Общие сведения о процессах сжижения газа

В типичной ситуации имеют сырой природный газ высокого давления при температуре окружающей среды. Сжижение газа производится в серии теплообменников (испарителей холодильных машин), которые обеспечивают последовательное охлаждение, полное сжижение и некоторое переохлаждение. Очистка и фракционирование реализуются, как и основная доля охлаждения, под высоким давлением.

Холод производится одним или несколькими холодильными циклами, позволяющими снизить температуру до –160°С. Количество необходимого холода рассчитывается по энтальпийным диаграммам для природного газа (см. диаграмму «Энтальпия природного газа»).

Энтальпия природного газа (диаграмма давление-энтальпия для метана)

Сжижение завершается однократной сепарацией (изоэнтальпийное расширение после регулируемого штуцера) для снижения давления сжиженного газа до атмосферного.

Выбор холодильных циклов связан с термодинамическими и экономическими соображениями, а также с развитием техники (конструкция и максимальные размеры оборудования, расчет процесса на ЭВМ).

Установки сжижения являются большими потребителями энергии. Эта энергия обычно производится за счет потребления части сжижаемого газа (в тепловом эквиваленте около 12%). На практике в режиме нормальной работы в общем случае используются вместо сырого газа один или несколько производных продуктов, получаемых обязательно при фракционировании (С₅₊, газ сепарации — СН₄ + N₂ и т.п.).

Эти производные продукты по количеству и качеству подбираются исходя из состава сырого газа, из выбора коммерциализуемых продуктов фракционирования (т.е. реализуемых на рынке).

Величины температуры и давления, при которых должно происходить фракционирование, важны с точки зрения выбора процесса сжижения.