Технологии крупнотоннажного производства СПГ презентация

Природный газ – смесь углеводородов природного происхождения
Характерные температуры компонентов природного газа

Свойства природного газа (осредненные)
Кривая охлаждения природного газа

Природный
газ
Природный
газ
Циклы охлаждения с помощью внешнего хладагента
Одноступенчатый цикл
Двухступенчатый цикл

Каскадные циклы охлаждения с помощью нескольких внешних хладагентов

Трехкаскадная установка с тремя ступенями на каждом каскаде

Т=-37°С
Т=-101°С
Т=-154°С
P=1,5 бар
p=45 бар
Блок
очистки
Классический каскадный цикл на 3-х рабочих веществах
Преимущества: простота, хорошая изученность, высокая эффективность
Недостатки: громоздкая схема, большая протяженность трубопроводов,
необходимость в многопоточных теплообменных аппаратах, потребность в этилене
По данному циклу спроктированы первые крупные заводы СПГ в Алжире, г. Арзев
(1964-65 г.), в США на Аляске г. Кенай (1969 г.)

Описание классического каскадного цикла
Установка содержит 3 каскада – пропановый, этиленовый и метановый.
Верхний каскад- пропановый цикл, пропан сжимается до давления 1,3 МПа, охлаждается и конденсируется внешней средой (воздухом) при T= 37°С. Затем дросселируется до давления 0,75 МПа, кипит в первой секции испарителя при +16°С. Второе и третье дросселирования происходят до давлений 0,42 и 0,12 МПа, температурные уровни -3 и -37°С соответственно. Нагрузка на этот каскад наибольшая т.к. пропан охлаждает и конденсирует этилен, охлаждает метан и целевой продукт – природный газ. Применяются крупные осевые турбокомпрессоры.
Средний каскад – этиленовый цикл, после сжатия до 2,1 МПа, охлаждения воздухом до +37° и пропаном до -31°С этилен конденсируется и расширяется на 4 ступенях давлений: 1,0 МПа (-51°С); 0,5 МПа (-71°С); 0,25МПа (-86°С) и 0,11МПа (-101°С).
Нижний, третий каскад – метановый цикл, сжатие идет до давления 3,4 МПа, охлаждается воздухом, пропаном (-35°С), этиленом (-96°С) конденсируется и расширяется на трех ступенях давлений: 1,2 МПа (-120°С); 0,38 МПа(-141°С); 0,15МПа (-154°С).
Разбивка каждого цикла на несколько ступеней уменьшило разность температур между охлаждаемым природным газом и хладагентом, что повысило его термодинамическую эффективность.

Оптимизированный каскадный процесс ConocoPhilips
Улучшенный вариант классического каскадного процесса, впервые внедрен при ре-
конструкции завода на Аляске в 1974 г, также применяется в строящихся заводах СПГ.
Оптимизации подвергся нижний каскад на метане, где применен принцип избыточного
обратного потока, т.е. холодные пары СПГ, образующиеся при конечном дросселировании отводятся в метановый цикл, где создают дополнительную холодопроизводительность, также к ним присоединяются пары из танков хранения и танков перевозчика.

Отводимый пар СН4
Нагнетатель паров

Оптимизированный каскадный процесс ConocoPhilips

Применен принцип – «две технологические линии в одной» – дублируется самое
необходимое и менее надежное оборудование.
В качестве привода компрессоров применяются газовые турбины.
Теплообменное оборудование не дублируется.
Применяются ребристо-пластинчатые теплообменники, объединенные в группами в холодные блоки (coldboxes).
Многопоточный ребристо-пластинча-
тый теплообменник (4 потока)

Процесс TEALARC с одним уровнем давления и одним
смесевым хладагентом (СХА)
Область применения: небольшие установки для покрытия пиковых нагрузок газопотребления
СХА: смесь бутан, пропан, этан, метан, азот

Процесс TEALARC с двумя уровнями давлений
3,8МПа
0,2 МПа
-163°С
-153 °С
-125 °С
-56°С
Вспомогательный холодильный цикл на СХА-2
3 ступени сжатия с 3-мя ступенями дросселирования
Основной холодильный цикл на СХА-1 (2 ступени сжатия до 3,4 МПа)
Область применения: крупнотоннажное производство в Скикде 1972 г, в настоящее время вытеснен
другими циклами на СХА, имеющими меньшее количество и номенклатуру оборудования.

Процесс APCI SMR (Single Mixed Refrigerant)
Один из первых процессов, примененных компанией Air Products & Chemical Inc
на СХА для крупнотоннажного пр-ва СПГ в Ливии 1970г.
СХА: смесь n-бутан, пропан, этан, метан, азот
+ : малое количество оборудования; простота
-: более низкая энергетическая эффективность из-за возникающей большой разности температур между ПГ и СХА
Main cryogenic heat
exchanger (MCHE)

Процесс APCI С3MR
(Propane Precooling Mixed Refrigerant Process)
(MCHE)
Процесс используется в 80% установок крупнотоннажного
пр-ва СПГ (с модификациями). Включает 2 цикла охлаждения:
1. Цикл предварительного охлаждения, использует пропан (С3)
для ступенчатого охлаждения основного СХА и ПГ до -38°С;
2. Основной цикл охлаждения на СХА.
Фракциони-
рование
С3, С4+
Многокорпусной турбокомпрессор
67 бар

Процесс APCI С3MR/SPLITMR
(модификация привода турбокомпрессоров)
Процесс APCI C3MR
1. Линия ГТД - пропановый компрессор
2. Линия ГТД – три корпуса сжатия СХА
недогруз ГТД первой линии и перегруз второй
Процесс APCI C3MR/SPLITMR
Линия ГТД - пропановый компрессор+
корпус высокого давления
2. Линия ГТД – два корпуса сжатия СХА
Равномерная загрузка ГТД

Процесс APCI AP-X
Азотный газовый
цикл

Процесс Shell DMR