Использование GIBBS для моделирования процессов производства СПГ

Программное обеспечение GIBBS может быть с успехом использовано для моделирования процессов сжижения природного газа  и производства СПГ.  Производство СПГ активно развивается в последние десятилетия, поскольку доставка природного газа в сжиженном состоянии на сверхдальние расстояния является более экономичной альтернативой трубопроводному транспорту.

Программное обеспечение GIBBS (начиная с версии 3.9.0.1) может быть успешно использовано для моделирования технологического процесса установки производства СПГ. В промышленных установках по производству СПГ часто используется процесс C3-MR, разработанный APCI. Этот процесс предусматривает предварительное охлаждение природного газа жидким пропаном и дальнейшее охлаждение смесевым холодильным циклом. Покажем, как этот процесс может быть смоделирован в GIBBS. Схема процесса, созданная в среде GIBBS, показана ниже:

Моделируется только низкотемпературная часть, очистка и осушка газа не показана. Пропановый охладитель оформлен как подуровень, его схема показана ниже. Поскольку особенностью пропановых охладителей является практически постоянная температура хладагента, они моделируются элементами нагрев-охлаждение с передачей тепла  пунктирные потоки на схеме).

Пропановый холодильный цикл

Пропановый холодильный цикл имеет три уровня давлений и обеспечивает финальное охлаждение до -35 оС. Для данной задачи принят природный газ условного состава, производительность по сжиженному газу принята 5 млн. тонн в год. Проведено моделирование летнего режима работы в условиях умеренного климата, поскольку именно летний режим требует наибольшего расхода энергии.

При моделировании мы задавали уровни температур охлаждаемых потоков на каждой стадии охлаждения. Всего таких стадий 4 – минус 35, минус 70, минус 123 и минус 162.3 град. С. Можно также было задавать в качестве целевой спецификации, например, минимальную разность температур, но в этом случае решение было бы менее устойчивым.

В результате моделирования получены расходы энергии в компрессорах 0.278 кВтч/кг СПГ, а полный расход энергии с учетом приводов воздушного охлаждения - 0.342 кВтч/кг СПГ, что является очень хорошим показателем расхода энергии для летних режимов установок производства СПГ. Ниже на рисунке приведена Q-t диаграмма процесса, полученная из отчетов GIBBS по многопоточным теплообменникам. Также приведен материально-тепловой баланс установки (кроме пропанового цикла).

Представленный пример показывает, как программное обеспечение  GIBBS может быть успешно использован для детального технологического моделирования установок производства СПГ.

Q-t диаграмма процесса

Материально-тепловой баланс установки