Внедрение новых технологических решений в циклы внешнего охлаждения процессов извлечения гелия и ожижения природного газа

Аннотация

В статье представлены результаты исследований комбинации новых технологических решений в процессах ожижения природного газа и извлечения гелия. Наиболее распространенным и эффективным, с точки зрения обеспечения холодопроизводительности в процессе ожижения природного газа, является использование каскадного цикла на смешанном хладагенте (MFC) в качестве внешнего охлаждения. Исследованы эффекты, оказываемые на технологический процесс, благодаря внедрению абсорбционной холодильной установки. Для извлечения гелия применяется комбинированный метод сепарации и ректификации. Чистота получаемого гелия составляет 50 % (в молях). Представлен и описан эксплуатационный режим работы и соответствующие технические характеристики аппаратов. Кривые результирующих характеристик теплообменных аппаратов указывают на корректность
проведенных теплогидравлических расчетов. Относительная величина энергетических затрат на получение 1 кг сжиженного природного газа в технологическом процессе с применением MFC составляет 0,265 кВт·ч/кг СПГ. Внедрение абсорбционной холодильной установки в цикл снижает представленное отношение до 0,1849 кВт·ч/кг СПГ. Использование абсорбционной холодильной установки в процессе извлечения гелия дает результат 0,951 и 132,9 кВт/кмоль гелия соответственно. Применение к рассматриваемым процессам методов эксергетического анализа показывает, что наибольшее значение эксергетических потерь относительно других аппаратов наблюдается в компрессорах. Проведен подробный экономический анализ, по результатам которого видно, что себестоимость продукта, полученного в обычном цикле MFC и в цикле MFC с применением абсорбционной холодильной машины, составляет 0,1939 и 0,2069 долл. США/кг СПГ соответственно. Наконец, на основе таких экономических факторов, как стоимость электроэнергии и себестоимость продукта, был проведен анализ эффективности нового цикла.