Impianto Produzione LNG da Gas Naturale. Studio di fattibilità

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1 Impianto Produzione LNG da Gas Naturale Studio di fattibilità

2 Introduzione Lo studio di fattibilità di seguito esposto si basa su una composizione standard del gas naturale come di seguito riportata. Lo scopo dell impianto è prelevare il gas naturale compresso in un impianto esistente a 250 barabs, per inviarlo poi a un impianto di liquefazione costituito da un ciclo chiuso di compressione. La capacità dell impianto è stabilita sulla produzione di 500 kg/h di LNG destinato all autotrazione e deve lavorare solo per 10 ore al giorno. Composizione Gas Bisogna premettere che è necessario eliminare l acqua e l anidride carbonica dal gas in una unità costituita da adsorbitori a Setacci Molecolari, installata all ingresso del gas nell impianto. 1

3 Descrizione dell impianto Nella sua struttura l impianto assomiglia a un ciclo frigorifero dove l agente è il gas di riciclo freddo proveniente dal separatore SR-1. La descrizione viene fatta in relazione allo schema sotto riportato. Il gas naturale proveniente a 40 barabs e a 40 C e con una portata di 580 kg/h si unisce al gas di riciclo proveniente dal compressore K2 e il tutto viene compresso nel compressore K 1 a 250 barabs e refrigerato in un aircooler a 50 C. In alternativa si può sostituire l aircooler con un refrigerante ad acqua, se questa è disponibile nella sede dell impianto. Vi è da notare che la portata di ingresso è stata posta uguale a 580 kg/h per tener conto delle perdite di metano dovute allo spurgo. Il gas esce dal compressore K1 con una portata di 1865 kg/h. Poi esso fluisce nello scambiatore E1 dove si raffredda a -34 C a spese del gas di riciclo proveniente dallo scambiatore E2, a cui è stato aggiunto anche il gas proveniente dal compressore K3. Dopo lo scambiatore E1 il gas entra nel turboespansore, da qui esce con una temperatura di -65 C e a una pressione di 70 barabs. Il gas espanso fluisce nello scambatore E2 dove incontra il gas di riciclo proveniente dal separatore SR1 avente una temperatura di C. A valle dell E1 è posta la laminazione di Joule-Tompson che porta il gas a 142 C. Esso in parte liquefa per una percentuale del 30% circa, quindi entra nel separatore SR1 dove il gas viene separato dal liquido, costituito essenzialmente da metano. Il gas separato costituisce invece il riciclo avente una portata di 1285 kg/h e viene inviato agli scambiatori E2 ed E1 per cedere le sue frigorie al gas entrante in impianto. IL flusso del riciclo è garantito dal fatto che la pressione del separatore SR1 è uguale a 4 barabs. Il riciclo dopo questo interscambio si trova a una temperatura di 29 C e viene compresso nel compressore K2 alla pressione di 40 barabs poi si unisce al gas che va all aspirazione del compressore K1. Il metano liquido proveniente dal separatore SR1 fluisce nel separatore SR2 che si trova a una pressione di 1,5 barabs. Per questo motivo in parte evapora, liberando circa 60 kg/h di gas. Il metano liquido infine entra nello stoccaggio atmosferico a -160 C e qui si libera ancora del gas per una portata di 20 kg/h, comprendente anche il boil off dello stoccaggio. Questo gas si unisce a quello liberato dal separatore SR2 e insieme vanno al compressore K3 dove vengono compressi a 3,6 barabs per essere poi uniti al gas di riciclo tra i due scambiatori E2 ed E1. Lo spurgo dell impianto è staccato dal gas di riciclo riscaldato a 29 C ed inviato ai limiti di batteria per altri utilizzi. Esso è necessario per scaricare l azoto introdotto nell alimentazione, altrimenti non condensando si accumula nell impianto. Lo spurgo conterrà anche del metano. 2

4 Costi e Consumi Si stima un costo forfettario di investimento così composto: Ingegneria = Euro Totale Fornitura = Euro Il consumo più rilevante dell impianto è l energia elettrica. Esso riguarda soprattutto i compressori K1 e K2 che portano il gas a 250 barabs; si stima che l energia assorbita dai due compressori è 420 kwh/h, comprendendo in tale valore anche il consumo degli aircoolers interstadio e quello del piccolo compressore K3. Il computo del consumo di energia per la nuova installazione deve tener conto anche dell energia fornita dal turboexpander pari a 30 kwh/h, perciò l assorbimeto totale di energia è = 390 kwh/h. Riportato al kg di LNG prodotto tale consumo diventa = 390/500 = 0,78 kwh/kg. Discussione I dati riportati sullo schema sono preliminari, pertanto si provvederà in seguito alla loro correzione subito dopo la riunione che terremo a Milano. Bisogna rilevare che nel processo ci sono dei punti critici, evidenziati di seguito. 1) La presenza dell azoto nel gas alimentato comporta un aumento considerevole del riciclo e di conseguenza un aumento dell energia consumata ed anche uno spurgo di una certa portata (80 kg/h nello schema) che contiene circa l 80%v di metano. Quindi lo spurgo deve essere utilizzato per altre destinazioni. 2) Il fatto che l impianto è in funzione solo per 10 ore al giorno e quindi rimane fermo per 14 ore può causare problemi nei frequenti riavvii. Durante la fermata gli apparecchi e le tubazioni si riscaldano, quindi ci sarà un transitorio di non prevedibile durata, in cui il materiale si raffredda. 3) A lungo andare poi le frequenti fermate e riavvii comportano un aggravio dei costi per la manutenzione. 4) Bisognerà quindi studiare delle migliorie e dei metodi per rimediare ai punti critici suddetti. 5) Per il punto 1 è opportuno indagare per trovare un sistema di rimozione o di riduzione dell azoto nell alimentazione. Questo studio non fa parte del presente studio di fattibilità. 7) Per il punto 2 sarà necessario studiare un sistema che durante le fermate mantenga freddo l impianto e in definitiva poi la gestione del transitorio. 3

5 Process Flow Diagram 4

6 Stima totale dell Ingegneria Euro Stima Costo Impianto Euro. Compresa la sezione per eliminare l acqua e la CO2 dal gas naturale di rete 5