فرایند تولید LNG

https://www.asiachmical.com/lng-plant/lng-processing-plant.html

1. طبقه بندی فرایند liquefaction گاز طبیعی

در حال حاضر انواع فرایندهای لبیکاسیون گاز طبیعی عمدتاً بر اساس عملکردها و روش های تبرید آن ها تقسیم می شوند.

(1) با توجه به توابع خود را، آنها را می توان به واحدهای liquefaction بار پایه و اوج shaving واحدهای liquefaction تقسیم شده است. واحدهای LNG در مقیاس کوچک متعلق به واحدهای لکیفش پیک ترش هستند.

(2) با توجه به روش تبرید، می توان آن را به تقسیم: (1) آبشار فرایند liquefaction. (2) مخلوط فرایند liquefaction یخچال ، از جمله بسته ، باز ، پروپان precooling ، CII ، و غیره. (3) فرایند liquefaction با گسترش، از جمله گسترش گاز طبیعی، گسترش نیتروژن، گسترش نیتروژن متان، و غیره.

با این حال، تقسیم بالا سخت گیرانه نیست، و معمولاً یک فرایند مرکب اتخاذ می شود که شامل ترکیب های مختلفی از بخش های خاصی از فرایندهای مختلف لبیکش شرح داده شده در بالا است، و هر روش شامل انواع متعددی است.

2. انواع و ترکیب گیاهان گاز طبیعی

انواع واحدهای لکیفکشن گاز طبیعی عمدتاً شامل واحدهای لکیفکشن بار پایه، واحدهای لکیفش پیک-ترش، ذخیره تولید ال ان جی شناور و واحدهای تخلیه و پایانه های دریافت LNG هستند و تعاریف آن ها به این قرار است.

(1) پایه بار کارخانه liquefaction : اشاره به در مقیاس بزرگ کارخانه liquefaction تولید شده برای استفاده محلی و یا حمل و نقل خارجی.

(۲) دستگاه مایع سازی پیک-ترسو: به یک دستگاه مایع سازی گاز طبیعی برای بار اوج یا تکمیل تأمین سوخت زمستانی اطلاق می شود که معمولاً مایع سازی و ذخیره گاز طبیعی اضافی در طول بار کم اوج و بخار سازی مجدد برای استفاده در شرایط اوج یا اضطراری است.

(3) شناور LNG تولید ، ذخیره سازی و تخلیه دستگاه : نوع جدیدی از گاز طبیعی دستگاه liquefaction در میادین گاز حاشیه ای و میدان های گازی دریایی است. این است که برای مزایای خود را از سرمایه گذاری پایین مورد علاقه, دوره ساخت و ساز کوتاه و تخریب آسان.

(4) LNG دریافت ترمینال : اشاره به دستگاه است که دریافت LNG حمل و نقل توسط حامل LNG از بار اساسی دستگاه liquefaction گاز طبیعی ، به طور کلی با سیستم بازیابی liquefaction برای مخزن LNG بالا جوش خاموش گاز BOG (جوش خاموش گاز) مجهز شده است.

کارخانه تجزیه و میل گاز طبیعی به طور کلی از فرایند پیش درمان گاز طبیعی، فرایند لبیک، سیستم ذخیره سازی، سیستم کنترل و سیستم حفاظت از آتش تشکیل شده است که در این میان فرایند لبیکشن بخش اصلی کارخانه لرزش گاز طبیعی است. گیاهان LNG در مقیاس بزرگ به طور کلی شامل مجموعه های متعددی از کارخانه های تنزیل گاز طبیعی هستند، و هر مجموعه ای از کارخانه های لبیککشن ممکن است خطوط تولید متعددی داشته باشند. با توجه به اهداف مختلف تولید واحدهای مختلف liquefaction، به طور طبیعی تفاوت های زیادی در ترکیب های خاص آنها وجود دارد.

3. LNG روش تبرید

به اصطلاح تبرید به استفاده از روش های مصنوعی برای ایجاد فناوری دمای پایین (زیر دمای محیط) اشاره دارد. روش های تبرید عمدتاً شامل سه روش زیر است.

(1) استفاده از اثر اندوتمیک انتقال فاز مواد (مانند ذوب، تبخیر، سابلیماسیون) برای رسیدن به یخچال. به اصطلاح تبرید بخار به استفاده از تبخیر مایع برای رسیدن به تبرید اشاره دارد. تبرید بخار را می توان به سه نوع فشرده سازی بخار (فشرده سازی مکانیکی)، تزریق بخار و جذب تقسیم کرد. در حال حاضر بیشتر از تبرید فشرده سازی بخار استفاده می شود.

(2) استفاده از اثر خنک کننده گسترش گاز برای رسیدن به یخچال. تبرید انبساط گاز در حال حاضر به طور گسترده ای از تبرید انبساط توربین استفاده می کند، و همچنین از تبرید دریچه تروتل و تبرید جداکننده حرارت استفاده می کند.

(3) استفاده از اثر ترموالکتریک از نیمه هادی ها برای رسیدن به یخچال.

در فرایند مایع سازی گاز طبیعی، تبخیر مایع و انبساط گاز به طور گسترده ای برای رسیدن به تبرید استفاده می شود. تبرید تروتلینگ باید انرژی فشار کافی بالایی داشته باشد تا مورد استفاده قرار گیرد، و کارایی کم است. به طور کلی در شرایطی استفاده می شود که فشار گاز خام زیاد است و مقدار liquefaction مورد نیاز کوچک است.

4. فرایند رایج گاز طبیعی liquefaction

فرایندهای مختلف لبیکاسیون روش های تبرید متفاوتی دارند. در فرایند لبیکاسیون گاز طبیعی، فرایند رایج لرزش گاز طبیعی عمدتاً شامل فرایند لبیکاسیون آبشاری، فرایند لرزش یخچالی مختلط و فرایند لبیکاسیون با گسترشدهنده است و روش های تبرید آن ها به صورت زیر است.

(1) آبشار فرایند liquefaction

شامل چندین چرخه تبرید همپوشان است که در دماهای مختلف فعالیت می کنند که در آن قطعات دما بالا، متوسط و پایین به ترتیب از تبریدهای دمای بالا، متوسط و پایین استفاده می کنند. تبخیر یخچال در بخش دمای بالا برای متراکم کردن یخچال در بخش دمای پایین استفاده می شود، و یخچال در بخش دمای پایین دوباره تبخیر می شود تا ظرفیت خنک کننده خروجی شود، و این قطعات توسط چندین کندانسور تبخیری به هم متصل می شوند. کندانسور تبخیری هم تبخیر کننده بخش دمای بالا و هم کندانسور بخش دمای پایین است. برای گاز طبیعی

برای لرزش بیشتر از یک چرخه تبرید آبشاری سه مرحله ای با پروپان، اتیلن و متان به عنوان تبرید استفاده می شود.

(2) مخلوط فرایند liquefaction یخچال

این فرایند از فرایند تبرید آبشار در اواخر دهه ۱۹۶۰ تکامل یافت. مخلوط های هیدروکربنی (N2، C1، C2، C3، C4، C5) بیشتر به عنوان یخچال برای جایگزینی اجزای خالص متعدد در فرایند تبرید آبشار استفاده می شوند، و ترکیب با توجه به ترکیب و فشار گاز خوراک تعیین می شود. با بهره گیری از ویژگی های اجزای سنگین در چانردن مخلوط چند جزءه ابتدا و چانع قطعات سبک بعداً، ظرفیت خنک کننده سطوح مختلف دما را می توان با چانسه، جداسازی، تروتلینگ و تبخیر به دست آورد و با توجه به اینکه آیا مبرید مخلوط شده با گاز طبیعی خام مخلوط شده است، دو نوع فرایندهای تبرید مختلط وجود دارد: بسته و باز .

(3) فرآیند Liquefaction با گسترش

چرخه تبرید انبساط بیشتر چرخه معکوس-برایتون را اتخاذ می کند. در این چرخه، مایع کار به طور غیرتروپی توسط کمپرسور فشرده می شود، توسط کولر خنک می شود، و سپس به صورت غیرتروپیکی به صورت غیرديباتی در توربواسپاندر گسترش می یابد و برای به دست آوردن جریان هوای دمای پایین برای تولید انرژی سرد کار خارجی انجام می دهد. در فرایند لرزش گاز طبیعی، تبرید انبساط عمدتاً چهار شکل زیر را اتخاذ می کند: تبرید انبساط مستقیم گاز طبیعی، تبرید انبساط نیتروژن، تبرید انبساط مخلوط نیتروژن-متان و غیره.

5. اصل تبرید و ویژگی های فرایند روان سازی با گسترش

گسترش چرخه به فرایند تحقق liquefaction گاز طبیعی با استفاده از مبرید فشار بالا و یخچال چرخه کلود از طریق گسترش آدیباتیک از یک توربو گسترش اشاره دارد. تجهیزات کلیدی توربوexpander است که مزایای بهره وری غیرتروپیک بالا و کار گسترش قابل بازیابی را دارد. بنابراین، این فرایند بیشتر و بیشتر مورد علاقه گیاهان LNG اوج با ظرفیت لکیش کوچک است، و به طور کلی برای دستگاه هایی با ظرفیت لبیکنس 7×104~70×104m3/d استفاده می شود.

اصل اساسی تبرید فرایند لبیکاسیون با یک گسترشدهنده این است: گاز در گسترشدهنده گسترش می یابد و خنک می شود در حالی که خروجی کار می کند، که می تواند برای راندن کمپرسور مورد استفاده قرار گیرد؛ هنگامی که "طبیعی" تفاوت فشار بین گاز خام وارد دستگاه و گاز تجاری خروج از دستگاه وجود دارد، liquefaction فرایند نیاز به با انرژی "از جهان خارج" تکمیل خواهد شد، اما در دی تفاوت فشار "طبیعی" برای رسیدن به خنک کننده از طریق گسترش تکیه می کنند. با توجه به تبریدهای مختلف، می توان آن را به فرایند لبیکشن انبساط نیتروژن، فرایند لرزش انبساط مختلط نیتروژن-متان و فرایند لبیکشن انبساط مستقیم گاز طبیعی تقسیم کرد.

(1) گاز طبیعی فرایند گسترش مستقیم liquefaction

این فرایند به فرایند بهره گیری مستقیم از گاز طبیعی پر فشار از میدان گازی و گسترش آدیباتیکال آن در گسترشدهنده به فشار خط لوله انتقال اشاره دارد و در نتیجه به فرایند زدودم گاز طبیعی پی می برد. به ویژه برای مناسبت هایی مناسب است که فشار خط لوله بالا است، فشار عملیاتی واقعی کم است و فشار باید در وسط کاهش یابد. از آنجا که گاز طبیعی وارد کننده به گسترش دهنده نیازی به حذف CO2 ندارد، بلکه تنها نیاز به حذف CO2 از بخش شیرده گاز خام دارد، حجم گاز پیش درمان تا حد زیادی کاهش می یابد. هنگامی که دستگاه در حالت عادی عمل می کند، گاز طبیعی تبخیر شده از مخزن ذخیره سازی توسط کمپرسور گاز برگشت فشرده می شود و سپس برای لرزش به سیستم بازگردانده می شود. این فرایند می تواند هزینه تولید ویژه، حمل و نقل و ذخیره سازی یخچال را صرفه جویی کند؛ آن را تا به مزایای فرایند ساده، تجهیزات جمع و جور، سرمایه گذاری کوچک، تنظیم انعطاف پذیر و عملیات قابل اعتماد است. با این حال، این فرایند liquefaction نمی تواند دمای پایین، حجم گاز در گردش بزرگ و نرخ پایین liquefaction را به عنوان فرایند liquefaction انبساط نیتروژن به دست آورد، و عملکرد کاری گسترش دهنده تا حد زیادی تحت تاثیر فشار و ترکیب گاز مواد اولیه است، و الزامات ایمنی سیستم نسبتاً بالا است. بالا.

(2) فرایند ازت گسترش liquefaction

این یک نوع از فرایند لبیکاسیون انبساط مستقیم است، چرخه تبرید نیتروژن از مدار لکیفاسیون گاز طبیعی جدا می شود، و چرخه تبرید کلر ظرفیت سرد را برای گاز طبیعی فراهم می کند. مزایای آن این است که آن را تا به سازگاری بیشتر به تغییر اجزای گاز خام، ظرفیت liquefaction قوی، بهره برداری ساده و راحت از کل سیستم؛ گردش عامل طولانی مدت حدود ۴۰٪ بیشتر است.

(3) نیتروژن متان مخلوط فرایند liquefaction انبساط

این بهبود فرایند liquefaction انبساط نیتروژن است، که می تواند اختلاف دمای تبادل گرما در انتهای سرد را کاهش دهد. در مقایسه با چرخه مبرید مختلط، مزایای فرایند ساده، کنترل آسان، زمان راه اندازی کوتاه، و صرفه جویی در ۱۰٪ تا ۲۰٪ مصرف برق در مقایسه با تبرید انبساط نیتروژن خالص را دارد.

6. اصل کار از توربوexpander

توربوexpander یک ماشین حرارتی چرخان با سرعت بالا است. بر اساس قانون تبدیل و حفاظت انرژی، هنگامی که گاز در طول انبساط آدیباتیک در توربواسپاندر کار خارجی انجام دهد، انرژی آن کاهش خواهد یافت و افت آنتالپی خاصی در همان زمان تولید خواهد شد و در نتیجه دمای خود گاز را کاهش می دهد و شرایطی را برای لبیک بودن گاز ایجاد می کند.

توربوexpander در واقع عمل معکوس یک کمپرسور centrifugal است. کمپرسور سنتریفوژ توسط یک موتور الکتریکی رانده می شود تا فشار گاز را که قدرت مصرف می کند افزایش دهد. توربوexpander با استفاده از جریان هوای پرسرعت تولید شده توسط گسترش گاز پر فشار برای ضربه پروانه کار توربوexpander، به طوری که پروانه با سرعت بالا می چرخد. پروانه چرخان پرسرعت می تواند مقدار مشخصی قدرت تولید کند، و سپس کار خارجی انجام دهد. در عین حال هم دما و هم فشار افت گاز گسترش یافته. به عبارت دیگر توربوexpander از تغییر سرعت محیط برای تبدیل انرژی استفاده می کند که نه تنها می تواند ظرفیت خنک کننده ای را برای دستگاه لبیکشن فراهم کند، بلکه می توان از کار تولید شده توسط انبساط برای رانندگی تجهیزاتی مانند کمپرسور یا ژنراتور، کاهش واحد LNG استفاده کرد. مصرف انرژی حجمی.