- •Федеральное агентство по образованию
- •Предисловие
- •1. Ожижение природного газа Введение
- •1.1. Характеристика природных газов, используемых для получения сжиженного природного газа
- •Составы газовых и газоконденсатных месторождений ряда газоносных и нефтегазовых регионов России
- •Состав природных (попутных нефтяных) газов
- •Состав пг некоторых зарубежных месторождений
- •Показатели, которым должны удовлетворять газы, транспортируемые по магистральным газопроводам
- •1.2. Очистка и осушка природных газов
- •Физические свойства основных компонентов природного газа
- •Показатели качества сжиженного природного газа
- •Теплофизические характеристики адсорбентов и параметры их регенерации
- •1.3. Сжижение метана
- •Результаты расчетов теоретического цикла ожижения газа с простым дросселированием
- •Сравнение данных по хT и lT для установок ожижения метана и воздуха, работающих по теоретическому циклу с простым дросселированием и внешним источником охлаждения
- •Результаты расчета детандерного цикла ожижения метана при различных значениях Gд
- •Сводные данные расчета установки ожижения метана
- •Сводные данные расчета установки ожижения метана
- •Сводные данные расчета установки ожижения метана
- •Сравнение значений х для ряда циклов ожижения метана
- •Основные результаты расчетного анализа установок получения спг, работающих по различным циклам ожижения
- •Циклы ожижения метана
- •Значения основных параметров криопродуктов, используемых в трехкаскадной установке ожижения пг
- •Параметры узловых точек для потоков в отдельных циклах каскада
- •Сводные данные по расчету процесса прямоточной конденсации в водяном холодильнике
- •Сводные данные по определению материальных потоков, выходящих из водяного холодильника и теплообменников то1–то3
- •Параметры основных точек потоков, проходящих через аппараты ожижителя
- •Сводные данные по расчету теплообменников то2–то4 ожижителя пг
- •1.4. Ожижители природного газа и крупные заводы по производству сжиженного природного газа
- •Сравнительная характеристика ожижителей пг, работающих по дроссельному циклу с включением холодильной машины или внешнего холодильного контура на сха
- •Сравнительные технико-экономические характеристики установок производства спг на грс и агнкс, приведенные к производительности 600 кг спг/ч
- •Техническая характеристика установок ожижения пг на базе внешних холодильных циклов
- •Техническая характеристика ожижителей пг на базе детандерных циклов
- •Некоторые из ожижителей пг, созданные фирмой «Линде» и введенные в эксплуатацию в сша
- •Список литературы
- •2.Утилизация холода сжиженного природного газа при регазификации Введение
- •2.1. Основные направления утилизации холода сжиженного природного газа
- •2.2. Применение холода сжиженного природного газа для ожижения газообразных криопродуктов
- •2.3. Использование холода сжиженного природного газа для повышения эффективности работы отдельных узлов вру
- •2.4. Воздухоразделительные установки для получения жидких криопродуктов, использующие холод сжиженного природного газа
- •Основные показатели установок с азотным циркуляционным циклом, предназначенных для получения продуктов разделения воздуха в жидком виде
- •Данные, характеризующие эффективность применения процесса низкотемпературного сжатия в вру, использующих холод спг
- •Данные, характеризующие работу вру для одновременного получения жидких и газообразных криопродуктов при различных режимах работы
- •ХарактеристикаВру с использованием холода спг, эксплуатирующихся в Японии
- •2.5. Утилизация холода сжиженного природного газа в установках разделения воздуха, получающих газообразные криопродукты
- •Список литературы
- •Заключение
- •Содержание
- •196006, Санкт-Петербург, ул. Коли Томчака, дом 28
Показатели качества сжиженного природного газа
Наименование показателя |
Норма |
Объемная доля, %: метана этана пропана и более тяжелых углеводородов азота Массовая доля Н2Sи меркаптановой серы, % Низшая теплота сгорания при температуре 0 °С и давлении 101,325 кПа, МДж/м3 |
92±6 4±3 2,5±2,5 1,5±1,5 0,005 32,5 |
В работах [19, 24] достаточно подробно изложены вопросы осушки и очистки ПГ и приводятся ссылки на значительное число работ, посвященных этому вопросу.
Осушка природных газов. В месторождении газ находится в контакте с водой и насыщается ею под давлением 10–30 МПа при температуре 50–80 °С. Перед транспортированием или при переработке он всегда подвергается осушке. Это необходимо, так как наличие влаги препятствует нормальному протеканию низкотемпературных процессов ожижения ПГ или его разделения, либо транспортированию газа по газопроводу. Водяной пар с парафиновыми углеводородами даже при положительных температурах образует твердые ледообразные компоненты – гидраты. При отрицательных температурах вода образует гидраты и кристаллизуется в виде обычного льда. Отложения гидратов и льда вызывают забивку рабочего пространства трубопроводов и нарушают работу теплообменных аппаратов и трубопроводов ожижителей ПГ и установок его разделения.
Для разложения гидратов, которые образуются в фонтанной арматуре скважины, в нее подают водоотнимающие жидкости, чаще всего метанол. В ряде случаев для этого используют диэтиленгликоль.
В зависимости от объектов перерабатываемого ПГ или необходимой степени их осушки, как показано в работе [19], на практике получили распространение следующие методы осушки:
– абсорбция гликолями;
– химическая абсорбция хлористым кальцием;
– адсорбция природными и искусственными адсорбентами;
– вымораживание влаги.
При сжижении природного газа необходимая степень осушки (точка росы) должна находиться в пределах от минус 50 до минус 60 °С.
При проведении процесса абсорбции при положительных температурах водными растворами гликолей точка росы ПГ находится в пределах от минус 20 до плюс 5 °С, а в результате химической абсорбции с применением твердого СаСl2 при температурах окружающей среды 20–30 °С точка росы находится в диапазоне температур от минус 12 до минус 15 °С, при использовании раствора СаСl2 – от минус 10 до минус 12 °С.
В работе [25] отмечается, что усовершенствование установок осушки с жидкими поглотителями позволило получать стабильную точку росы минус 73,3 °С. Однако о принятой системе усовершенствования не сообщается.
Адсорбция – это селективное поглощение газов, паров или раст-воренных веществ поверхностью твердых поглотителей (адсорбентов).
В качестве адсорбентов используются вещества с развитой поверхностью, которая образована капиллярными порами молекулярных размеров. К этим веществам относятся активированные угли, селикагели, алюмогели и синтетические цеолиты. Эти вещества отличаются сравнительно высокой адсорбционной активностью и относительно легко десорбируются.
При применении этих адсорбентов точка росы ПГ после адсорбции при температуре 25–30 °С в промышленных условиях находится в пределах:
силикагель – от минус 30 до минус 35 °С;
активированная окись алюминия – от минус 42 до минус 48 °С;
молекулярные сита (синтетические цеолиты) – от минус 35 до минус 60 °С.
Как отмечено в работе [19], в равновесных условиях, т. е. при относительно малых расходах газа, в каждом из вышеперечисленных методов точка росы понижается на 5–10 °С.
Принципиальная схема одного из возможных вариантов адсорбционного блока осушки ПГ, приведенная в работе [24], показана на рис. 1.2.1.
Рис. 1.2.1. Принципиальная схема адсорбционного блока осушки ПГ:
1, 2 – адсорберы; 3 – паровой подогреватель; 4 – холодильник; 5 – влагоотделитель
Природный газ при Р = 4,0–5,5 МПа поступает сверху вниз в адсорбер 1, где осушается и затем направляется потребителю. Адсорбент в адсорбере 2 проходит регенерацию. Этот поток, проходя через адсорбент, находящийся в адсорбере 2, регенерирует его, унося из него влагу. Затем этот поток ПГ поступает в холодильник 4, где охлаждается водой, и значительное количество влаги, находящейся в этом потоке, конденсируется, а образовавшийся конденсат отводится во влагоотделитель 5.
Поток ПГ из влагоотделителя 5 затем смешивается с потоком ПГ, отводимым на паровой подогреватель 3, и после подогрева снова идет в тот адсорбер, который находится на регенерации. Количество газа, направляемого на регенерацию, составляет около 10–12 % от всего количества ПГ, поступающего в адсорбционный блок осушки.
Для распределения и переключения потоков, направляемых в каждый адсорбер и выходящих из него, предусмотрены вентили.
Схема адсорбционного блока осушки ПГ, приведенная на рис. 1.2.1, является одним из возможных вариантов блока такого типа. В действующей установке осушки число адсорберов в каждой группе может быть более двух, регенерация производится не только частью потока ПГ, поступающего на блок осушки под давлением после подогрева этого потока, но и подогретым потоком низкого давления, выходящим из ожижителя.
В табл. 1.2.3 приведены некоторые ориентировочные теплофизические характеристики ряда адсорбентов, используемых для осушки и очистки газов.
Таблица 1.2.3