Установка для сжижения природного газа. Осушка и очистка природного газа, страница 8

Принцип действия ЭГД- детандере и ЭГД- компрессора основан на вязкостном взаимодествии униполярного заряженного потока с сильным электрическим полем. Униполярная зарядка производится с помощью «холодного коронного разряда». При расширении газа в ЭГД- детандере нейтральный поток совершает работу по переносу зарядов против сил электрического поля. В результате процесс расширения в ЭГД- детандере аналогичен процессу расширения в турбодетандере с совершением внешней работы. Произведенная в ЭГД- детандере работа отводится в виде электрической энергии высокого потенциала.

При сжатии газа в ЭГД- компрессоре заряженные частицы-ионы, движущиеся в электрическом поле от одного электрода к другому, являются рабочим органом компрессора. За счет вязкостного взаимодействия с нейтральными молекулами они приводят в движение весь газ и развивают в рабочей зоне определенный напор(перепад давления). Для создания заданных давлений и расхода требуются большое количество очень простых конструктивных ступеней и электрическое поле высокой напряженности в каждой ступени.

Важным достоинством ЭГД- процессов является то, что поток ПГ не требуется очищать от примесей высококипящих углеводородов, содержащихся в ПГ. Сконденсированные при охлаждении капельки этих углеводородов в процессе расширения в ЭГД- детандере становятся центрами оседания на них зарядов. В результате подвижность заряженных частиц резко уменьшается, что приводит к значительному повышению эффективности ЭГД- детандера.

Данные взяты из [25]

Давление поступающее из магистрали Р₁=2-5 МПа , а выходящее давление из ожижителя Р₂=0,3 МПа. ; недорекуперация на теплом конце теплообменника составило 8К адиабатический КПД детандера =0,75.

Потери холода в окружающую среду =6,3 кДж/кг

Коэффицент ожижения 0,13-0,22 кг СПГ/кг п.г.

Каскадные циклы.

Для крупных ожижительных установок весьма эффективными являются ожижители ПГ,работающие по каскадному циклу ожижения.

Рис 3.1 Принципиальная схема трехкаскадной установки ожижения ПГ;

К1,К2,К3-компрессоры; ТО1,ТО2,ТО3,ТО4,То5-теплообменник ;ДВ1,ДВ2- дроссельный вентиль; ОЖ- отделитель жидкости; КИ1,КИ2-конденсаторы-испарители.

В данной установке использован каскад аммиак-этилен-метан.

В первом цикле каскада в компрессоре К1 аммиак сжимается до необходимого давления, затем охлаждается в теплообменнике ТО1, в который на охлаждение аммиака подается вода. Одновременно с охлаждением аммиака в теплообменнике ТО1 он конденсируется и жидкостью с помощью дроссельного вентиля дросселируется в конденсатор-испаритель КИ1.

Во втором цикле компрессоре К2сжимается этилен, который охлаждается в двух теплообменниках ТО2и ТО3. В первом из них поток сжатого этилена охлаждается аммиаком, пары которого поступают в теплообменник ТО2 из конденсатора-испарителя КИ1. Во втором для охлаждения части сжатого этилена используется часть газообразного этилена, выходящего из конденсатора-испарителя КИ2.

Конденсация потоков этилена, выходящих из теплообменников ТО2 и ТО3,осуществляется в конденсаторе испарителе КИ1 за счет кипения в нем жидкого аммиака. Сконденсированный в этом цикле этилен затем дросселируется с помощью дроссельного вентиля в конденсатор-испаритель КИ2.

В третьем цикле поток метана, состоящий из циркуляционного и ожижаемого потоков, сжимается в компрессоре К3 и затем охлаждается параллельно установленных теплообменниках ТО4 и ТО5. В первом из них часть метана охлаждается частью потока этилена низкого давления, поступающего в теплообменник ТО4 из конденсатора-испарителя КИ2, а втором –потоком циркуляционного метана, выходящего из отделителя жидкости ОЖ. Потоки низкого давления этилена, выходящие из теплообменников ТО2 и ТО3, затем поступают на сжатие в компрессор К2.

Метан, выходящий из теплообменников ТО4и ТО5, затем поступает на конденсацию в конденсатор-испаритель КИ2 за счет кипения в этом аппарате жидкого этилена. Ожиженный в конденсаторе-испарителе КИ2 метан затем дросселируется в отделитель жидкости ОЖ, откуда ожиженная часть метана в виде СПГ поступает потребителю.

Параметры узловых точек для потоков в отдельных циклах                установки.