Scheme for processing mainline gas at gas distribution stations using regenerative heat exchangers

Abstract

The article presents the results of a study on optimization of the natural gas purification and drying process in the production of liquefied natural gas (LNG) at gas distribution stations (GDS). The aim of the work is to reduce energy costs at a small-scale natural gas liquefaction plant. To achieve this goal, the following tasks were solved: analysis of existing process flow charts for obtaining LNG at GDS and formulation of their advantages and disadvantages, description of a mathematical model of a recuperative heat exchanger. As part of the study, an analysis of small-scale LNG production technologies was carried out, which showed that the most attractive in terms of energy costs is obtain-ing liquefied gas in a throttle cycle, and their disadvantages associated with the organization of the processes of drying and cleaning natural gas before liquefaction are shown. The most important result of the study is the development of a process flow chart for processing main gas at GDS using recuper-ative heat exchangers. The significance of the results lies in reducing energy costs for the processes of gas preparation for liquefaction in the liquefied gas production unit at gas distribution stations. The paper describes a mathematical model of a recuperative heat exchanger developed for setting up a computational experiment to assess the efficiency of recuperative heat exchangers in a natural gas liquefaction cycle, as well as for modeling the processes occurring in recuperative heat exchangers of liquefied natural gas production plants.

Articolul prezintă rezultatele unui studiu privind optimizarea procesului de purificare și uscare a gazelor naturale în producția de gaz natural lichefiat (GNL) la stațiile de distribuție a gazelor (GDS). Scopul lucrării este reducerea costurilor energetice la o fabrică de lichefiere a gazelor naturale la scară mică. Pentru atingerea acestui scop au fost rezolvate următoarele sarcini: analiza diagramelor de flux de proces existente pentru obținerea GNL la GDS și formularea avantajelor și dezavantajelor acestora, descrierea unui model matematic al unui schimbător de căldură recuperator. În cadrul studiului, a fost efectuată o analiză a tehnologiilor de producție de GNL la scară mică, care a arătat că cea mai atractivă din punct de vedere al costurilor energetice este obținerea de gaz lichefiat într-un ciclu de accelerație, precum și dezavantajele acestora asociate cu organizarea proceselor de sunt prezentate uscarea și curățarea gazelor naturale înainte de lichefiere. Cel mai important rezultat al studiului este dezvoltarea unei diagrame de flux de proces pentru procesarea gazului principal la GDS folosind schimbătoare de căldură recuperative. Semnificația rezultatelor constă în reducerea costurilor energetice pentru procesele de preparare a gazelor pentru lichefiere în unitatea de producere a gazelor lichefiate din stațiile de distribuție a gazelor. Lucrarea descrie un model matematic al unui schimbător de căldură cu recuperare dezvoltat pentru realizarea unui experiment de calcul pentru a evalua eficiența schimbătoarelor de căldură recuperatoare într-un ciclu de lichefiere a gazelor naturale, precum și pentru modelarea proceselor care au loc în schimbătoarele de căldură recuperatoare de substanțe naturale lichefiate. instalatii de producere a gazelor.

В статье представлены результаты исследования по оптимизации процесса очистки и осушки природного газа при получении сжиженного природного газа (СПГ) на городских распределительных станциях (ГРС). Целью работы является снижение энергозатрат в малотоннажной установке сжижения природного газа. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: анализ существующих технологических схем получения СПГ на ГРС и формулирование их недостатков и преимуществ, описание математической модели регенеративного теплообменного аппарата. В рамках исследования был проведен анализ малотоннажных технологий получения СПГ, который показал, что наиболее привлекательным способом с точки зрения энергозатрат является получение сжиженного газа в дроссельном цикле, а также показаны их недостатки, связанные с организацией процессов осушки и очистки природного газа перед ожижением. Выполнена оценка затрат топливного газа при давлении в трубопроводе от 3 до 10 МПа. Наиболее важным результатом исследования является разработка схемы переработки магистрального газа на ГРС с использованием регенеративных теплообменников. Значимость полученных результатов заключается в снижении энергетических затрат в процессах подготовки газа к сжижению в установке получения сжиженного газа на газораспределительных станциях. Определена доля потока, которая может быть переведена в жидкое состояние при заданных значениях давления газа в сети высокого и низкого давления. Рассмотрены основные эксплуатационные различия регенеративного теплообменного аппарата в воздухоразделительных установках и установке получения сжиженного природного газа. Описана математическая модель регенеративного теплообменного аппарата, разработанная для постановки вычислительного эксперимента по оценке работоспособности регенеративных теплообменников в цикле ожижения природного газа, а также для моделирования процессов, протекающих в регенеративных теплообменных аппаратах установок получения сжиженного природного газа.