Способ и устройство для получения сжиженного природного газа с удалением замерзающих твёрдых частиц

Номер патента: 6001

Опубликовано: 25.08.2005

Авторы: Кеннэрд Энтони Фредерик, Амин Роберт

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа, включающий следующие этапы:

охлаждение потока поступающего материала в охлаждающем резервуаре для получения сжиженного природного газа под давлением таким образом, что при затвердевании замерзающие вещества вместе со сжиженным природным газом под давлением образуют суспензию, и

удаление суспензии из охлаждающего резервуара при поддержании замерзающих веществ в виде твердых частиц.

2. Способ по п.1, при котором этап охлаждения проводят так, что температурный градиент внутри охлаждающего резервуара поддерживается таким, при котором температура по направлению к центру охлаждающего резервуара ниже, чем температура возле стенки охлаждающего резервуара.

3. Способ по п.1, дополнительно включающий этап выделения твердых частиц замерзающих веществ из суспензии.

4. Способ по п.3, при котором этап удаления суспензии из охлаждающего резервуара проводят одновременно с этапом выделения замерзающих веществ из суспензии.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий этап повторного использования в охлаждающем резервуаре сжиженного природного газа, из которого выделены замерзающие вещества.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий этап разжижения выделенных твердых частиц замерзающих веществ.

7. Способ по п.6, дополнительно включающий этап повторного использования в охлаждающем резервуаре природного газа, из которого замерзающие вещества выделены в течение этапа разжижения.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий этап образования вихря внутри охлаждающего резервуара.

9. Способ по п.8, при котором вихрь образуют путем перемешивания суспензии.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором вихрь образуют в качестве альтернативы или дополнительно путем введения потока текучей среды по касательной к охлаждающему резервуару.

11. Способ по п.10, при котором поток текучей среды, вводимый по касательной к охлаждающему резервуару, представляет собой поток переохлажденного сжиженного природного газа.

12. Способ по п.11, при котором поток переохлажденного сжиженного природного газа представляет собой поток переохлажденного сжиженного природного газа, повторно используемого после выделения замерзающих веществ из суспензии.

13. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором этап охлаждения включает этап изэнтропического расширения потока поступающего материала.

14. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором этап охлаждения в качестве альтернативы или дополнительно включает этап введения потока переохлажденного сжиженного природного газа.

15. Способ по п.14, при котором поток переохлажденного сжиженного природного газа представляет собой поток повторно используемого сжиженного природного газа, выделенного из суспензии в течение этапа выделения твердых частиц замерзающих веществ.

16. Способ непрерывного удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа, включающий следующие этапы:

охлаждение потока поступающего материала в охлаждающем резервуаре для получения сжиженного природного газа под давлением таким образом, что при затвердевании замерзающие вещества вместе со сжиженным природным газом под давлением образуют суспензию; и

выделение твердых частиц замерзающих веществ из суспензии, в котором этап охлаждения и этап выделения проводят при одном и том же рабочем давлении.

17. Способ по п.16, при котором этапы охлаждения и выделения проводят при одном и том же используемом давлении.

18. Способ по п.16 или 17, дополнительно включающий этап нагревания выделенных твердых частиц замерзающих веществ для образования жидкости замерзающих веществ.

19. Способ по п.18, при котором этапы охлаждения, выделения и нагревания проводят при одном и том же используемом давлении.

20. Способ по любому из пп.17-19, при котором давление всегда поддерживают ниже давления в тройной точке замерзающих веществ.

21. Способ по любому из пп.16-20, при котором этап охлаждения проводят так, что температурный градиент внутри охлаждающего резервуара поддерживается таким, при котором температура по направлению к центру охлаждающего резервуара ниже, чем температура возле стенки охлаждающего резервуара.

22. Способ по любому из пп.16-21, дополнительно включающий этап выделения твердых частиц замерзающих веществ из суспензии.

23. Способ по п.22, при котором этап удаления суспензии из охлаждающего резервуара проводят одновременного с этапом выделения замерзающих веществ из суспензии.

24. Способ по любому из пп.16-23, дополнительно включающий в себя этап повторного использования в охлаждающем резервуаре сжиженного природного газа, из которого выделены замерзающие вещества.

25. Способ по любому из пп.16-24, дополнительно включающий этап разжижения выделенных твердых частиц замерзающих веществ.

26. Способ по п.25, дополнительно включающий этап повторного использования в охлаждающем резервуаре природного газа, из которого замерзающие вещества выделены в течение этапа разжижения.

27. Способ по любому из пп.16-26, дополнительно включающий этап образования вихря внутри охлаждающего резервуара.

28. Способ по п.27, при котором вихрь образуют путем перемешивания суспензии.

29. Способ по любому из пп.18-28, при котором вихрь образуют в качестве альтернативы или дополнительно путем введения потока текучей среды по касательной к охлаждающему резервуару.

30. Способ по п.29, при котором поток текучей среды, вводимый по касательной к охлаждающему резервуару, представляет собой поток переохлажденного сжиженного природного газа.

31. Способ по п.30, при котором поток переохлажденного сжиженного природного газа может быть потоком переохлажденного природного газа, повторно используемым после выделения замерзающих веществ из суспензии.

32. Способ по любому из пп.18-30, при котором этап охлаждения включает этап изотропного расширения потока поступающего материала.

33. Способ по любому из пп.18-32, при котором этап охлаждения в качестве альтернативы или дополнительно включает этап введения потока переохлажденного сжиженного природного газа.

34. Способ по п.33, при котором поток переохлажденного сжиженного природного газа представляет собой поток повторно используемого сжиженного природного газа, выделенного из суспензии в течение этапа выделения твердых частиц замерзающих веществ.

35. Устройство для удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа, содержащее

охлаждающий резервуар, имеющий внутри зону затвердевания, в котором та часть охлаждающего резервуара, которая окружает зону затвердевания, изготовлена из материала, имеющего низкую удельную теплопроводность,

впускное отверстие для введения потока поступающего материала в охлаждающий резервуар и

выпускное отверстие для удаления из охлаждающего резервуара суспензии из затвердевших замерзающих веществ и сжиженного природного газа под давлением.

36. Устройство по п.35, дополнительно содержащее сепаратор твердых частиц/жидкости для выделения затвердевших замерзающих веществ из суспензии.

37. Устройство по п.36, в котором сепаратор расположен на и/или определяет выпускное отверстие.

38. Устройство по п.36 или 37, в котором сепаратор является одним из множества сепараторов, соединенных последовательно или параллельно.

39. Устройство по любому из пп.35-38, дополнительно содержащее расширительный клапан, расположенный на и/или определяющий впускное отверстие для введения потока поступающего материала в охлаждающий резервуар.

40. Устройство по п.39, в котором расширительный клапан выполнен в виде клапана Джоуля-Томпсона.

41. Устройство по любому из пп.35-40, дополнительно содержащее мешалку для образования вихря внутри используемого охлаждающего резервуара.

42. Устройство по любому из пп.35-41, дополнительно содержащее тангенциальный впускной патрубок.

43. Устройство по любому из пп.35-42 или 50-54, в котоЁюь материал конструкции внутренней стенки охлаждающего резервуара отполирован.

44. Устройство по п.43 или по любому из пп.50-54, в котором внутренняя стенка отполирована зеркально.

45. Устройство по любому из пп.35-44 или 50-54, в котором материал конструкции внутренней стенки является анизотропным.

46. Устройство по любому из пп.35-45 или 50-54, в котором материал конструкции представляет собой оксид металла.

47. Устройство по любому из пп.35-46 или 50-54, в котором материал конструкции представляет собой керамику.

48. Устройство по любому из пп.35-47 или 50-54, в котором материал конструкции является монокристаллическим.

49. Устройство по любому из пп.35-48 или 50-54, в котором материал конструкции представляет собой сапфир.

50. Устройство для непрерывного удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа, содержащее

охлаждающий резервуар, имеющий внутри зону затвердевания, в котором та часть охлаждающего резервуара, которая окружает зону затвердевания, изготовлена из материала, имеющего низкую удельную теплопроводность,

впускное отверстие для введения потока поступающего материала в охлаждающий резервуар,

выпускное отверстие для удаления из охлаждающего резервуара суспензии из затвердевших замерзающих веществ и сжиженного природного газа под давлением,

резервуар, аккумулирующий твердые частицы, находящийся в сообщении по текучей среде с охлаждающим резервуаром.

51. Устройство по п.50, дополнительно содержащее конвейерное средство для переноса суспензии из охлаждающего резервуара в резервуар, аккумулирующий твердые частицы.

52. Устройство по п.51, в которой конвейерное средство наклонено под углом.

53. Устройство по п.52, в котором угол составляет не меньше 60ш по отношению к горизонтальной опорной плоскости.

54. Устройство по п.52 или 53, в котором конвейерное средство снабжено внешним приводом.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

006001 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к способу и устройству для удаления замерзающих частиц, таких как диоксид углерода, вода и тяжелые углеводороды, из потока поступающего природного газа, а более конкретно к способу для удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа во время сжижения природного газа с целью получения сжиженного природного газа. Предпосылки создания изобретения В известных установках, предназначенных для получения сжиженного природного газа, для охлаждения потока поступающего природного газа, достаточного для образования жидкости, теплопередачу осуществляют в теплообменнике. Природный газ содержит широкий ассортимент составов веществ, из которых могут образовываться твердые частицы во время криогенного процесса сжижения природного газа. Такие вещества в описании называются замерзающими веществами, а твердые частицы, образованные из замерзающих веществ, называются замерзающими твердыми частицами. Замерзающие вещества, которые не удалены до вхождения в криогенный охлаждающий резервуар для получения сжиженного природного газа, осаждаются и накапливаются на холодных поверхностях теплообменников и другого оборудования, в конечном счете делая это оборудование неработоспособным. Когда толщина осадка достигает достаточного уровня, охлаждающий резервуар должен быть отключен для удаления осадка. При очистке охлаждающего резервуара могут быть повреждены перегородки или трубопроводы, что только способствует дальнейшему осаждению в течение следующего производственного цикла. Кроме того, твердые частицы, конденсирующиеся на металлических поверхностях,образуют изолирующую пленку, снижающую коэффициент полезного действия теплообменника. В известной аппаратуре для получения сжиженного природного газа необходимо удалять замерзающие вещества до направления потока поступающего природного газа на выполнение этапов охлаждения с целью осуществления сжижения. В обычном природном газе содержание СO2 может быть в пределах от 0,5 до 30% и может быть вплоть до 70%, как на экономически жизнеспособных месторождениях, таких как Natuna. В известной аппаратуре для получения сжиженного природного газа содержание СО 2, имеющегося в природном газе, обычно снижают до уровня от 50 до 125 частей на миллион до направления потока поступающего природного газа на сжижение. Другое замерзающее вещество, а именно сероводород (H2S), обычно удаляют до достижения уровня 3,5 мг/Нм 3 до того, как поток поступающего природного газа поступает на этап сжижения. Один из способов, обычно используемый для удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа, основан на химической реакции с использованием обратимых процессов абсорбции, таких как абсорбция посредством аминового растворителя. Такой процесс является дорогостоящим и сложным, а при его осуществлении обычно возникают эксплуатационные проблемы, такие как пенообразование, коррозия, засорение фильтров, разрушение амина и потери амина, воды и углеводородов. При выполнении процесса также затрачивается энергия для регенерации и закачивания растворителя. Газ, обработанный посредством амина, насыщен водой и до сжижения должен быть осушен, чтобы содержание воды не превышало 1 части на миллион. Обычно этого достигают, используя твердые адсорбенты с неподвижным слоем, такие как молекулярные сита. Иногда поток поступающего природного газа предварительно обрабатывают для частичного удаления воды вместе с тяжелыми углеводородами, используя цикл предварительного охлаждения основной холодильной установки. При избыточном давлении поступающего газа в качестве альтернативы может быть использовано охлаждение Джоуля-Томпсона. Однако при этом следует соблюдать осторожность и поддерживать температуру газа выше температуры образования гидрата. И опять такой процесс является относительно дорогостоящим. Наряду с системой регенерации необходимы крупные изолированные аппараты высокого давления. Необходима регенерация молекулярного сита, а при этом требуется энергия для нагревания газа. Регенерированный газ должен быть нагрет до вхождения в адсорбер с влажными стенками, затем охлажден для удаления воды перед повторным использованием (обычно в сжатом состоянии) для впуска в рабочий адсорбер. Если для удаления СO2 применяют молекулярное сито, то следует либо отводить регенерационный газ, либо использовать его в качестве топливного газа. Как пояснялось выше, обычно тяжелые углеводороды (обычно С 6+) частично удаляют вместе с водой. Если требуется дополнительное удаление, необходимо использовать криогенную дистилляционную колонну с охлаждением за счет основного цикла охлаждения. И снова этот процесс может быть дорогостоящим и сложным, особенно если удаленные компоненты необходимы для образования хладагента в смешанном цикле охлаждения. Была сделана попытка разработать способ для удаления замерзающих веществ в течение этапа сжижения, описанный в международной заявке WО 99/01706 (Cole et al.). При осуществлении процесса разделения дистилляцией, который предложили Cole и другие, в управляемой зоне затвердевания замерзающие вещества затвердевают, а затем расплавляются до разделения дистилляцией в нижней половине колонны. Замерзающие вещества удаляют в виде жидкости в кубовом остатке, обогащенном замерзающими веществами. Таким образом, неизвестны способы, предназначенные для удаления замерзающих веществ в течение процесса сжижения с сохранением замерзающих веществ в твердой форме.-1 006001 Краткое описание изобретения В соответствии с первым вариантом настоящего изобретения разработан способ удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа, который включает следующие этапы: охлаждение потока поступающего материала в охлаждающем резервуаре для получения сжиженного природного газа под давлением таким образом, что при затвердевании замерзающих веществ вместе со сжиженным природным газом под давлением образуется суспензия; и удаление суспензии из охлаждающего резервуара при поддержании замерзающих веществ в виде твердых частиц. Этап охлаждения потока поступающего материала для получения сжиженного природного газа под давлением в описании назван сжижением. Температура и давление, при которых проводят сжижение,не являются критическими параметрами настоящего изобретения, но по определению из любого вещества, из которого могут быть образованы твердые частицы, во время сжижения природного газа с целью получения сжиженного природного газа должны образовываться твердые частицы. Замерзающие вещества могут включать, но без ограничения ими, СO2 и H2S. Предпочтительно, чтобы этап охлаждения проводился таким образом, что замерзающие вещества затвердевают на расстоянии от стенки охлаждающего резервуара. Во всем описании зона, в которой замерзающие вещества затвердевают внутри охлаждающего резервуара, называется зоной затвердевания. Один способ содействия затвердеванию замерзающих веществ на расстоянии от стенок охлаждающих резервуаров заключается в поддержании температурного градиента внутри охлаждающего резервуара на таком уровне, чтобы температура по направлению к центру охлаждающего резервуара была ниже, чем температура возле стенки охлаждающего резервуара. На практике один путь достижения этого заключается в использовании материала для конструкции, по меньшей мере, внутренней стенки охлаждающего резервуара, окружающей зону затвердевания, имеющего низкую удельную теплопроводность. Предпочтительно, чтобы способ дополнительно включал этап выделения твердых частиц замерзающих веществ из суспензии. Более предпочтительно проводить этап удаления суспензии из охлаждающего резервуара одновременно с этапом выделения замерзающих веществ из суспензии. В соответствии со вторым вариантом настоящего изобретения разработан способ для непрерывного удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа, включающий следующие этапы: охлаждение потока поступающего материала в охлаждающем резервуаре для получения сжиженного природного газа под давлением таким образом, что при затвердевании замерзающие вещества вместе со сжиженным природным газом под давлением образуют суспензию, и выделение твердых частиц замерзающих веществ из суспензии, при этом этап охлаждения и этап выделения проводят при одном и том же рабочем давлении. Когда этапы охлаждения и выделения проводят при одном и том же рабочем давлении, то есть при используемом давлении, процесс может протекать непрерывно в противоположность периодическому процессу. Слово непрерывно не подразумевает, что процесс не должен прерываться. При любом процессе необходимо приостанавливать производство, например, для технического обслуживания. Предпочтительно, чтобы способ для непрерывного удаления замерзающих веществ дополнительно включал этап нагревания выделенных твердых частиц замерзающих веществ для образования жидкости из замерзающих веществ, а этапы охлаждения, выделения и нагревания проводились при одном и том же рабочем давлении. Должно быть понятно, что фраза при одном и том же рабочем давлении использована для описания ситуации, в которой используемое давление путем регулирования поддерживают таким, что все три этапа всегда находились в равновесии. Само рабочее давление можно изменять. Особенно предпочтительно, чтобы давление все время поддерживалось ниже давления в тройной точке замерзающих веществ. Этим гарантируется отсутствие паровой фазы замерзающих веществ, при наличии которой требуется дополнительный этап разделения до того, как пары природного газа, образованные в течение этапа нагревания твердых частиц, можно повторно использовать в процессе. Предпочтительно, чтобы способ в соответствии с одним из первого и второго вариантов настоящего изобретения включал этап повторного использования в охлаждающем резервуаре сжиженного природного газа, из которого выделены замерзающие вещества. Предпочтительно, чтобы способ также включал этап повторного использования в охлаждающем резервуаре природного газа, из которого замерзающие вещества выделены в течение этапа нагревания суспензии для разжижения замерзающих веществ. Предпочтительно, чтобы способ в соответствии с любым из вариантов, описанных выше, дополнительно включал этап образования вихря внутри охлаждающего резервуара. Предпочтительно образовывать вихрь путем перемешивания суспензии. В качестве альтернативы или дополнительно вихрь может быть образован путем введения потока текучей среды по касательной к охлаждающему резервуару. Предпочтительно, чтобы поток текучей среды, вводимый по касательной к охлаждающему резервуару, был потоком переохлажденного сжиженного природного газа. Поток переохлажденного сжиженного природного газа может быть потоком переохлажденного природного газа,повторно используемым после выделения замерзающих веществ из суспензии.-2 006001 Предпочтительно, чтобы этап охлаждения включал этап изотропного расширения потока поступающего материала. Предпочтительно, чтобы этап охлаждения в качестве альтернативы или дополнительно включал этап введения потока переохлажденного сжиженного природного газа. С достижением преимущества поток переохлажденного сжиженного природного газа, вводимый для осуществления этапа охлаждения,может быть потоком повторно используемого сжиженного природного газа, выделенного из суспензии в течение этапа выделения твердых частиц замерзающих веществ. В соответствии с третьим вариантом настоящего изобретения разработано устройство для удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа, содержащее охлаждающий резервуар, имеющий внутри зону затвердевания, в котором та часть охлаждающего резервуара, которая окружает зону затвердевания, изготовлена из материала, имеющего низкую удельную теплопроводность,впускное отверстие для введения потока поступающего материала в охлаждающий резервуар и выпускное отверстие для удаления из охлаждающего резервуара суспензии из затвердевших замерзающих веществ и сжиженного природного газа под давлением. Зона затвердевания определена выше как та часть охлаждающего резервуара, внутри которой во время охлаждения из замерзающих веществ образуются твердые частицы внутри охлаждающего резервуара. Протяженность зоны затвердевания зависит от размера охлаждающего резервуара, рабочей температуры и рабочего давления в охлаждающем резервуаре и от конкретных замерзающих веществ, имеющихся в потоке поступающего конкретного природного газа. Хотя должно быть понятно, что весь охлаждающий резервуар может быть изготовлен из материала,имеющего низкую удельную теплопроводность, но для работы настоящего изобретения необходимо,чтобы только та часть охлаждающего резервуара, которая окружает зону затвердевания, была изготовлена из такого материала. Кроме того, имеется поверхность внутри охлаждающего резервуара, а именно внутренняя стенка охлаждающего резервуара, которая для получения заявленного результата должна быть изготовлена из материала, имеющего низкую удельную теплопроводность. Поэтому должно быть понятно, что обшивка охлаждающего резервуара может быть изготовлена из материала, имеющего высокую удельную теплопроводность, при условии, что внутренняя часть охлаждающего резервуара, которая окружает зону затвердевания, изготовлена из материала, имеющего низкую удельную теплопроводность. Одно из преимуществ такого использования материалов в конструкции заключается в том, что внутри охлаждающего резервуара образуется температурный градиент, в результате которого температура по направлению к центру охлаждающего резервуара всегда ниже, чем температура возле стенок охлаждающего резервуара. В результате этого замерзающие твердые частицы образуются предпочтительно по направлению к центру охлаждающего резервуара и на расстоянии от стенок охлаждающего резервуара, и при этом уменьшается или исключается засорение охлаждающего резервуара, обусловленное затвердеванием замерзающих веществ на оборудовании установки. Предпочтительно, чтобы устройство дополнительно содержало сепаратор твердых частиц/жидкости для выделения затвердевших замерзающих веществ из суспензии. Более предпочтительно, чтобы сепаратор был расположен на и/или определял выпускное отверстие. Сепаратор может быть одним из множества сепараторов, соединенных последовательно или параллельно. Предпочтительно, чтобы расширительный клапан был расположен на и/или определял впускное отверстие для введения потока поступающего материала в охлаждающий резервуар. Для изотропного расширения потока поступающего природного газа, входящего в охлаждающий резервуар, одним подходящим расширительным клапаном является клапан Джоуля-Томпсона. Введение таким способом природного газа приводит к охлаждению потока поступающего природного газа. Предпочтительно, чтобы устройство дополнительно содержало мешалку для образования вихря внутри используемого охлаждающего резервуара. В качестве альтернативы или преимущества охлаждающий резервуар может дополнительно содержать тангенциальный впускной патрубок для введения текучей среды в охлаждающий резервуар для образования вихря внутри используемого охлаждающего резервуара. Предпочтительно, чтобы поток текучей среды, вводимый в охлаждающий резервуар, был потоком переохлажденного сжиженного природного газа. Поток переохлажденного сжиженного природного газа может быть возвращен в оборот из других этапов способа. В соответствии с четвертым вариантом настоящего изобретения разработано устройство для непрерывного удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа, содержащее охлаждающий резервуар, имеющий внутри зону затвердевания, в котором та часть охлаждающего резервуара, которая окружает зону затвердевания, изготовлена из материала, имеющего низкую удельную теплопроводность,впускное отверстие для введения потока поступающего материала в охлаждающий резервуар,выпускное отверстие для удаления из охлаждающего резервуара суспензии из затвердевших замерзающих веществ и сжиженного природного газа под давлением,резервуар, аккумулирующий твердые частицы, находящийся в сообщении по текучей среде с охлаждающим резервуаром.-3 006001 Поддержание охлаждающего резервуара и резервуара, аккумулирующего твердые частицы, в сообщении по текучей среде или жидкости приводит к тому, что эти резервуары работают при одном и том же рабочем давлении. Предпочтительно, чтобы устройство дополнительно содержало конвейерное средство для переноса суспензии из охлаждающего резервуара в резервуар, аккумулирующий твердые частицы. Предпочтительно, чтобы конвейерное средство было наклонено под углом. При перемещении суспензии посредством наклонного конвейерного средства из охлаждающего резервуара в резервуар, накапливающий твердые частицы, сжиженный природный газ под давлением удаляется из суспензии под действием силы тяжести, что приводит к возрастанию концентрации твердых частиц в суспензии, вследствие чего образуется суспензия с высокой концентрацией твердых частиц, в дальнейшем на всем протяжении этого описания называемая вязкой массой. Более предпочтительно, чтобы конвейерное средство было наклонено под углом не меньше 60 к горизонтально опорной плоскости. Предпочтительно, чтобы конвейерное средство было снабжено внешним приводом. Предпочтительно, чтобы материал конструкции внутренней стенки охлаждающего резервуара из третьего и четвертого вариантов настоящего изобретения был полированным, а более предпочтительно зеркально полированным. Предпочтительно, чтобы материал конструкции внутренней стенки охлаждающего резервуара из третьего и четвертого вариантов изобретения, имеющий низкую удельную теплопроводность, был анизотропным. Материалом конструкции может быть оксид металла или керамика. Более предпочтительно,чтобы материал конструкции был монокристаллическим. Одним подходящим материалом для конструкции является сапфир. Краткое описание чертежей Теперь только для примера предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 - схематичный вид устройства для удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 2 - схематичный вид охлаждающего резервуара, содержащего мешалку для образования вихря,с показом потока переохлажденного сжиженного природного газа согласно второму предпочтительному варианту осуществления; фиг. 3 - схематичный вид, иллюстрирующий процесс сжижения природного газа согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, с показом встроенного циклона и тангенциального впускного патрубка для введения потока переохлажденного сжиженного природного газа; и фиг. 4 - схематичный вид устройства согласно четвертому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения Устройство 10 для удаления замерзающих веществ из потока 12 поступающего природного газа показано на фиг. 1. Устройство 10 включает охлаждающий резервуар 11, в котором поток 12 поступающего материала охлаждается для получения сжиженного природного газа под давлением. Чтобы получить содержание воды меньше 50 частей на миллион, поток 12 поступающего природного газа до введения в охлаждающий резервуар 11 обычно осушают. Для сушки потока поступающего природного газа может быть использован любой подходящий процесс. Один способ удаления воды из потока поступающего природного газа заключается в использовании твердых абсорбентов с неподвижным слоем или других процессов дегидратации, например дегидратации с использованием гликоля или метанола. Другой способ удаления воды заключается в поглощении воды в форме газа/гидрата. Этот способ удаления воды включает охлаждение природного газа при пропускании его поверх холодной поверхности, находящейся при температуре -15 С, достаточной для замерзания молекул воды, прилегающих к поверхности контакта с газом, вследствие чего лед в виде гидрата откладывается на поверхности контакта с газом вдоль пути потока газа. Хотя поток поступающего природного газа обычно подвергают дегидратации для удаления воды,этот процесс не считается существенным этапом настоящего изобретения, и поток 12 поступающего природного газа, входящий в охлаждающий резервуар 11, может содержать воду в качестве одного из замерзающих веществ. Однако большая часть этого рассмотрения будет сосредоточена на удалении СО 2 как замерзающего вещества. Однако должно быть понятно, что замерзающие вещества могут включать сероводород, ртуть и тяжелые углеводороды. Температурные условия и режим давления потока 12 поступающего природного газа до вхождения потока поступающего материала в охлаждающий резервуар 11 должны быть такими, чтобы из СO2 и других замерзающих веществ не образовывались твердые частицы выше по потоку от охлаждающего резервуара 11. Это достигается тем, что оборудование выше по потоку от охлаждающего резервуара 11 обычно работает при температуре выше -52 С. По определению при условиях, благоприятных для образования сжиженного природного газа под-4 006001 давлением внутри охлаждающего резервуара 11, замерзающие вещества, присутствующие в потоке 12 поступающего природного газа, будут затвердевать. Область внутри охлаждающего резервуара 11, в которой происходит затвердевание замерзающих твердых частиц, называется зоной 13 затвердевания. Как показано на фиг. 1-4, зона 13 затвердевания внутри охлаждающего резервуара 11 представляет собой по существу открытое пространство внутри охлаждающего резервуара без тарелок или пластин, или других физических препятствий какого-либо вида. Материал конструкции по меньшей мере части внутренней стенки охлаждающего резервуара 11 в области зоны 13 затвердевания может быть любым материалом, выдерживающим режим обработки в части давления и температуры, необходимый для осуществления сжижения природного газа, при условии, что материал имеет достаточно низкую удельную теплопроводность для того, чтобы в зоне 13 затвердевания температура всегда была ниже по направлению к центру охлаждающего резервуара по сравнению с температурой возле стенки охлаждающего резервуара. Поэтому из замерзающих веществ будут образовываться твердые частицы на расстоянии от стенки охлаждающего резервуара 11, окружающей зону 13 затвердевания, отчасти вследствие того, что температурный градиент поддерживается таким, что температура по направлению к центру охлаждающего резервуара всегда ниже, чем температура возле стенок. В соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения,показанным на фиг. 1, в охлаждающем резервуаре 11 поток 12 поступающего природного газа расширяется посредством клапана 20 Джоуля-Томпсона. Непосредственно выше по потоку от клапана 20 Джоуля-Томпсона поток 12 поступающего природного газа поддерживается при постоянном давлении для обеспечения управляемого расширения природного газа с изменением существующего давления во впускном патрубке 22 выше по потоку от охлаждающего резервуара до меньшего давления внутри охлаждающего резервуара 11, вследствие чего посредством клапана 20 осуществляется расширение. Проведенные эксперименты показали, что оптимальные результаты при сжижении получаются в случае абсолютного давления газа, входящего в расширительный клапан 20, от 200 до 600 фунтов/дюйм 2. При таких рабочих давлениях температура потока 12 поступающего природного газа выше по потоку от расширительного клапана 20 не должна падать ниже критической температуры -56 С, при которой СО 2 начинает замерзать. Что касается случая, когда замерзающее вещество представляет собой сероводород, то точка замерзания чистого H2S при абсолютном давлении 14,5 фунтов/дюйм 2 равна 82,9 С. Для сероводорода абсолютное давление составляет 271 фунт/дюйм 2 при 20 С. Поэтому понятно, что, если H2S присутствует в исходном потоке 12 поступающего природного газа, то во время сжижения потока 12 поступающего природного газа в охлаждающем резервуаре 11 будут образовываться твердые частицы H2S. В случае ртути известно, что даже очень небольшие количества ртути в потоке поступающего природного газа вызывают коррозию традиционных материалов конструкции охлаждающих резервуаров, а именно алюминиевых сплавов. Вызываемая ртутью коррозия, особенно в присутствии воды, известна в течение некоторого времени, но специфический механизм коррозии полностью не изучен. В настоящее время удаление ртути из потоков поступающего природного газа считается единственной доступной мерой для решения проблемы коррозии, вызываемой ртутью во время сжижения природного газа. Хотя в первом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения используют клапан 20 Джоуля-Томпсона, но для осуществления охлаждения потока 12 поступающего природного газа внутри охлаждающего резервуара 11 может быть использован любой подходящий расширительный клапан; например, турбодетандер или другое средство изотропного расширения газа, расположенное в охлаждающем резервуаре 11. В процессе расширения поток 12 поступающего природного газа, входящий в охлаждающий резервуар 11, возле впускного патрубка 20 охлаждается до температуры от -100 до 125 С. Абсолютное давление впуска в подводящем патрубке 22, составляющее от 200 до 600 фунтов/дюйм 2, снижается внутри охлаждающего резервуара 11 до значений от 150 до 250 фунтов/дюйм 2. Второй предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг. 2. В этом варианте осуществления поток 26 переохлажденного сжиженного природного газа вводят в охлаждающий резервуар 11 по второму впускному патрубку 28. Отчасти поток 26 переохлажденного сжиженного природного газа вводят для обеспечения охлаждения до температуры по меньшей мере -140 С расширенного потока 12 поступающего природного газа, который входит в охлаждающий резервуар 11 через расширительный клапан 20. Поток 12 поступающего природного газа, содержащий замерзающие вещества, частично сжижается при контакте с потоком 26 переохлажденного сжиженного природного газа, вводимым через второй впускной патрубок 28. С началом образования сжиженного природного газа также образуются по определению твердые частицы замерзающих веществ, а внутри охлаждающего резервуара 11 создается объем сжиженного природного газа 14 под давлением. Поток 26 переохлажденного сжиженного природного газа может быть повторно использован после отделения твердых частиц замерзающих веществ из суспензии, удаленной из охлаждающего резервуара 11, или может быть возвращен из потока 30 продукта. В зависимости от необходимой степени переохла-5 006001 ждения рециркуляционная загрузка сжиженного природного газа в оборотный поток 22 может во много раз увеличить количество газа для потребительского использования. Второй оборотный поток 23, показанный на фиг. 4, может нагнетаться в охлаждающий резервуар через впускной патрубок 25 для образования вихря 30 внутри охлаждающего резервуара 11, направленный по касательной по отношению к и расположенный вблизи верхней части охлаждающего резервуара 11. Второй впускной патрубок 28 может быть направлен по касательной по отношению к охлаждающему резервуару 11. В охлаждающем резервуаре 11 посредством тангенциального второго впускного патрубка 28 внутри объема сжиженного природного газа 14 под давлением создается вихрь 30. Установлено, что наилучшие условия для создания вихря достигаются в случае, когда второй впускной патрубок 28 расположен на или вблизи самого верхнего уровня 29 объема сжиженного природного газа 14 под давлением. Объем сжиженного природного газа 14 под давлением после образования твердых частиц замерзающих веществ внутри объема сжиженного природного газа 14 под давлением называется суспензией. Твердые частицы замерзающих веществ имеют большую плотность, чем сжиженный природный газ под давлением. Плотность СO2 в твердом состоянии около 1,2 г/см 3, тогда как по сравнению с ней плотность сжиженного природного газа 0,44 г/см 3. Следовательно, плотность СO2 в твердом состоянии примерно в четыре раза выше плотности сжиженного природного газа. Поэтому твердые частицы перемещаются под действием силы тяжести к самой нижней части 31 охлаждающего резервуара 11 по направлению к выпускному отверстию 32. Понятно, что образование вихря 30 способствует скоплению твердых частиц замерзающих веществ по направлению к центру охлаждающего резервуара 11 и также обеспечивает перемещение твердых частиц замерзающих веществ под действием силы тяжести по направлению к выпускному отверстию 32 в нижней части охлаждающего резервуара 11. Понятно, что образование вихря 30 обеспечивает разделение тем же самым путем, что и способ разделения по плотности внутри гидроциклона. Поэтому концентрация твердых частиц в суспензии становится более высокой по направлению к выпускному отверстию 32, а не по направлению к самому верхнему уровню 29 объема сжиженного природного газа 14 под давлением внутри охлаждающего резервуара 11. Следовательно, наивысшая чистота сжиженного природного газа под давлением, образующегося внутри охлаждающего резервуара 11, будет наблюдаться по направлению к самому верхнему уровню 29 объема сжиженного природного газа 14 под давлением. Поток 33 продукта в виде сжиженного природного газа под давлением удаляют на или вблизи самого верхнего уровня 29 объема сжиженного природного газа 14 под давлением. Поток 33 продукта может быть дополнительно охлажден для достижения температуры и давления, удовлетворяющих требованиям желаемого способа транспортировки, а при необходимости также может быть передан для выполнения дополнительных этапов (непоказанных) отделения твердых частиц. Для обеспечения необходимой степени отделения могут потребоваться многокаскадные сепараторы. Такие традиционные сепараторы могут быть соединены либо последовательно, либо параллельно. Выше было описано, что один способ образования вихря 30 внутри объема сжиженного природного газа 14 под давлением заключается во введении в охлаждающий резервуар через тангенциальный второй патрубок 28 потока 26 переохлажденного сжиженного природного газа. Как показано на фиг. 2, другой способ образования вихря заключается в размещении мешалки или другого подходящего механического перемешивающего средства 34 предпочтительно по направлению к самому нижнему уровню 31 охлаждающего резервуара 11. Суспензию 24 удаляют из охлаждающего резервуара 11 через выпускное отверстие 32. Обычно суспензия 24 имеет температуру в пределах от -130 до -150 С и находится при абсолютном давлении от 150 до 250 фунтов/дюйм 2. Проведенные эксперименты показали, что в случае потока поступающего природного газа, содержащего 21% СO2, имеющего температуру -52 С, до которой он был охлажден в устройстве, показанном на фиг. 2, при введении потока переохлажденного сжиженного природного газа при температуре -160 С результат заключался в том, что из большей части СO2 образовывались твердые частицы, которые удалялись через выпускное отверстие 32. В проведенных экспериментах концентрация СO2 в потоке 30 продукта в виде сжиженного природного газа под давлением была снижена до уровня 0,2%. В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, твердые частицы замерзающих веществ выделяют из суспензии 24, используя циклон 16. Хотя циклон является предпочтительным средством для эффективного разделения твердых частиц и жидкости, может быть использовано любое подходящее средство для разделения твердых частиц и жидкости, например гравитационный сепаратор или сочетание гравитационного и гидроциклонного способов. Кроме того, ниже по потоку от охлаждающего резервуара можно использовать один или несколько циклонов 16, соединенных последовательно или параллельно. В третьем предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг. 3, суспензия 24 проходит через циклон 16, который выполнен за одно целое с охлаждающим резервуаром 11, и при этом в нем образовано выпускное отверстие 32. В четвертом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг. 4, охлаждающий резервуар 11 включает встроенный гидроциклон 16, через который суспензия 34-6 006001 выходит из охлаждающего резервуара 11. Затем суспензия 34 переносится в резервуар 42, аккумулирующий твердые частицы, находящийся в сообщении по текучей среде с охлаждающим резервуаром 11 посредством конвейерного средства 36 в виде винтового конвейера. Для переноса суспензии из охлаждающего резервуара 11 в резервуар 42, аккумулирующий твердые частицы, может быть использовано любое подходящее средство, такое как наклонный винтовой конвейер 36, винтовой червячный конвейер или типовой конвейер. В соответствии с четвертым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения суспензию 34 непрерывно удаляют из охлаждающего резервуара 11 через встроенный гидроциклон 16. В резервуаре 42, аккумулирующем твердые частицы, и в охлаждающем резервуаре 11, а также в винтовом конвейере 36 поддерживают одинаковое рабочее давление. В этом случае удаление твердых частиц замерзающих веществ из охлаждающего резервуара 11 может быть эффективным. Винтовой конвейер 36 может приводиться в движение изнутри или снаружи при использовании непосредственного приводного вала 38. Если приводной вал 38 расположен внутри конвейерного средства 36, на двигатель и редуктор для приводного вала будут непрерывно воздействовать криогенные давления и температуры и сжиженный природный газ под давлением, которые исключают возможность использования вращающихся уплотнений. Понятно, что надежность вращающихся устройств при криогенных температурах обычно низкая. Чтобы решить эту проблему, можно использовать удлиненный приводной вал с тем, чтобы двигатель находился снаружи по отношению к конвейерному средству и не подвергался воздействию криогенных температур и рабочего давления всех трех агрегатов. Во всяком случае, все уплотнения, используемые для привода винтового конвейера 36, должны выдерживать рабочее давление конвейерного средства, охлаждающего резервуара и агрегата, аккумулирующего твердые частицы. Для отвода сжиженного природного газа из суспензии винтовой конвейер 36 установлен под углом. Обычно угол наклона винтового конвейера 36 составляет порядка 60. Однако должно быть совершенно понятно, что в настоящем изобретении точный угол наклона винтового конвейера 36 не является критичным. Когда посредством винтового конвейера 36 осуществляется отбор суспензии 32 на уровень 37,более высокий по сравнению с уровнем 30 жидкости в охлаждающем резервуаре 11, капиллярный эффект приводит к отделению сжиженного природного газа от суспензии, вследствие чего в суспензии повышается концентрация твердых частиц и образуется вязкая масса 40. Поэтому концентрация твердых частиц в вязкой массе 40 более высокая, чем в суспензии 34, которая выходит из охлаждающего резервуара 11. Вязкая масса 40 входит в резервуар 42, аккумулирующий твердые частицы, где ее затем нагревают для превращения твердых частиц замерзающих веществ в жидкую форму внутри резервуара 42, аккумулирующего твердые частицы. Одним подходящим резервуаром,аккумулирующим твердые частицы, является кипятильник. В качестве альтернативы вязкая масса 40,собирающаяся в резервуаре 42, аккумулирующем твердые частицы, может быть нагрета путем введения обрабатывающего потока с более высокой температурой по сравнению температурой потока суспензии,входящего в резервуар 42, аккумулирующий твердые частицы. Вращающийся валик (непоказанный), расположенный на выходе гидроциклона 16, может быть использован для создания уплотнения между охлаждающим резервуаром 11 и резервуаром 42, аккумулирующим твердые частицы. Обычно резервуар 42, аккумулирующий твердые частицы, имеет гарантированный зазор по отношению к корпусу 44 для обеспечения промежутка для отвода сжиженного природного газа. Наилучшие результаты получаются, когда винтовой конвейер 46 расположен со смещением от центра для получения минимального зазора на стороне твердых частиц и в то же время обеспечения достаточного промежутка для отвода сжиженного природного газа на другой стороне. Втулка или подшипник, или другое подходящее средство вращения предусмотрено как на верхнем, так и на нижнем конце винтового конвейера 36 для обеспечения его движения и тяги. Для получения наилучших результатов нижний подшипник выбирают таким, чтобы винтовой конвейер 36 был уплотнен в нижней части. После превращения твердых частиц, собранных в резервуаре 42, аккумулирующем твердые частицы, в жидкую форму сжиженные замерзающие вещества выпускают через выпускной патрубок 46 резервуара 42, аккумулирующего твердые частицы. В зависимости от уровня вязкой массы40 в кипятильнике удаление сжиженных замерзающих веществ из резервуара 42, аккумулирующего твердые частицы, через выпускной патрубок 46 может проводиться непрерывно или как периодический процесс. Выходящий поток сжиженных замерзающих веществ может быть использован для регенерации тепла или его можно закачать в скважину для захоронения отходов. В частности, сжиженный СO2 можно с выгодой использовать в других теплообменниках, необходимых в других частях установки для получения сжиженного природного газа. В качестве альтернативы сжиженный СO2 может быть использован в придонном теплообменнике в качестве рентабельного варианта оборудования для повторного сжатия. Во время выполнения этапа нагревания с целью превращения твердых частиц замерзающих веществ в жидкую форму сжиженный природный газ, остающийся в вязкой массе 40, отделяется в виде парового потока 50 природного газа. Затем через впускной патрубок 52 паровой поток 50 природного газа может быть возвращен в охлаждающий резервуар 11. Для минимизации количества природного газа,вводимого в парообразном состоянии в охлаждающий резервуар через впускной патрубок 52, существенно, чтобы максимально возможное количество сжиженного природного газа отводилось из суспензии-7 006001 34, поступающей на винтовой конвейер 36, до того, как вязкая масса 40 входит в резервуар 42, аккумулирующий твердые частицы. Кипятильник 42 можно нагреть, используя электронагреватель, управляемый термостатом. Номинальное рабочее абсолютное давление в охлаждающем резервуаре составляет 200 фунтов/дюйм 2, при этом для превращения твердых частиц СO2 в жидкость на термостате должно быть установлено заданное значение -30 С. Нагревательное устройство, используемое для нагревания кипятильника 42, должно быть выполнено так, чтобы вязкая масса 40 нагревалась плавно для исключения горячих точек, образующихся внутри вязкой массы. Для исключения таких горячих точек, образующихся внутри нагретой вязкой массы, внутри кипятильника 42 может быть размещена мешалка (непоказанная). Чтобы облегчить непрерывное удаление замерзающих веществ, рабочее давление резервуара 42,аккумулирующего твердые частицы, конвейерного средства 36 и охлаждающего резервуара 11 должно поддерживаться как одно и то же рабочее давление. Весьма желательно, чтобы рабочее давление поддерживалось выше давления замерзающих веществ в тройной точке. В случае СO2 абсолютное давление в тройной точке при температурах сжижения составляет порядка 75 фунтов/дюйм 2. При нормальной работе охлаждающий резервуар 11 вместе с резервуаром 42, аккумулирующим твердые частицы, и конвейерным средством 36 должен работать при абсолютном давлении около 200 фунтов/дюйм 2. Если допустить плавление твердых частиц замерзающих веществ при давлениях ниже давления замерзающих частиц в тройной точке, то будет образовываться нежелательная паровая фаза замерзающих веществ. Охлаждающий резервуар 11 выполняют таким образом, чтобы по меньшей мере та часть внутренней стенки охлаждающего резервуара 11, которая окружает зону 13 затвердевания, была выполнена из материала, имеющего низкий коэффициент теплопередачи. Выбор такого материала конструкции охлаждающего резервуара представляет собой радикальное отступление от обычной практики выбора материала, используемого при сжижении природного газа. Выбор материала конструкции, имеющего низкий коэффициент теплопередачи, по меньшей мере, для той части охлаждающего резервуара, которая окружает зону 13 затвердевания, приводит к появлению температурного градиента внутри охлаждающего резервуара 11, в результате которого температура по направлению к центру охлаждающего резервуара 11 всегда ниже, чем температура возле стенок охлаждающего резервуара 11. В соответствии с классической теорией зародышеобразования твердые частицы образуются преимущественно в условиях, которые приводят к максимально возможному снижению полной энергии системы. В отсутствие специальных условий затвердевание обычно происходит на стенках охлаждающего резервуара, хотя при затвердевании на поверхности требуется меньшая площадь поверхности на единицу объема для образования твердых частиц, чем требуется для образования твердых частиц зародышеобразованием на расстоянии от поверхности. Не ограничиваясь теорией, можно понять, что в образование твердых частиц внутри охлаждающего резервуара на расстоянии от стенок охлаждающего резервуара вносят вклад несколько механизмов. Опытный образец охлаждающего резервуара, выполненный для проверки настоящего изобретения,был изготовлен из зеркально полированного синтетического монокристаллического сапфира. Сапфир был выбран для получения возможности наблюдения затвердевания замерзающих веществ внутри охлаждающего резервуара. Удивительным результатом наблюдений было то, что выбор монокристаллического сапфира в качестве материала конструкции привел к образованию твердых частиц на расстоянии от стенок охлаждающего резервуара 11. Однако должно быть совершенно понятно, что объем настоящего изобретения не ограничен выбором сапфира в качестве материала конструкции охлаждающего резервуара. Достаточно любого другого подходящего материала, имеющего низкий коэффициент теплопередачи. Таким материалом может быть оксид металла или керамика, например частично стабилизированный диоксид циркония. Конкретный материал конструкции, использованной во время испытаний, имел высокую степень анизотропии. Понятно, что это свойство анизотропного выращенного габитуса монокристалла является одним из прочих факторов, которые препятствуют образованию твердых частиц на стенках охлаждающего резервуара. Кроме того, монокристаллический сапфир был зеркально полированным, а поверхность полированного сапфира относят к одной из самых гладких среди всех известных материалов. Следует отметить, что полировка по меньшей мере внутренней поверхности материала конструкции стенки в зоне затвердевания является одним из факторов, которые способствуют образованию твердых частиц преимущественно на расстоянии от стенок охлаждающего резервуара. Понятно, что еще одним фактором, способствующим образованию твердых частиц на расстоянии от стенок охлаждающего резервуара, является дифференциальное поверхностное натяжение, которое возникает вследствие температурного градиента, который создается внутри криогенной жидкости. Известно, что жидкость при более низкой температуре имеет более высокое поверхностное натяжение, чем жидкость при более высокой температуре. При изготовлении по меньшей мере части стенки, окружающей зону затвердевания, из материала, имеющего низкий коэффициент теплопередачи, температура сжиженного природного газа будет ниже по направлению к центру охлаждающего резервуара и поэтому поверхностное натяжение жидкости по направлению к центру охлаждающего резервуара будет выше. И опять, тенденция общего снижения энергии системы способствует образованию твердых частиц по на-8 006001 правлению к центру охлаждающего резервуара. Следует отметить, что образование твердых частиц на стенках охлаждающего резервуара наблюдалось и в случае, когда вихрь внутри сжиженного природного газа под давлением не создавался. Однако твердые частицы составляли очень небольшую процентную долю всех твердых частиц, образованных внутри охлаждающего резервуара и имеющих планарный выращенный габитус. Твердые частицы, образовывавшиеся на стенках, легко отделялись от стенок, при этом наблюдаемый отрыв происходил вследствие термокапиллярного перемещения самой текучей среды внутри охлаждающего резервуара, даже если вихрь не создавался. Когда в объеме сжиженного природного газа под давлением внутри охлаждающего резервуара создавался вихрь, образование твердых частиц замерзающих примесей на стенках охлаждающего резервуара наблюдалось всегда. Для лучшего понимания настоящего изобретения теперь будут описаны примеры результатов, полученных на испытаниях с использованием сапфирового резервуара. Эти примеры не считаются какимлибо образом ограничивающими изобретение и приведены только в иллюстративных целях. Примеры Испытания проводили при подаче газа, содержащего 25% СO2, вводившегося при абсолютном давлении 280 фунтов/дюйм 2 и температуре -140 С. Путем использования способа, описанного выше, содержание СO2 было снижено с 25 до 0,29%. Подаваемый газ содержал следующие компоненты: Примечание: газ содержал меркаптаны в количестве нескольких частей на миллион. После испытаний с помощью метода газовой хроматографии полученного сжиженного природного газа выявлено приведенное ниже изменение содержания твердых загрязнителей при абсолютном давлении 145 фунтов/дюйм 2 и -140 С Мольная доля СO2 снизилась, по существу, с 24,95% в потоке поступающего материала до всего лишь 0,29% в выходном потоке сжиженного природного газа. Собранные твердые частицы имели следующий состав:-9 006001 Для специалистов в области техники, к которой относится настоящее изобретение, совершенно очевидны существенные преимущества по сравнению с известным уровнем техники, включающие, но без ограничения ими, следующие:(а) низкие затраты на процесс сжижения и охлаждения, что существенно повышает эффективность получения в небольших количествах сжиженного природного газа под давлением;(b) небольшие установки для получения сжиженного природного газа на основе способа настоящего изобретения станут конкурентоспособными с крупномасштабными проектами в части удельных капитальных затрат в долларах как основы в расчете на число тонн в год и суммарных производственных расходов в долларах как основы в расчете на затраты энергии (ГДж);(c) можно обрабатывать различные составы подаваемого газа; и(d) управление процессом и поддержание его стабильности проще по сравнению с известным процессом предварительной обработки. Теперь, когда варианты осуществления настоящего изобретения описаны подробно, для специалистов в области техники, к которой относится изобретение, должно быть очевидно, что разнообразные модификации и варианты могут быть сделаны без отступления от основных изобретательских концепций. В частности, хотя в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения описано размещение гидроциклона, установленного в нижней части охлаждающего резервуара, в сочетании с наклонным винтовым конвейером и кипятильником, для удаления твердых частиц из нижней части охлаждающего резервуара и отделения твердых частиц могут быть использованы другие средства, и они равным образом попадают в рамки объема настоящего изобретения. Например, для непрерывного разделения смеси жидкости и твердых частиц может быть предусмотрен вращающийся гравитационный сепаратор. Разделение твердых частиц и жидкости также может быть получено при использовании фильтрации, например, путем отделения частиц посредством вращающегося скребка. Кроме того, хотя технология особенно предназначена для использования в оборудовании для мелкомасштабного производства сжиженного природного газа, она также применима к крупномасштабному производству сжиженного природного газа и в открытом море. Все такие варианты и модификации должны считаться находящимися в рамках объема настоящего изобретения, сущность которого должна определяться на основании приложенной формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа, включающий следующие этапы: охлаждение потока поступающего материала в охлаждающем резервуаре для получения сжиженного природного газа под давлением таким образом, что при затвердевании замерзающие вещества вместе со сжиженным природным газом под давлением образуют суспензию, и удаление суспензии из охлаждающего резервуара при поддержании замерзающих веществ в виде твердых частиц. 2. Способ по п.1, при котором этап охлаждения проводят так, что температурный градиент внутри охлаждающего резервуара поддерживается таким, при котором температура по направлению к центру охлаждающего резервуара ниже, чем температура возле стенки охлаждающего резервуара. 3. Способ по п.1, дополнительно включающий этап выделения твердых частиц замерзающих веществ из суспензии. 4. Способ по п.3, при котором этап удаления суспензии из охлаждающего резервуара проводят одновременно с этапом выделения замерзающих веществ из суспензии. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий этап повторного использования в охлаждающем резервуаре сжиженного природного газа, из которого выделены замерзающие вещества. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий этап разжижения выделенных твердых частиц замерзающих веществ. 7. Способ по п.6, дополнительно включающий этап повторного использования в охлаждающем резервуаре природного газа, из которого замерзающие вещества выделены в течение этапа разжижения. 8. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий этап образования вихря внутри охлаждающего резервуара. 9. Способ по п.8, при котором вихрь образуют путем перемешивания суспензии. 10. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором вихрь образуют в качестве альтернативы или дополнительно путем введения потока текучей среды по касательной к охлаждающему резервуару. 11. Способ по п.10, при котором поток текучей среды, вводимый по касательной к охлаждающему резервуару, представляет собой поток переохлажденного сжиженного природного газа. 12. Способ по п.11, при котором поток переохлажденного сжиженного природного газа представляет собой поток переохлажденного сжиженного природного газа, повторно используемого после выделе- 10006001 ния замерзающих веществ из суспензии. 13. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором этап охлаждения включает этап изэнтропического расширения потока поступающего материала. 14. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором этап охлаждения в качестве альтернативы или дополнительно включает этап введения потока переохлажденного сжиженного природного газа. 15. Способ по п.14, при котором поток переохлажденного сжиженного природного газа представляет собой поток повторно используемого сжиженного природного газа, выделенного из суспензии в течение этапа выделения твердых частиц замерзающих веществ. 16. Способ непрерывного удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа, включающий следующие этапы: охлаждение потока поступающего материала в охлаждающем резервуаре для получения сжиженного природного газа под давлением таким образом, что при затвердевании замерзающие вещества вместе со сжиженным природным газом под давлением образуют суспензию; и выделение твердых частиц замерзающих веществ из суспензии, в котором этап охлаждения и этап выделения проводят при одном и том же рабочем давлении. 17. Способ по п.16, при котором этапы охлаждения и выделения проводят при одном и том же используемом давлении. 18. Способ по п.16 или 17, дополнительно включающий этап нагревания выделенных твердых частиц замерзающих веществ для образования жидкости замерзающих веществ. 19. Способ по п.18, при котором этапы охлаждения, выделения и нагревания проводят при одном и том же используемом давлении. 20. Способ по любому из пп.17-19, при котором давление всегда поддерживают ниже давления в тройной точке замерзающих веществ. 21. Способ по любому из пп.16-20, при котором этап охлаждения проводят так, что температурный градиент внутри охлаждающего резервуара поддерживается таким, при котором температура по направлению к центру охлаждающего резервуара ниже, чем температура возле стенки охлаждающего резервуара. 22. Способ по любому из пп.16-21, дополнительно включающий этап выделения твердых частиц замерзающих веществ из суспензии. 23. Способ по п.22, при котором этап удаления суспензии из охлаждающего резервуара проводят одновременного с этапом выделения замерзающих веществ из суспензии. 24. Способ по любому из пп.16-23, дополнительно включающий в себя этап повторного использования в охлаждающем резервуаре сжиженного природного газа, из которого выделены замерзающие вещества. 25. Способ по любому из пп.16-24, дополнительно включающий этап разжижения выделенных твердых частиц замерзающих веществ. 26. Способ по п.25, дополнительно включающий этап повторного использования в охлаждающем резервуаре природного газа, из которого замерзающие вещества выделены в течение этапа разжижения. 27. Способ по любому из пп.16-26, дополнительно включающий этап образования вихря внутри охлаждающего резервуара. 28. Способ по п.27, при котором вихрь образуют путем перемешивания суспензии. 29. Способ по любому из пп.18-28, при котором вихрь образуют в качестве альтернативы или дополнительно путем введения потока текучей среды по касательной к охлаждающему резервуару. 30. Способ по п.29, при котором поток текучей среды, вводимый по касательной к охлаждающему резервуару, представляет собой поток переохлажденного сжиженного природного газа. 31. Способ по п.30, при котором поток переохлажденного сжиженного природного газа может быть потоком переохлажденного природного газа, повторно используемым после выделения замерзающих веществ из суспензии. 32. Способ по любому из пп.18-30, при котором этап охлаждения включает этап изотропного расширения потока поступающего материала. 33. Способ по любому из пп.18-32, при котором этап охлаждения в качестве альтернативы или дополнительно включает этап введения потока переохлажденного сжиженного природного газа. 34. Способ по п.33, при котором поток переохлажденного сжиженного природного газа представляет собой поток повторно используемого сжиженного природного газа, выделенного из суспензии в течение этапа выделения твердых частиц замерзающих веществ. 35. Устройство для удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа, содержащее охлаждающий резервуар, имеющий внутри зону затвердевания, в котором та часть охлаждающего резервуара, которая окружает зону затвердевания, изготовлена из материала, имеющего низкую удельную теплопроводность,впускное отверстие для введения потока поступающего материала в охлаждающий резервуар и- 11006001 выпускное отверстие для удаления из охлаждающего резервуара суспензии из затвердевших замерзающих веществ и сжиженного природного газа под давлением. 36. Устройство по п.35, дополнительно содержащее сепаратор твердых частиц/жидкости для выделения затвердевших замерзающих веществ из суспензии. 37. Устройство по п.36, в котором сепаратор расположен на и/или определяет выпускное отверстие. 38. Устройство по п.36 или 37, в котором сепаратор является одним из множества сепараторов, соединенных последовательно или параллельно. 39. Устройство по любому из пп.35-38, дополнительно содержащее расширительный клапан, расположенный на и/или определяющий впускное отверстие для введения потока поступающего материала в охлаждающий резервуар. 40. Устройство по п.39, в котором расширительный клапан выполнен в виде клапана ДжоуляТомпсона. 41. Устройство по любому из пп.35-40, дополнительно содержащее мешалку для образования вихря внутри используемого охлаждающего резервуара. 42. Устройство по любому из пп.35-41, дополнительно содержащее тангенциальный впускной патрубок. 43. Устройство по любому из пп.35-42 или 50-54, в котором материал конструкции внутренней стенки охлаждающего резервуара отполирован. 44. Устройство по п.43 или по любому из пп.50-54, в котором внутренняя стенка отполирована зеркально. 45. Устройство по любому из пп.35-44 или 50-54, в котором материал конструкции внутренней стенки является анизотропным. 46. Устройство по любому из пп.35-45 или 50-54, в котором материал конструкции представляет собой оксид металла. 47. Устройство по любому из пп.35-46 или 50-54, в котором материал конструкции представляет собой керамику. 48. Устройство по любому из пп.35-47 или 50-54, в котором материал конструкции является монокристаллическим. 49. Устройство по любому из пп.35-48 или 50-54, в котором материал конструкции представляет собой сапфир. 50. Устройство для непрерывного удаления замерзающих веществ из потока поступающего природного газа, содержащее охлаждающий резервуар, имеющий внутри зону затвердевания, в котором та часть охлаждающего резервуара, которая окружает зону затвердевания, изготовлена из материала, имеющего низкую удельную теплопроводность,впускное отверстие для введения потока поступающего материала в охлаждающий резервуар,выпускное отверстие для удаления из охлаждающего резервуара суспензии из затвердевших замерзающих веществ и сжиженного природного газа под давлением,резервуар, аккумулирующий твердые частицы, находящийся в сообщении по текучей среде с охлаждающим резервуаром. 51. Устройство по п.50, дополнительно содержащее конвейерное средство для переноса суспензии из охлаждающего резервуара в резервуар, аккумулирующий твердые частицы. 52. Устройство по п.51, в которой конвейерное средство наклонено под углом. 53. Устройство по п.52, в котором угол составляет не меньше 60 по отношению к горизонтальной опорной плоскости. 54. Устройство по п.52 или 53, в котором конвейерное средство снабжено внешним приводом.

МПК / Метки

МПК: C10L 3/10, F25J 3/08, C10G 5/06

Метки: замерзающих, газа, частиц, способ, устройство, удалением, природного, сжиженного, получения, твёрдых

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/15-6001-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-polucheniya-szhizhennogo-prirodnogo-gaza-s-udaleniem-zamerzayushhih-tvyordyh-chastic.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для получения сжиженного природного газа с удалением замерзающих твёрдых частиц</a>

Похожие патенты