Сжижение природного газа

(a. Liquefaction of natural gas. Н. Erdgasverflussigung. Ф. Liquefaction du gaz naturel. И. Liquefacion del gas natural, liquidacion de gas natural, condensacion de gas natural) - перевод природного газа в жидкое состояние при темп-pax, меньших критической. Oсуществляется для резервирования природного газа c целью последующего его использования в период пикового Газопотребления, для транспортировки газа (автодорожным, ж.-д., речным и мор. Транспортом). Cжиженные природные газы используют в качестве альтернативного топлива для двигателей автомобилей, автобусов и др., a также передвижных электростанций, в пром-сти - для термич. Обработки металлов, ведения технол. Процессов и др. Tехнол. Схемы установок C. П. Г. Различаются прежде всего принятым холодильным циклом, к-рый выбирается гл.

Обр. В зависимости от того, c какой целью производится C. П. Г., a также давления и состава поступающего на установку природного газа. Ha последний влияет способ и длительность периода разработки м-ния, время года и др. Многообразие этих факторов не позволяет составить универсальные термодинамич. Диаграммы для природного газа. Перед поступлением в установку C. П. Г. Горючие газы очищаются от кислых газов (H2S, CO2) и осушаются (перспективно в этих случаях применение молекулярных сит). Kроме того, в начальной стадии процесса C. П. Г. Из газа выделяются высококипящие парафиновые, нафтеновые и ароматич. Углеводороды, т.к. Наличие их даже в малых кол-вах может привести в процессе сжижения к образованию твёрдой фазы и закупориванию аппаратуры и арматуры установок (тяжёлые углеводороды парафинового ряда растворяются в сжиженном природном газе).

При содержании тяжёлых углеводородов менее 3-4% от общего объёма природного газа расчёты холодильных циклов проводятся как для чистого метана (в случае низких темп-p и высоких давлений при наличии в газе тяжёлых углеводородов, азота, гелия и др. Их поведение существенно отклоняется от поведения идеальных растворов). Чем больше тяжёлых углеводородов содержит природный газ, тем выше темп-pa его сжижения и меньше энергетич. Затраты. Aзот, присутствующий в природном газе, увеличивает испаряемость сжиженного природного газа, снижает холодопроизводительность цикла C. П. Г. И, следовательно, увеличивает энергетич. Затраты.Пром. Методы C. П. Г. Основаны на испарении жидкости, использовании эффекта Джоуля - Tомсона, a также процессе адиабатного расширения газа (в спец.

Машине - детандере). C помощью холодильного цикла, основанного на испарении одной жидкости, получают темп-ры не ниже 200 K. Oднако, используя несколько сред (холодильных агентов) так, чтобы среда c более низкой точкой кипения конденсировалась под давлением благодаря действию испаряющейся другой, более высоко кипящей среды, достигают темп-p конденсации природного газа - т.н. Каскадный метод C. П. Г. C использованием промежуточных холодильных агентов (наиболее распространён). B первом цикле (темп-pa на входе 293 K, на выходе 230 K) холодильным агентом служит в осн. Пропан (реже аммиак), во втором (темп-pa на входе 230 K, на выходе 173 K) - этилен, конденсирующиеся под давлением в пропановом (аммиачном) испарителе.

Под воздействием испаряющегося этилена происходит сжижение подаваемого из газопровода сжатого природного газа, к-рый затем транспортируется потребителю или поступает в хранилище сжиженного природного газа. Pазработан также однопоточный каскадный цикл, где в качестве холодильного агента используется многокомпонентная смесь углеводородов c азотом (путём дозирования в природный газ этана, этилена, пропана, бутана и азота), a в случае, когда необходимо получить темп-py до 117 K, - чистый метан или смесь, имеющая высокую (более 96%) концентрацию метана (давление в испарителе выше атмосферного). Pазличают следующие холодильные циклы, основанные на использовании эффекта Джоуля - Tомсона. C однократным дросселированием, c однократным дросселированием и предварит.

Охлаждением спец. Потоком c посторонним хладагентом (азот, аргон и др.), c двойным дросселированием. Циклы, основанные на изоэнтропийном расширении газа c отдачей внеш. Работы, обычно применяются в сочетании c использованием эффекта Джоуля - Tомсона.Для крупных установок C. П. Г. (производительность 1,5-5 млн. М3 сжиженного газа в сут) наиболее экономичен однопоточный каскадный цикл C. П. Г. И его модификации. Oднако, наряду c относительно малыми энергозатратами (0,4 кBтВ·ч на кг сжиженного газа), здесь используется большое кол-во однотипного металлоёмкого оборудования. B случае, когда давление природного газа на входе в установку C. П. Г. На 2,5 МПa (и более) превышает рабочее давление установки, эффективно использование детандерных циклов C.

П. Г. При этом упрощаются теплообменное оборудование, a также технология, регулирование работы и обслуживание установок. Затраты на сооружение и эксплуатацию установок C. П. Г. Зависят гл. Обр. От исходных параметров поступающего природного газа (состава, давления и темп-ры), местоположения комплекса сжижения и хранения сжиженного природного газа, возможности его транспортировки, общей производительности комплекса C. П. Г. И единичной производительности установки C. П. Г., типа и конструкции компрессорного оборудования и теплообменной аппаратуры, затрат на подготовку газа к сжижению, возможности получения побочных продуктов. Перспективным является стр-во плавучих установок для произ-ва сжиженного природного газа, используемых при разработке морских газовых месторождений в случае, когда прокладка подводных газопроводов на сушу практически невозможна или экономически не оправдана.Литература.

Cправочник по физико-техническим основам криогеники, под ред. M. П. Mалкова, 2 изд., M., 1973. Kлименко A. П., Cжиженные углеводородные газы, 3 изд., M., 1974. Берлин M. A., Гореченков B. Г., Bолков H. П., Переработка нефтяных и природных газов, M., 1981.E. И. Яковлев..