Способ управления установкой сжижения природного газа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5400 И 9) (11 50 4 Г 25 ) 3 00 б 05 Р 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ С(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКОЙ СЖИЖЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА (57) Изобретение касается управления автоматизированными установками сжижения природного газа и позволяет обеспечить снижение энергозатрат. Устройство, реализующее способ, содержит регулятор (Р) 23 расхода жидкого природного газа (ЖПГ) после второй ступени дросселирования, соединенный с регулирующим органом (РО) 13 на линии подачи природного газа (ПГ) в установку, Р 12, 19 разности температур жидкого на входах и парообразного ПГ на выходах из теплообменников (Т) двух ступеней дросселирования, соединенный с РО 9, 16 на линиях подачи ЖПГ в (Т) соответственно, Р 27 уровня ЖПГ в Т на входе в установку, соединенный с РО 6 на линии циркуляции хладагента. 1 ил.Изобретение относится к управлению автоматизированными установками сжижения природного газа различной производительности и может применяться в химической промышленности.5Целью изобретения является снижение удельных энергетических затрат при стабилизации технологического режима.На чертеже представлена схема реализации способа.Способ осуществляется следующим об разом.Осущенный и очищенный от механических примесей природный газ поступает на вход теплообменника 1, где охлаждается совместно с потоком хладагента высокого давления, поступающим через водяные холодильники 2 с линии нагнетания компрессоров 3 хладагента. Заданное давление нагнетания компрессоров 3 обеспечивается регулятором 4 давления, воздействующим на исполнительные механизмы 5 компрессоров 3, 20 На выходе из теплообменника 1 хладагент высокого давления дросселируется на дроссельно-регулирующем клапане 6. Образовавшийся при дросселировани и хладагент низкого давления в виде парожидкостной смеси направляется через теплообменник 1, где отдает свой холод, на линию всасывания компрессоров 3, природный газ поступает в теплообменник 7, в котором конденсируется и переохлаждается за счет кипения жидкого природного газа в межтрубном пространстве теплообменника и поступающего из разделительной емкости 8 через регулирующий клапан 9. Датчики 10 и 11 температуры измеряют температуру потоков жидкого на входе и парообразного природного газа на выходе из теплообменника 7 и выдают сигнал на регулятор 12 разности температур, который воздействует на клапан 9, изменяя поток жидкого природного газа из емкости 8 в теплообменник 7. Заданная разность температур характеризует интенсивность теплообмена, це обходимый уровень жидкого природного газа в межтрубном пространстве теплообменника 7 и температуру переохлаждения прямого потока природного газа на выходе из теплообменника 7. Прямой поток на выходе из теплообменника 7 дросселируется на дроссельно-регулирующем клапане 13 и поступает в разделительную емкость 8, где разделяется на жидкость и пар. Пар выводится из верха емкости, а жидкость направляется в качестве хладагента в межтрубное пространство теплообменника 7 и на дальнейшее охлаждение в теплообменник 14, в котором переохлаждается за счет кипения жидкого природного газа в межтрубном пространстве поступающего из разделительной емкости 15 через регулирующий клапан 16. Датчики 17 и 18 температуры измеряют температуру потоков жидкого на входе и парообразного природного газа на выходе из теплообмеццика 14, выдают сигнал на регулятор 19 разности температур, который воздействует на клапан 16, изменяя поток жидкого природного газа из емкости 15 в теплообменник 14, Заданная разность температур характеризует интенсивность теплообмена, необходимый уровень жидкого природного газа в межтрубном пространстве теплообменника 14 и температуру переохлажденкя прямого потока природного газа на выходе из теплообменцика 14. Прямой поток природного газа на выходе из теплообмеццика 14 дросселируется на дроссельцо-регулирующем клапане 20 и поступает в разделительцую емкость 15, где разделяется на.жидкость и цар. Пар выводится из верха емкости, а жидкость цацравляется в качестве хладагента в ежтрбцоепространство теплообмеццика 14, к, дросселируясь на дроссельно-регулирую цем клапане 21, поступает в хранилище природногогаза. Расход жидкоо природного газа, направляемого в храцилкц 1 е, измеряется датчиком 22 расхода, который выдает сигнал на регулятор 23 расхода, воздействующийна клапан 13. Уровни жидкого цркродногогаза в межтрубном пространстве теплообменникаи в разделительных емкостях 8 и 15 измеряются датчиками 24 - 26 уровня. Датчик 24 уровня выдает сигнал на регулятор 27 минимально допустимого уровня жидкого природного газа в межтр,бном пространстве теплообмецника 7, который, воздействуя на клапан 6, изменяет производительность холодильного цикла. Вслцчкцз задания регулятору 27 урозня определяется всходя из необходимого минимального количества жидкого природного газа в межтрубном пространстве теплообменнцка 7, которое позволяет получить необходимую гемпературу переохлаждения природного газа на выходе из теплообменнкка 7. При этом учитывается, что производство энергии, затрачиваемой на охлаждение природого газа в теплообменнике 7, дороже затрачиваемой в теплообменцике 1. Датчики 25 и 26 уровц ыдают сигналы на регуляторы 28 и 29 уровня жидкого природного газа соответственно в разделцтель - цых емкостях 8 и 15. Регуляторы 28 к 29 уровня соединены с регулируюгцкмв клап;.- нами 20 и 21,При повышении давления природного газа на входе в установку количество холода, необходимое для его сжижецвя, должно уменьшаться. Происходит понижение температуры природного газа на выходе из теплообменникови 7. Разность температур жидкого на входе и парообразцого природного газа на выходе из межгрубного пространства теплообменника 7 уменьшается. Регулятор 12 разности температур, воздействуя на клапан 9, уменьшает поток жид кого природного газа из раздели гельцойемкости 8 в тецлообменник 7. Происходит понижение уровня жидкого природного газа в теплообменнике 7, что приводит к изменению коэффициента теплопередачи ввиду того, что в одной части теплообменника происходит теплопередача между жидким природным газом и сжкжаемым природным газом, в другой -- между парообразным природць.м газом и сжижаемым природным газом. Заданная разность температур восстанавливается как и температура природного газа на выходе из теплообменника 7. Однако за счет повышения давления происходят уменьшение доли пара при дросселировации переохлажденного природного газа на клапане 13 и увеличение расхода через этот клапан. Уровень жидкого природного газа в разделительной емкости 8 повышается. Регулятор 28 уровня, воздействуя на клапан 20, увеличивает расход жидкого природного газа из емкости 8. Происходит повышение температур сжижаемого природного газа и парообразного природного газа ца вь;ходе из теплообменника 14. Регулятор 9 разцости температур, воздействуя на клапан 16, увеличивает поток жидкого природного газа из разделительной емкости 5 в теплообменнике 14, Происходит повышение уровня жидкого природного газа. что приводит к изменению коэффициента тецлопередачи и восстановлению заданной разности те гшератур и температуры природного газа на выходе из теплообменника 14. Повышение расхода из емкости 8 приводит к повышению уровня жидкого природного газа в разделительной емкости 5. Регулятор 29 уровня, воздействуя на клапан 21, увеличивает расход жидкого природного :аза из емкости 15 в хранилище. Ре:улятор 23 расхода воздействует ца клапан 13 к уменьшает поток природного газа ца входе в установку до тех пор, пока расход жидкого природного газа в хранилище це соответствует заданному.В случае, если уровень жидкости в межт оубцом пространстве теплообменцика 7 достигаег минимально допустимого значения, регулятор 27 уровня воздействием на клапан 6 уме ь;пает расход хладагента в холодильном цикле. Давление нагнетания компрессоров хладагецта возрастает и регулятор 4 давления уменьшает производительность компоессоров 3, воздействуя ца их исполнительные устройства 5. Это приводит к повыше:ию температуры сжижаемого природного газа на выходе из теплообменниковк 7 и парообразного природного газа ца выходе из межтрубного пространства теплооомецнкка 7. Регулятор 12 разнос;и температур, воздействуя на клапан 9, увеличквает приток жидкого природного газа в тецлообменник 7 и восстанавливает заданную рази сть температур жидкого на входе к парообразного природного газа на выходе из межтрубцого пространства теплообмен 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ника 7 и, следовательно, температуру сжцжаемого природного газа на выходе цз тецлообменника 7.При понижении давления природного газа на входе в установку количество холода, необходимое для его сжкженкя, должно увеличиваться. Происходит повышение температур природного газа на выходе кз теплообменников 1 и 7. Разность температур жидкого на входе и царообразцого природного газа на выходе из межтрубного пространства теплообмецнкка 7 повышается. Регулятор 12 разности температур, воздействуя на клапан 9, увеличивает поток жид- н кого природного газа из разделительнои емкости 8 в теплообменник 7. Происходят повышение уровня жидкого природного газа в теплообменнике 7 и изменение коэффициента теплопередачи. Заданная раз. ность температур восстанавливается, как и температура природного газ на выходе из теплообменцика 7. Однако за счет понижения давления происходят увеличение доли пара при дросселировании цереохлажденного природного аза на клапане 13 и уменьшение расхода через этот клапан. Уровень жидкого природного газа в разделительной емкости 8 понижается. Регулятор 28 уровня, воздействуя на клапан 20, уменьшает расход жидкого природного газа цз емкости 8, Происходит понижение температур сжижасмого природного газа и царообразного природного газа на выходе из теплообменника 14. Регулятор 19 разности температур, воздействуя на клапан 16, уменьшает поток жидкого природного газа цз разделительной емкости 15 в теплообменник 4. Происходят понижение уровня жидкого природного газа в теплообменнике 7 и изменение коэффициента теплопередачц. Заданная разность температур восстанавливается,как и температура природного газа на выходе из теплообменника 14. Понижение расхода из емкостк 8 приводит к понижению уровня жидкого природного газа в разделительной емкости 15. Регулятор 29 уровнявоздействуя на клапан 2, уменьшает расход жидкого природного газа из емкости 15 в хранилище. Регулятор 23 расхода воздействует на клапан 13 и увеличивает поток природного газа на входе в установку до тех пор, пока расход жидкого природного газа в хранилище не будет соответствовать заданному.При изменении состава или температуры природного газа на входе в установку или при необходимости изменения производительности по природному газу работа схемыаналогична. Формула изобретенияСпособ управления установкой сжкжения природного газа, включающий регулирование давления нагнетания компрессо1354007 Составитель Т. Голеншина Редактор О. Головач Техред И. Верес Корректор М Демчик Заказ 5330/34 Тираж 476 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4ров изменением их производительности, регулирование уровня жидкого природного газа в разделительных емкостях изменением его отбора из них, подачу жидкого природного газа в теплообменники, отличаюи 4 ийся тем, что, с целью снижения удельных энергозатрат при стабилизации технологического режима, дополнительно измеряют и регулируют расход жидкого природного газа на выходе из разделительной емкости после второй ступени дросселирования изменением подачи природного газа на входе первой ступени дросселирования,измеряют и регулируют разность температур жидкого на входе и парообразного природного газа на выходе из теплообменников, охлаждаюших природный газ перед первой и второй ступенями дросселирования, изменением подачи жидкого природного газа в них из разделительных емкостей, измеряют и регулируют минимально допустимый уровень жидкого природного газа в теплообменнике, охлаждаюшем при родный газ перед первой ступенью дросселирования изменением потока циркулирую 1 цего хладагента.