Энергия Восхода. Роснефть запатентовала собственную технологию производства СПГ на одиночном СХА

Роснефть ориентируется на среднетоннажные линии сжижения, чтобы обеспечить сокращение срок начала эксплуатации СПГ-заводов и возврата инвестиций. Роспатент Москва, 12 дек - ИА Neftegaz.RU. Роснефть запатентовала способ сжижения природного газа на одиночном смешанном хладагенте (СХА) Энергия Восхода.
Внимание на это 12 декабря 2023 г. обратил Telegram-канал Молекулы Добра, при этом сам патент был получен ранее.

Энергия Востока

Заявку в Роспатент Роснефть на собственную технологию производства сжиженного природного газа (СПГ) подала 8 августа 2023 г., с это дня отсчитывается срок действия патента.
Сам патент RU 2 803 441 C1 зарегистрирован 13 сентября 2023 г.

Патент касается способа производства СПГ на одиночном смешанном хладагенте Энергия Восхода и установки для его осуществления.
Процесс получения СПГ по технологии Энергия Восхода включает следующие этапы:

• подготовленный природный газ по трубопроводу подается в Блок главного криогенного теплообменника (БГКТ) установки сжижения, в котором с помощью СХА его охлаждают до температуры от -50 до -40С,
• на выходе из теплообменника газ подается в Блок С₂₊, где происходит его разделение на 2 потока: поток обогащенного метаном газа и поток широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ),
• обогащенный метаном газ возвращается в БГКТ для охлаждения до температуры -160С и его последующей отгрузки с установки в качестве СПГ,
• поток ШФЛУ сразу направляют на отгрузку с установки с целью его дальнейшего полезного использования.

Охлаждение газа в БГКТ осуществляется при помощи одиночного холодильного цикла на СХА.
Газовый поток хладагента поступает в сепаратор 1^й ступени СХА для отделения капельной влаги перед входом в компрессор 1^й ступени.
Сжатый поток СХА низкого давления направляют в охладитель 1^й ступени, где он охлаждается до температуры не выше +40С и частично конденсируется.
Из охладителя выходят 2 потока:

• СХА низкого давления, который затем направляется в сепаратор 2^й ступени сжатия для последующего разделения на газовый поток низкого давления и жидкостный поток низкого давления,
• байпасный поток СХА низкого давления, в количестве до 20% от потока, который затем подается для смешения с жидкостным потоком низкого давления.

Газовый поток низкого давления направляется в компрессор 2^й ступени для повторного сжатия и далее сжатый газовый поток высокого давления направляют в охладитель 2^й ступени, где происходит охлаждение до температуры не выше +40С.
Затем газовый поток высокого давления поступает в теплый сепаратор СХА, где разделяется на 2 потока - жидкостный поток высокого давления и газовый поток высокого давления.
Далее готовые жидкостные потоки низкого и высокого давления, а также газовый поток высокого давления подают в БГКТ для их охлаждения.
На выходе из БГКТ жидкостные потоки направляют для дальнейшего охлаждения на клапан Джоуля-Томпсона, который использует одноименный принцип (расширение газа приводит к его сопутствующему охлаждению) и применяется как байпасный клапан турбодетандера.
Газовый поток высокого давления направляется в холодный сепаратор СХА для его разделения на газовый холодный поток высокого давления и жидкостной холодный поток высокого давления.
Оба потока затем снова подаются в БГКТ и далее вновь прогоняются через клапан Джоуля-Томпсона.
Затем охлажденные жидкостные потоки низкого и высокого давления и холодные потоки высокого давления (газовые и жидкостные), направляют в БГКТ для охлаждения самих себя и потока природного газа.
На финальном этапе все 4 потока в БГКТ объединяют в единый поток СХА и их снова направляют в начало цикла.

Эффективность процесса сжижения по технологии Энергия Востока обеспечивается за счет:

• использования дополнительного жидкостного потока низкого давления,
• применение операции по разделению СХА низкого давления, в результате чего дополнительный байпасный поток СХА низкого давления смешивается с жидкостным потоком низкого давления,
• учтена дополнительная операция по разделению газового потока высокого давления.

При этом процесс может быть модифицирован 2 способами, в которых задействуется ШФЛУ для дополнительного охлаждения либо потока природного газа, либо потоков СХА:

• в 1^м случае поток ШФЛУ направляется в дополнительный теплообменник, размещенный перед БГКТ, в котором происходит дополнительное охлаждение природного газ за счет теплообмена с потоком ШФЛУ,
• во 2^м случае поток ШФЛУ направляют в дополнительный теплообменник, размещенный перед БГКТ, в котором производят дополнительное охлаждение жидкостных потоков низкого и высокого давления, а также газового потока высокого давления за счет теплообмена с потоком ШФЛУ.
  

Это позволяет преодолеть недостатки существующих среднетоннажных технологий сжижения на основе одиночного холодильного цикла с использованием СХА - низкую эффективность теплообмена и нерациональное использование энергоресурсов.
Так, предварительное охлаждение природного газа или СХА потоком ШФЛУ позволяет использовать часть энергии общего потока СХА, получаемой при испарении для увеличения производительности товарного СПГ, за счет чего повышается производительность установки.
При этом примение варианта с допохлаждением потоков СХА за счет ШФЛУ наиболее эффективно в теплом климате, когда температура окружающего воздуха +15С и выше.

Технология Энергия Востока может быть реализована при помощи установки для сжижения природного газа в 3 вариантах - размещенной на суше, в море на судне или на плавучей платформе, в т.ч. в условиях арктического климата.
Установка сжижения природного газа включает:

• блок главного криогенного теплообменника,
• блок отделения С₂₊,
• 5 сепараторов СХА,
• 2 компрессора,
• 2 охладителя,
• трубопроводы,
• клапаны Джоуля-Томпсона.

С целью определения осуществимости всех вариантов заявляемого способа, а также возможности реализации конструкции установки для их осуществления, они были протестированы при разработке многочисленных вариантов термодинамических циклов и проведении технологических расчетов оборудования.
Проведенные испытания показали повышение производительности по СПГ по сравнению с аналогичными технологиями.

Куда смотрит Роснефть?

В реферате изобретения к патенту Роснефть отмечает, что в настоящее время известны способы по сжижению природного газа, в основу которых положен принцип его глубокого охлаждения.
Наиболее распространенными технологиями производства СПГ по совокупной мощности сжижения в мире являются AP-C3MR (Air products and Chemicals), Optimized Cascade (ConocoPhilips) и DMR (Shell).
Эти технологии используются для строительства крупнотоннажных заводов по сжижению природного газа с мощностью единичной линии выше 1 млн т/год.

Роснефть отмечает, что в последнее время наметилась тенденция по строительству заводов, состоящих из большого количества технологических линий единичной мощностью до 1 млн т/год, на основе одиночного холодильного цикла с использованием СХА.
Количество среднетоннажных технологических линий может достигать 20, против 2-4 линий при строительстве заводов с использованием крупнотоннажных технологий.
Это дает ряд преимуществ:

• малое количество используемого оборудования,
• простота эксплуатации,
• компактность размещения,
• высокая скорость строительства и ввода технологических линий,
• возможность начала возврата инвестиций в кратчайшие сроки с 1^й построенной линией,

При использовании среднетоннажных линий сжижение сокращение срок начала эксплуатации и возврата инвестиций на 40-50% по сравнению с крупнотоннажными технологиями.