1. описание

Это использование адиабатического расширения внутри машины для создания холода, чтобы запустить воздухоразделительные установки и компенсировать потерю холода, тем самым стабилизируя тепловой баланс.

Расширитель представляет собой механизм, который, когда газ расширяется и сбрасывает давление, турбонагнетатель выполняет механическую работу, чтобы снизить температуру газа и получить энергию. , Расширитель часто используется в криогенном оборудовании, таком как установка для производства жидкого кислорода, установка для производства жидкого азота и т. Д.

2. применение

Необработанный природный газ состоит в основном из метана (СН ₄ ), самой короткой и легкой молекулы углеводорода , а также различных количеств более тяжелых углеводородных газов, таких как этан (С ₂ Н ₆ ), пропан (С ₃ Н ₈ ), нормальный бутан ( n -C ₄ H ₁₀ ), изобутан ( i -C ₄ H ₁₀ ), пентаны и даже углеводороды с более высокой молекулярной массой . Неочищенный газ также содержит различные количества кислых газов, таких как диоксид углерода (CO ₂ ), сероводород (H ₂ S) и меркаптаны, такие как метантиол (CH ₃ SH) и этантиол (C ₂ H ₅ SH).

При переработке в готовые побочные продукты (см. Обработка природного газа ) эти более тяжелые углеводороды вместе обозначаются как NGL (жидкости природного газа). Извлечение СПГ часто включает в себя турбодетандер ^[7] и низкотемпературную ректификационную колонну (называемую деметанизатором ), как показано на рисунке. Входящий газ в деметанизатор сначала охлаждают до примерно -51 ° С в теплообменнике (называемом холодным боксом ), который частично конденсирует входящий газ. Полученная газожидкостная смесь затем разделяется на поток газа и поток жидкости.

Поток жидкости из газожидкостного сепаратора проходит через клапан и подвергается дроссельному расширению с абсолютного давления от 62 бар до 21 бара ( 6,2-2,1 МПа), что является изоэнтальпическим процессом (то есть процессом с постоянной энтальпией), который приводит к снижению температуры потока от примерно -51 до примерно -81 ° С, когда поток поступает в деметанизатор.

Поток газа из газожидкостного сепаратора поступает в турбодетандер, где он подвергается изэнтропическому расширению с абсолютного давления от 62 бар до 21 бара (6,2-2,1 МПа), что понижает температуру газового потока от примерно -51 ° C до примерно - 91 ° C, поскольку он поступает в деметанизатор, чтобы служить в качестве дефлегмации .

Жидкость из верхнего поддона деметанизатора (примерно при -90 ° C) направляется через холодную камеру, где она нагревается до примерно 0 ° C, поскольку охлаждает входящий газ, и затем возвращается в нижнюю часть деметанизатора. , Другой поток жидкости из нижней секции деметанизатора (примерно при 2 ° С) направляется через холодную камеру и возвращается в деметанизатор при примерно 12 ° С. По сути, входящий газ обеспечивает тепло, необходимое для «кипения» нижней части деметанизатора, а турбодетандер отводит тепло, необходимое для обеспечения флегмы в верхней части деметанизатора.

Продукт верхнего погона из деметанизатора при температуре около -90 ° C представляет собой переработанный природный газ, который имеет подходящее качество для распределения конечным потребителям по трубопроводу . Он направляется через холодную камеру, где он нагревается при охлаждении газа на входе. Затем он сжимается в газовом компрессоре, приводимом в действие турбодетандером, и дополнительно сжимается в газовом компрессоре второй ступени, приводимом в движение электродвигателем, прежде чем поступать в распределительный трубопровод.

Нижний продукт из деметанизатора также нагревается в холодильной камере, поскольку он охлаждает входящий газ, прежде чем покинет систему в виде NGL.