рідина пар/рідина рідина пар/рідина пар/рідина пар/рідина пар рідина пар рідина пар/рідина пар рідина пар/рідина пар/рідина пар/рідина пар/рідина Тиск Витрати °С Deg F кПа Psia кгмоль/ч [bmol/hr] -42.2 -42.2 -42.2 -43.3 -93.4 -95.8 -95.8 -95.8 -45.2 9.1 9.1 9.1 62.8 9.5 13.1 13,1 13.1 14.2 66.2 47.7 -48.0 -64.2 -48.0 .93.4 -111.2 -47.8 9.1 9.1 9.1 86.1 9.7 82.1 13.1 13.1 36.6 13.1 7.0 -48.0 -44.6 -44.6 -44.6 -46.5 -136.7 -141.1 -141.1 -141.1 -50.0 47.8 47.8 47.8 144.4 48.5 55.0 55.0 55.0 57.0 150.6 117.2 -55.0 -84.1 -55.0 -136.7 -168.8 -54.7 47.8 47.8 47.8 186.4 48.8 179.2 55.0 55.0 97.3 55.0 44.0 -55.0 4800 4758 4758 4775 4569 2758 2758 2758 2738 345 345 345 1034 1069 986 986 986 2462 2462 2462 2345 365 2345 2138 386 365 345 345 345 1379 1379 1379 1331 1331 2462 2414 5400 5365 696 690 690 693 663 400 400 400 397 50 50 50 150 155 143 143 143 357 357 357 340 53 340 310 56 53 50 50 50 200 200 200 193 193 357 350 783 778 47,673 1,906 45,768 47,673 47,673 47,673 46,539 1,134 1,134 17,609 102 17,504 17,504 102 17,609 13,236 4,370 4,370 13,236 17,609 17,609 17,609 50,894 50,894 50,894 50,894 50,894 50,486 441 50,486 441 50,894 42,108 8,800 50,894 50,894 48,036 48,036 105,100 4,203 100,900 105,100 105,100 105,100 102,600 2,500 2,500 38,820 225 38,590 38,590 225 38,820 29,180 9,635 9,635 29,180 38,820 38,820 38,820 112,200 112,200 112,200 112,200 112,200 111,300 972 111,300 972 112,200 92,830 19,400 112,200 112,200 105,900 105,900 С1, мол. % 94.3 94.3 94.3 94.3 94.3 94.3 94.1 99.4 99.4 11.5 0.3 11.5 11.5 0.3 11.5 14.9 1.0 1.0 14.9 11.5 11.5 11.5 33.3 33.3 33.3 33.3 33.3 33.6 0.7 33.6 0.7 33.3 39.5 3.5 33.3 33.3 93.5 93.5 С2, мол. % 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 4.0 0.5 0.5 43.7 6.5 43.9 43.9 6.5. 43.7" 51.7 19.6 19.6 51.7 43.9 43.9 43.9 48.3 48.3 48.3 48.3 48.3 48.7 7.0 48.7 7.0 48.3 53.0 25.5 48.3 48.3 3.9. 3.9” Склад С3, С4, мол. мол. % % 0.3 1.1 0.3 1.1 0.3 1.1 0.3 1.1 0.3 1.1 0.3 1.1 0.3 1.1 0.0 0.0 0.0 0.0 32.0 1.6 18.7 2.7 32.1 1.6 32.1 1.6 18.7 2.7 32.0 1.6 29.5 0.9 39.8 3.3 39.8 3.3 29.5 0.9 32.1 1.6 32.1 1.6 32.1 1.6 2.1 2.9 2.1 2.9 2.1 2.9 2.1 2.9 2.1 2.9 2.1 2.8 1.2 5.1 2.1 2.8 1.2 5.1 2.1 2.9 1.9 1.8 3.2 8.3 2.1 2.9 2.1 2.9 0.3 0.7 0.3 0.7 С5, мол. % 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4¢ 0.5 0.0 0.0 11.2 71.8 10.9 10.9 71.8 11.2 3.0 36.3 36.3 3.0 10.9 10.9 10.9 13.4 13.4 13.4 13.4 13.4 12.8 85.8¢¢ 12.8 85.8 13,4 3.8 59.5 13.4 13.4 1.6 1.6 17 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 71595 Підписне 18 Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601