Диссертация (1172966), страница 44
Текст из файла (страница 44)
В свою очередь,строительствоновыхпроизводственныхустановоксоздаетнетолькодополнительные рабочие места, но и способствует реализации программы331автономной газификации промышленных объектов и жилищно-коммунальногохозяйства, что ведет к решению проблемы энергообеспечения регионов и подъемужизненного уровня населения.332ЗАКЛЮЧЕНИЕПо итогам проведенного комплексного анализа современного мировогосостояниятехникиитехнологиипроизводстваСПГианалитическихисследований фазового равновесия в многокомпонентных смесях компонентовприродного газа автор получил следующие результаты.1.Разработанокомплексноенаучно-технологическоеобоснованиепроизводства и применения СПГ на основе всестороннего анализа мировойиндустрииСПГ,термодинамическихисследованийпроцессовфазовыхпревращений в многокомпонентных смесях углеводородов, разработанногоалгоритмапостроенияинфраструктурыСПГисучетомсоциально-экономического, климатического, географического и промышленного состояниярегиона.Предложено проводить совершенствование технологий подготовки исжижения природного газа на основе термодинамических исследований фазовогои компонентного состава природного газа при охлаждении до криогенныхтемператур.2.Установлено, что в смесях метан-этан, метан-пропан, этан-бутан,этан-изобутан при давлениях более 3 МПа определяются точки максимумазначений констант фазового равновесия на кривых K(t).
Для смесей метанизобутан оптимальные термобарические параметры находятся в интервалетемператур от 44 до 48 °С и давлений от 1 до 5 МПа. Для смесей метан-бутаноптимальные термобарические параметры находятся в интервале температур от53 до 58 °С и давлений от 1 до 5 МПа; при давлении 0,5 МПа максимальныйкоэффициент фазового равновесия соответствует температуре 46 °С. Этоуказывает на возможность выбора оптимальных термобарических параметров Р иТ, при которых разделение компонентов смеси можно проводить наиболееэнергоэффективно.3.Установлено, что существование двух взаимно нерастворимыхжидких фаз и газовой фазы (трехфазная система) для бинарных смесей азота с333этаном, пропаном, н- и изобутаном наблюдается в области температур от минус163 до минус 120 °С и давлений от 2,3 до 26 МПа.
В частности, для смеси азотэтан существование трехфазной системы наблюдается в области температур отминус 154 до минус 120 °С и давлений от 2,3 до 20 МПа при начальномсодержании азота в смеси от 29 до 96 %. Мольное содержание азота в однойжидкой фазе составляет от 27 до 38 %, в другой – от 92 до 97 %. Для смеси азотпропан две жидкие фазы с мольным содержанием азота в одной из них от 14,2 до22,1 %, в другой – от 98,5 до 99,8 % образуются в интервале температур от минус161 до минус 144 °С и в интервале давлений от 2,35 до 23 МПа при начальномсодержании азота в смеси более 15 %. Для смеси азот-изобутан существованиетрехфазной системы наблюдается в области температур от минус 163 до минус146 °С и давлений от 2,3 до 26 МПа при начальном содержании азота в смесиболее 15,4 %.
Мольное содержание азота в одной жидкой фазе составляет от 14,2до 21,9 %, в другой – от 99,5 до 99,9 %. При содержании азота в смеси с нбутаном более 12,8 %, возникают две жидкие фазы с содержанием азота в однойот 11,6 до 17,6 % и в другой от 99,7 до 99,9%. Область существования трехфазнойсистемы для смеси азот-н-бутан находится в интервале температур от минус 163до минус 147 °С и давлений от 2,3 до 25 МПа.4.Установлено, что с увеличением доли азота свыше 0,2 в трех- ичетырехкомпонентных смесях с этаном, пропаном, изо- и н-бутаном приопределенных термобарических параметрах имеет место образование трехфазнойсистемы, состоящей из двух несмешивающихся жидких фаз и газовой фазы.Частичная взаимная растворимость азота и углеводородов С2+ в бинарных смесяхоказывает влияние на растворимость компонентов в многокомпонентных смесях,в состав которых входят пары азот-этан, азот-пропан, азот-изобутан и азот-бутан.5.Показано, что образование трехфазной системы, состоящей из двухнесмешивающихся жидких фаз и газовой фазы, необходимо учитывать припроведении научных исследований и инженерных расчетов при проектировании имодернизации процессов производства СПГ, т.
к. наличие в природном газе азотаоказывает влияние на состояние термодинамического равновесия системы и часто334вызывает отклонения реальных термодинамических параметров системы отрасчетных. В частности, установленный эффект может быть использован дляразработки процессов выделения азота из природного газа, так как прирасслоении одна из жидких фаз содержит азот в высокой мольной концентрацииот 0,92 до 0,99 (акт о внедрении прилагается).6.Установленазависимостьэнергозатратнасжижениегазаотначального давления потока газа и содержания в сырье компонентов С 2+.Показано, что при производстве СПГ более жирный газ требует более высокихэнергозатрат на сжижение по сравнению с процессом сжижения сухого газа, иустановлено, что повышение давления потока газа снижает общее количествоэнергозатрат на сжижение газа.7.Предложено использовать низкие температуры окружающей средыпри проектировании технологических процессов подготовки газа: например, впроцессах адсорбционной осушки газа.
Показано, что при размещении установкиглубокой адсорбционной осушки газа между ступенями цикла предварительногоохлаждения, без дополнительных энергозатрат на охлаждение потока природногогаза можно значительно уменьшить массу загрузки адсорбента, металлоемкостьаппарата, снизить расход газов регенерации и охлаждения, а также снизить расходтопливного газа, т.е. снизить как капитальные, так и эксплуатационные затраты наосушку газа при производстве СПГ.8.Показано, чтоприиспользованиитехнологическихпроцессовсжижения газа на основе смесевых хладагентов (СХА) реализация преимуществхолодного климата Арктического региона позволяет снизить энергозатраты вхолодильных циклах при постоянной производительности технологическихлинийилиувеличитьпроизводительностьтехнологическихлинийприпостоянных энергозатратах.9.Предложена методика подбора оптимального состава СХА дляхолодильных циклов при производстве СПГ, заключающаяся в максимальномсближении кривых охлаждения природного газа и испарения используемогохладагента.
Разработанная методика позволяет уменьшить энергетические335затраты на сжижение газа и имеет большое значение при обосновании научных иинженерных решений в области создания и модернизации технологическихпроцессов производства СПГ.10.изУстановлена особенность технологической линии производства СПГметанаугольныхотложений(МУО),выражающаясявотсутствиинеобходимости в установках удаления тяжелых компонентов, стабилизацииконденсата и фракционирования, а также повышенной производительностиустановки осушки, связанной с большим содержанием влаги в поступающем газе.Также установлена зависимость коэффициента ожижения МУО от степени егосжатия в компрессоре и температуры предварительного охлаждения припроизводстве СПГ, и показано, что коэффициент ожижения газа растет сповышением давления потока МУО и снижением температуры предварительногоохлаждения.11.Обосновано значение малотоннажного производства СПГ в развитиирегионов РФ.
Показано, чтосозданиеинфраструктуры производства ипотребления СПГ позволит повысить доступность, эффективность и надежностьобеспечения потребителей необходимыми энергоресурсами, энергобезопасность вАрктическомрегионе,стабильностьгазоснабжения,экономичностьиэффективность использования различных видов транспорта, диверсифицироватьисточники энергоресурсов, снизить вредные выбросы в атмосферу и обеспечитькомплексное социально-экономическое развитие отдаленных и труднодоступныхрегионов.12.РазработанаэнергообеспеченииметодикарегионовРФ,построенияинфраструктурыоснованнаяэффективности применения СПГ, включающаянаСПГкомплекснойприоценкелогистико-математическуюмодель эффективности производства и применения малотоннажного СПГ вразличных областях, учитывающая социально-производственное, экономическое,географическоеприлагается).иклиматическоесостояниерегиона(актовнедрении33613.Обосновананеобходимостьразработкинациональнойсистемыдокументов по стандартизации в области СПГ, и предложен комплексный подходк её разработке.
Создание национальной системы взаимоувязанных документовпо стандартизации на основе структурного деления индустрии СПГ позволитвыйти отечественному оборудованию и технологиям для СПГ не только намировой уровень, но и более высокий, что, в свою очередь, приведет к снижениюих стоимости, следовательно, и к снижению стоимости СПГ.
Появление спроса наболее дешевый СПГ даст развитие производству СПГ в различных регионахстраны. В свою очередь, строительство новых производственных установок СПГсоздаст не только дополнительные рабочие места, но и будет способствоватьреализации программы автономной газификации промышленных объектов ижилищно-коммунального хозяйства, что приведет к решению проблемыэнергообеспечения регионов и подъему жизненного уровня населения (акт овнедрении прилагается).Проведенные исследования приводят к необходимости разработки исовершенствования технологий подготовки и сжижения природного газа припроизводстве СПГ на основе применения термодинамических исследованийфазового равновесия смесей компонентов природного газа при охлаждении.Россия обладает большим числом средне- и малодебитных месторожденийгаза и газового конденсата, которые расположены в удалении от сложившейсятрубопроводной инфраструктуры, и выработанных месторождений с низкимпластовым давлением.
Для монетизации таких месторождений было бырациональноразработатьотечественныетехнологиисостопроцентныможижением с применением в качестве хладагентов азота или смесей компонентовприродного газа.Представляетинтересисследованияфазовыхравновесийсмесейуглеводородных компонентов природного газа с неорганическими компонентами,такими как углекислый газ, кислород, водород и др.337СПИСОК СОКРАЩЕНИЙАОА – активный оксид алюминия, алюмогельБТЕ – Британская тепловая единицаВИЭ – возобновляемые источники энергииЖКХ – жилищно-коммунальное хозяйствоЗХЦ – закрытый холодильный циклМУО – метан угольных отложенийОГТ – опора гравитационного типаПАО – публичное акционерное обществоРФ – Российская ФедерацияСПГ – сжиженный природный газСУГ – сжиженный углеводородный газСХА – смесевой хладагентADBT–системанезависимогопризматическоготанкасдвойнымиалюминиевыми стенкамиBWRS – уравнение Бенедикта-Вебба-Рубина, модифицированное СтарлингомER – уравнение Исмаилзаде и РошанфекраFLNG – Floating LNG, см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
