Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / КУРСОВАЯ РАБОТА, НЕФТЕГАЗОВОЕ ДЕЛО

Ожижитель природного газа, работающий по циклу среднего давления для газораспределительной станции

cool_lady 396 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 33 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 25.02.2021
Базовыми объектами для производства СПГ могут выступать как непосредственно объекты ЕСГ (газораспределительные станции (ГРС), автогазонаполнительные компрессорные станции (АГНКС), газовые сети низкого и среднего давлений), так и крупные промышленные предприятия – газоперерабатывающие заводы, газохимические комбинаты, а также объекты далеко за пределами ЕСГ. Наиболее перспективным направлением развития малотоннажного производства СПГ является технология сжижения газа на ГРС, основывающаяся на применении перепада давлений между магистральным и распределительным газопроводом, что позволяет заметно снизить затраты энергии на сжижение газа. Поэтому исследование особенностей сжижения природного газа на ГРС, разработка и совершенствование технических и технологических решений, обеспечивающих повышение эффективности эксплуатации установки сжижения газа, является актуальной научной задачей, имеющей важное практическое значение.
Введение

Мировая индустрия сжиженного природного газа состоит из крупнотоннажного и малотоннажного производства. Первое нацелено на поставки СПГ на мировые рынки, в то время как задача второго это торговля между регионами и поставки на внутренний рынок. В последнее время малотоннажное производство поднимается на все более высокую ступень в мировой индустрии СПГ. Это связано, в первую очередь с расширением сфер применения природного газа и в частности СПГ. Малотоннажное производство становится наиболее привлекательным для добывающих компаний. Это обусловлено рядом причин, таких как меньшие вложения (в сравнении с крупнотоннажным производством), сроки строительства и окупаемости. Одной из основных областей применения СПГ является газификация регионов страны. Это является одним из важнейших направлений социально-экономического развития регионов, способом повышения эффективности различных отраслей промышленности и уровня жизни граждан. Внедрение более чистого источника энергии, каким является природный газ, позволяет улучшить экологическую обстановку регионов. Так как значительная часть территории Российской Федерации находится вне газотранспортной системы из-за экономической нецелесообразности прокладки газопроводов в удаленные и труднодоступные районы, то отличным вариантом выхода из данной ситуации становятся малотоннажные установки производства СПГ, позволяющие на локальном уровне обеспечивать энергоресурсами малые города и поселки. Россия обладает огромными возможностями по развитию инфраструктуры малотоннажного производства СПГ. Наряду с тем, что целые области находятся вне единой системы газоснабжения (ЕСГ), то есть являются потенциальными потребителями СПГ, в России существует множество объектов, которые могут стать базой для малотоннажного производства СПГ.
Содержание

Введение 8 1. Циклы сжижения природного газа на ГРС 10 2. Термодинамический расчет ожижителя природного газа, работающего по циклу среднего давления с расширением в детандере части охлажденного газа 22 3. Исследование влияния изменения давления в магистральном трубопроводе на эффективность ожижителя 27 4. Исследование влияния температуры предварительного охлаждения газа на эффективность ожижителя 31 Заключение 36 Список литературы 37
Список литературы

1. Акулов Л. А., Установки и системы низкотемпературной техники. Ожижение природного газа, утилизация холода сжиженного природного газа при его регазификации: Учеб. Пособие. – СПб.:СПбГУНиПТ, 2006.- 175 с. 2. Акулов Л. А. и др., Теплофизические свойства криопродуктов: Учебное пособие для вузов. – СПб: Политехника, 2003.- 243 с. 3. Архаров А. М. и др., Теория и расчет криогенных систем: учебник для вузов по специальности «Криогенная техника» /А. М. Архаров, И. В. Марфенина, Е. И. Микулин.-М.: Машиностроение, 1978. 415 с. 4. Архаров А.М. К анализу существующих установок ожижения природного газа малой производительности А.М. Архаров и др. //Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2010.-№7.-с. 24-35. 5. Архаров А.М., Архаров И.А., Беляков В.П. и др. Криогенные системы. В2 т. Т.2. основы проектирования аппаратов, установок и систем, М.: Машиностроение, 1999. – 720 с. 6. Бобров Д. М., Лаухин Ю. А., Сиротин А. М. Новые аппараты для охлаждения газа и перспективы их использования в газовой и нефтяной промышленности // Подготовка и преработка газа и газового конденсата. Сер. Обзорно-информ. М.: ВНИИЭгазпром. 1980 №4. 40 с. 7. Власова Д. Б., Замарашкина В. Н. Ожижитель природного газа, работающий по циклу среднего давления. Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО. Том 4. –СПб.: Университет ИТМО, 2018. – 322 с. 8. Горбачев С. П., Люгай С. В., Самсонов Р. О. технология производстваа СПГ на газораспределительных станциях при повышенном содержании диоксида углерода в сетевом газе Технические газы. 2010. №3. с. 48-52. 9. Изотов Н. И. Сжиженный природный газ. Технологии и оборудование. М. Газпром ВНИИГАЗ. 2013. 306 с. 10. Федорова Е. Б., Мельников В. Б., Перспективы развития малотоннажного производства сжиженного природного газа в России // научно-технический журнал Нефтегазохимия -№2, 2015. –с. 44-51
Отрывок из работы

. Циклы сжижения природного газа на ГРС Криогенные циклы, используемые для сжижения природного газа в настоящее время, можно разделить на: дроссельные циклы; детандерные циклы среднего давления; комбинированные циклы. Выбор схемы ожижительной установки зависит от большого количества различных факторов. К ним относятся: состав исходного природного газа, технология его подготовки; параметры продукционного СПГ; производительность установки; режимные параметры процессов (температура, давление, расход) и др. Дроссельные циклы Одним из наиболее простых ожижительных циклов является цикл ожижения газа высокого давления с однократным дросселированием. Схема установки, работающей по данному циклу представлена на рисунке 1. Рисунок 1 - Принципиальная схема установки ожижения метана, работающей по простому дроссельному циклу и изображение цикла в S – T - диаграмме: К – компрессор, ТО – теплообменник, ДВ – дроссельный вентиль, ОЖ – отделитель жидкости Газообразный метан, сжатый в компрессоре К до давления P_2, пройдя концевой холодильник компрессора, поступает в криогенный блок, выполненный в виде концевой дроссельной ступени. Сжатый в компрессоре метан затем охлаждается в теплообменнике ТО и поступает на дроссельный вентиль ДВ. В результате дросселирования метана давление снижается до значения P_1, температура падает до T_0 и метан частично конденсируется. Парожидкостной поток после ДВ попадает в отделитель жидкости ОЖ, где из него отделяется жидкая фаза, которая в количестве x кг отводится из установки. Возможно значительно увеличить эффективность данного цикла, посредством предварительного уменьшения температуры газа, подходящего в дроссельную ступень. Этого можно добиться, включив в дроссельный цикл ожижения дополнительную ступень с внешним источником охлаждения, в качестве которого обычно применяется холодильная машина. Принципиальная схема такого двухступенчатого цикла приведена на рисунке 2. Рисунок 2 - Принципиальная схема установки ожижения метана, работающей по простому дроссельному циклу с предварительным охлаждением и изображение цикла в S – T - диаграмме: К – компрессор, ТО1, ТО2, ТО3 – теплообменники, ДВ – дроссельный вентиль, ОЖ – отделитель жидкости Метан, сжатый в компрессоре К от давления P_1 до давления P_2 при температуре T_1, поступает в предварительный теплообменник ТО1, где охлаждается до температуры T_3. Далее в теплообменнике ТО2, который является испарителем холодильной машины, он охлаждается до температуры T_(4 ). Окончательное охлаждение сжатого потока метана происходит в теплообменнике ТО3 концевой дроссельной ступени. При выходе из теплообменника ТО3 с температурой T_5 сжатый метан поступает на дроссельный вентиль ДВ, при прохождении через который давление потока метана снижается до величины P_1 и образовавшаяся после ДВ парожидкостная смесь поступает в отделитель жидкости ОЖ. Жидкая фаза в количестве x кг отводится из ОЖ в качестве целевого продукта, а неожиженный поток в количестве (1 - x) кг используется в виде обратного потока для охлаждения сжатого метана в теплообменниках ТО3 и ТО1. На выходе из теплообменника ТО1 этот поток поступает на сжатие в компрессор К, где для обеспечения сжатия 1 кг метана подается на всасывание дополнительно x кг газообразного метана. В теплообменнике ТО2 для охлаждения сжатого метана подаеься поток жидкого хладагента из холодильной машины, который кипит, охлаждая поток сжатого метана, проходящего через теплообменник ТО2, а образовавшиеся пары поступают на сжатие и конденсацию в холодильную машину. Промышленные ожижительные установки, работающие по вышеописанным циклам, отличаются простотой конструкции, высокой надежностью и удобством эксплуатации. Однако они имеют довольно большие энергетические затраты на ожижение метана и высокую металлоемкость. Поэтому для средних и крупных ожижителей природного газа данные установки практически неприменимы. Модификацией установок, работающих по дроссельным циклам, являются циклы с применением вихревой трубы. Эти циклы отличает большое разнообразие, определяемое местом включения вихревой трубы или труб, если в цикле применяется их каскад. Схема установки работающий по подобному циклу представлена на рисунке 3. Рисунок 3 - Принципиальная схема установки ожижения с дроссельной ступенью и вихревой трубой и изображение цикла в S – T – диаграмме: К – компрессор; ТО1, ТО2 – теплообменники; ВТ – вихревая труба; ДВ – дроссельный вентиль; ОЖ – отделитель жидкости Данная установка состоит из двух ступеней, первая из которых с вихревой трубой в качестве источника внешнего охлаждения. Поток метана, сжатый в компрессоре К до высокого давления в количестве 1 кг, далее разделяется на два потока g_1 и g_2. Первый поток поступает на охлаждение в теплообменник ТО1, а второй идет на вихревую трубу ВТ. В трубе происходит разделение потока g_2 на две части: холодный поток g_7 и теплый g_8. Поток g_8 выводится из установки, а поток g_7 поступает в теплообменник ТО1 как обратный поток, где вместе с потоком низкого давления (1 ?- g?_2 – x), выходящим из дроссельной концевой ступени, применяется для охлаждения прямого потока g_1. На выходе из ТО1 поток g_1=1-g_2 поступает в теплообменник ТО2, выходя из которого, дросселируется при помощи вентиля ДВ до низкого давления, и образовавшаяся парожидкостная смесь подается в отделитель жидкости ОЖ. Отделившаяся жидкая фаза в качестве целевого продукта в количестве x кг отводится из установки, а сухой насыщенный пар в количестве (1 ?- g?_2 – x) кг последовательно подогревается в теплообменниках ТО1 и ТО2. На выходе из теплообменника ТО1 этот поток совместно с потоком g_7 поступает в компрессор К на сжатие. Чтобы в компрессоре сжимался 1 кг метана, к этому потоку добавляется поток (x+g_8) кг. Сравнивая методы дросселирования и применения вихревой трубы с помощью эксергетического КПД, вихревая труба в области высоких давлений примерно в 2,5 раза эффективнее дросселя. Это обусловлено тем, что эксергетический КПД учитывает не только охлаждение потока g_7, но и нагревание потока g_8. Использование потока g_8 возможно и для технологических целей установки ожижения, таких как отогрев вымораживателей влаги или регенерация адсорбционного блока осушки метана. Детандерные циклы На данный момент детандерные циклы среднего давления представляют большой интерес, так как ожижители метана, работающие по данным циклам могут использовать перепад давлений на газораспределительных станциях (ГРС) магистральных газопроводов. Вместе с этим они значительно более эффективны, чем ожижители дроссельного типа или ожижители с применением вихревой трубы. Схема ожижителя, работающего по циклу среднего давления показана на рисунке 4. Рисунок 4 - Принципиальная схема ожижителя метана, работающего по циклу среднего давления с расширением в детандере части неохлажденного газа, и изображение цикла в S – T – диаграмме: МГ – магистральный газопровод; ГРС – газораспределительная станция; ТО1, ТО2, ТО3 – теплообменники; Д – детандер; ДВ – дроссельный вентиль; ОЖ – отделитель жидкости Метан, отобранный перед ГРС из магистрального газопровода (МГ), направляется в двухступенчатую установку, на первой ступени которой часть газа при температуре окружающей среды поступает на расширение в детандер Д, а вторая часть – на охлаждение в теплообменник ТО1. Газ, расширенный в детандере, смешивается с обратным потоком газа, выходящим из теплообменника ТО2 второй ступени охлаждения, и охлаждает прямой поток сжатого газа в теплообменнике ТО1, выходя из которого, поступает в трубопровод расширенного газа низкого давления, подаваемого из ГРС потребителю. После теплообменника ТО1 сжатый газ поступает в теплообменник ТО2, в котором охлаждается потоком неожиженного газа, выходящего из отделителя жидкости ОЖ, и поступает в дроссель ДВ. После дросселирования этого потока в отделитель жидкости ОЖ, ожиженная часть СПГ поступает потребителю, а неожиженный поток подогревается последовательно в теплообменниках ТО2 и ТО1. Принципиально, схема, представленная на рисунке 5, отличается от рассмотренной выше тем, что на расширение в детандер поступает предварительно охлажденный газ. Рисунок 5 - Принципиальная схема ожижителя метана, работающего по циклу среднего давления с внешним источником охлаждения и расширением в детандере части охлажденного газа; МГ – магистральный газопровод; ГРС – газораспределительная станция; ТО1, ТО2, ТО3, ТО4 – теплообменники; Д – детандер; ДВ – дроссельный вентиль; ОЖ – отделитель жидкости Перед ГРС метан отбирается из магистрального газопровода и направляется в установку. Далее газ поступает в теплообменник ТО1, где охлаждается обратным потоком, а затем в теплообменник ТО2, где охлаждение происходит за счет холодильной машины. Затем поток разделяется на две части: первая идет на расширение в детандер, а вторая – на охлаждение в теплообменник ТО3. Расширенный в детандере газ смешивается с обратным потоком газа, выходящим из теплообменника ТО4, и охлаждает прямой поток сжатого газа в теплообменнике ТО3, а затем – в теплообменнике ТО1. Выходящий из теплообменника ТО1 газ поступает в трубопровод расширенного газа низкого давления, подаваемого из ГРС потребителю. Сжатый газ после теплообменника ТО3 поступает в теплообменник ТО4, где происходит его охлаждение потоком неожижиенного газа, выходящего из отделителя жидкости, и дросселируется в отделитель жидкости. Ожиженная часть СПГ поступает потребителю, а неожиженный поток последовательно подогревается в теплообменниках. В отличие от варианта схемы ожижителя, представленного на рисунке 4, который не требует высоких затрат энергии, в схеме ожижителя, представленной на рисунке 5, где для предварительного охлаждения применяется холодильная установка, требуются дополнительные затраты на электроэнергию. Кроме этого, включение в схему дополнительной установки требует дополнительных финансовых вложений. На рисунке 6 изображен еще вариант схемы ожижителя с предварительным охлаждением потока, поступающего на расширение в детандер. Рисунок 6 - Принципиальная схема ожижителя метана, работающего по циклу среднего давления с расширением в детандере части охлажденного метана: МГ – магистральный газопровод; ГРС – газораспределительная станция; ТО1, ТО2, ТО3 – теплообменники; Д – детандер; ЭЖ – эжектор; ОЖ1, ОЖ2 – отделители жидкости; ДВ – дроссельный вентиль;
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Курсовая работа, Нефтегазовое дело, 31 страница
372 руб.
Курсовая работа, Нефтегазовое дело, 42 страницы
790 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg