Như đã lựa chọn ở chương 2, mô hình nhà máy sử dụng công nghệ C3MR để hóa lỏng khí tự nhiên. Công nghệ này gồm 02 quá trình làm lạnh như sau:
- Quá trình làm lạnh sơ bộ bằng propan.
- Quá trình làm lạnh sâu bằng dung môi hỗn hợp.
a) Quá trình làm lạnh sơ bộ bằng propan
Ở giai đoạn làm lạnh sơ bộ, dòng khí tự nhiên sẽ được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt với dòng Propan lỏng nhiệt độ thấp, mất đi một phần nhiệt lượng để giảm nhiệt độ xuống khoảng -35oC. Để tăng hiệu suất làm lạnh thì dòng khí sẽ được đi qua các cấp độ làm lạnh khác nhau. Trước khi qua cấp độ làm lạnh sâu để đạt đến nhiệt độ làm lạnh cần thiết, dòng khí sẽ được tách bớt phần lỏng chứa các cấu tử nặng C2+ (NGL), sau đó đưa qua quá trình xử lý để thu hồi LPG và condensate làm tăng lợi nhuận kinh tế.
Để tận dụng khả năng làm lạnh của Propan lỏng, dòng môi chất làm lạnh hỗn hợp (MR) cũng được đi qua thiết bị trao đổi nhiệt này với các cấp độ làm lạnh khác nhau. Dòng MR sau khi ra khỏi thiết bị trao đổi nhiệt sẽ có nhiệt độ khoảng -35oC, giúp giảm năng lượng để hóa lỏng dòng môi chất MR ở giai đoạn sau.
Hình 3.3.Mô hình làm lạnh bằng Propan
Propan lỏng sau khi làm lạnh cho dòng khí tự nhiên và MR, nhiệt độ của nó sẽ tăng lên và chuyển hóa hoàn toàn thành pha khí. Để tuần hoàn trở lại chu trình làm
lạnh dòng môi chất propan cần được hóa lỏng và làm lạnh trở lại bằng các thiết bị: máy nén, thiết bị trao đổi nhiệt với không khí hoặc nước và van tiết lưu.
b) Quá trình làm lạnh sâu bằng dung môi hỗn hợp
Ở giai đoạn làm lạnh sâu, dung môi làm lạnh hỗn hợp (MR) có thành phần gồm Nitơ, Metan, Etan, Propan và Butan. Ưu điểm khi sử dụng dòng môi chất MR là có thể thay đổi thành phần mol của từng cấu tử để phù hợp với dòng khí nguyên liệu cần làm lạnh.
Dòng khí tự nhiên sau khi qua chu trình làm lạnh bằng MR được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ hóa lỏng của Metan là -162o
C ở áp suất khí quyển. Tuy nhiên vẫn còn một số thành phần khí vẫn không bị hóa lỏng do có nhiệt độ hóa lỏng thấp hơn như khí Nitơ. Lượng khí nitơ này sẽ tách ra nhờ tháp tách khí.
Sau khi làm lạnh cho khí tự nhiên thì dòng môi chất MR sẽ tăng nhiệt độ và chuyển sang pha khí. Để tuần hoàn chu trình làm lạnh của mình, MR sẽ được qua các cấp máy nén và làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết nhờ môi chất propan và van tiết lưu.