CN102200369A - 液化富烃馏分的方法 - Google Patents

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Abstract

液化富烃馏分尤其是天然气的方法，包括，a)使富烃馏分液化，b)至少两级压缩制冷剂混合物，c)使制冷剂混合物部分冷凝，d)将低沸点气体馏分压缩到最终压力，e)使第一高沸点液体馏分冷却、制冷膨胀且逆着待冷却的富烃馏分蒸发，f)使压缩到最终压力的制冷剂混合物馏分部分冷凝，将部分冷凝后产生的第一低沸点气体馏分分为第二低沸点气体馏分和第二高沸点液体馏分，g)使第二低沸点气体馏分液化并过冷，使第二高沸点液体馏分过冷，将两个馏分制冷膨胀到不同温度水平并逆着待冷却的富烃馏分变热并至少部分蒸发。本发明提出，这样选择制冷剂混合物的成分，使得第二低沸点气体馏分的终馏点(露点)温度低于第一高沸点液体馏分的初馏点温度。

Description

液化富烃馏分的方法
技术领域
本发明涉及一种液化富烃馏分尤其是天然气的方法，其中，
a)使富烃馏分逆着制冷回路的制冷剂混合物液化，
b)对制冷剂混合物至少进行两级压缩，
c)使压缩后的制冷剂混合物至少在倒数第二压缩机级之后部分冷凝，
d)将这在此产生的低沸点气体馏分压缩到最终压力，
e)使在此产生的第一高沸点液体馏分冷却、制冷膨胀并且接着逆着待冷却的富烃馏分蒸发，
f)将压缩到最终压力的制冷剂混合物馏分部分冷凝，将部分冷凝之后产生的第一低沸点气体馏分分为第二低沸点气体馏分和第二高沸点液体馏分，并且
g)将第二低沸点气体馏分液化并且过冷，使第二高沸点液体馏分过冷，将这两个馏分制冷膨胀到不同的温度水平，然后逆着待冷却的富烃馏分变热并且至少部分蒸发。
背景技术
例如德国专利申请19722490公开了这样一种液化富烃馏分的方法。这种液化富烃馏分的方法例如可用于液化能力为年产10,000～3,000,000吨液化气的天然气液化设备之中。通过引用该德国专利申请19722490将其内容全部纳入本发明的公开内容中。
按照德国专利申请19722490附图2所述的液化方法，制冷剂混合物在其多级压缩的框架之内在每一个压缩机级之后通常逆着环境空气和/或者水部分冷凝。在此，在中间阶段产生的第一液相被使用来预冷却待液化的富烃馏分。同样也将在最高压下产生的第一气相部分冷凝并且分成第二气相以及第二液相。将第二气相液化、膨胀并且接着与待液化的富烃馏分对流从而部分蒸发。将膨胀后同样也呈两相的第二液相与部分蒸发的制冷剂混合物流混合。将之前所述的第一液相在膨胀之后与第二气相和液相构成的上述两相混合物流混合。
实践经验表明，在所谓的下降蒸发过程中(例如在螺旋式热交换器的壳侧发生的蒸发过程)很容易从技术上控制两种两相制冷剂流的混合。如果是上升蒸发(通常可在片式热交换器中实现)，那么这两种待混合流的两相性可能会引起问题。由于目前无法从技术上控制片式热交换器中的这种两相流混合，因此要在热交换器之外将两个两相流混合到一个容器之中并且将其分离成气相和液相。由于必须借助斜坡将液相从该容器提供给热交换器，因此在热交换器和容器之间必定要有一个上升管路来引导至少一个两相流。视负荷范围而定，这可能会引起不期望的不稳定的流动形态并且可能会因此而造成运行故障。
发明内容
本发明的任务在于，给出一种能够避免上述缺点的富烃馏分液化方法。
为了解决这一任务，建议采用一种具有以下特征的富烃馏分液化方法：这样地选择制冷剂混合物的成分，使得第二低沸点气体馏分的终馏点(露点)温度低于第一高沸点液体馏分的初馏点温度。
按照本发明，使得第一高沸点液体馏分从现在起只有在完全蒸发之后才与第二低沸点气体馏分混合。利用这种方法可不必在热交换器和容器之间采用上述两相上升管路。
本发明所述富烃馏分液化方法的其它有利实施方式均为相关从属权利要求涉及的对象，其特征在于，
-第二低沸点气体馏分终馏点与第一高沸点液体馏分初馏点之间的温度差至少为5K，优选至少为10K，
-将第二高沸点液体馏分与第一高沸点液体馏分和第二低沸点气体馏分分开地进行蒸发，
-第一高沸点液体馏分和第二低沸点气体馏分只有在蒸发之后才与第二高沸点液体馏分汇合，
-将冷却后的第二低沸点气体馏分的至少一股分流与膨胀后的第二高沸点液体馏分混合，
-在这个或这些用于待液化富烃馏分与制冷回路之间进行热交换所需的热交换器之外、优选在分离器中使膨胀后的第一高沸点液体馏分和蒸发后的第二低沸点气体馏分混合，将蒸发后的第二低沸点气体馏分单相地提供给分离器，并且
-压缩到最终压力的制冷剂混合物馏分在部分冷凝时产生的液体馏分使得第一高沸点液体馏分过冷。
附图说明
以下将根据附图所示的实施例详细解释本发明所述的富烃馏分液化方法以及该方法的其它实施方式。
具体实施方式
附图所示为一种天然气液化过程，通过管路A将待液化的天然气提供给热交换器E，与制冷回路逆向地完成液化之后通过管路B将其抽出，然后提供给下一步应用或者储存装置。附图中并未绘出待液化天然气的必要时需设置的预处理步骤以及氮和/或C2+烃类的必要时需设置的分离步骤。
通过管路1将制冷回路的待压缩制冷剂混合物连接在压缩机单元C1/C2前面的用于冷凝分离的第一分离器D1。在分离器D1塔顶产生的气相通过管路1′被提供给第一压缩机级C1、被压缩到通常介于15～35bar之间的中间压力。在热交换器E1之中使得压缩后的制冷剂混合物部分冷凝，然后通过管路2提供给第二分离器D2。通过管路3从分离器D2塔底抽出的第一高沸点液体馏分在热交换器E中被冷却下来、在阀a中制冷膨胀并且接着通过管路3′与管路8中的制冷剂馏分混合，以下还将对此进行详细讨论。按照本发明的一种有利实施方式，也可以在热交换器E之外使膨胀后的馏分3′和制冷剂馏分8混合。这种情况下应采用一个分离器，将上述两种馏分提供给该分离器，其中，制冷剂馏分8被单相地提供。
在第二压缩机级C2中将通过管路2′从分离器D2抽出的气相压缩到所需的最终压力，所述最终压力通常介于25～70bar之间。在热交换器E2中使压缩到最终压力的制冷剂混合物部分冷凝并且通过管路4提供给另一分离器D3。
通过管路4′将分离器D3中产生的液相送回到第二分离器D2前面。符合目的要求的是，在管路3和4′中的液相之间在热交换器E3中进行热交换，所述热交换优选用于使从分离器D2塔底抽出的液相3过冷。
通过管路5在分离器D3塔顶抽出第一低沸点气体馏分。所述第一低沸点气体馏分在热交换器E中部分冷凝并且接着通过管路5′提供给另一分离器D4，在该另一分离器中分离成第二高沸点液体馏分6以及第二低沸点气体馏分7。第二液体馏分6被提供给热交换器E、在该热交换器中被过冷并且接着在阀b中制冷膨胀。通过管路段6′和10将膨胀后的液体馏分重新提供给热交换器E或者经过该热交换器。
在热交换器E中首先使得分离器D4塔顶产生的第二气体馏分7同样液化并且接着使其过冷。从热交换器E中抽出该馏分之中，将其分离成两股分流8和9。在阀c及d中使得这两股分流制冷膨胀。一股分流通过管路8被引导经过热交换器E并且在此在该热交换过程中逆着待液化的富烃流蒸发，而另一股分流可在管路6′中与已经提及过的液体馏分混合。该混合能改善所述流10的温度和制冷功率的可调节性，从而可降低能耗和/或可在从待液化的富烃馏分A中分离出氮和/或C2+烃类时调节工艺条件。
如附图所示，将膨胀后的第二高沸点液体馏分6′与膨胀后的第一高沸点液体馏分3′和膨胀后的第二低沸点气体馏分8分开进行蒸发。在热交换器E的独立流道中进行这种分开蒸发。如果上述馏分已经完全蒸发，那么首先要在热交换器E的热端进行这些馏分的混合。
分开蒸发会使得液化工艺的能耗略微提高最多3％，但这是可以接受的，因为改善了液化方法的可操作性。
本发明所述的富烃馏分液化方法现在能够避免在热交换器之外出现本文开头所述不期望的上升两相流，因此可以排除迄今为止由这种两相流引起的运行故障。

Claims (7)

1.液化富烃馏分(A)尤其是天然气的方法，其中，
a)使富烃馏分(A)逆着制冷回路的制冷剂混合物液化，
b)对制冷剂混合物至少进行两级压缩(C1，C2)，
c)使压缩后的制冷剂混合物(2)至少在倒数第二个压缩机级(C1)之后部分冷凝(E1)，
d)将在此产生的低沸点气体馏分(2′)压缩到最终压力(C2)，
e)使在此产生的第一高沸点液体馏分(3)冷却(E)、制冷膨胀(a)并且逆着待冷却的富烃馏分(A)蒸发(E)，
f)使压缩到最终压力的制冷剂混合物馏分(4)部分冷凝(E2)，将部分冷凝(E)之后在此产生的第一低沸点气体馏分(5)分为第二低沸点气体馏分(7)和第二高沸点液体馏分(6)，并且
g)使第二低沸点气体馏分(7)液化并且过冷(E)，使第二高沸点液体馏分(6)过冷(E)，将这两个馏分制冷膨胀(b，c)到不同的温度水平并且逆着待冷却的富烃馏分(A)变热并且至少部分蒸发(E)，
其特征在于，这样选择制冷剂混合物的成分，使得第二低沸点气体馏分(7)的终馏点(露点)温度低于第一高沸点液体馏分(3)的初馏点温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二低沸点气体馏分(7)的终馏点与第一高沸点液体馏分(3)的初馏点之间的温度差至少为5K，优选至少为10K。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将第二高沸点液体馏分(6，6′)与第一高沸点液体馏分(3，3′)和第二低沸点气体馏分(7)分开地进行蒸发(E)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，只有在第一高沸点液体馏分(3)和第二低沸点气体馏分(7)蒸发之后，才将它们与第二高沸点液体馏分(6)汇合。
5.根据上述权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，将冷却后的第二低沸点气体馏分(7)的至少一股分流(9)与膨胀后(b)的第二高沸点液体馏分(6，6′)混合。
6.根据上述权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，在这个或这些用于在待液化富烃馏分(A)与制冷回路之间进行热交换所需的热交换器(E)之外、优选在分离器中进行膨胀后的第一高沸点液体馏分(3，3′)和蒸发后的第二低沸点气体馏分(7，8)混合，其中，将蒸发后的第二低沸点气体馏分(7，8)单相地提供给分离器。
7.根据上述权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，压缩到最终压力的制冷剂混合物馏分(4)在部分冷凝(E2)时产生的液体馏分(4′)使得第一高沸点液体馏分(3)过冷(E3)。
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