CN101405553A - 用于使烃物流液化的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使烃物流例如天然气物流液化的方法，该方法至少包括以下步骤：将具有高于60巴压力的部分冷凝的进料物流(10)送入第一分离器(2)，在其中其分离成气体物流(20)和液体物流(30)；使液体物流(30)和气体物流(20)膨胀和随后将它们送入蒸馏塔(3)；从蒸馏塔(3)中除去气体塔顶物流(80)，使其部分冷凝，将其(90)送入第二分离器(8)，由此获得液体物流(100)和气体物流(110)，将液体物流(100)送入蒸馏塔(3)和使气体物流(110)液化，由此获得液化物流(200)；其中气体塔顶物流(80)通过与膨胀的气体物流(60)换热而部分冷凝，之后所述膨胀物流(70)送入蒸馏塔(3)，和其中气体物流(110)从第二分离器中除去但在其(160)液化之前与进料物流(10a)换热，由此使进料物流(10a)部分冷凝。

Description

用于使烃物流液化的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种使烃物流例如天然气物流液化的方法，由此获得液化的烃产品例如液化天然气(LNG)。
背景技术
已知多种用于液化天然气物流从而获得液化天然气(LNG)的方法。出于多种原因，期望对天然气物流进行液化。例如，与气体形式相比，天然气更易于以液体形式进行储存和长途运输，因为其占用更少的体积，且不需要在高压下进行储存。
通常，待液化的天然气物流(主要包含甲烷)含有在天然气液化前将要去除至一定程度的乙烷、较重的烃以及其它可能组分。为此，对天然气物流进行处理。其中一种处理方法包括去除至少部分乙烷、丙烷和较重的烃例如丁烷和丙烷。
US2004/0079107A1公开了一种与制备主要含有比甲烷更重的烃的液体物流组合使天然气液化的方法。
US2004/0079107A1中公开的方法的一个问题在于其相当复杂，导致相对高的资金支出(CAPEX)。例如，US2004/0079107A1的图1使用了中间制冷剂循环71，由此非常依赖于外部制冷。此外，分馏塔19包括在塔19底部附近的一个或多个再沸器20，其将向下流过塔19的一部分液体加热和汽化以提供向上流过塔19的汽提蒸气。
发明内容
本发明的一个目的是将上述问题最小化，同时保持或者甚至改进乙烷和更重的烃、特别是丙烷从烃物流中的回收。
本发明的另一个目的是提供一种用于使烃物流液化同时回收至少部分乙烷、丙烷和高级烃例如丁烷和丙烷、特别是丙烷的替换方法。
根据本发明通过提供一种使烃物流例如天然气物流液化的方法实现了上述目的的一个或多个或其它目的，该方法至少包括以下步骤：
(a)将具有高于60巴压力的部分冷凝的进料物流送入第一气/液分离器；
(b)在第一气/液分离器中使进料物流分离成气体物流和液体物流；
(c)使在步骤(b)中获得的液体物流膨胀和在第一进料点处将其送入蒸馏塔；
(d)使在步骤(b)中获得的气体物流膨胀，由此获得至少部分冷凝的物流，和随后在第二进料点处将其送入蒸馏塔，该第二进料点处于比第一进料点更高的位置；
(e)从蒸馏塔的顶部除去气体塔顶物流，使其部分冷凝和将其送入第二气/液分离器；
(f)分离在步骤(e)中送入第二气/液分离器的物流，由此获得液体物流和气体物流；
(g)在第三进料点处将在步骤(f)中获得的液体物流送入蒸馏塔，该第三进料点处于比第二进料点更高的位置；和
(h)将在步骤(f)中获得的气体物流液化，由此获得液化物流；
其中在步骤(e)中从蒸馏塔中除去的气体塔顶物流通过与在步骤(d)中膨胀的物流换热而部分冷凝，所述膨胀物流之后于第二进料点处送入蒸馏塔；和
其中在步骤(f)中获得的气体物流在其于步骤(h)中液化之前与步骤(a)的进料物流换热，由此使进料物流部分冷凝。
已经发现，使用根据本发明的令人惊奇的简单方法，可以显著降低CAPEX。另外，还由于其简单性，当与已知的配置相比时，根据本发明的方法和用于实施该方法的设备已经证实非常稳健。
另外已经发现，通过在将步骤(f)中获得的气体物流于步骤(h)中液化之前，使其与步骤(a)的进料物流进行换热，由此使进料物流部分冷凝，可以获得更高的工艺效率。
本发明的一个重要优点在于不需要外部制冷剂循环冷却进料物流。同样，在蒸馏塔底部附近使用的再沸器(如果有的话)的负荷可被最小化。根据本发明，甚至优选在蒸馏塔底部附近不存在用于将向下流过蒸馏塔的一部分液体加热和汽化而提供向上流过蒸馏塔的汽提蒸气的再沸器。
此外，已经发现根据本发明，可以获得较高的丙烷回收率，由此得到较贫的富含甲烷的天然气物流(其随后被液化)。根据本发明的方法还证明适合于压力刚好低于70巴的进料物流，同时保持相对高的丙烷回收率。
本发明的另一个优点在于其适合于宽范围的进料物流组成。
在这点上，已经注意到有几篇公开出版物涉及同样从烃物流中回收乙烷和更重的烃组分，同时不旨在对(优选富含甲烷的)烃物流进行液化。这些公开出版物的例子是US 4 869 740、US 4 854 955、GB 2415 201、US2002/0095062和DE 36 39 555。然而，本领域技术人员容易理解如果乙烷和更重的烃组分将从最终将被液化的(优选富含甲烷的)烃物流中除去，则这导致-出于效率的考虑-对置于液化装置上游的回收装置的某些修正。换句话说，在公开出版物中给出的建议仅仅涉及到同样从烃物流中回收乙烷和更重的烃组分，同时不旨在对(优选富含甲烷的)烃物流进行液化，这些建议并不是同样自动地有效用于其中进行(乙烷和更重的烃组分)的回收和(优选富含甲烷的)烃物流液化的配置。
根据本发明，烃物流可以是最终将被液化的任意合适的含烃物流，但通常是从天然气或石油储层中获得的天然气物流。作为替代，天然气物流也可以从另外的来源(还包括合成来源例如费-托合成工艺)中获得。
通常，烃物流基本由甲烷组成。优选地，进料物流包含至少60mol％甲烷，更优选至少80mol％甲烷。
取决于来源，烃物流可以含有变化量的比甲烷更重的烃，例如乙烷、丙烷、丁烷和戊烷以及一些芳族烃。烃物流还可以含有非-烃，例如H2O、N2、CO2、H2S和其它硫化合物等。
如果需要，在将进料物流送入第一气/液分离器之前可以对其进行预处理。该预处理可以包括除去不需要的组分例如CO2和H2S，或者其它步骤例如预冷却、预加压等。因为这些步骤为本领域技术人员所公知，因此本文不对它们进行进一步论述。
第一和第二气/液分离器可以是任意适用于获得气体物流和液体物流的装置，例如洗涤器、蒸馏塔等。如果需要，可以存在三个或更多个气/液分离器。
同样，本领域技术人员将理解的是膨胀步骤可以使用任意膨胀装置以多种方式进行(例如使用闪蒸阀或常用膨胀器)。
蒸馏塔优选为所谓的脱乙烷塔，即其中当与送入蒸馏塔的物流相比时，从蒸馏塔除去的塔顶物流富含乙烷。
尽管根据本发明的方法适用于多种烃进料物流，但其特别适用于将被液化的天然气物流。因为技术人员容易理解如何使烃物流液化，因此其在这里不再进一步论述。液化方法的实例在US 6 389 844和US 6 370 910中给出，这些专利的内容在此引入作为参考。
另外，本领域技术人员将容易地理解在液化之后，如果需要，可以将液化的天然气进一步加工。例如，可以借助于Joule-Thomson阀或借助于低温涡轮膨胀器将得到的LNG减压。同样，在第一气/液分离器中的气/液分离与液化之间可以进行另外的中间加工步骤。
在另一个方面中，本发明涉及一种适合于进行根据本发明的方法的设备，该设备至少包括：
-具有用于压力高于60巴的部分冷凝的进料物流的入口、用于气体物流的第一出口和用于液体物流的第二出口的第一气/液分离器；
-具有至少用于气体物流的第一出口和用于液体物流的第二出口以及第一、第二和第三进料点的蒸馏塔；
-用于使从第一气/液分离器的第一出口获得的气体物流膨胀的第一膨胀器；
-用于使从第一气/液分离器的第二出口获得的液体物流膨胀的第二膨胀器；
-在第一膨胀器与蒸馏塔的第二进料点之间的第一换热器；
-具有用于在蒸馏塔的第一出口获得的物流的入口、用于气体物流的第一出口和用于液体物流的第二出口的第二气/液分离器，所述第二出口与蒸馏塔的第三进料点相连；
-用于液化在第二气/液分离器的第一出口处获得的气体物流的液化装置，该液化装置包括至少一个低温换热器；和
-用于将在第二气/液分离器的第一出口处获得的气体物流于液化装置中液化之前与进料物流换热的另外的换热器；
其中第一换热器位于蒸馏塔的第一出口与第二气/液分离器的入口之间。
附图说明
下文中将通过以下非限定性附图进一步说明本发明。这里示出了：
图1示意性描述了用于天然气液化的工艺流程图，其出于说明的目的被引入；和
图2示意性描述了根据本发明的工艺流程图。
为用于本说明书的目的，将指定一个参考标记给一条管线以及该管线中携带的物流。相同的参考标记指类似的部件。
图1示意性描述了用于烃物流例如天然气液化的工艺流程图(通常用参考标记1表示)，其中将烃物流进行预先处理，由此在实际液化进行之前将丙烷和更重的烃除去至一定的程度。
图1的工艺流程图包括第一气/液分离器2、蒸馏塔3(优选脱乙烷塔)、第一膨胀器4、第二膨胀器5、第一换热器6、第二换热器7、第二气/液分离器8、液化装置9和分馏装置11。本领域技术人员将容易理解如果需要，可以存在其它元件。
在使用过程中，在一定的入口压力和入口温度下将含有天然气的部分冷凝的进料物流10送入第一气/液分离器2的入口12。一般而言，第一气/液分离器2的入口压力将为10-100巴，优选高于40巴，更优选高于60巴，和优选低于90巴，更优选低于70巴。温度将通常为0--60℃，优选低于-35℃。为了获得部分冷凝的进料物流10，可以以数种方式将其预先冷却，优选的实施方案示于图2中。
如果需要，在将进料物流10送入第一气/液分离器2之前，可以将其进一步预处理。例如，在进入分离器2之前，CO2、H2S和具有戊烷分子量或更高分子量的烃组分也可以至少部分从进料物流10中除去。在这方面，应注意到由于如果在处理之后在液化装置9中不进行液化则不需要除去CO2，因此根据图1的设备1具有高的CO2耐受性。
在第一气/液分离器2中，进料物流10分离成气体塔顶物流20(在第一出口13除去)和液体塔底物流30(在第二出口14除去)。相对于进料物流10，该塔顶物流20富含甲烷(和通常还有乙烷)。
塔底物流30通常为液体，和通常含有一些当处于甲烷发生液化的温度时可冻结的组分。塔底物流30还可以含有可以单独地加工形成液化石油气(LPG)产品的烃。该物流30在第二膨胀器5中膨胀和优选在第二换热器7中加热，和在第一进料点15处作为物流50送入蒸馏塔3。如果需要，可以省略第二换热器7。本领域技术人员将理解图1中使用的第二换热器7可以是用于与任意其它工艺管线(包括外部制冷剂物流)换热的任意换热器。第二膨胀器5可以是任意膨胀装置例如常用膨胀器以及闪蒸阀。
在第一分离器2的第一出口13除去的气体塔顶物流20在第一换热器6中至少部分冷凝和随后在第二进料点16处作为物流70送入蒸馏塔3，该第二进料点16处于比第一进料点15更高的位置。
从蒸馏塔3的顶部在第一出口18处除去气体塔顶物流80，该物流在第一换热器6中部分冷凝同时与物流60换热，并作为物流90送入第二气/液分离器8中。
分离在入口21处送入第二气/液分离器8的物流90，由此获得液体物流100(在第二出口23处)和气体物流110(在第一出口22处)。
在第二出口23处除去的液体物流100在第三进料点17处送入蒸馏塔3，该第三进料点17处于比第二进料点16更高的位置。
在第二气/液分离器8的第一出口22处获得的气体物流110前进到包括至少一个低温换热器(未示出)的液化装置9，以生产液化天然气(LNG)物流200。如果需要，在液化装置9中液化进行之前，可以将物流110进行进一步的加工步骤。
图1的优点在于从蒸馏塔3中除去的气体塔顶物流80在第一换热器6中通过与在第一膨胀器4中膨胀的物流60换热而部分凝凝，之后所述膨胀物流(物流70)在第二进料点16处送入蒸馏塔3。
优选地，在物流20于第一膨胀器4中膨胀之前不被冷却，即在第一气/液分离器2的第一出口13与第一膨胀器4之间不存在冷却器(例如空气冷却器、水冷却器、换热器等)。
通常，液体塔底物流120从蒸馏塔的第二出口19除去，和在分馏装置11中进行一个或多个分馏步骤以收集多种天然气液体产品。因为本领域技术人员知道如何进行分馏步骤，因此在这里不再进一步论述。
图2示意性描述了根据本发明的一个实施方案，其中示出了将天然气物流10c预先冷却的优选方式，由此得到在图1中所示的部分冷凝的进料物流10。对图1的实施方案所作的建议也适用于图2的实施方案。
根据图2的实施方案，该工艺流程图进一步包括第三换热器24和第四换热器25。此外，第一和第二压缩机26和27(也在图1中示出)存在于液化装置9的上游，用于将待液化的物流110的压力增加至高于50巴，优选高于70巴。当然，可以存在另外的换热器、膨胀器、压缩机等。
进料物流10c依次在第四换热器25中与物流130、在第二换热器7中与物流40和在第三换热器24中与物流110换热。如果需要，管线10b(在第四换热器25与第二换热器7之间)上可以存在另外的换热器(未示出)，其中使用外部制冷剂(例如丙烷)以冷却进料物流。当然，第二、第三和第四换热器7、24和25的一个或多个可被其中使用外部制冷剂的换热器所代替。然而，在换热器24和25中优选分别在物流110与物流10c和10a之间进行直接换热，即不使用中间制冷剂循环等。
在与物流10a(在第三换热器24中)和10c(在第四换热器25中)换热之后，物流110作为物流140和150分别在上述第一和第二压缩机26和27中压缩。第一压缩机26与第一膨胀器4功能性耦合。
使用(一个或多个)换热器24和25的优点在于在蒸馏塔3底部使用的再沸器(参见US2004/0079107A1的图1中的再沸器20)的负荷可被最小化。优选地和如图2中所示，根据本发明，在蒸馏塔3的底部或附近不存在再沸器。
表I概述了在图2的实施例工艺中在多个部分处物流的压力和温度。还给出了甲烷的mol％。图2的管线10c中的进料物流大致包含以下组成：88％甲烷、6％乙烷、2％丙烷、1％丁烷和戊烷以及3％N2。其它组分例如H2S、CO2和H2O被预先除去。
表I
  管线   压力(巴)   温度(℃)   Mol.％甲烷
  10c   65.7   20.6   87.7
  10b   65.4   -3.0   87.7
  10a   65.0   -10.9   87.7
  10   64.7   -48.0   87.7
  20   64.6   -48.1   90.0
  50   28.3   -18.5   61.0
  60   28.5   -83   90.0
  70   28.1   -75   90.0
  80   27.8   -72.1   88.9
  100   27.3   -78.5   55.9
  110   27.3   -78.5   90.7
  120   28.0   97.8   0.0
  130   27.0   -12.7   90.7
  140   26.6   19.0   90.7
  150   32.3   68.0   90.7
  160   93.4   174.4   90.7
作为比较，使用与图2相同的配置，但-与本发明相反-在第一换热器6中不进行换热。已经发现根据本发明，如表II中所示，在物流120中获得显著更高的丙烷回收率。进一步的计算表明根据本发明的丙烷回收率(以％计)高至98％，而没有换热器6的配置仅得到82％的丙烷回收率。
表II
  组分   图2中物流10c的摩尔组成   图2中物流120的摩尔组成(本发明)   图2中没有在换热器6中换热的物流120的摩尔组成(比较)
  流量[kmol/s]   12.61   0.42   0.38
  甲烷   0.877   0.000   0.000
  乙烷   0.056   0.010   0.011
  丙烷   0.020   0.584   0.547
  异丁烷   0.003   0.104   0.111
  丁烷   0.005   0.159   0.173
  异戊烷   0.002   0.048   0.053
  戊烷   0.001   0.042   0.046
本领域技术人员将易于理解，在不偏离本发明范围的情况下，可以作出多种调整。例如，压缩机可以包括两个或更多个压缩段。另外，每个换热器可以包括系列换热器。

Claims (14)

1.使烃物流例如天然气物流液化的方法，该方法至少包括以下步骤：
(a)将具有高于60巴压力的部分冷凝的进料物流(10)送入第一气/液分离器(2)；
(b)在第一气/液分离器(2)中使进料物流(10)分离成气体物流(20)和液体物流(30)；
(c)使在步骤(b)中获得的液体物流(30)膨胀和在第一进料点(15)处将其(50)送入蒸馏塔(3)；
(d)使在步骤(b)中获得的气体物流(20)膨胀，由此获得至少部分冷凝的物流(60)，和随后在第二进料点(16)处将其(70)送入蒸馏塔(3)，该第二进料点(16)处于比第一进料点(15)更高的位置；
(e)从蒸馏塔(3)的顶部除去气体物流(80)，使其部分冷凝和将其(90)送入第二气/液分离器(8)；
(f)分离在步骤(e)中送入第二气/液分离器(8)的物流(90)，由此获得液体物流(100)和气体物流(110)；
(g)在第三进料点(17)处将在步骤(f)中获得的液体物流(100)送入蒸馏塔(3)，该第三进料点(17)处于比第二进料点(16)更高的位置；和
(h)将在步骤(f)中获得的气体物流(110)液化，由此获得液化物流(200)；
其中在步骤(e)中从蒸馏塔(3)中除去的气体物流(80)通过与在步骤(d)中膨胀的物流(60)换热而部分冷凝，之后所述膨胀物流(70)于第二进料点(16)处送入蒸馏塔(3)；和
其中在步骤(f)中获得的气体物流(110)在其(160)于步骤(h)中液化之前与步骤(a)的进料物流(10a)换热，由此使进料物流(10a)部分冷凝。
2.权利要求1的方法，其中在步骤(b)中获得的气体物流(20)在其(20)于步骤(d)中膨胀之前不冷却。
3.权利要求1或2的方法，其中在步骤(b)中获得的液体物流(30)与进料物流(10b)在其(10、10a)于步骤(a)中送入第一气/液分离器(2)之前换热。
4.前述一项或多项权利要求的方法，其中在步骤(f)中获得的气体物流在任选地与步骤(a)的进料物流(10a)换热之后、对其进行液化之前，使其压力增加到至少70巴、优选至少84巴、更优选至少86巴、甚至更优选至少90巴的压力。
5.前述一项或多项权利要求的方法，其中液体物流(120)从蒸馏塔(3)的底部除去，所述液体物流(120)进行进一步的分馏。
6.前述一项或多项权利要求的方法，其中气体物流(110)与步骤(a)的进料物流(10a)直接换热。
7.前述一项或多项权利要求的方法，其中在步骤(a)中供送的部分冷凝的进料物流(10)具有低于-35℃的温度。
8.用于使烃物流(10)例如天然气物流液化的设备(1)，该设备(1)至少包括：
-具有用于压力高于60巴的部分冷凝的进料物流(10)的入口(12)、用于气体物流(20)的第一出口(13)和用于液体物流(30)的第二出口(14)的第一气/液分离器(2)；
-具有至少用于气体物流(80)的第一出口(18)和用于液体物流(120)的第二出口(19)以及第一、第二和第三进料点(15、16、17)的蒸馏塔(3)；
-用于使从第一气/液分离器(2)的第一出口(13)获得的气体物流(20)膨胀的第一膨胀器(4)；
-用于使从第一气/液分离器(2)的第二出口(14)获得的液体物流(30)膨胀的第二膨胀器(5)；
-在第一膨胀器(4)与蒸馏塔(3)的第二进料点(16)之间的第一换热器(6)；
-具有用于在蒸馏塔(3)的第一出口(18)获得的物流的入口(21)、用于气体物流(110)的第一出口(22)和用于液体物流(100)的第二出口(23)的第二气/液分离器(8)，所述第二出口(23)与蒸馏塔(3)的第三进料点(17)相连；
-用于液化在第二气/液分离器(8)的第一出口(22)处获得的气体物流的液化装置(9)，所述液化装置(9)包括至少一个低温换热器；和
-用于使在第二气/液分离器(8)的第一出口(22)处获得的气体物流(110)在其(160)在液化装置(9)中液化之前与进料物流(10)换热的另外的换热器(24、25)；
其中第一换热器(6)位于蒸馏塔(3)的第一出口(18)与第二气/液分离器(8)的入口(21)之间。
9.权利要求8的设备(1)，其中在第一气/液分离器(2)的第一出口(13)与第一膨胀器(4)之间不存在冷却器。
10.权利要求8或9的设备(1)，其包括在第二膨胀器(5)与蒸馏塔(3)的第一进料点(15)之间的第二换热器(7)。
11.权利要求10的设备(1)，其中可以在第二换热器(7)中用从第一气/液分离器(2)的第二出口(14)获得的液体物流(40)冷却进料物流(10b)。
12.权利要求10或11的设备(1)，其包括在第二换热器(7)与气/液分离器(2)的第一入口(12)之间的第三换热器(24)，在其中在第二气/液分离器(8)的第一出口(22)处获得的气体物流(110)可以与进料物流(10a)换热。
13.权利要求12的设备(1)，其包括在第二换热器(7)上游的第四换热器(25)，在其中在第二气/液分离器(8)的第一出口(22)处获得的气体物流(130)在第三换热器(24)中换热之后，可以进一步与进料物流(10c)换热。
14.前述权利要求8-13的一项或多项的设备(1)，其中蒸馏塔(3)的第二出口(19)与分馏装置(11)相连。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101156038B (zh) * 2005-04-12 2010-11-03 国际壳牌研究有限公司 用于液化天然气流的方法和设备
US20100307193A1 (en) * 2008-02-20 2010-12-09 Marco Dick Jager Method and apparatus for cooling and separating a hydrocarbon stream
EP2304358A2 (en) 2008-07-29 2011-04-06 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for controlling a compressor and method of cooling a hydrocarbon stream
US20100050688A1 (en) * 2008-09-03 2010-03-04 Ameringer Greg E NGL Extraction from Liquefied Natural Gas
US20100287982A1 (en) 2009-05-15 2010-11-18 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied Natural Gas and Hydrocarbon Gas Processing
US9021832B2 (en) * 2010-01-14 2015-05-05 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
JP6225049B2 (ja) * 2013-12-26 2017-11-01 千代田化工建設株式会社 天然ガスの液化システム及び液化方法
JP6517251B2 (ja) * 2013-12-26 2019-05-22 千代田化工建設株式会社 天然ガスの液化システム及び液化方法
EP3115721A1 (en) * 2015-07-10 2017-01-11 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and system for cooling and separating a hydrocarbon stream
US10533794B2 (en) 2016-08-26 2020-01-14 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US10551119B2 (en) 2016-08-26 2020-02-04 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US10551118B2 (en) 2016-08-26 2020-02-04 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US11543180B2 (en) 2017-06-01 2023-01-03 Uop Llc Hydrocarbon gas processing
US11428465B2 (en) 2017-06-01 2022-08-30 Uop Llc Hydrocarbon gas processing
RU2665088C1 (ru) * 2017-06-13 2018-08-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Способ получения сжиженного природного газа в условиях газораспределительной станции
RU2673642C1 (ru) * 2017-10-20 2018-11-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Установка сжижения природного газа (спг) в условиях газораспределительной станции (грс)
US11815308B2 (en) 2019-09-19 2023-11-14 ExxonMobil Technology and Engineering Company Pretreatment and pre-cooling of natural gas by high pressure compression and expansion
EP4031820A1 (en) 2019-09-19 2022-07-27 Exxonmobil Upstream Research Company (EMHC-N1-4A-607) Pretreatment, pre-cooling, and condensate recovery of natural gas by high pressure compression and expansion
EP4031822A1 (en) * 2019-09-19 2022-07-27 Exxonmobil Upstream Research Company (EMHC-N1-4A-607) Pretreatment and pre-cooling of natural gas by high pressure compression and expansion

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4617039A (en) * 1984-11-19 1986-10-14 Pro-Quip Corporation Separating hydrocarbon gases
DE3639555A1 (de) 1986-11-20 1988-05-26 Linde Ag Verfahren zur abtrennung von c(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)+(pfeil abwaerts)-kohlenwasserstoffen aus co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-haltigem erdgas
US4854955A (en) * 1988-05-17 1989-08-08 Elcor Corporation Hydrocarbon gas processing
US4869740A (en) * 1988-05-17 1989-09-26 Elcor Corporation Hydrocarbon gas processing
US5983664A (en) * 1997-04-09 1999-11-16 Elcor Corporation Hydrocarbon gas processing
DZ2535A1 (fr) * 1997-06-20 2003-01-08 Exxon Production Research Co Procédé perfectionné pour la liquéfaction de gaz naturel.
TW477890B (en) * 1998-05-21 2002-03-01 Shell Int Research Method of liquefying a stream enriched in methane
TW421704B (en) * 1998-11-18 2001-02-11 Shell Internattonale Res Mij B Plant for liquefying natural gas
BR0114387A (pt) * 2000-10-02 2004-02-17 Elcor Corp Processamento de hidrocarbonetos gasosos
FR2817766B1 (fr) * 2000-12-13 2003-08-15 Technip Cie Procede et installation de separation d'un melange gazeux contenant du methane par distillation,et gaz obtenus par cette separation
US6526777B1 (en) * 2001-04-20 2003-03-04 Elcor Corporation LNG production in cryogenic natural gas processing plants
US6742358B2 (en) * 2001-06-08 2004-06-01 Elkcorp Natural gas liquefaction
US6945075B2 (en) * 2002-10-23 2005-09-20 Elkcorp Natural gas liquefaction
GB2415201A (en) 2004-05-26 2005-12-21 Amoco Sharjah Oil Company Enhanced LPG Recovery Process

Also Published As

Publication number Publication date
US20090107174A1 (en) 2009-04-30
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AU2007229546A1 (en) 2007-10-04
KR20080108138A (ko) 2008-12-11
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RU2008142000A (ru) 2010-04-27
AU2007229546B2 (en) 2010-04-29
RU2430316C2 (ru) 2011-09-27

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