Установка для сжижения природного газа. Осушка и очистка природного газа, страница 6

Минимальная величина между прямым и обратным потоком  Т_min=3,1К

Доля детандерного потока =0,359кг/кг п.г.

Коэффицент ожижения 0,144кг СПГ/кг п.г.

Рис 2.2 Схема ожижения метана, работающая по циклу среднего давления с внешним источником охлаждения и расширением в детандере части охлажденного газа. 

МГ - магистральный газопровод; ТО1,ТО2,ТО3,ТО4-теплообменник ;ДВ- дроссельный вентиль; ОЖ- отделитель жидкости; ГРС – газораспределительная станция;                 Д-детандер.

Метан перед ГРС отбирается из магистрального газопровода и направляется в  установку. Газ направляется в теплообменник ТО1,предварительно  охладившись за счет обратного потока, и переходит в теплообменник ТО2,где охлаждается за счет холодильной машины.    При выходе делиться на 2 части: первая часть поступает на расширение в детандер, а вторая часть на охлаждение в теплообменник ТО3.

Расширенный в детандере газ смешивается с обратным потоком газа, выходящим из теплообменника ТО4, и охлаждает прямой поток сжатого газа в теплообменнике ТО3, при выходу   продолжает нагреваться в теплообменнике ТО1. Выходя из теплообменника газ  поступает в трубопровод расширенного газа низкого давления, подаваемого из ГРС потребителю.

Сжатый газ по выходу из теплообменника ТО3 поступает в теплообменник ТО4,где охлаждается потоком неожиженного газа, выходящего из отделителя жидкости, и поступает на дроссельный вентиль. После дросселирования этого потока в отделитель жидкости, ожиженная часть СПГ поступает потребителю,а неожиженный поток последовательно подогревается в теплообменниках ТО4,ТО3 и ТО1.

Давление поступающее из магистрали Р₁=6,0МПа , а выходящее давление из ожижителя Р₂=0,6МПа.Температура при входе Т₁=300 К. теплоприток извне первой ступени  =2кДж/кг. Изоинтропный КПД детандера =0,7

Изоинтропный КПД детандера

Энергетический баланс первой ступени

Энергетический баланс второй ступени

Удельная  холодопроизводительность холодильной машины

Тепловой баланс теплообменника ТО1 из которого определяется

При давлении Р=0,6МПа и Т_х.м.=230К и ниже процесс расширения газа в детандере заканчивается в двухфазной области. В этих случаях необходимо использовать парожидкостной детандер. При этом теплообменник ТО4 можно исключить и расширенный в детандере газ будет направляться в отделитель жидкости, а дросселирование части потока, не поступающей на детандер, будет осуществляться непосредственно после теплообменника ТО3.

Рассчитаем дополнительные удельные энергетические затраты, связанные с включением холодильной машины. Температура газа после испарителя 220К.Удельная холодопроизводительность на данном температурном уровне =1,165

С помощь холодильной  машины нам удалось существенно увеличить коэффициент ожижения, но это привело к увеличению капиталовложений на установку и увеличению эксплуатационных затрат.

Недостатком этих ожижителей является что слив ожиженной части метана осуществляется при повышенном давлении Р=0,6МПа.

Рис 2.3 Схема ожижения метана, работающая по циклу среднего давления с расширением в детандере части охлажденного газа.

МГ - магистральный газопровод; ТО1,ТО2,ТО3-теплообменник ;ДВ- дроссельный вентиль; ОЖ 1,ОЖ2- отделители жидкости; ГРС – газораспределительная станция;                 Д-детандер; ЭЖ- эжектор.

Метан перед ГРС отбирается из магистрального газопровода и  направляется в теплообменник ТО1,предварительно  охладившись за счет обратного потока.

При выходе из теплообменника  делиться на 2 части: первая часть поступает на расширение в детандер, а вторая часть на охлаждение в теплообменник ТО2.

Расширенный в детандере газ смешивается с обратным потоком газа, выходящим из теплообменника ТО3 второй ступени охлаждения, и охлаждает прямой поток сжатого газа в теплообменнике ТО2 и после в ТО1, по выходу из которого поступает в трубопровод расширенного газа низкого давления, подаваемого из ГРС потребителю.