Способ работы установки сжиженного природного газа с минимальной производительностью

Способ работы установки сжиженного природного газа с минимальной производительностью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу работы установки сжиженного природного газа с минимальной производительностью и к соответствующей установке сжиженного природного газа.

Если установка сжиженного природного газа является прогретой (например, имеет температуру окружающей среды) после остановки производства, то установка должна постепенно охлаждаться для предотвращения тепловых нагрузок в теплообменниках, используемых для охлаждения природного газа приблизительно до 160°C. Как правило, этот процесс может занимать от нескольких часов приблизительно до 1-2 дней и выполняется посредством циркуляции хладагента или охлаждающего агента в газообразной фазе через контуры охлаждения теплообменников. Для охлаждения всех соответствующих компонентов и для использования теплопоглотителя для хладагента через установку также предоставляется поток или струя природного газа с расходом, как правило, приблизительно 1-5% от полного объема выпуска установки.

Однако расход природного газа на впуске установки иногда может не уменьшаться до любого необходимого расхода. Это означает, что минимальный расход природного газа может быть выше, чем желательный расход. Это, в свою очередь, означает, что избыточный газ должен сжигаться на факеле до момента его прохождения в установку сжижения газа с теплообменниками. Избыточный газ, как правило, сжигается на факеле перед блоком сжижения газа установки. Если, например, расход природного газа на впуске составляет 30% от полного объема выпуска, то 25% должно быть сожжено на факеле. Следовательно, природный газ пропадает впустую, а выбросы увеличиваются.

Кроме того, для плавучих установок сжиженного природного газа или установок сжиженного природного газа, построенных в арктических областях, регулярность отправки сжиженного природного газа может быть низкой. Следовательно, загрузка сжиженного природного газа из резервуаров для хранения сжиженного природного газа на суда не всегда может выполняться по желанию, и существует риск полного заполнения резервуаров для хранения. Кроме того, подача природного газа в установку может быть прервана, или может иметь место внутреннее прерывание в самой установке, например в блоке удаления C O 2 . Все эти ситуации могут быть исправлены посредством остановки и дальнейшего перезапуска установки. Однако остановка и перезапуск установки являются длительным, дорогостоящим процессом и увеличивают стрессовые нагрузки на оборудование в установке.

Цель настоящего изобретения заключается в создании улучшенной установки сжиженного природного газа и способа ее работы при минимальной производительности, которые могут, по меньшей мере, частично устранять вышеупомянутые проблемы.

Эта и другие цели, которые будут очевидны из последующего описания, достигаются посредством способа и установки сжиженного природного газа в соответствии с приложенными независимыми пунктами формулы изобретения. Варианты осуществления сформулированы в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с аспектом настоящего изобретения предоставлен способ работы установки сжиженного природного газа с минимальной производительностью, причем установка содержит блок сжижения газа, расположенный на (главном) пути потока установки, причем способ содержит удаление сжиженного природного газа из первого положения на пути потока после блока сжижения газа, испарение удаленного сжиженного природного газа или нагревание удаленного сжиженного природного газа таким образом, чтобы удаленный сжиженный природный газ был преобразован в газообразную фазу, и подачу обратно испаренного или преобразованного сжиженного природного газа в путь потока во втором положении перед блоком сжижения газа.

Посредством рециркуляции сжиженного природного газа при работе с минимальной производительностью вместо отключения установки достигается более эффективная работа установки. В частности, экономится время для перезапуска установки (обычно приблизительно 24 часа) и предотвращается износ установки во время остановки и перезапуска.

Настоящий способ может дополнительно содержать увеличение давления удаленного сжиженного природного газа, например посредством его нагнетания до давления, составляющего приблизительно до 5-10 МПа до испарения или преобразования удаленного сжиженного природного газа. Альтернативно сжиженный природный газ сначала может испаряться и затем сжиматься в компрессоре до давления на впуске установки, но эта альтернатива требует большего количества энергии и, следовательно, является более затратной.

Кроме того, испаренный или преобразованный сжиженный природный газ может быть подан обратно или возвращен с расходом, меньшим, чем полный объем выпуска установки.

Во время запуска установки сжиженный природный газ может быть удален из резервуара для хранения сжиженного природного газа установки или из отводной линии на резервуар для хранения установки. Кроме того, испаренный или преобразованный сжиженный природный газ может быть подан обратно на путь потока перед блоком предварительного охлаждения, но после (другого) блока предварительной обработки газа установки. Блок предварительной обработки газа может, например, являться блоком осушки газа и блоком удаления ртути или блоком удаления C O 2 . Испаренный или преобразованный сжиженный природный газ также может быть подан обратно перед блоком предварительной обработки газа. На этом этапе испаренный или преобразованный сжиженный природный газ подается обратно с расходом, который соответствует приблизительно 1-10% от полного объема выпуска установки. В данном варианте поданный обратно испаренный или преобразованный сжиженный природный газ используется в качестве теплопоглотителя (теплоабсорбирующей жидкости) для теплообменников в блоке сжижения газа. Посредством рециркуляции сжиженного природного газа вместо использования природного газа непосредственно из впуска установки при запуске устраняется необходимость в сжигании газа на факеле. Следовательно, уменьшаются или устраняются выбросы, связанные со сжиганием на факеле.

В одном или нескольких вариантах осуществления настоящего изобретения во время работы установки с минимальной производительностью сжиженный природный газ может быть удален из по меньшей мере одного из следующих блоков: линии между блоком сжижения газа и блоком мгновенного испарения или удаления азота установки, блока мгновенного испарения или удаления азота установки, резервуара для хранения сжиженного природного газа установки и отводной линии на резервуар для хранения установки. Сжиженный природный газ, удаленный из линии между блоком сжижения газа и блоком мгновенного испарения или удаления азота, обычно имеет не сниженное давление, и, следовательно, необходимо меньше энергии для нагнетания удаленного сжиженного природного газа до желательного давления. В блоке мгновенного испарения или удаления азота и в резервуаре для хранения сжиженного природного газа сжиженный природный газ имеет давление, равное давлению внешней среды, или его давление снижается до этого уровня. Кроме того, испаренный или преобразованный сжиженный природный газ может быть подан обратно в путь потока между впуском и блоком предварительной обработки газа установки. Блок предварительной обработки газа может быть блоком удаления C O 2 , но также может быть блоком осушки газа и блоком удаления ртути или блоком предварительного охлаждения. Испаренный или преобразованный сжиженный природный газ подается обратно с расходом, который соответствует приблизительно 30% полного объема выпуска установки, или с расходом, равным расходу при работе установки с минимальной производительностью. Расход работы установки с минимальной производительностью является самым низким стабильным объемом выпуска.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения создана установка сжиженного природного газа, содержащая блок сжижения газа, расположенный на пути потока установки, первое средство для удаления сжиженного природного газа из первого положения на пути потока после установки сжижения газа, испаритель, приспособленный для испарения удаленного сжиженного природного газа, или нагреватель, приспособленный для нагревания удаленного сжиженного природного газа таким образом, чтобы удаленный сжиженный природный газ был преобразован в газообразную фазу, и второе средство для подачи испаренного или преобразованного сжиженного природного газа обратно на путь потока во втором положении перед установкой сжижения газа. Эта установка может иллюстрировать подобные отличительные признаки и технические эффекты, как и в обсуждаемом ранее способе. Установка сжиженного природного газа может дополнительно содержать средство управления, приспособленное для управления по меньшей мере одним из первого средства, испарителя или нагревателя, и второго средства во время работы установки сжиженного природного газа с минимальной производительностью.

Эти и другие аспекты настоящего изобретения описаны более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, изображающие предпочтительные на данный момент варианты осуществления изобретения.

Фиг.1 является известной блок-схемой установки сжиженного природного газа.

Фиг.2 является блок-схемой установки сжиженного природного газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 является блок-схемой установки сжиженного природного газа в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.1 является блок-схемой известной установки 10' сжиженного природного газа в соответствии с предшествующим уровнем техники. Установка 10' содержит в следующей последовательности: впуск 12' для приема природного газа, блок 14' удаления C O 2 , блок 16' осушки газа и удаления ртути, блок 18' предварительного охлаждения или холодильный блок, блок 20' сжижения газа и резервуар 22' для хранения сжиженного природного газа. Линия 24' главного потока проходит от впуска 12' к резервуару 22 для хранения сжиженного природного газа. Общие указания по эксплуатации такой установки сжиженного природного газа известны специалистам в данной области техники и в данном документе более подробно разъясняться не будут.

При запуске известной установки природный газ сжигается на факеле F после блока 14' удаления C O 2 . Однако сжигание на факеле природного газа вызывает потери природного газа и нежелательные выбросы.

Фиг.2 является блок-схемой установки 10 сжиженного природного газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Установка 10 сжиженного природного газа содержит в следующей последовательности: впуск 12 для приема природного газа, блок 14 удаления C O 2 , блок 16 осушки газа и удаления ртути, блок 18 предварительного охлаждения или холодильный блок, блок 20 сжижения газа, блок 21 мгновенного испарения или удаления азота и резервуар 22 для хранения сжиженного природного газа. Линия или путь 24 главного потока проходит от входного отверстия 12 через различные блоки 14-21 и к резервуару 22 для хранения сжиженного природного газа. Используется отводная линия 25 к резервуару 22 для хранения сжиженного природного газа.

Кроме того, установка 10 содержит насос 26 сжиженного природного газа и испаритель 28 сжиженного природного газа. Насос 26 сжиженного природного газа сообщен с резервуаром 22 для хранения сжиженного природного газа через линию 30 и с испарителем 28 сжиженного природного газа через линию 32. Кроме того, испаритель 28 сжиженного природного газа сообщен с линией 24 главного потока в положении 34 между последним из блоков 14-16 предварительной обработки газа, а именно блоком 16 осушки газа и удаления ртути и блоком 18 предварительного охлаждения через линию 36. Насос 26 сжиженного природного газа приспособлен для нагнетания сжиженного природного газа, удаленного из резервуара 22 сжиженного природного газа через линию 30 до давления приблизительно в 5-10 МПа. Испаритель 28 приспособлен для испарения удаленного (и находящегося под давлением) сжиженного природного газа посредством нагревания до давления сжиженного природного газа ниже критического. Вышеупомянутые линии могут быть, например, трубами, трубопроводом или подобным.

Во время запуска установки 10, то есть когда температура теплообменников в блоке 20 сжижения газа выше температуры при производстве (она может быть, например, равной температуре окружающей среды), например после остановки производства, обычный поток газа на впуске 12 отключается, и сжиженный природный газ может быть удален или извлечен из резервуара 22 и предоставлен в насос 26 сжиженного природного газа посредством линии 30. Затем удаленный сжиженный природный газ нагнетается до давления приблизительно в 5-10 МПа посредством насоса 26 сжиженного природного газа. Затем сжиженный природный газ под давлением подается через линию 32 в испаритель 28 сжиженного природного газа, где он испаряется и, следовательно, преобразуется в газообразную фазу. После этого испаренный сжиженный природный газ подается или помещается обратно или иным образом возвращается в путь 24 главного потока через линию 36.

Затем помещенный обратно испаренный сжиженный природный газ транспортируется или рециркулируется на пути 24 главного потока через блок 20 сжижения газа для охлаждения теплообменников (не показаны) в блоке 20 сжижения газа. Рециркулируемый природный газ действует в качестве теплопоглотителя для хладагента теплообменников и, следовательно, прямо не используется в качестве хладагента в теплообменниках.

Способ, в соответствии с этим вариантом осуществления, продолжается до тех пор, пока теплообменники не достигают температуры при производстве, как правило, приблизительно от -5°C в блоке 18 предварительного охлаждения до ниже -100°C в блоке 20 сжижения газа, а затем следует нормальный процесс производства.

Насос 26 сжиженного природного газа, испаритель 28 сжиженного природного газа и линии 30, 32, 36 имеют такие размеры и/или управляются таким образом, что испаренный сжиженный природный газ помещается обратно с расходом, который соответствует приблизительно 1-10% или, в частности, 1-5% от полного или обычного объема выпуска установки 10. Такое управление может выполняться посредством средства управления (не показано) установки 10.

Фиг.3 является блок-схемой установки 10 сжиженного природного газа в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Установка 10 сжиженного природного газа содержит в следующей последовательности: впуск 12 для приема природного газа, блок 14 удаления C O 2 , блок 16 осушки газа и удаления ртути, блок 18 предварительного охлаждения или холодильный блок, блок 20 сжижения газа, блок 21 мгновенного испарения или удаления азота и резервуар 22 для хранения сжиженного природного газа. Линия или путь 24 главного потока или проходит от впуска 12 через различные блоки 14-21 и на резервуар 22 для хранения сжиженного природного газа. Определяется 23 линия между блоком 20 сжижения газа и блоком 21 мгновенного испарения или удаления азота и отводная линия 25 к резервуару для 22 хранения сжиженного природного газа.

Кроме того, установка 10 содержит насос 26 сжиженного природного газа и испаритель 28 сжиженного природного газа. Насос 26 сжиженного природного газа сообщен с блоком 21 испарения остаточного азота или удаления N 2 через линию 30 и испарителем 28 сжиженного природного газа через линию 32. Кроме того, испаритель 28 сжиженного природного газа находится в жидкостной связи с линией 24 главного потока в положении 38 между впуском 12 и первым блоком предварительной обработки газа, а именно блоком 14 удаления C O 2 , через линию 40. Насос 26 сжиженного природного газа приспособлен для нагнетания сжиженного природного газа, удаленного из резервуара 22 сжиженного природного газа через линию 30 до давления приблизительно 5-10 МПа. Испаритель 28 приспособлен для испарения удаленного (и находящегося под давлением) сжиженного природного газа ниже критического давления сжиженного природного газа. Вышеупомянутые линии могут быть, например, трубами, трубопроводом или подобным.

Во время работы установки 10 с минимальной производительностью, например если резервуар 22 сжиженного природного газа заполнен или если имеет место перерыв или существенное уменьшение подачи природного газа через впуск 12, то обычный газовый поток на впуске 12 преднамеренно или непреднамеренно отключается, а сжиженный природный газ удаляется или извлекается из блока 21 мгновенного испарения или удаления азота и подается в насос 26 сжиженного природного газа посредством линии 30. Затем удаленный сжиженный природный газ нагнетается до давления приблизительно 5-10 МПа посредством насоса 26 сжиженного природного газа. Затем находящийся под давлением сжиженный природный газ подается через линию 32 в испаритель 28 сжиженного природного газа, где он испаряется и, следовательно, преобразуется в газообразную фазу. После этого испаренный сжиженный природный газ подается или помещается обратно или иным способом возвращается в путь 24 главного потока через линию 40.

Затем показанный обратно испаренный сжиженный природный газ транспортируется или рециркулируется по пути 24 главного потока для поддержания работы установки 10 с уменьшенным расходом. Насос 26 сжиженного природного газа, испаритель 28 сжиженного природного газа и линии 30, 32, 40 имеют такие размеры и/или управляются таким образом, что испаренный сжиженный природный газ подается обратно с расходом, который соответствует приблизительно 30% полного или нормального объема выпуска установки 10, или с расходом, равным расходу при работе установки 10 с минимальной производительностью. Такое управление может выполняться посредством вышеупомянутого средства управления.

Способ, в соответствии с этим вариантом осуществления, продолжается до тех пор, пока, например, сжиженный природный газ не сможет быть выгружен из резервуара 22 для хранения в обычном порядке, или пока не будет возобновлена подача природного газа на впуске 12, и может быть возобновлено полномасштабное производство на установке 10.

В некоторых случаях линии 42 и 44 могут быть использованы для подачи испаренного сжиженного природного газа также и в другие места. Например, испаренный сжиженный природный газ может быть подан через линию 42 в случае, если блок 14 удаления C O 2 работает со сбоями, или через линию 44 в случае, если блок 14 осушки газа и удаления ртути вышел из строя. Кроме того, альтернативно сжиженный природный газ может забираться из линии 23 между блоком 20 сжижения газа и блоком 21 испарения остаточного азота или удаления N 2 через линию 46 или из резервуара 22 для хранения сжиженного природного газа через линию 48. Дополнительные и альтернативные линии проиллюстрированы пунктирными линиями на фиг.3, и вышеупомянутые линии могут являться, например, соответствующими трубами, трубопроводом или подобным.

Установка 10 сжиженного природного газа, в соответствии с настоящим изобретением, как правило, имеет минимальную производственную мощность, равную 1 млн. т/год (миллион метрических тонн в год). Однако настоящее изобретение также может быть применено и к установкам, имеющим производственную мощность, например, до 0,1 млн. т/год.

Специалистам в данной области техники понятно, что настоящее изобретение никоим образом не ограничено описанными выше вариантами осуществления. Напротив, возможны многие модификации и изменения в пределах объема приложенной формулы изобретения.

Например, вместо испарения удаленного сжиженного природного газа удаленный сжиженный природный газ может быть нагрет, как правило, выше его критического давления таким образом, чтобы сжиженный природный газ изменялся или переходил в газообразную фазу. В таком случае испаритель 28 может быть заменен нагревателем, приспособленным для нагрева удаленного сжиженного природного газа таким образом, чтобы удаленный сжиженный природный газ был преобразован в газообразную фазу.

1. Способ работы установки (10) сжиженного природного газа с минимальной производительностью, причем установка содержит блок (20) сжижения, расположенный на пути (24) потока установки, способ содержит следующие этапы:удаление сжиженного природного газа из первого положения (22; 21) на пути потока после установки сжижения газа;испарение или нагревание удаленного сжиженного природного газа таким образом, что удаленный сжиженный природный газ преобразуется в газообразную фазу; иподача испаренного или преобразованного сжиженного природного газа обратно на путь потока во втором положении (34; 38) перед блоком сжижения газа.

2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап увеличения давления удаленного сжиженного природного газа.

3. Способ по п. 2, в котором давление удаленного сжиженного природного газа увеличивается посредством его нагнетания до давления, составляющего около 5-10 МПа до испарения или преобразования удаленного сжиженного природного газа.

4. Способ по любому из предыдущих пп. 1-3, в котором испаренный или преобразованный сжиженный природный газ подается обратно на путь потока с расходом, меньшим, чем полный объем выпуска установки.

5. Способ по пп. 1-3, в котором сжиженный природный газ удаляется из по меньшей мере одного из следующих элементов: линии (23) между блоком (20) сжижения и блоком (21) мгновенного испарения или удаления азота установки, блока мгновенного испарения или удаления азота установки, резервуара (22) для хранения сжиженного природного газа установки и отводной линии (23) в резервуар для хранения установки.

6. Способ по п. 4, в котором сжиженный природный газ удаляется из по меньшей мере одного из следующих элементов: линии (23) между блоком (20) сжижения и блоком (21) мгновенного испарения или удаления азота установки, блока мгновенного испарения или удаления азота установки, резервуара (22) для хранения сжиженного природного газа установки и отводной линии (23) в резервуар для хранения установки.

7. Способ по п. 5, в котором испаренный или преобразованный сжиженный природный газ подается обратно на путь потока между впуском (12) и блоком (14) предварительной обработки газа установки.

8. Способ по п. 6, в котором испаренный или преобразованный сжиженный природный газ подается обратно на путь потока между впуском (12) и блоком (14) предварительной обработки газа установки.

9. Способ по п. 5, в котором испаренный или преобразованный сжиженный природный газ подается обратно на путь потока с расходом, который соответствует приблизительно 30% полного объема выпуска установки или выпуску установки при ее работе с минимальной производительностью.

10. Способ по п. 6, в котором испаренный или преобразованный сжиженный природный газ подается обратно на путь потока с расходом, который соответствует приблизительно 30% полного объема выпуска установки или выпуску установки при ее работе с минимальной производительностью.

11. Способ по п. 7, в котором испаренный или преобразованный сжиженный природный газ подается обратно на путь потока с расходом, который соответствует приблизительно 30% полного объема выпуска установки или выпуску установки при ее работе с минимальной производительностью.

12. Способ по п. 8, в котором испаренный или преобразованный сжиженный природный газ подается обратно на путь потока с расходом, который соответствует приблизительно 30% полного объема выпуска установки или выпуску установки при ее работе с минимальной производительностью.

13. Установка (10) сжиженного природного газа, содержащая блок (20) сжижения, расположенный на пути (24) потока установки, первое средство (30) для удаления сжиженного природного газа из первого положения (22; 21) на пути потока после установки сжижения газа, испаритель (28), приспособленный для испарения удаленного сжиженного природного газа, или нагреватель, приспособленный для нагрева удаленного сжиженного природного газа таким образом, чтобы удаленный сжиженный природный газ был преобразован в газообразную фазу, и второе средство (36; 40) для подачи испаренного или преобразованного сжиженного природного газа обратно на путь потока во втором положении (34; 38) перед блоком сжижения газа и средство управления, приспособленное для управления по меньшей мере одним из первого средства, испарителя или нагревателя и второго средства во время работы установки сжиженного природного газа с минимальной производительностью.