Установка для сжижения природного газа. Осушка и очистка природного газа, страница 9

Данные и последующий расчет взяты из [1].

При температуре входа воды 293К и выходе 298К, расход воды составит  G=20,4кг.

Удельные затраты на сжижение метана будут складываться из удельных затрат энергии в 3 циклах.

L_уд=L_NH3+L_C2H4+L_CH4=0.819кВт*ч/кг СПГ

Могут быть использованы и другие комбинации веществ, например пропан-этан-метан или вода-пропан-этилен-метан-азот.

Эффективность данных установок такого типа высокая, большой коэффициент ожижения и низкие энергетические затраты, но не смотря на это их отличает повышенная сложность, громоздкость оборудования, необходимость наличия несколько хладагентов, что существенно удорожает установку. Данная установка может быть оправдана лишь при большой производительности завода.

Однопоточный каскадный цикл.

В 1959 г. А.П. Клименко разработал и предложил использовать для ожижения ПГ однопоточный каскадный цикл, в котором рабочим веществом является смесь углеводородных газов с различными температурами кипения. Этот цикл совмещает термодинамические преимущества многоступенчатого каскадного цикла и конструктивную простоту регенеративного дроссельного цикла.

Рабочим веществом цикла является смесь азота, метана, этилен и пропана. Эта смесь, сжимается в турбокомпрессоре ТК и охлаждается водой в водяном холодильнике ВХ. В результате охлаждения конденсируется часть смеси, в основном состоящая из пропана. Образовавшийся конденсат отделяется в отделителе жидкости ОЖ1 и затем охлаждается в теплообменнике ТО1 с последующим дросселированием в межтрубное пространство. На входе в теплообменник ТО1 этот поток смешивается с обратным потоком, выходящим из теплообменника ТО2, и охлаждает прямые потоки, поступающие в теплообменник ТО1. По выходу из теплообменника ТО1 обратный поток поступает на сжатие в турбокомпрессор ТК. Из циркулирующей в установке смеси после охлаждения в теплообменнике ТО1 частично конденсируется этилен и пропан и поступает на отделение в отделитель жидкости ОЖ2.

Из отделителя жидкости ОЖ2 жидкость поступает на переохлаждение в теплообменник ТО2, по выходу из него дросселируется в межтрубное пространство теплообменника ТО2 и к ней присоединяется обратный поток смеси, выходящей из теплообменника ТО3.

Прямой поток смеси ,охлажденной в теплообменнике ТО2, в котором при охлаждении частично конденсируется этилен и метан, поступает в отделитель жидкости ОЖ3, откуда ожиженный поток смеси подается на переохлаждение в теплообменник ТО3. Переохлажденная жидкость по выходу из этого аппарата дросселируется, смешивается с обратным потоком, выходящим из теплообменника ТО4,и поступает в теплообменник ТО3 для охлаждения прямых потоков, проходящих через этот аппарат. Из прямого потока в теплообменнике То3, при его охлаждении, конденсируется метан и остаток этилена и затем этот поток переохлаждается в теплообменнике ТО4, по выходу из которого дросселируется в его межтрубное пространство. Этот поток по выходу из теплообменника ТО4 последовательно проходит через теплообменники ТО3-ТО1, смешиваясь при входе в каждый из них с потоком конденсированной смеси после ее дросселирования, и затем суммарный поток смеси поступает на сжатие в турбокомпрессор ТК.

Природный газ последовательно охлаждается  в теплообменниках ТО1-ТО4 и дросселируется в сборнике жидкости СБ. Из сборника жидкости неожиженная часть поступает на сжигание, а СПГ- потребителю.