https://www.asiachmical.com/lng-plant/lng-processing-plant.html
1. Klasifikasi proses pencairan gas alam
Saat ini, jenis-jenis proses pencairan gas alam terutama dibagi berdasarkan fungsi dan metode pendinginannya.
(1) Menurut fungsinya, mereka dapat dibagi menjadi unit pencairan beban dasar dan unit pencairan cukur puncak. Unit LNG skala kecil termasuk dalam unit pencairan cukur puncak.
(2) Menurut metode pendinginan, dapat dibagi menjadi: (1) proses pencairan kaskade; (2) proses pencairan refrigeran campuran, termasuk tertutup, terbuka, precooling propana, CII, dll.; (3) proses pencairan dengan expander, termasuk ekspansi gas alam, ekspansi Nitrogen, ekspansi nitrogen-metana, dll.
Namun, pembagian di atas tidak ketat, dan proses komposit biasanya diadopsi yang mencakup kombinasi yang berbeda dari bagian-bagian tertentu dari berbagai proses pencairan yang dijelaskan di atas, dan setiap metode berisi beberapa jenis.
2. Jenis dan komposisi pabrik pencairan gas alam
Jenis unit pencairan gas alam terutama meliputi unit pencairan beban dasar, unit pencairan cukur puncak, unit penyimpanan dan pembongkaran produksi LNG terapung dan terminal penerima LNG, dan definisinya adalah sebagai berikut.
(1) Pabrik pencairan beban dasar: mengacu pada pabrik pencairan skala besar yang diproduksi untuk penggunaan lokal atau transportasi eksternal.
(2) Perangkat pencairan serutan puncak: mengacu pada perangkat pencairan gas alam untuk beban cukur puncak atau untuk menambah pasokan bahan bakar musim dingin, biasanya mencairkan dan menyimpan kelebihan gas alam selama beban puncak rendah dan penguapan ulang untuk digunakan dalam situasi puncak atau darurat.
(3) Perangkat produksi, penyimpanan, dan pembongkaran LNG terapung: Ini adalah jenis baru perangkat pencairan gas alam di ladang gas marjinal dan ladang gas lepas pantai. Ini disukai karena keuntungannya dari investasi rendah, periode konstruksi yang pendek dan pembongkaran yang mudah.
(4) Terminal penerima LNG: mengacu pada perangkat yang menerima LNG yang diangkut oleh pengangkut LNG dari perangkat pencairan gas alam beban dasar, umumnya dilengkapi dengan sistem pemulihan pencairan untuk bog gas boil-off tangki LNG (Boil Off Gas).
Pabrik pencairan gas alam umumnya terdiri dari proses pretreatment gas alam, proses pencairan, sistem penyimpanan, sistem kontrol dan sistem proteksi kebakaran, di antaranya proses pencairan merupakan bagian inti dari pabrik pencairan gas alam. Pabrik LNG skala besar umumnya mencakup beberapa set pabrik pencairan gas alam, dan setiap set pabrik pencairan mungkin memiliki beberapa jalur produksi. Karena tujuan produksi yang berbeda dari unit pencairan yang berbeda, secara alami ada perbedaan besar dalam komposisi spesifiknya.
3. Metode pendinginan LNG
Yang disebut pendinginan mengacu pada penggunaan metode buatan untuk menciptakan teknologi suhu rendah (di bawah suhu sekitar). Metode pendinginan terutama mencakup tiga berikut.
(1) Gunakan efek endotermik dari transisi fase material (seperti peleburan, penguapan, sublimasi) untuk mencapai pendinginan. Yang disebut pendinginan uap mengacu pada penggunaan penguapan cair untuk mencapai pendinginan. Pendinginan uap dapat dibagi menjadi tiga jenis: kompresi uap (kompresi mekanis), injeksi uap dan penyerapan. Saat ini, pendinginan kompresi uap sebagian besar digunakan.
(2) Gunakan efek pendinginan ekspansi gas untuk mencapai pendinginan. Pendinginan ekspansi gas saat ini banyak menggunakan pendinginan ekspansi turbin, dan juga menggunakan pendinginan katup throttle dan pendinginan pemisah panas.
(3) Gunakan efek termoelektrik semikonduktor untuk mencapai pendinginan.
Dalam proses pencairan gas alam, penguapan cair dan ekspansi gas banyak digunakan untuk mencapai pendinginan. Pendinginan pelambatan harus memiliki energi tekanan yang cukup tinggi untuk digunakan, dan efisiensinya rendah. Ini umumnya digunakan dalam situasi di mana tekanan gas mentah tinggi dan jumlah pencairan yang dibutuhkan kecil.
4. Proses pencairan gas alam yang umum
Proses pencairan yang berbeda memiliki metode pendinginan yang berbeda. Dalam proses pencairan gas alam, proses pencairan gas alam yang umum terutama mencakup proses pencairan kaskade, proses pencairan refrigeran campuran dan proses pencairan dengan expander, dan metode pendinginannya adalah sebagai berikut.
(1) Proses pencairan kaskade
Ini terdiri dari beberapa siklus pendinginan yang tumpang tindih yang beroperasi pada suhu yang berbeda, di mana bagian suhu tinggi, sedang dan rendah masing-masing menggunakan refrigeran suhu tinggi, sedang dan rendah. Penguapan refrigeran di bagian suhu tinggi digunakan untuk memadatkan refrigeran di bagian suhu rendah, dan refrigeran di bagian suhu rendah diuapkan kembali untuk mengeluarkan kapasitas pendinginan, dan bagian-bagian ini dihubungkan oleh beberapa kondensor evaporatif. Kondensor evaporatif adalah evaporator dari bagian suhu tinggi dan kondensor bagian suhu rendah.
Untuk pencairan, siklus pendinginan kaskade tiga tahap dengan propana, etilena, dan metana sebagai refrigeran sebagian besar digunakan.
(2) Proses pencairan refrigeran campuran
Proses ini berevolusi dari proses pendinginan kaskade pada akhir 1960-an. Campuran hidrokarbon (N2, C1, C2, C3, C4, C5) sebagian besar digunakan sebagai refrigeran untuk menggantikan beberapa komponen murni dalam proses pendinginan kaskade, dan komposisi ditentukan sesuai dengan komposisi dan tekanan gas umpan. Mengambil keuntungan dari karakteristik komponen berat dalam campuran multi-komponen yang mengembun terlebih dahulu dan komponen ringan yang mengembun kemudian, kapasitas pendinginan dari tingkat suhu yang berbeda dapat diperoleh dengan kondensasi, pemisahan, pelambatan dan penguapan secara berurutan, dan menurut apakah refrigeran campuran dicampur dengan gas alam mentah, Ada dua jenis proses pendinginan campuran: tertutup dan terbuka.
(3) Proses pencairan dengan expander
Siklus pendinginan ekspansi sebagian besar mengadopsi siklus Reverse-Brayton. Dalam siklus ini, fluida kerja dikompresi secara isentropis oleh kompresor, didinginkan oleh pendingin, dan kemudian diperluas secara adiabatical secara adiabatical di turboexpander dan melakukan pekerjaan eksternal untuk mendapatkan aliran udara suhu rendah untuk menghasilkan energi dingin. Dalam proses pencairan gas alam, pendinginan ekspansi terutama mengadopsi empat bentuk berikut: pendinginan ekspansi langsung gas alam, pendinginan ekspansi nitrogen, pendinginan ekspansi campuran nitrogen-metana, dll.
5. Prinsip pendinginan dan karakteristik proses pencairan dengan expander
Expander Cycle mengacu pada proses mewujudkan pencairan gas alam dengan menggunakan refrigeran bertekanan tinggi dan pendinginan siklus Claude melalui ekspansi adiabatik turbo-expander. Peralatan utama adalah turboexpander, yang memiliki keunggulan efisiensi isentropik yang tinggi dan pekerjaan ekspansi yang dapat dipulihkan. Oleh karena itu, proses ini semakin disukai oleh pabrik LNG cukur puncak dengan kapasitas pencairan kecil, dan umumnya digunakan untuk perangkat dengan kapasitas pencairan 7×104 ~ 70×104m3 / d.
Prinsip dasar pendinginan proses pencairan dengan expander adalah: gas mengembang dan mendingin di expander saat mengeluarkan pekerjaan, yang dapat digunakan untuk menggerakkan kompresor; ketika ada perbedaan tekanan "alami" antara gas mentah yang memasuki perangkat dan gas komersial yang meninggalkan perangkat, pencairan Prosesnya tidak perlu dilengkapi dengan energi "dari dunia luar", tetapi akan bergantung pada perbedaan tekanan "alami" untuk mencapai pendinginan melalui expander. Menurut refrigeran yang berbeda, ini dapat dibagi menjadi proses pencairan ekspansi nitrogen, proses pencairan ekspansi campuran nitrogen-metana dan proses pencairan ekspansi langsung gas alam.
(1) Proses pencairan ekspansi langsung gas alam
Proses ini mengacu pada proses pemanfaatan langsung gas alam bertekanan tinggi dari ladang gas dan secara adiabatical memperluasnya di expander ke tekanan pipa transmisi, sehingga mewujudkan proses pencairan gas alam. Ini sangat cocok untuk kesempatan di mana tekanan pipa tinggi, tekanan operasi aktual rendah, dan tekanan perlu dikurangi di tengah. Karena gas alam yang memasuki expander tidak perlu menghilangkan CO2, tetapi hanya perlu menghilangkan CO2 dari bagian cair dari gas mentah, volume gas pretreatment sangat berkurang. Ketika perangkat dalam operasi normal, gas alam yang diuapkan dari tangki penyimpanan dikompresi oleh kompresor gas kembali dan kemudian dikembalikan ke sistem untuk pencairan. Proses ini dapat menghemat biaya produksi khusus, transportasi dan penyimpanan refrigeran; ini memiliki keunggulan dari proses sederhana, peralatan kompak, investasi kecil, penyesuaian fleksibel dan operasi yang andal. Namun, proses pencairan ini tidak dapat memperoleh suhu rendah, volume gas yang bersirkulasi besar dan laju pencairan yang rendah sebagai proses pencairan ekspansi nitrogen, dan kinerja kerja expander sangat dipengaruhi oleh tekanan dan komposisi gas bahan baku, dan persyaratan keselamatan sistem relatif tinggi. tinggi.
(2) Proses pencairan ekspansi nitrogen
Ini adalah varian dari proses pencairan ekspansi langsung, siklus pendinginan nitrogen dipisahkan dari sirkuit pencairan gas alam, dan siklus pendinginan klorin menyediakan kapasitas dingin untuk gas alam. Keuntungannya adalah bahwa ia memiliki kemampuan beradaptasi yang lebih besar terhadap perubahan komponen gas mentah, kapasitas pencairan yang kuat, pengoperasian yang sederhana dan nyaman dari seluruh sistem; Sirkulasi agen yang tersisa sekitar 40% lebih tinggi.
(3) Proses pencairan ekspansi campuran nitrogen-metana
Ini adalah peningkatan dari proses pencairan ekspansi nitrogen, yang dapat mengurangi perbedaan suhu pertukaran panas di ujung dingin. Dibandingkan dengan siklus refrigeran campuran, ia memiliki keunggulan proses sederhana, kontrol yang mudah, waktu start-up yang singkat, dan menghemat 10% hingga 20% konsumsi daya dibandingkan dengan pendinginan ekspansi nitrogen murni.
6. Prinsip kerja turboexpander
Turboexpander adalah mesin termal berputar berkecepatan tinggi. Menurut hukum konversi dan konservasi energi, ketika gas melakukan pekerjaan eksternal selama ekspansi adiabatik di turboexpander, energinya akan berkurang, dan penurunan entalpi tertentu akan dihasilkan pada saat yang sama, sehingga mengurangi suhu gas itu sendiri dan menciptakan kondisi untuk pencairan gas.
Turboexpander sebenarnya adalah aksi sebaliknya dari kompresor sentrifugal. Kompresor sentrifugal digerakkan oleh motor listrik untuk meningkatkan tekanan gas, yang mengkonsumsi daya. Turboexpander menggunakan aliran udara berkecepatan tinggi yang dihasilkan oleh ekspansi gas bertekanan tinggi untuk memengaruhi impeller kerja turboexpander, sehingga impeller berputar dengan kecepatan tinggi. Impeller berputar berkecepatan tinggi dapat menghasilkan sejumlah daya, dan kemudian melakukan pekerjaan eksternal. Pada saat yang sama, suhu dan tekanan penurunan gas yang diperluas. Dengan kata lain, turboexpander menggunakan perubahan kecepatan media untuk mengubah energi, yang tidak hanya dapat memberikan kapasitas pendinginan untuk perangkat pencairan, tetapi juga pekerjaan yang dihasilkan oleh ekspansi dapat digunakan untuk menggerakkan peralatan seperti kompresor atau generator, mengurangi unit LNG. konsumsi energi volumetrik.
