Установка для сжижения природного газа. Осушка и очистка природного газа, страница 3

G_н2о =  =  = 7,28 кг, где а_н2о = 20 – полная емкость цеолита по парам воды, %; ξ = 2478 кДж/кг – теплота десорбции, принятая равной теплоте парообразования; с_р = 4,19 кДж/(кг*К) – теплоемкость воды.

Количество теплоты, затрачиваемой на нагревание изоляции, определим с учетом того, что коэффициент теплопроводности шлаковой ваты очень низок, поэтому примем, что только 20 % веса изоляции нагревается от начальной температуры 283 К до температуры Т_из.ср:

Т_из.ср =  =  = 453 К, где

Т'_ср – температура металла в конце регенерации; Т_о.с. – средняя температура окружающей среды, К. Тогда

Q₄ =  =  = 128230 кДж, где ρ_из = 300 кг/м³ – плотность шлаковой ваты после забивки в кожух блока осушки; с_р.из. = 1,7 кДж/(кг*К) – средняя теплоемкость шлаковой ваты (при Т_из.ср = 453 К).

Потери теплоты  через изоляцию в окружающую среду Q₅ приняты равными 20 % от ∑Q₁+Q₂+Q₄, т.е. Q₅ = 0,2*(424250+364684+128230) = 183432 кДж.

Определим количество регенерирующего газа (отнесенного к Т = 293 К) при продолжительности регенерации, равной 10 ч. τ_р = (0,4÷0,7)τ_пр = 0,44*22,6 = 10 ч.

Тогда

V_p= =  = 230 м³/ч где

ρ_N2  = 1,165 кг/м³ – плотность азота при Т = 293 К; с_рN2  = 1,04 кДж/(кг*К) – теплоемкость азота при Т = 293 К.

Определим мощность электроподогревателя с учетом 20 % - ного запаса на неравномерность потока, колебания напряжения и т.п.:

N =  = = 33,3 кВт.

Основные криогенные циклы, применяемые для                                   ожижения ПГ.

В настоящее время для ожижения ПГ используются следующие криогенные циклы:

-дроссельные циклы;

-детандерные циклы среднего давления;

-каскадные криогенные циклы с чистыми хладагентами;

- однопоточные каскадные циклы с хладагентом, являющимся многокомпонентной смесью;

-комбинация вышеперечисленных циклов. 

На выбор технологической схемы ожижителя существенное влияние оказывают параметры природного газа, поступающего на ожижение(состав, наличие тех или иных примесей, подлежащих удалению, и их концентрация, температура и давление), производительность ожижителя, требования, которое предъявляют к составу СПГ, и т.п.

На целом ряде ожижительных установок нашли практическое применение те криогенные циклы, которые широко используются в воздухо- и газоразделительных установках, в ожижителях азота, кислорода и других криопродуктов.

Дроссельные циклы.

Простейшим циклом ожижения газа является цикл высокого давления с однократным дросселированием.

Рис.1.1 Схема установки ожижения метана, работающая по простому дроссельному циклу.

К-компрессор; ТО-теплообменник ;ДВ- дроссельный вентиль; ОЖ-отделитель жидкости.

Сжатый в компрессоре метан охлаждается в теплообменнике и поступает на дроссельный вентиль. В результате дросселирования метана давление снижается, температура падает до Т₀ и метан частично конденсируется.

Парожидкостной поток после дроссельного вентиля попадает в отделитель жидкости, где из него отделяется жидкая фаза. Принимаем условие, что в компрессоре сжимается 1кг метана, то из отделителя жидкости в качестве обратного потока отводиться (1-X)кг метана, который поступает в теплообменник, где нагревается и по выходе из теплообменника поступает на сжатие в компрессор. Для того чтобы  компрессоре сжимался 1кг метана, к обратному потоку на всасывание в компрессор подается дополнительное количество метена в количестве ,равном количеству отведенного жидкого метана X кг.

Основные показатели теоретического цикла при ожижении метана Т₁=300К, Р₁=0,1МПа,Р₂=20 МПа, не учитываются теплоприток из окружающей среды и потери холода от недорекуперации (q_c=0).Так же разность температур между прямым и обратным потоками на теплом конце теплообменника равна 0.

Холодопроизводительность (q₀) цикла

 ==178.8кДж/кг

Количество холода необходимое для ожижения 1кг метана про Р=Р₁

=914,63кДж/кг

Коэффициент ожижения

Удельная работа для теоретического цикла определяется работой сжатия газа в компрессоре

 ж.г