Криогенная турбина расширения Турбо запасных частей концентратора кислорода воздушной сепарации

Турбина расширения турбонагнетателя запасных частей криогенной воздушной сепарации воздуха

1. описание

Это использование адиабатического расширения внутри машины для создания холода, чтобы запустить воздухоразделительные установки и компенсировать потерю холода, тем самым стабилизируя тепловой баланс.

Расширитель представляет собой механизм, который, когда газ расширяется и сбрасывает давление, турбонагнетатель выполняет механическую работу, чтобы снизить температуру газа и получить энергию. , Расширитель часто используется в криогенном оборудовании, таком как установка для производства жидкого кислорода, установка для производства жидкого азота и т. Д.

2. применение

Необработанный природный газ состоит в основном из метана (СН ₄ ), самой короткой и легкой молекулы углеводорода , а также различных количеств более тяжелых углеводородных газов, таких как этан (С ₂ Н ₆ ), пропан (С ₃ Н ₈ ), нормальный бутан ( n -C ₄ H ₁₀ ), изобутан ( i -C ₄ H ₁₀ ), пентаны и даже углеводороды с более высокой молекулярной массой . Неочищенный газ также содержит различные количества кислых газов, таких как диоксид углерода (CO ₂ ), сероводород (H ₂ S) и меркаптаны, такие как метантиол (CH ₃ SH) и этантиол (C ₂ H ₅ SH).

При переработке в готовые побочные продукты (см. Обработка природного газа ) эти более тяжелые углеводороды вместе обозначаются как NGL (жидкости природного газа). Извлечение СПГ часто включает в себя турбодетандер ^[7] и низкотемпературную ректификационную колонну (называемую деметанизатором ), как показано на рисунке. Входящий газ в деметанизатор сначала охлаждают до примерно -51 ° С в теплообменнике (называемом холодным боксом ), который частично конденсирует входящий газ. Полученная газожидкостная смесь затем разделяется на поток газа и поток жидкости.

Поток жидкости из газожидкостного сепаратора проходит через клапан и подвергается дроссельному расширению с абсолютного давления от 62 бар до 21 бара ( 6,2-2,1 МПа), что является изоэнтальпическим процессом (то есть процессом с постоянной энтальпией), который приводит к снижению температуры потока от примерно -51 до примерно -81 ° С, когда поток поступает в деметанизатор.

Поток газа из газожидкостного сепаратора поступает в турбодетандер, где он подвергается изэнтропическому расширению с абсолютного давления от 62 бар до 21 бара (6,2-2,1 МПа), что понижает температуру газового потока от примерно -51 ° C до примерно - 91 ° C, поскольку он поступает в деметанизатор, чтобы служить в качестве дефлегмации .

Жидкость из верхнего поддона деметанизатора (примерно при -90 ° C) направляется через холодную камеру, где она нагревается до примерно 0 ° C, поскольку охлаждает входящий газ, и затем возвращается в нижнюю часть деметанизатора. , Другой поток жидкости из нижней секции деметанизатора (примерно при 2 ° С) направляется через холодную камеру и возвращается в деметанизатор при примерно 12 ° С. По сути, входящий газ обеспечивает тепло, необходимое для «кипения» нижней части деметанизатора, а турбодетандер отводит тепло, необходимое для обеспечения флегмы в верхней части деметанизатора.

Продукт верхнего погона из деметанизатора при температуре около -90 ° C представляет собой переработанный природный газ, который имеет подходящее качество для распределения конечным потребителям по трубопроводу . Он направляется через холодную камеру, где он нагревается при охлаждении газа на входе. Затем он сжимается в газовом компрессоре, приводимом в действие турбодетандером, и дополнительно сжимается в газовом компрессоре второй ступени, приводимом в движение электродвигателем, прежде чем поступать в распределительный трубопровод.

Нижний продукт из деметанизатора также нагревается в холодильной камере, поскольку он охлаждает входящий газ, прежде чем покинет систему в виде NGL.