Сжижение природного газа

СЖИЖЕНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА (а. liquefaction of natural gas; н. Erdgasverflussigung; ф. liquefaction du gaz naturel; и. liquefacion del gas natural, liquidacion de gas natural, соndensacion de gas natural) — перевод природного газа в жидкое состояние при температурах, меньших критической. Осуществляется для резервирования природного газа с целью последующего его использования в период пикового газопотребления, для транспортировки газа (автодорожным, железнодорожным, речным и морским транспортом).

Сжиженные природные газы используют в качестве альтернативного топлива для двигателей автомобилей, автобусов и др., а также передвижных электростанций, в промышленности — для термической обработки металлов, ведения технологических процессов и др. Технологические схемы установок сжижения природного газа различаются, прежде всего, принятым холодильным циклом, который выбирается главным образом в зависимости от того, с какой целью производится сжижение природного газа, а также давления и состава поступающего на установку природного газа. На последний влияет способ и длительность периода разработки месторождения, время года и др. Многообразие этих факторов не позволяет составить универсальные термодинамические диаграммы для природного газа. Перед поступлением в установку сжиженного природного газа горючие газы очищаются от кислых газов (H2S, CО2) и осушаются (перспективно в этих случаях применение молекулярных сит). Кроме того, в начальной стадии процесса сжижения природного газа из газа выделяются высококипящие парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды, т.к. наличие их даже в малых количествах может привести в процессе сжижения к образованию твёрдой фазы и закупориванию аппаратуры и арматуры установок (тяжёлые углеводороды парафинового ряда растворяются в сжиженном природном газе). При содержании тяжёлых углеводородов менее 3-4% от общего объёма природного газа расчёты холодильных циклов проводятся как для чистого метана (в случае низких температур и высоких давлений при наличии в газе тяжёлых углеводородов, азота, гелия и др. их поведение существенно отклоняется от поведения идеальных растворов). Чем больше тяжёлых углеводородов содержит природный газ, тем выше температура его сжижения и меньше энергетические затраты. Азот, присутствующий в природном газе, увеличивает испаряемость сжиженного природного газа, снижает холодопроизводительность цикла сжижения природного газа и, следовательно, увеличивает энергетические затраты.

Реклама



Промышленные методы сжижения природного газа основаны на испарении жидкости, использовании эффекта Джоуля — Томсона, а также процессе адиабатного расширения газа (в специальной машине-детандере). С помощью холодильного цикла, основанного на испарении одной жидкости, получают температуры не ниже 200 К. Однако, используя несколько сред (холодильных агентов) так, чтобы среда с более низкой точкой кипения конденсировалась под давлением благодаря действию испаряющейся другой, более высоко кипящей среды, достигают температур конденсации природного газа — т.н. каскадный метод сжижения природного газа с использованием промежуточных холодильных агентов (наиболее распространён). В первом цикле (температура на входе 293 К, на выходе 230 К) холодильным агентом служит в основном пропан (реже аммиак), во втором (температура на входе 230 К, на выходе 173 К) — этилен, конденсирующиеся под давлением в пропановом (аммиачном) испарителе. Под воздействием испаряющегося этилена происходит сжижение подаваемого из газопровода сжатого природного газа, который затем транспортируется потребителю или поступает в хранилище сжиженного природного газа. Разработан также однопоточный каскадный цикл, где в качестве холодильного агента используется многокомпонентная смесь углеводородов с азотом (путём дозирования в природный газ этана, этилена, пропана, бутана и азота), а в случае, когда необходимо получить температуру до 117 К, — чистый метан или смесь, имеющая высокую (более 96%) концентрацию метана (давление в испарителе выше атмосферного). Различают следующие холодильные циклы, основанные на использовании эффекта Джоуля — Томсона: с однократным дросселированием, с однократным дросселированием и предварительным охлаждением специальным потоком с посторонним хладагентом (азот, аргон и др.), с двойным дросселированием. Циклы, основанные на изоэнтропийном расширении газа с отдачей внешней работы, обычно применяются в сочетании с использованием эффекта Джоуля-Томсона.

Для крупных установок сжижения природного газа (производительность 1,5-5 млн. м3 сжиженного газа в сутки) наиболее экономичен однопоточный каскадный цикл сжижения природного газа и его модификации. Однако, наряду с относительно малыми энергозатратами (0,4 кВт•ч на кг сжиженного газа), здесь используется большое количество однотипного металлоёмкого оборудования. В случае, когда давление природного газа на входе в установку сжижения природного газа на 2,5 МПа (и более) превышает рабочее давление установки, эффективно использование детандерных циклов сжижения природного газа. При этом упрощаются теплообменное оборудование, а также технология, регулирование работы и обслуживание установок. Затраты на сооружение и эксплуатацию установок сжижения природного газа зависят главным образом от исходных параметров поступающего природного газа (состава, давления и температуры), местоположения комплекса сжижения и хранения сжиженного природного газа, возможности его транспортировки, общей производительности комплекса сжижения природного газа и единичной производительности установки сжижения природного газа, типа и конструкции компрессорного оборудования и теплообменной аппаратуры, затрат на подготовку газа к сжижению, возможности получения побочных продуктов. Перспективным является строительство плавучих установок для производства сжиженного природного газа, используемых при разработке морских газовых месторождений в случае, когда прокладка подводных газопроводов на сушу практически невозможна или экономически не оправдана.



Android-приложение
Смотрите также:
Отраслевые новости:

Аналитика: