|
|
|
|
Главная Переработка нефти и газа НИИ слоя конденсационного льда и возможной деформации; - с другой стороны, ограничение теплопритоков, вызывающих испарения, - роль, превалирующая для элементов оборудования сетей СПГ, не предназначенных для регазификации. 4.4.2. Проблемы чисто газовые 4.4.2.1. Техника безопасности в области СПГ Проблемы безопасности на установке СПГ решаются соответствующим выбором следующих элементов: - криогенных материалов (см. § 4.3); - типов оборудования, в котором содержится СПГ (см. § 4.5 - 4.9); - способов и средств борьбы с авариями, вызванными СПГ (см. § 4.10). Кроме этого, руководствуются правилами техники безопасности. Бдительность обслуживающего персонала, например, должна быть повышенной в случаях: - работ, таких как отключение участка трубопровода для производства работ, имея в виду, что задвижки всегда в какой-то степени пропускают (см. § 4.9.4); - работ, производимых в загазованной среде, из-за возможности отравления метаном или азотом - продуктами, широко используемыми в установках СПГ. 4.4.2.2. Качество газа - Случай метанового терминала: Постоянные значения теплотворной способности и числа Воббе природного газа, направляемого в распределительную сеть, не могут гарантироваться постоянно на уровне их максимальных значений, после того как продолжительность хранения составит определенный срок (старение). Корректировка их значений может быть достигнута: - смешением в жидкой фазе с менее богатым СПГ; - добавкой инертного газа (азота, воздуха) или извлечением фракции пропан-бутан (см. § 4.7.1). Независимо от способа корректировки, автоматизация процесса требует предварительного расчета и сооружения цепи автоматического регулирования с обратной связью, учитывая, что время реагирования системы автоматического регулирования обычно больше, чем время прохождения газа от точки отбора из хранилиищ до точки подачки в распределительную сеть. Эта система автоматического регулирования должна быть продублирована автоматикой остановки быстрого действия. 4.4.2.3. Одоризация газа Поскольку СПГ не содержит пахучих компонентов, для метанового терминала или для станции покэытия пиковых нафузок в общем случае предусматривается одоризация после регазификации (пример: введение Т.Н.Т. - одоранта и т.д.). 4.5. СЖИЖЕНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА 4.5.1. Особенности сжижения природного газа Поскольку сжижение метана под атмосферным давлением происходит при -161 °С, необхо/мо достигнуть примерно -160°С для сжижения природного газа, в котором метан являвтся главным компонентом. Кроме особенностей, касающихся применяемых материалов, изложенных в разделе 4.3, и проблем пуска в эксплуатацию сооружений, заполняемых природным холодным и сжиженным газом, изложенных в разделе 4.4., существуют определенные аспекты, связанные с низкой температурой: - необходимость выделения на предварительной ступени охлаждения определенных веществ, содержащихся в пластовом газе, которые при -160°С конденсируются в твердой фазе и образовали бы твердые осадки в теплообменниках холодильных машин (испарителях); - необходимость извлечения ректификацией тяжелых углеводородов (Cs), которые тоже конденсируются при низких температурах; эти углеводороды извлекаются в большом количестве (Сз, С4 и даже Сг), если возможна прямая коммерциализация (продажа); - необходимость сооружения больших энергетических установок для сжижения. 4.5.2. Процессы сжижения природных газов 4.5.2.1. Общие сведения о процессах в типичной ситуации имеют сырой природный газ высокого давления при температуре окружающей среды (40 бар, •i-20°C). Сжижение производится в серии теплообменников (испарителей холодильных машин), которые обеспечивают последовательное охлаждение, полное сжижение и некоторое переохлаждение. Очистка и фракционирование (см. § 4.6.2.5) реализуются, как и основная доля охлаждения, под высоким давлением. Холод производится одним или несколькими холодильными циклами, позволяющими снизить температуру от +20 до -160°С; количество необходимого холода рассчитывается по энтальпийным диаграммам для природного газа (см. диаграмму на стр. 441). Сжижение завершается однократной сепарацией (изоэнтальпийное расширение после регулируемого штуцера) для снижения давления СПГ до атмосферного. Выбор холодильных циклов связан с термодинамическими и экономическими соображениями, а также с развитием техники (конструкция и максимальные размеры оборудования, расчет процесса на ЭВМ). Установки сжижения являются большими потребителями энергии. Эта энершя обычно производится за счет потребления части сжижаемого газа (в тепловом эквиваленте около 12%). На практике в режиме нормальной работы в оби(вм случае используются вместе сырого газа один или несколько производных продуктов, получаемых обязательно при фракционировании (Cs, газ сепарации - СН4 -i- Nj и т.п.). Эти производные продукты по количеству и качеству подбираются исходя из состава сырого газа, из выбора коммерциализуемых продуктов фракционирования (т.е. реализуемых на рынке). Величины температуры и давления, при которых должно происхошп-ь фракционирование, важны с точки зрения вьюора процесса сжижения. 4.5.2.2. Принципиальные схемы холодильных циклов Холодильный цикл есть система, состоящая, в основном, из: - холодильного агента, который подвергается ряду термодинамических превращений и обеспечивает передачу тепла; таихаратурв окружаюиий. машина низкая тмимрюура расширительное устройство таимратура окружа10)цай Холодильный цикл. машина теплообменник италь) таппообшнаас расширительное устройство - теплообменника-холодильника, который обеспечивает при постоянном давлении передачу тепла горячему источнику; - расширительного устройства, снижающего температуру и давление холодильного агента; - теплообменника-нагревателя, позволяющего при постоянном давлении перенос тепла к холодному источнику. Теплый источник - это обычно флюид в неограниченном количестве, такой как вода или воздух. Холодный источник - это то, что нужно охладить, в данном случае сжижаемый природный газ. Характеристики цикла улучшают, добавляя в схему теплообменник-экономайзер, который переохлаждает флюид перед дросселированием. 4.5.2.2.1. Циклы с чистым веществом и фазовым переходом Для применяемых флюидов и их термодинамических характеристик эти циклы позволяют достигнуть температуру только приблизительно до -50°С.
Действительно, не существует чистых веществ, которые имели бы одновременно температуру кипения при атмосферном давлении ниже 50°С и критическую температуру выше 40°С - условия, необходимые для работы испарителя и конденсатора (см. рисунок с. 454). Эти циклы могут быть соединены в каскады таким образом, что каждый цикл образует холодный источник предыдущего цикла, а критическая температура флюида цикла (л -i- 1) была бы всегда выше температуры кипения флюида цикла л: это позволяет достичь более низких температур. Например,температура -160°С может быть получена тремя хорошо подобранными циклами с пропаном, этиленом и метаном (см. рисуноки с. 454 и 455). 4.5.2.2.2. Газовые циклы с расширительной машиной Они позволяют получить напрямую в одном цикле очень низкую температуру. Холодный цикл с экономайзером.
газ низкого давления при температуре окружающей q>eAi>i холодный источник -охлажденная жидкость го давления, кпшцмтуры компрессор конденсатор горячий источник (воздух, вода) дроссель жидкость высокого давления, переохлаждение жидкость или двухфазная смесь, низкое давление, низкая температура Цикл с простым веществом и фазовым переходом Вода Природный газ Сжиженный природный газ (СПГ) Цжл с азотом и простой расширителыюй трубкой. 0 Вода Вода Природный газ Сжиженный природный газ Цикл с азотом и детандером - турбиной. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 [ 142 ] 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 |
||||||||||||||||||||||
 |
 |
