17.2. Установки сжижения природного газа

Существующие технологические схемы установок сжиженного природного газа (СПГ) работают по различным технологическим циклам. Выбор схемы зависит от назначения установки и ее производительности, давления и состава СПГ. Эти показатели влияют на технологическое оборудование, его эксплуатацию, определяют экономику процесса, занимаемые территории. В настоящее время до 90 % установок СПГ работают по классическому 3-х каскадному циклу холодильных машин с независимыми циклами охлаждения: пропанового (Т_К = 238 К), этиленового (Т_К = 163 К) и метанового (Т_К = 113 К).

Трехкаскадный цикл использует специальные парокомпрессорные холодильные установки, а также большое количество теплообменного оборудования, что влечет к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат. В установках, построенных на основе парокомпрессорных циклов, в мировой практике сжижается 90–93 % природного газа. При этом несжиженный природный газ направляется ближайшим потребителям или двигателям метановозов.

Повышение давления природного газа в схеме трехкаскадного цикла способствует более полной конденсации метана. Энергозатраты на таких установках составляют 0,28–0,35 кВт∙ч/кг СПГ.

При непосредственном получении СПГ у потребителя, на установках смонтированных вдоль магистральных газопроводов используют схему с детандерным циклом.

На рис. 17.2 представлена схема установки СПГ с предварительным охлаждением газа в двухступенчатой пропановой холодильной установке с использованием детандерного цикла. Исходный природный газ предварительно дожимают в компрессоре 1 до давления 5–7 МПа, охлаждают сначала в теплообменнике 2 водой или воздухом, а

Рис. 17.2. Схема установки по детандерному циклу с предварительным двухступенчатым пропановым охлаждением газа:

Потоки: А – природный газ; Б – СПГ;

1 – компрессор; 2 – холодильник; 3,5,7,8 – теплообменник; 4,6 – теплообменники-испарители пропановой установки; 9 – теплообменник; 10 – компрессорно-детандерный агрегат; 11,12,13 – сепараторы; 14 – компрессор

затем в теплообменнике 3 обратными потоками циркулирующего газа. После этого газ охлаждается в теплообменниках-испарителях 4 и 6 двухступенчатого пропанового цикла охлаждения, а также в теплообменниках 5 и 7, затем поток газа разделяется на два: часть газа направляется на компрессорно-детандерный агрегат 10, газоконденсатная смесь разделяется в сепараторе 11, жидкая фаза дросселируется и поступает в сепаратор 12. Другая часть потока газа доохлаждается в теплообменниках 8 и 9, дважды дросселируется с подачей: сначала в сепаратор 12, затем сепаратор 13.

Далее сжиженный природный газ направляют в хранилище, газовая фаза дожимается компрессором 14 и после прохождения теплообменников поступает на всасывающий патрубок первой ступени дожимаемого компрессора.

Высокая термодинамическая эффективность детандерных циклов, снижение объема теплообменной аппаратуры, высокие технологические качества установок обусловили, их широкое применение в зарубежной практике. Эти схемы начинают применять и в условиях нашей страны. Полученный СПГ направляется в изометрическое хранилище, а затем любым видом транспорта доставляется потребителю в танкерах-метановозах, при криогенных температурах.

При сжижении природного газа на заводах его получения наблюдается следующая структура затрат: сырье, материалы, энергия 30–45 %, амортизационные отчисления 34–38 %, ремонт основных фондов 9–10 %, плата за кредит 14–16 %, зарплата с начислениями 3–5 %.