https://www.asiachmical.com/lng-plant/lng-processing-plant.html
1. Klasifikasi proses pencairan gas asli
Pada masa ini, jenis proses pencairan gas asli dibahagikan terutamanya berdasarkan fungsi dan kaedah penyejukan.
(1) Mengikut fungsinya, ia boleh dibahagikan kepada unit pencairan beban asas dan unit pencairan pencukur puncak. Unit LNG berskala kecil tergolong dalam unit pencairan pencukur puncak.
(2) Mengikut kaedah penyejukan, ia boleh dibahagikan kepada: ① proses pencairan lata; ② proses pencairan bahan pendingin bercampur, termasuk tertutup, terbuka, prapenyejukan propana, CII, dsb.; ③ proses pencairan dengan pengembang, termasuk pengembangan gas asli, pengembangan nitrogen, pengembangan nitrogen-metana, dll.
Walau bagaimanapun, pembahagian di atas tidak ketat, dan proses komposit biasanya diterima pakai yang merangkumi gabungan berbeza bahagian tertentu daripada pelbagai proses pencairan yang diterangkan di atas, dan setiap kaedah mengandungi berbilang jenis.
2. Jenis dan komposisi loji pencairan gas asli
Jenis unit pencairan gas asli terutamanya termasuk unit pencairan beban asas, unit pencairan pencukur puncak, unit penyimpanan dan pemunggahan pengeluaran LNG terapung dan terminal penerima LNG, dan definisinya adalah seperti berikut.
(1) Loji pencairan beban asas: merujuk kepada loji pencairan berskala besar yang dihasilkan untuk kegunaan tempatan atau pengangkutan luar.
(2) Peranti pencairan pencukur puncak: merujuk kepada peranti pencairan gas asli untuk beban pencukur puncak atau untuk menambah bekalan bahan api musim sejuk, biasanya mencairkan dan menyimpan gas asli berlebihan semasa beban puncak rendah dan mengewap semula untuk digunakan semasa puncak atau kecemasan situasi.
(3) Peranti pengeluaran, penyimpanan dan pemunggahan LNG terapung: Ia adalah jenis peranti pencairan gas asli baharu dalam medan gas marginal dan medan gas luar pesisir. Ia digemari kerana kelebihan pelaburan yang rendah, tempoh pembinaan yang singkat dan mudah dirobohkan.
(4) Terminal penerima LNG: merujuk kepada peranti yang menerima LNG yang diangkut oleh pembawa LNG daripada peranti pencairan gas asli beban asas, secara amnya dilengkapi dengan sistem pemulihan pencairan untuk gas boil-off gas LNG (Boil Off Gas).
Loji pencairan gas asli secara amnya terdiri daripada proses prarawatan gas asli, proses pencairan, sistem penyimpanan, sistem kawalan dan sistem perlindungan kebakaran, antaranya proses pencairan adalah bahagian teras loji pencairan gas asli. Loji LNG berskala besar secara amnya merangkumi beberapa set loji pencairan gas asli, dan setiap set loji pencairan mungkin mempunyai berbilang barisan pengeluaran. Disebabkan oleh tujuan pengeluaran yang berbeza bagi unit pencairan yang berbeza, terdapat perbezaan besar secara semula jadi dalam komposisi khusus mereka.
3. Kaedah penyejukan LNG
Apa yang dipanggil penyejukan merujuk kepada penggunaan kaedah buatan untuk mencipta teknologi suhu rendah (di bawah suhu ambien). Kaedah penyejukan terutamanya termasuk tiga berikut.
(1) Gunakan kesan endotermik peralihan fasa bahan (seperti lebur, penyejatan, pemejalwapan) untuk mencapai penyejukan. Apa yang dipanggil penyejukan wap merujuk kepada penggunaan penyejatan cecair untuk mencapai penyejukan. Penyejukan wap boleh dibahagikan kepada tiga jenis: mampatan wap (mampatan mekanikal), suntikan wap dan penyerapan. Pada masa ini, penyejukan mampatan wap kebanyakannya digunakan.
(2) Gunakan kesan penyejukan pengembangan gas untuk mencapai penyejukan. Penyejukan pengembangan gas pada masa ini secara meluas menggunakan penyejukan pengembangan turbin, dan juga menggunakan penyejukan injap pendikit dan penyejukan pemisah haba.
(3) Gunakan kesan termoelektrik semikonduktor untuk mencapai penyejukan.
Dalam proses pencairan gas asli, penyejatan cecair dan pengembangan gas digunakan secara meluas untuk mencapai penyejukan. Penyejukan pendikit mesti mempunyai tenaga tekanan yang cukup tinggi untuk digunakan, dan kecekapannya rendah. Ia biasanya digunakan dalam keadaan di mana tekanan gas mentah adalah tinggi dan jumlah pencairan yang diperlukan adalah kecil.
4. Proses pencairan gas asli biasa
Proses pencairan yang berbeza mempunyai kaedah penyejukan yang berbeza. Dalam proses pencairan gas asli, proses pencairan gas asli biasa terutamanya termasuk proses pencairan lata, proses pencairan bahan pendingin bercampur dan proses pencairan dengan pengembang, dan kaedah penyejukan mereka adalah seperti berikut.
(1) Proses pencairan lata
Ia terdiri daripada beberapa kitaran penyejukan bertindih yang beroperasi pada suhu yang berbeza, di mana bahagian suhu tinggi, sederhana dan rendah masing-masing menggunakan penyejuk suhu tinggi, sederhana dan rendah. Penyejatan bahan pendingin di bahagian suhu tinggi digunakan untuk memekatkan bahan pendingin di bahagian suhu rendah, dan bahan penyejuk di bahagian suhu rendah disejat semula untuk mengeluarkan kapasiti penyejukan, dan bahagian ini disambungkan oleh beberapa pemeluwap penyejatan. Pemeluwap penyejat adalah kedua-dua penyejat bahagian suhu tinggi dan pemeluwap bahagian suhu rendah. untuk gas asli
Untuk pencairan, kitaran penyejukan lata tiga peringkat dengan propana, etilena dan metana sebagai penyejuk kebanyakannya digunakan.
(2) Proses pencairan bahan pendingin bercampur
Proses ini telah berkembang daripada proses penyejukan lata pada akhir 1960-an. Campuran hidrokarbon (N2, C1, C2, C3, C4, C5) kebanyakannya digunakan sebagai penyejuk untuk menggantikan berbilang komponen tulen dalam proses penyejukan lata, dan komposisi ditentukan mengikut komposisi dan tekanan gas suapan. Mengambil kesempatan daripada ciri-ciri komponen berat dalam pemeluwapan campuran berbilang komponen terlebih dahulu dan komponen ringan memeluwap kemudian, kapasiti penyejukan tahap suhu yang berbeza boleh diperolehi secara berurutan pemeluwapan, pemisahan, pendikitan dan penyejatan, dan mengikut sama ada campuran bahan pendingin bercampur dengan gas asli mentah, Terdapat dua jenis proses penyejukan campuran: tertutup dan terbuka.
(3) Proses pencairan dengan pengembang
Kitaran penyejukan pengembangan kebanyakannya menggunakan kitaran Reverse-Brayton. Dalam kitaran ini, bendalir kerja dimampatkan secara isentropik oleh pemampat, disejukkan oleh penyejuk, dan kemudian dikembangkan secara isentropik secara adiabatik dalam pengembang turbo dan melakukan kerja luaran untuk mendapatkan aliran udara suhu Rendah untuk menghasilkan tenaga sejuk. Dalam proses pencairan gas asli, penyejukan pengembangan terutamanya menggunakan empat bentuk berikut: penyejukan pengembangan langsung gas asli, penyejukan pengembangan nitrogen, penyejukan pengembangan campuran nitrogen-metana, dsb.
5. Prinsip penyejukan dan ciri-ciri proses pencairan dengan pengembang
Kitaran Pengembang merujuk kepada proses merealisasikan pencairan gas asli dengan menggunakan penyejuk bertekanan tinggi dan penyejukan kitaran Claude melalui pengembangan adiabatik pengembang turbo. Peralatan utama ialah turboexpander, yang mempunyai kelebihan kecekapan isentropik yang tinggi dan kerja pengembangan boleh pulih. Oleh itu, proses ini semakin digemari oleh loji LNG pencukur puncak dengan kapasiti pencairan kecil, dan biasanya digunakan untuk peranti dengan kapasiti pencairan 7×104-70×104m3/d.
Prinsip asas penyejukan proses pencairan dengan pengembang ialah: gas mengembang dan menyejuk dalam pengembang sambil mengeluarkan kerja, yang boleh digunakan untuk memacu pemampat; apabila terdapat perbezaan tekanan "semula jadi" antara gas mentah yang memasuki peranti dan gas komersial yang meninggalkan peranti, pencairan Proses ini tidak perlu ditambah dengan tenaga "dari dunia luar", tetapi akan bergantung pada "semula jadi" pembezaan tekanan untuk mencapai penyejukan melalui pengembang. Menurut penyejuk yang berbeza, ia boleh dibahagikan kepada proses pencairan pengembangan nitrogen, proses pencairan pengembangan campuran nitrogen-metana dan proses pencairan pengembangan langsung gas asli.
(1) Proses pencairan pengembangan langsung gas asli
Proses ini merujuk kepada proses secara langsung menggunakan gas asli bertekanan tinggi dari medan gas dan mengembangkannya secara adiabatik dalam pengembang kepada tekanan saluran paip penghantaran, dengan itu merealisasikan proses pencairan gas asli. Ia amat sesuai untuk keadaan di mana tekanan saluran paip tinggi, tekanan operasi sebenar adalah rendah, dan tekanan perlu dikurangkan di bahagian tengah. Memandangkan gas asli yang memasuki pengembang tidak perlu mengeluarkan CO2, tetapi hanya perlu mengeluarkan CO2 daripada bahagian cecair gas mentah, isipadu gas prarawatan sangat berkurangan. Apabila peranti beroperasi normal, gas asli yang disejat dari tangki simpanan dimampatkan oleh pemampat gas kembali dan kemudian dikembalikan ke sistem untuk pencairan. Proses ini boleh menjimatkan kos pengeluaran khas, pengangkutan dan penyimpanan bahan pendingin; ia mempunyai kelebihan proses mudah, peralatan padat, pelaburan kecil, pelarasan fleksibel dan operasi yang boleh dipercayai. Walau bagaimanapun, proses pencairan ini tidak dapat memperoleh suhu rendah, isipadu gas beredar yang besar dan kadar pencairan rendah sebagai proses pencairan pengembangan nitrogen, dan prestasi kerja pengembang sangat dipengaruhi oleh tekanan dan komposisi gas bahan mentah, dan keselamatan. keperluan sistem adalah agak tinggi. tinggi.
(2) Proses pencairan pengembangan nitrogen
Ia adalah varian proses pencairan pengembangan langsung, kitaran penyejukan nitrogen dipisahkan daripada litar pencairan gas asli, dan kitaran penyejukan klorin menyediakan kapasiti sejuk untuk gas asli. Kelebihannya ialah ia mempunyai kebolehsuaian yang lebih besar kepada perubahan komponen gas mentah, kapasiti pencairan yang kuat, operasi yang mudah dan mudah bagi keseluruhan sistem; Peredaran ejen yang berlarutan adalah kira-kira 40 peratus lebih tinggi.
(3) Proses pencairan pengembangan bercampur nitrogen-metana
Ia adalah penambahbaikan proses pencairan pengembangan nitrogen, yang boleh mengurangkan perbezaan suhu pertukaran haba pada hujung sejuk. Berbanding dengan kitaran penyejuk bercampur, ia mempunyai kelebihan proses mudah, kawalan mudah, masa permulaan yang singkat, dan menjimatkan 10 peratus hingga 20 peratus penggunaan kuasa berbanding dengan penyejukan pengembangan nitrogen tulen.
6. Prinsip kerja pengembang turbo
Pengembang turbo ialah mesin haba berputar berkelajuan tinggi. Mengikut undang-undang penukaran dan pemuliharaan tenaga, apabila gas melakukan kerja luaran semasa pengembangan adiabatik dalam pengembang turbo, tenaganya akan berkurangan, dan penurunan entalpi tertentu akan dijana pada masa yang sama, dengan itu mengurangkan suhu gas itu sendiri. dan mewujudkan keadaan untuk pencairan gas.
Pengembang turbo sebenarnya adalah tindakan terbalik pemampat emparan. Pemampat emparan didorong oleh motor elektrik untuk meningkatkan tekanan gas, yang menggunakan kuasa. Pengembang turbo menggunakan aliran udara berkelajuan tinggi yang dihasilkan oleh pengembangan gas tekanan tinggi untuk memberi kesan kepada pendesak yang berfungsi bagi pengembang turbo, supaya pendesak berputar pada kelajuan tinggi. Pendesak berputar berkelajuan tinggi boleh menjana sejumlah kuasa, dan kemudian melakukan kerja luaran. Pada masa yang sama, kedua-dua suhu dan tekanan penurunan gas berkembang. Dalam erti kata lain, turboexpander menggunakan perubahan kelajuan medium untuk menukar tenaga, yang bukan sahaja dapat menyediakan kapasiti penyejukan untuk peranti pencairan, tetapi juga kerja yang dihasilkan oleh pengembangan boleh digunakan untuk memacu peralatan seperti pemampat atau penjana, mengurangkan unit LNG. penggunaan tenaga isipadu.
