CN104919260B - 液化天然气的制备 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了烃加工系统和液化天然气(LNG)制备的方法。该烃加工系统包括配置为使用混合氟碳化合物制冷剂冷却天然气以制备LNG的氟碳化合物制冷剂系统和配置为从LNG中除去氮气的氮气排出单元(NRU)。

Description

液化天然气的制备
相关申请的交叉引用
本申请要求受益于2013年01月24日提交的题目为“液化天然气制备”的U.S.临时专利申请61/756,322，其全部内容通过参考文献并入本发明。
发明领域
本发明技术一般涉及烃回收和处理方法的领域，并且更特别涉及通过使用混合氟碳化合物制冷剂的制冷方法进行液化天然气(LNG)制备的方法和系统。
发明背景
本小节意在介绍现有技术的多个方面，其可以与本发明技术的示例性实施方案相关。这一讨论相信有助于提供方便更好的理解本发明技术特殊方面的框架。因此，应当理解的是本小节应基于这一点进行阅读，并且没有必要作为现有技术的陈述。
许多用于天然气加工和液化的低温制冷系统依赖于包括烃组分的单组分制冷剂或混合制冷剂(MR)的使用以提供外部制冷。例如，液化天然气(LNG)可以使用包括由进料气体萃取的烃组分的混合制冷剂进行制备。这些烃组分可以包括甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和类似物质。
Foglietta等人的U.S.专利No.6,412,302描述了用于制备液化天然气物流的方法。该方法包括通过与第一和第二膨胀制冷剂接触换热而冷却至少一部分加压的天然气物料流。第一膨胀制冷剂选自甲烷、乙烷和处理并且加压的天然气，而第二膨胀制冷剂是氮气。因此，这种技术依赖于包括可然性烃的制冷剂的使用。
Roberts等人的U.S.专利申请公开No.2010/0281915描述了用于液化天然气物流的系统和方法。脱水天然气物流在使用由HFC制冷剂组成的预冷剂的预冷设备中预冷。该预冷的脱水天然气物流之后在主换热器中通过与混合了制冷冷却剂的蒸气化烃逆流间接换热进行冷却以制备LNG。混合制冷冷却剂包括乙烷、甲烷、氮气和小于或等于3mol％的丙烷。因此，这种技术还依赖于包括烃的制冷剂的使用。
Barclay等人的U.S.专利申请公开No.2012/0047943描述了一种海上液化天然气物料的方法。该方法包括使天然气物料与两相制冷剂在第一温度下接触，使天然气物料与第一气态制冷剂在第二温度下接触并且使天然气物料与第二气态制冷剂在第三温度下接触。制冷的天然气物料之后使用膨胀装置膨胀以形成闪蒸气体物流和液化天然气物流。两相制冷剂可以是商购制冷剂，例如R507或R134a，或者是它们的混合物。第一气态制冷剂可以是氮气。第二气态制冷剂可以是由天然气物料回收的闪蒸气体物流。两相制冷剂用于冷却和部分冷凝原料气体急冷器中的天然气物料，而第一和第二气态制冷剂用于冷却和主低温换热器中的天然气物料。因此，这种技术依赖于包括由天然气物料中萃取的烃组分的制冷剂的使用。
Weng的U.S.专利No.6,631,625描述了用于超低温制冷系统的制冷剂混合物的非氯化氢氟碳化合物(非-HCFC)设计。该非-HCFC制冷剂混合物主要由氢氟碳化合物(HFC)制冷剂和烃组成。因此，这种技术同样也依赖于包括烃的制冷剂的使用。此外，将这种制冷剂混合物用于天然气加工和液化并未公开。
发明概述
一个实施方案提供了用于液化天然气(LNG)制备的烃加工系统。该烃加工系统包括配置为使用混合氟碳化合物制冷剂冷却天然气以制备LNG的氟碳化合物制冷系统和配置为从LNG中除去氮气的氮气排出单元(NRU)。
另一个实施方案提供了用于液化天然气(LNG)制备的方法。该方法包括在氟碳化合物制冷系统中使用混合氟碳化合物制冷剂冷却天然气以制备LNG并且在氮气排出单元(NRU)中从LNG中除去氮气。
另一个实施方案提供了用于形成液化天然气(LNG)的烃加工系统。该烃加工系统包括配置为使用混合氟碳化合物制冷剂冷却天然气的混合制冷剂循环，其中该混合制冷剂循环包括配置为允许通过天然气和混合氟碳化合物制冷剂之间的间接换热冷却天然气的换热器。该烃加工系统还包括配置为从天然气中除去氮气的氮气排出单元(NRU)和配置为冷却天然气以制备LNG的甲烷自制冷系统。
附图简述
本发明技术的优点通过参考以下详细说明和附图可以更好的理解，其中：
图1是单步制冷系统的工艺流程图；
图2是包括节约装置的两步制冷系统的工艺流程图；
图3是包括换热节约装置的单步制冷系统的工艺流程图；
图4是液化天然气(LNG)制备系统的工艺流程图；
图5是包括单独的混合制冷剂(SMR)循环的烃加工系统的工艺流程图；
图6是具有添加了氮气制冷系统的图5的烃加工系统的工艺流程图；
图7是具有添加了甲烷自制冷系统的图5的烃加工系统的工艺流程图；
图8是包括预冷SMR循环的烃加工系统的工艺流程图；
图9是包括双重混合制冷剂(DMR)循环的烃加工系统的工艺流程图；
图10A和10B是包括SMR循环、NRU和甲烷自制冷系统的烃加工系统的工艺流程图；
图11A和11B是包括节约的DMR循环、NRU和甲烷自制冷系统的烃加工系统的工艺流程图；以及
图12是用于使用混合氟碳化合物制冷剂由天然气物流形成LNG的方法的工艺流程图。
详细说明
在以下详细描述部分中描述了本发明技术的具体实施方案。然而，从以下描述对于本发明技术的特殊实施方案和特殊用途的方面来说，其仅意在示例性的目的并且一般提供示例性实施方案的描述。因此，该技术并不限于本发明描述的特殊实施方案，而是包括落入附属权利要求书的精神和范围内的所有替代方式、改进形式和等价形式。
首先，对于参考的事项，某些用于本申请的术语和它们的含义与用于本发明上下文一样设定。对于用于本发明的术语没有在本发明中定义的情况，应当根据至少一本印刷的出版物或出版的专利给出反映出的相关现有技术中本领域技术人员赋予该术语的最广义的定义。此外，本发明技术并不受该术语在本发明中所示用法的限制，其所有的等价形式，同义词、新的发展和用于相同或相似目的的术语或技术都认为其在本发明权利要求书的范围内。
正如本发明中使用的，“自制冷”指的是一部分产品物流用于制冷目的的方法。这通过在最终的冷却之前基于提供制冷容量的目的提取一部分产品物流而实现。这种提取的物流在阀门或膨胀器中膨胀，并且作为膨胀的结果，物流的温度下降。这种物流用于在换热器中冷却产品物流。换热之后，这种物流再次压缩并且与原料气体物流共混。这种方法还已知为开放式循环制冷。
选择性的，“自制冷”指的是液体通过降低压力由此冷却的方法。在液体的情况中，自制冷指的是通过蒸发冷却液体，其对应于压力的降低。更特别的，由于一部分液体在穿过节流装置时经历了压力的降低而闪蒸为蒸气。作为结果，蒸气和残留的液体冷却到该液体在降低的压力下的饱和温度。例如，根据本发明描述的实施方案，天然气的自制冷可以通过使天然气保持在沸点而进行以便天然气在汽化期间随着热量的损失而冷却。这种方法还指的是“闪蒸”。
物质的“沸点”或“BP”是液体的蒸气压等于周围液体的压力的温度，并且因此，液体变为蒸气。物质的“标准沸点”或“NBP”是在1个大气压，即101.3千帕(kPa)下的沸点。
“压缩机”包括能够增加物流压力的任何单元、装置或设备。这包括具有单独压缩过程或步骤的压缩机，或者是具有多步压缩过程或步骤的压缩机，更特别为在单独的包装或外壳中的多步压缩机。待压缩的蒸发的物流可以采用不同的压力提供给压缩机。例如，烃冷却过程的一些阶段或步骤可以包括并联、串联或两者的两个或更多个压缩机。本发明技术并不受压缩机或特别是任何制冷循环中的压缩机的类型或排列或设计的限制。
正如本发明中使用的，“冷却”广义上指的是物质温度和/或内能的降低和/或下降，例如达到合适的量。冷却可以包括至少大约1℃、至少大约5℃、至少大约10℃、至少大约15℃、至少大约25℃、至少大约50℃、至少大约100℃或类似的温度下降。冷却可以使用任何合适的散热器，例如蒸汽产生、热水加热、冷却水、空气、制冷剂、其他过程物流(整合)以及它们的联合。一种或多种冷却源可以联合和/或串联以达到期望的输出温度。冷却步骤可以使用具有任何合适装置和/或身被的冷却单元。根据一个实施方案，冷却可以包括间接换热器，例如具有一个或多个换热器。换热器可以包括任何合适的设计，例如管壳式，铜焊铝式，螺旋卷绕式和/或类似设计。在选择性的方案中，冷却可以使用蒸发(汽化热)冷却，热焓冷却，和/或直接换热，例如将液体直接喷雾到过程物流中。
“制冷温度”指的是大约-50℃或更低的温度。
正如本发明中使用的，术语“脱乙烷塔”和“脱甲烷塔”指的是可以用于在天然气物流中分离组分的蒸馏柱或蒸馏塔。例如，脱甲烷塔用于将甲烷和其他挥发性组分与乙烷和重质组分分离。甲烷馏分典型的作为含有少量惰性气体、例如氮气、CO2、或类似气体的纯化气体回收。
“氟碳化合物”还指的是“全氟碳化合物”或“PFC”，其为包括F和C原子的分子。氟碳化合物具有F-C键，并且取决于物质中碳原子的数目，C-C键。氟碳化合物的实例包括六氟乙烷(C2F6)。“氢氟碳化合物”或“HFC”是具体类型的包括H、F和C原子的氟碳化合物。氢氟碳化合物具有H-C和F-C键，并且取决于物质中碳原子的数目，C-C键。氢氟碳化合物的一些实例包括氟仿(CHF3)、五氟乙烷(C2HF5)、四氟乙烷(C2H2F4)、七氟丙烷(C3HF7)、六氟丙烷(C3H2F6)、五氟丙烷(C3H3F5)和四氟丙烷(C3H4F4)，除此之外还有类似化学结构的化合物。具有不饱和键的氢氟碳化合物指的是“氢氟烯烃”或“HFO”。由于不饱和键的存在，HFO典型的比HFC更具有反应性和可燃性。然而，HFO还典型的在环境中比HFC降解更快。
术语“气体”与“蒸气”互换使用，并且其定义为与液体或固体状态相区别的气体状态的物质或物质的混合物。同样的，术语“液体”表示与气体或固体状态相区别的液体状态的物质或物质的混合物。
术语“温室气体”广义上指的是大气中可以吸收和/或发出在热红外范围内的射线的气体或蒸气。其实例包括一氧化碳、二氧化碳、水蒸气、甲烷、乙烷、丙烷、臭氧、硫化氢、氧化硫、氧化氮、卤代烃、氯氟烃或类似物质。发电厂、炼油厂和其他能量转换设施倾向于是向大气排放温室气体的巨大来源。不受理论的限制，相信温室气体接收和/或保留了捕获到大气中的太阳辐射和太阳能。这可能导致增加平均全球大气温度和其他环境变化。
气体的“全球变暖潜力”或“GWP”是陷入大气中的热量有多少的相对度量。GWP将通过讨论中的某些质量的气体而捕获的热量比作通过相似质量的二氧化碳捕获的热量。GWP在特殊的时间间隔上计算，例如20、100或500年。GWP表示为二氧化碳的因子，其中二氧化碳具有1的标准GWP。例如，20年GWP，即甲烷的GWP20是72。这意味着，如果将相同质量的甲烷和二氧化碳引入大气，在下一个20年中，甲烷将捕获比二氧化碳多72倍的热量。
“换热器”广义的表示任何能够将热从一种介质传递到另一种介质的装置，其包括任何特殊的结构，例如通常指的是换热器的装置。换热器包括“直接换热器”和“间接换热器”。因此，换热器可以是管壳式、螺旋式、U字形、核心式、核心-釜式、双管式、铜焊铝式、旋风式或任何其他类型已知的换热器。“换热器”还指的是任何柱、塔、单元或其他适合允许一种或多种物流从那里穿过，并且影响一种或多种制冷管线和一种或多种原料物流之间直接或间接换热的其他布置。
“烃”是主要包括元素氢和碳的有机化合物，虽然氮、硫、氧、金属或任何数目的其他元素也可以少量存在。正如本发明中使用的，烃通常指的是在天然气、油或化学加工厂中发现的组分。
“液化天然气”或“LNG”是通常已知包括高百分比甲烷的天然气。然而，LNG还可以包括痕量的其他化合物。其他的元素或化合物可以包括但不限于乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳、氮气、氦气、硫化氢或它们的联合，对它们进行加工以便除去一种或多种组分(例如氦气)或杂质(例如水和/或重质烃)，并且之后在接近大气压力下通过冷却而冷凝为液体。
“液化石油气”或“LPG”通常指的是丙烷、丁烷或其他衍生自精炼原油的轻质烃的混合物。在标准温度下，LPG是气体。然而，LPG可以冷却或进行加压以方便储存和运输。
物质的“熔点”或“MP”是物质的固体和液体形式可以平衡存在的温度。随着将热量施用于物质的固体性质，其温度将升高直到达到熔点。额外热量的施用之后将会使物质从固体形式转化为具有无温度变化的液体形式。当全部的物质熔化时，额外的热量将会升高液体形式的物质的温度。
“混合制冷法”或“MR法”可以包括但不限于“单独的混合制冷剂”或“SMR”循环，烃预冷MR循环，“双重混合制冷剂”或“DMR”循环，以及“三重混合制冷剂”或“TMR循环”。通常，MR可包括烃和/或非烃组分。MR法使用至少一种混合组分制冷剂，但是其最好可以额外使用一种或多种纯组分制冷剂。
“天然气”指的是由原油井或地下产气岩层获得的多组分气体。天然气的组成和压力可以显著不同。典型的天然气物流包含甲烷(CH4)作为主要组分，即超过50mol％的天然气物流是甲烷。天然气物流还可以包含乙烷(C2H6)，较高分子量的烃(例如C3-C20烃)，一种或多种酸性气体(例如二氧化碳或硫化氢)，或者是它们的任意联合。天然气还可以包括少量的杂质，例如水，氮气，硫化铁，蜡，原油或它们的任意联合。由于除去了在冷却处理期间充当毒物的化合物，以至于天然气物流在用于实施方案中之前实质上可以是纯化的。
正如本发明中使用的，“天然气液体”或“NGL”指的是其组分例如典型的是比甲烷重并且从天然气中冷凝的烃混合物。NGL物流的烃组分的一些实例包括乙烷，丙烷，丁烷和戊烷异构体，苯，甲苯以及其他芳香族化合物。
“氮气排出单元”或“NRU”指的是配置为接收天然气原料物流并且制备实质上纯净产品物流的任何系统或装置，例如适合销售的甲烷物流和包括大约30％到99％的N2的氮气物流。NRU类型的实例包括低温蒸馏，变压吸附(PSA)，膜分离，贫油吸收以及溶剂吸收。
化学化合物的“臭氧损耗潜力”或“ODP”是其会导致臭氧层降解的相对量，其中三氯氟甲烷，即R-11固定为1.0的ODP。氯代二氟甲烷，即R-22例如具有0.055的ODP。许多HFC，例如R-32具有接近0的ODP。
制冷系统中“制冷剂组分”将在较低的温度和压力下通过蒸发吸收热量并且将在较高的温度和压力下通过冷凝排出热量。说明性的制冷剂组分可以包括但不限于具有1到5个碳原子的烷烃、烯烃和炔烃，氮气，氯代烃，氟代烃，其他卤代烃，惰性气体以及它们的混合物或联合。
制冷剂组分通常包括单组分制冷剂。具有单卤代烃的单组分制冷剂具有相关的两个或三个“R-”标记，其反应了它的化学组成。该数字加90给出了分别代表碳、氢和氟原子数目的三个数字。具有三个数字的制冷剂的第一个数字是分子中一个低于碳原子数的单元。如果分子中仅含有一个碳原子，则省略第一个数字。第二个数字是分子中多于氢原子数的一个单元。第三个数字等于分子中的氟原子数。未说明的剩余的键被氯原子占据。小写字母的后缀“a”、“b”或“c”表示增加的不对称异构体。作为特殊的情形，R-400系列由非共沸共混物组成，并且R-500系列由所谓的共沸共混物组成。最右边的数字由ASHRAE任意赋值，其是工业组织。
当“实质上”用于指代物质的量或数量、或其特殊的特性时，其指的是足以提供物质或特性意在提供的效果的量。可允许偏离的实际程度在一些情况中取决于特殊的上下文。
发明综述
本发明描述的实施方案提供了一种烃加工系统。该烃加工系统包括用于由天然气制备LNG的制冷系统。该制冷系统包括使用混合氟碳化合物制冷剂以便冷却天然气的氟碳化合物制冷系统。该制冷系统还包括氮气制冷系统和/或甲烷自制冷系统，其可以用于进一步冷却天然气以制备LNG。此外，烃加工系统可以包括NRU，其可以用于从天然气中除去氮气。在一些实施方案中，通过NRU从天然气中除去的氮气用于对天然气提供额外的冷却。
烃加工系统包括任意数量的本领域技术人员已知的系统。烃制备和处理方法包括但不限于急冷天然气用于NGL萃取，急冷天然气用于烃露点控制，急冷天然气用于除去CO2，LPG生产储存，脱乙烷塔或脱甲烷塔中回流的冷凝，以及天然气液化以制备LNG。
虽然许多制冷循环都可以用于处理烃，一种用于LNG液化工厂的循环是级联循环，其在逐级排列的换热器中使用多个单独组分的制冷剂以便将气体的温度降低到液化温度。另一个用于LNG液化工程的循环是多组分制冷循环，其在特殊设计的交换器中使用多组分制冷剂。此外，另一种用于LNG液化工程的循环是膨胀器循环，其使来自原料气的气体压力膨胀到与温度降低相关的低压。天然气液化循环还可以使用这三种循环的变形或它们的联合。
由原料气体通过制冷和液化技术制备LNG。任选的步骤包括除去冷凝物，除去CO2，脱水，除去水银，脱除氮气，除去H2S以及类似步骤。液化后，LNG可以储存或装载于油轮上用于销售或运输。常规的液化方法包括：APCI丙烷预冷混合制冷；C3MR；DUAL MR；Phillips最优化串联；Prico SMR；TEAL双压混合制冷；Linde/Statoil多流体级联；AxensDMR；ExxonMobil的增强混合制冷剂(EMR)以及Shell处理C3MR和DMR。
除去二氧化碳，即使甲烷和轻质气体与CO2和重质气体分离，这可以使用低温蒸馏方法实现，例如由ExxonMobil Corporation获得的可控凝固区技术。
虽然本发明描述的方法和系统是关于由天然气形成LNG的讨论，所述方法和系统还可以用于多种其他的目的。例如本发明所述的方法和系统可以用于冷却天然气用于烃露点控制，进行天然气液体(NGL)萃取，将甲烷和轻质气体与CO2和重质气体分离开，制备用于LPG的烃，或者在脱乙烷塔和/或脱甲烷塔中冷凝回流物流等等。
制冷剂
根据本发明所述实施方案使用的制冷剂可以是混合制冷剂，其中每种混合的制冷剂可以包括两种或更多种单组分和/或多组分制冷剂。制冷剂可以进口或现场储存，或者选择性的，制冷剂的一些组分可以在现场制备，其典型的通过与烃加工系统整合的蒸馏过程制备。在多个实施方案中，根据本发明所述实施方案使用的混合制冷剂包括氟碳化合物(FC)，例如HFC。示例性的制冷剂可由DuPont Corporation商购获得，包括系列制冷剂，系列制冷剂，系列制冷剂，以及系列制冷剂。
多组分制冷剂可商购获得。例如，R-401A是R-32、R-152a和R-124的HCFC共混物。R-404A是52wt.％的R-143a、44wt.％的R-125和4wt.％的R-134a的HFC共混物。R-406A是55wt.％的R-22、4wt.％的R-600a和41wt.％的R-142b的共混物。R-407A是20wt.％的R-32、40wt.％的R-125和40wt.％的R-134a的HFC共混物。R-407C是R-32、R-125和R-134a的氢氟碳化合物共混物。R-408A是R-22、R-125和R-143a的HCFC共混物。R-409A是R-22、R-124和R-142b的HCFC共混物。R-410A是R-32和R-125的共混物。R-500是73.8wt.％的R-12和26.2wt.％的R-152a的共混物。R-502是R-22和R-115的共混物。R-508B是R-23和R-116的共混物。关于根据本发明所述实施方案可以使用的特殊制冷剂的更精确的信息以下显示于表1中。
对于表1所示所有制冷剂来说，其臭氧损耗潜力等于0。表1所示“安全性分组”是ASHRAE标记。标记“A”表明对于该制冷剂来说，其职业暴露极限(OEL)高于400份/百万(ppm)。标记“B”表明对于该制冷剂来说，其OEL低于400ppm。数字“1”表明该制冷剂是不可燃的。数字“2”表明该制冷剂是轻微可燃的，并且数字“3”表明该制冷剂是高度可燃的。后缀“L”表明该制冷剂具有非常低的火焰传播速率。
可以理解的是本发明所述实施方案并不限于使用表1列出的制冷剂。更正确的是，任何其他合适类型的非可燃性制冷剂或其混合物都可以根据本发明所述实施方案使用。例如，任何合适类型的HFC、HFO和/或惰性化合物都可以合并以形成根据本发明所述实施方案的混合制冷剂。
表1：制冷剂
根据本发明所述的实施方案，用于混合制冷剂的氟碳化合物的特殊选择取决于期望的制冷温度。天然气液化以便在-162℃下形成LNG。因此，为了制备LNG，可以选择能够在-162℃以下将天然气急冷的混合制冷剂。在一些情况中，制冷剂可以在更温暖的温度下使用，并且其他制冷方法，例如自制冷方法可以用于辅助LNG的制备。
当选择一组氟碳化合物用于混合制冷剂时，可以同时考虑标准沸点和熔点。可以期望在整个制冷循环中混合制冷剂的温度高于其凝固点，以便制冷剂将不会形成固体并且导致系统堵塞。此外，还可以期望在整个制冷循环期间高于大气压以避免混合制冷剂的空气污染。在不同的实施方案中，选择混合制冷剂的组分以至于每种组分的熔点都低于急冷温度。在组分的沸点中存在一定程度的灵活性，因为混合物在最温暖的纯组分熔点下并不会开始凝固。当高熔点组分在其他非凝结组分中稀释并且接近低共熔点时会发生一些熔点降低。例如，如果在混合制冷剂中具有足够低的浓度，则具有-102℃熔点的R-245fa可以在较低的温度下使用。
用于混合制冷剂的氟碳化合物的特别选择还取决于混合制冷剂将要用于的制冷系统的类型。例如，SMR循环可以使用混合制冷剂，该混合制冷剂包括R-14、R-23、R-32、R-227ea、R-245fa或类似物质的混合物。其他可能用于混合制冷剂的制冷剂组分包括R-41、R-218、R-1234yf、R-1234ze、R-152a和类似物质。通常，混合制冷剂的组分可以进行选择以至于它们的NBP均匀的覆盖期望的制冷范围。
在不同的实施方案中，任何数量的不同类型的烃加工系统可以与本发明所述任的任何制冷系统一起使用。此外，本发明所述的制冷系统可以使用本发明所述制冷剂的任意混合物。
制冷系统
烃系统和方法通常包括使用机械制冷、阀门膨胀、涡轮膨胀或类似技术的制冷系统。机械制冷典型的包括压缩系统和吸收系统，例如氨水吸收系统。压缩系统用于气体加工厂用于各种工艺。例如，压缩系统可用于急冷天然气用于NGL萃取、急冷天然气用于烃露点控制，LPG生产储存，脱乙烷塔或脱甲烷塔中回流的冷凝，天然气液化以制备LNG或类似操作。
图1是单步制冷系统100的工艺流程图。在不同的实施方案中，单步制冷系统100使用混合氟碳化合物制冷剂。混合氟碳化合物制冷剂的使用允许单步制冷系统100在宽的温度范围上保持高的效率。此外，在不同的实施方案中，单步制冷系统100在包括NRU的氮气制冷或甲烷自制冷系统的上游实施。多个单步制冷系统100还可以在这种氮气制冷系统或甲烷自制冷系统上游串联实施。
单步制冷系统100包括膨胀装置102，急冷器104，压缩机106，冷凝器108和储料池110。例如，膨胀装置102可以是膨胀阀或液压膨胀器。饱和液体制冷剂112可以从储料池110流向膨胀装置102，并且等焓膨胀穿过膨胀装置102。膨胀时发生一些蒸发，产生包括蒸气和液体的急冷的制冷剂混合物114。制冷剂混合物114可以在低于过程物流116，例如天然气要冷却到的温度的温度下进入急冷器104，其还已知作为蒸发器。过程物流116流过急冷器104并且与冷却剂混合物114换热。随着过程物流116与冷却剂混合物114进行换热，过程物流116冷却，而制冷剂混合物114蒸发，产生饱和的蒸气制冷剂118。
离开急冷器104之后，饱和的蒸气制冷剂118在压缩机106中压缩，并且之后流向冷凝器108。在冷凝器108中，饱和的蒸气制冷剂118转化为饱和的或略微过冷的液体制冷剂120。液体制冷剂120之后可以从冷凝器108流向储料池110。该储料池110还已知作为缓冲罐或接收器，可以用作用于液体制冷剂120的储存器。液体制冷剂120在膨胀穿过膨胀装置102之前可以作为饱和液体制冷剂112储存在储料池110中。
应当理解的是图1的工艺流程图并不意在说明单步制冷系统100包括图1显示的所有组成部分。此外，单步制冷系统100可以包括图1未显示的任意数目的其他组成部分，这取决于具体实施方式的细节。例如，在一些实施方案中，制冷系统可以包括两个或更多个压缩步骤。此外，制冷系统100可包括节约装置，正如相关的图2进一步讨论的那样。
图2是包括节约装置202的两步制冷系统200的工艺流程图。类似数字项根据与图1相关的项目进行描述。在不同的实施方案中，两步制冷系统200使用氟碳化合物制冷剂，例如共沸混合物(R-5XX)或近共沸混合物(R-4XX)。此外，在不同的实施方案中，两步制冷系统200在包括NRU的氮气制冷或甲烷自制冷系统的上游实施。多个两步制冷系统200还可以在这种氮气制冷系统或甲烷自制冷系统的上游串联实施。
节约装置202可以是对于给定的急冷器负荷降低压缩机动力使用的任何装置或方法改进。常规的节约装置202例如包括闪蒸罐和换热节约装置。加换热器使用多个在过程物流之间传递热的换热器。这可以通过相互之间的热集成过程物流降低输入到两步制冷系统200中的能量的量。
如图2所示，离开储料池110的饱和液体制冷剂112可以膨胀穿过膨胀装置102达到中等压力，在该压力下蒸气和液体可以分离。例如，随着饱和液体制冷剂112闪蒸穿过膨胀装置102，在比饱和液体制冷剂112更低的压力和温度下制备了蒸气制冷剂204和液体制冷剂206。然后蒸气制冷剂204和液体制冷剂206可以流入节约装置202中。在不同的实施方案中，节约装置202是进行蒸气制冷剂204和液体制冷剂206分离的闪蒸罐。蒸气制冷剂204可以流向中等压力压缩机步骤，在那里蒸气制冷剂204可以与从第一压缩机210处出来的饱和蒸气制冷剂118合并，生成混合的饱和蒸气制冷剂208。混合的饱和蒸气制冷剂208之后可以流向第二压缩机212。
来自节约装置202的液体制冷剂206可以等焓膨胀穿过第二膨胀装置214。第二膨胀装置214例如可以是膨胀阀门或液压膨胀器。膨胀时会发生一些蒸发，产生包括蒸气和液体两者的制冷剂混合物216，降低温度和压力。制冷剂混合物216将具有比没有节约装置的系统中的制冷剂混合物更高的液体含量。更高的液体含量可以降低制冷剂循环速率和/或减少第一压缩机210的能量消耗。
制冷剂混合物216在低于对过程物流116进行冷却到的温度的温度下进入还已知作为蒸发器的急冷器104中。正如相关的图1中讨论的那样，该过程物流116在急冷器104中冷却。此外，饱和的蒸气制冷剂118流过压缩机210和212以及冷凝器108，并且产生的液体制冷剂120储存在储料池110中，正如相关的图1中讨论的那样。
可以理解的是图2的工艺流程图并不意在说明两步制冷系统200包括图2中显示的所有组成部分。此外，两步制冷系统200可以包括图2未显示的任意数目的其他组成部分，这取决于具体实施方式的细节。例如，两步制冷系统200可以包括图2中未显示的任意数目的其他节约装置或其他类型的设备。此外，节约装置202可以是换热节约装置而不是闪蒸罐。换热节约装置还可以用于降低制冷循环速率并且降低压缩机能量消耗。
在一些实施方案中，两步制冷系统200包括对于1个的节约装置202，以及多于2个的压缩机210和212。例如，两步制冷系统200可以包括两个节约装置和三个压缩机。通常，如果制冷系统200包括X个节约装置，那么该制冷系统200将包括X+1个压缩机。这种具有多个节约装置的制冷系统200可以形成级联制冷系统的一部分。
图3是包括换热节约装置302的单步制冷系统300的工艺流程图。类似数字项根据与图1相关的项目进行描述。在不同的实施方案中，单步制冷系统300使用混合氟碳化合物制冷剂。此外，在不同的实施方案中，单步制冷系统300在包括NRU的氮气制冷或甲烷自制冷系统的上游实施。多个单步制冷系统300还可以在这种氮气制冷系统或甲烷自制冷系统的上游串联实施。
如图3所示，离开储料池110的饱和液体制冷剂112可以膨胀穿过膨胀装置102达到中等压力，在该压力下蒸气和液体可以分离制备制冷剂混合物114。该制冷剂混合物114可以在比冷却过程物流116到的温度更低的温度下流向急冷器104。该过程物流116可以在急冷器104中冷却，正如相关的图1讨论的那样。
来自制急冷器104的饱和蒸气制冷剂118可以流过换热节约装置302。冷的、低压饱和蒸气制冷剂118可以用于使换热节约装置302中的饱和液体制冷剂112过冷。从换热节约装置302出来的过热蒸气制冷剂304之后可以流过压缩机106和冷凝器108，并且得到的液体制冷剂120可以储存在储料池110中，正如相关的图1讨论的那样。
可以理解的是图3的工艺流程图并不意在说明单步制冷系统300包括图3中显示的所有组成部分。此外，单步制冷系统300可以包括图3未显示的任意数目的其他组成部分，这取决于具体实施方式的细节。
图4是LNG制备系统400的工艺流程图。如图4所示，LNG 402可以使用多个不同的冷却系统由天然气物流404制备。如图4所示，一部分天然气物流404可以在进入LNG制备系统400之间从天然气物流404中分离出来，并且可以用作燃料气体物流406。剩余的天然气物流404可以流入初始天然气加工系统408。在天然气加工系统408中，天然气物流404可以纯化和冷却。例如，天然气物流404可以使用第一混合氟碳化合物制冷剂410、第二混合氟碳化合物制冷剂412和高压氮气制冷剂414冷却。天然气物流404的冷却会导致LNG 402的制备。在一些实施方案中，较宽温度范围的混合制冷剂系统使其可能将单独的混合制冷剂用于第一混合氟碳化合物制冷剂410和第二混合氟碳化合物制冷剂412两者。
在LNG制备系统400中，重质烃416可以从天然气物流404中除去，并且一部分重质烃416可以在重质烃加工系统420中用于制备汽油418。此外，汽油418的制备期间任何从重质烃416中分离出来的残留天然气422都可以返回到天然气物流404中。
制备的LNG 402可以包括一些量的氮气424。因此，LNG 402可以流过NRU 426。NRU 426从LNG 402中分离出氮气424，制备最终的LNG产物。
可以理解的是图4的工艺流程图并不意在说明LNG制备系统400包括图4中显示的所有组成部分。此外，LNG制备系统400可以包括图4未显示的任意数目的其他组成部分或过程中氟碳化合物制冷剂急冷器的不同位置，这取决于具体实施方式的细节。例如，任何数目的选择性制冷系统也可以用于从天然气物流404制备LNG 402。此外，任何数目的不同制冷系统可以用于联合以制备LNG 402。
用于LNG制备的烃加工系统
根据本发明描述的实施方案，LNG可以在烃加工系统中使用混合氟碳化合物制冷剂制备。在一些实施方案中，混合氟碳化合物制冷剂中的氟碳化合物组分是非可燃性、无毒且非反应性的。用于特殊混合氟碳化合物制冷剂的氟碳化合物组分可以对其进行选择以至于混合氟碳化合物制冷剂的冷却曲线几乎与正在冷却的LNG的冷却曲线匹配。混合氟碳化合物制冷剂的冷却曲线与LNG的冷却曲线的匹配会提高烃加工系统的性能和效率。
图5是包括SMR循环502的烃加工系统500的工艺流程图。该SMR循环502可以使用混合氟碳化合物制冷剂508冷却原料气体504以制备LNG 506。该烃加工系统500还包括低压NRU 510，其可以通过从包括氮气的燃料物流512中分离LNG 506而用于纯化LNG 506。
SMR循环502包括换热器514、压缩机516、冷凝器518和膨胀装置520。膨胀装置520例如可以是膨胀阀门或液压膨胀器。该混合氟碳化合物制冷剂508从冷凝器518流向换热器514。在换热器514中，混合氟碳化合物制冷剂508通过间接换热冷却原料气体504以制备LNG 506。
混合氟碳化合物制冷剂508从换热器514流向膨胀装置520，并且等焓膨胀穿过膨胀装置520。膨胀时发生一些蒸发，产生包括蒸气和液体的急冷的混合氟碳化合物制冷剂522。急冷的混合氟碳化合物制冷剂522流回换热器514并且用于辅助冷却换热器514中的原料气体508。随着原料气体504与急冷的混合氟碳化合物制冷剂522换热，急冷的混合氟碳化合物制冷剂522蒸发，产生了蒸气混合的氟碳化合物制冷剂524。
蒸气混合的氟碳化合物制冷剂524之后在压缩机516中压缩并且流入冷凝器518。在冷凝器518中，蒸气混合的氟碳化合物制冷剂524转化为饱和的或略微过冷的、液态混合氟碳化合物制冷剂508。该液态混合氟碳化合物制冷剂508之后流回到换热器514中。
在不同的实施方案中，通过SMR循环502制备的LNG 506包括一些量的杂质，例如氮气。因此，LNG 506流入NRU 510中。该NRU 510从LNG 506中分离出包括氮气的燃料物流512，制备最终的LNG产物。最终的LNG产物之后可以使用泵526从烃加工系统500流向期望的目标单元中。
可以理解的是图5的工艺流程图并不意在说明烃加工系统500包括图5中显示的所有组成部分。此外，烃加工系统500可以包括图5未显示的任意数目的其他组成部分，这取决于具体实施方式的细节。
图6是具有添加了氮气制冷系统600的图5的烃加工系统500的工艺流程图。类似数字项根据与图5相关的项目进行描述。根据图6所示的实施方案，SMR循环502可以在较高的温度下操作。因此，SMR循环502的输出物可以是冷却的原料气体504，而不是LNG 506，或者其可以是冷却的原料气体504和LNG 506的混合物。
原料气体504从SMR循环502流入氮气制冷系统600。在氮气制冷系统600中，原料气体可以通过在第一换热器604中与氮气制冷剂602间接换热而冷却以制备LNG 506。LNG 506之后流入NRU 510中，正如相关的图5所讨论的那样。
氮气制冷系统600包括第一换热器604、第二换热器606、压缩机608、冷凝器610和膨胀器612。氮气制冷剂602从第一换热器604流过第二换热器606。在第二换热器606中，氮气制冷剂602通过与急冷的、蒸气氮气制冷剂614间接换热而冷却。氮气制冷剂602之后在压缩机608中压缩并且流入冷凝器610中。
在冷凝器610中，氮气制冷剂602转化为蒸气氮气制冷剂614。蒸气氮气制冷剂614流过第二换热器606，其中蒸气氮气制冷剂614与流出第一换热器604的较热的氮气制冷剂602换热。
急冷的、蒸气氮气制冷剂614之后流过膨胀器612。膨胀器612使蒸气氮气制冷剂614膨胀到低压低压并且在温度上具有相应的减少。得到的冷的氮气制冷剂602流过第一换热器604以与原料气体504换热。
可以理解的是图6的工艺流程图并不意在说明氮气制冷系统500包括图6中显示的所有组成部分。此外，氮气制冷系统500可以包括图6未显示的任意数目的其他组成部分，这取决于具体实施方式的细节。
图7是具有添加了甲烷自制冷系统700的图5的烃加工系统500的工艺流程图。类似数字项根据与图5相关的项目进行描述。根据图7所示的实施方案，SMR循环502可以在较高的温度下操作。因此，SMR 502的输出物可以是冷却的原料气体504，而不是LNG 506，或者其可以是冷却的原料气体504和LNG 506的混合物。
冷却的原料气体504从SMR循环502流入NRU 510。NRU 510纯化原料气体504，制备LNG底部物流702和燃料气体顶部物流704。LNG底部物流702流过膨装置706，例如膨胀阀门或液压膨胀器，并且流入换热器708。在换热器708中，LNG底部物流702与顶部燃料物流704换热，冷却顶部燃料物流704并且制备包括蒸气燃料物流512和液态燃料物流712两者的混合燃料物流710。
混合燃料物流710之后流入闪蒸槽714中。闪蒸槽714将蒸气燃料物流512与液态燃料物流712分离。液态燃料物流712之后可以作为回流流回NRU 510中。
随着LNG底部物流702与顶部燃料物流704在换热器708中换热，它可以部分蒸发，制备混合相原料物流716。混合相原料物流716从换热器708流入甲烷自制冷系统700中的第一闪蒸槽718。
第一闪蒸槽718将混合相原料物流716分离为包括主要部分的天然气的蒸气物流720和LNG物流722。蒸气物流720流入第一压缩机724中。来自第一压缩机724的得到的天然气物流726可以在原料气体504进入SMR循环502之前与最初的原料气体504合并。
LNG物流722从第一闪蒸槽718流过膨胀装置728，例如膨胀阀门或液压膨胀器，其控制着LNG物流722流入第二闪蒸槽730。特别的，膨胀装置728可以允许一部分来自LNG物流722的液体闪蒸，产生流入第二闪蒸槽730的混合相物流。
第二闪蒸槽730将混合相物流分成最终的LNG产物506和主要包括天然气的蒸气物流732。蒸气物流732流入第二压缩机734中。在蒸气物流720进入第一压缩机724之前，来自第二压缩机734的蒸气物流732与来自第一闪蒸槽718的蒸气物流720合并。此外，来自第二闪蒸槽730的最终LNG产物506可以使用泵526流到期望的目标单元处。
可以理解的是图7的工艺流程图并不意在说明烃加工系统500包括图7中显示的所有组成部分。此外，烃加工系统500可以包括图7未显示的任意数目的其他组成部分，这取决于具体实施方式的细节。
图8是包括预冷的SMR循环802的烃加工系统800的工艺流程图。该预冷的SMR循环802可以使用混合氟碳化合物制冷剂808冷却原料气体804以制备LNG 806。该烃加工系统800还包括低压NRU 810，其可以用于通过将LNG 806与包括氮气的燃料物流812分离而纯化LNG 806。
在预冷的SMR循环802中，使引入的原料气体804在第一急冷器814中通过与氟碳化合物制冷剂间接换热而预冷和部分冷凝。例如，原料气体804可以使用制冷剂共混物例如R-410a或R-404a，或者使用纯组分制冷剂冷却例如R-125、R-32或R-218在第一急冷器814中冷却。
急冷的原料气体816之后流入主低温换热器818中。在主低温换热器818中，原料气体816通过与混合氟碳化合物制冷剂808间接换热而冷却以制备LNG 806。主低温换热器818可以包括多个小直径、螺旋缠绕的管束820，其可以允许冷却的原料气体816和混合氟碳化合物制冷剂808之间非常接近的温度匹配。
混合氟碳化合物制冷剂808流过主低温换热器818之后，混合氟碳化合物制冷剂808膨胀穿过膨胀装置822，例如膨胀阀门或液压膨胀器。膨胀时发生一些蒸发，产生了包括蒸气和液体两者的急冷的混合氟碳化合物制冷剂824。急冷的混合氟碳化合物制冷剂824之后通过多个喷雾嘴826喷入主低温换热器818中。在不同的实施方案中，将急冷的混合氟碳化合物制冷剂824喷入主低温换热器818中提供了原料气体816和流过管束820的混合氟碳化合物制冷剂808的额外冷却。
急冷的混合氟碳化合物制冷剂824之后作为底部物流828流出主低温换热器818。底部物流828在压缩机830中压缩，制备压缩的混合氟碳化合物制冷剂832。该压缩的混合氟碳化合物制冷剂832在第二急冷器834和第三急冷器836中急冷并且部分冷凝。得到的急冷的混合氟碳化合物制冷剂838流入闪蒸槽839中，其将急冷的混合氟碳化合物制冷剂838分离为蒸气物流和液体物流。蒸气物流作为混合氟碳化合物制冷剂808流入主低温换热器818，并且液体物流作为额外的混合氟碳化合物制冷剂840流入主低温换热器818中。额外的混合氟碳化合物制冷剂840可以通过与混合氟碳化合物制冷剂808间接换热，从而为混合氟碳化合物制冷剂808提供冷却。
一旦离开主低温换热器818，额外的混合氟碳化合物制冷剂840就膨胀穿过膨胀装置842，例如膨胀阀门或液压膨胀器。膨胀时发生一些蒸发，产生包括蒸气和液体的急冷的混合氟碳化合物制冷剂844。急冷的混合氟碳化合物制冷剂844之后通过许多额外的喷雾嘴846喷入主低温换热器818中。流过主低温换热器818之后，急冷的混合氟碳化合物制冷剂844与底部物流828一起流出主低温换热器818。
来自主低温换热器818的制备的LNG 806流过膨胀装置848，例如膨胀阀门或液压膨胀器，并且流入NRU 810。该NRU 810从LNG 806中分离出燃料物流812，制备最终的LNG产物。最终的LNG产物之后可以使用泵850从烃加工系统800流到期望的目标单元处。
可以理解的是图8的工艺流程图并不意在说明烃加工系统800包括图8中显示的所有组成部分。此外，烃加工系统800可以包括图8未显示的任意数目的其他组成部分，这取决于具体实施方式的细节。在一些实施方案中，除了一种或多种氟碳化合物制冷剂组分之外，用于图8的主低温换热器818的混合氟碳化合物制冷剂808还包括氮气，例如R-728，和/或氩气，例如R-740。
图9是包括DMR循环902的烃加工系统900的工艺流程图。该DMR循环902可以包括串联连接的暖MR循环和冷MR循环。该DMR循环902可以使用暖MR循环中的第一混合氟碳化合物制冷剂908和冷MR循环中的第二混合氟碳化合物制冷剂910用于冷却原料气体904以制备LNG906。烃加工系统900还包括低压NRU 912，其可以通过将LNG 906与包括氮气的最终燃料物流914分离而用于纯化LNG 906。
在一些实施方案中，暖MR循环中的第一混合氟碳化合物制冷剂908包括R-32、R-152a、R-245fa、R-227ea、HFE-347mcc和/或其他高沸点组分。此外，在一些实施方案中，冷MR循环中的第二混合氟碳化合物制冷剂910包括R-14、R-170、R-41、氙气、R-23、R-116、R-1150、R-50、R-784和/或其他低沸点组分。
在烃加工系统900中，将原料气体904使用第一换热器916和第二换热器918冷却以制备LNG 906。原料气体904在第一换热器916中通过与第一混合氟碳化合物制冷剂908和第二混合氟碳化合物制冷剂910间接换热而进行冷却。
来自第一换热器916的第一混合氟碳制冷剂908流到膨胀装置920处，例如膨胀阀门或液压膨胀器，并且等焓膨胀穿过膨胀装置920。膨胀时发生一些蒸发，产生包括蒸气和液体的急冷的混合氟碳化合物制冷剂922。该急冷的混合氟碳化合物制冷剂922流回第一换热器916并且在第一换热器916中用于冷却第一混合氟碳化合物制冷剂908，第二混合氟碳化合物制冷剂910和原料气体904。随着第一混合氟碳化合物制冷剂908、第二混合氟碳化合物制冷剂910和原料气体904与急冷的混合氟碳化合物制冷剂922换热，冷却的氟碳化合物制冷剂922蒸发，产生蒸气混合的氟碳化合物制冷剂924。
该蒸气混合的氟碳化合物制冷剂924之后在压缩机926中压缩并且在冷凝器928中冷凝。冷凝的混合氟碳化合物制冷剂之后作为第一混合氟碳化合物制冷剂908流回第一换热器916。
来自第一换热器916的第二混合氟碳化合物制冷剂910流入第二换热器918中。在第二换热器918中，第二混合氟碳化合物制冷剂910与原料气体904一起进一步冷却，制备LNG 906。
一旦离开第二换热器918，第二混合氟碳化合物制冷剂910流到膨胀装置930处，例如膨胀阀门或液压膨胀器，并且等焓膨胀穿过膨胀装置930。膨胀时发生一些蒸发，产生包括蒸气和液体的急冷的混合氟碳化合物制冷剂932。该急冷的混合氟碳化合物制冷剂932流回到第二换热器918处并且在第二换热器918中用于冷却原料气体904和第二混合氟碳化合物制冷剂910。随着原料气体904与急冷的混合氟碳化合物制冷剂932换热，急冷的混合氟碳化合物制冷剂932蒸发，产生蒸气混合的氟碳化合物制冷剂934。
蒸气混合的氟碳化合物制冷剂934之后在压缩机936中压缩，并且在换热器938中冷却。冷凝的混合氟碳化合物制冷剂作为第二混合氟碳化合物制冷剂910流回第一换热器916中。
在不同的实施方案中，通过DMR循环902制备的LNG 906包括一些量的杂质，例如氮气。因此，LNG 906流入NRU 912中。该NRU 912从LNG 906中分离出燃料物流914，制备最终的LNG产物。最终的LNG产物可以使用泵940从烃加工系统900流到期望的目标单元处。
可以理解的是图9的工艺流程图并不意在说明烃加工系统900包括图9中显示的所有组成部分。此外，烃加工系统900可以包括图9未显示的任意数目的其他组成部分，这取决于具体实施方式的细节。
图10A和10B是包括SMR循环1002、NRU 1004和甲烷自制冷系统1006的烃加工系统1000的工艺流程图。在不同的实施方案中，烃加工系统1000用于从天然气物流1010制备LNG 1008。
如图10A所示，天然气物流1010流入烃加工系统1000的管线接头1012中。该管线接头1012合并了天然气物流1010和另一种天然气物流。合并的天然气物流在第一压缩机1014中压缩并且通过管线1018流入另一个管线接头1016中。
管线接头1016将天然气物流拆分成两个分开的天然气物流。第一天然气物流通过管线接头1020与另一个天然气物流合并，并且之后作为燃料1022流出烃加工系统1000。第二天然气物流在第一急冷器1024中急冷并且流入另一个管线接头1026中。管线接头1026将天然气物流拆分成两个分开的天然气物流。第一天然气物流通过管线1030流入SMR循环1002中的第一换热器1028中。第二天然气物流通过管线1034流入第二换热器1032中。
在第一换热器1028中，天然气物流通过与循环的混合氟碳化合物制冷剂物流间接换热进行冷却。来自第一换热器1028的混合氟碳化合物制冷剂物流通过管线1038流到膨胀装置1036处，例如膨胀阀门或液压膨胀器，并且等焓膨胀穿过膨胀装置1036。膨胀时发生一些蒸发，产生包括蒸气和液体的急冷的混合氟碳化合物制冷剂物流。急冷的混合氟碳制冷剂物流流回第一换热器1028并且在第一换热器1028中用于辅助冷却天然气物流。随着天然气物流与急冷的混合氟碳化合物制冷剂物流换热，急冷的混合氟碳化合物制冷剂物流蒸发，产生蒸气混合的氟碳化合物制冷剂物流。
蒸气混合的氟碳化合物制冷剂物流之后在第二压缩机1040中压缩并且在第二急冷器1042中部分冷凝。冷凝的混合氟碳化合物制冷剂之后通过管线1046流入第一闪蒸槽1044中。闪蒸槽将部分冷凝的混合氟碳化合物制冷剂物流分成蒸气混合的氟碳化合物制冷剂物流和液体混合的氟碳化合物制冷剂。蒸气混合的氟碳化合物制冷剂物流在第三压缩机1048中压缩并且流入管线接头1050中。液体混合的氟碳化合物制冷剂物流通过泵1052泵入管线接头1050中。
在管线接头1050中，蒸气和液体混合的氟碳化合物制冷剂物流再次合并。再次合并的混合氟碳化合物制冷剂物流在第三急冷器1053中进一步冷却并且流回第一换热器1028中。在第一换热器1028中，再次合并的混合氟碳化合物制冷剂物流充分冷凝和过冷，并且之后通过管线1038流回膨胀装置1036。
来自第一换热器1028的得到的LNG物流流入管线接头1054中，其中它与来自第二换热器1032的LNG物流合并。合并的LNG物流之后通过管线1056流入NRU 1004中以便从LNG物流中除去过多的氮气。特别的，LNG物流流入再沸器1058中，其降低了LNG物流的温度。冷却的LNG物流可以在液压膨胀涡轮1060中膨胀并且流过膨胀装置1062，例如膨胀阀门或液压膨胀器，其降低了LNG物流的温度和压力。
LNG物流流入低温分馏塔1064，例如NRU 1004中的NRU塔。此外，热量通过管线1066从再沸器1058传递给低温分馏塔1064。低温分馏塔1064通过低温蒸馏法从LNG物流中分离出氮气。顶部物流通过管线1068流出低温分馏塔1064。顶部物流可以包括主要量的甲烷，氮气和其他低沸点或不可冷凝的气体，例如氦气，它们从LNG物流中分离出来。
顶部物流通过管线1068流入回流冷凝器1070中。在回流冷凝器1070中，顶部物流通过与LNG物流的间接换热而冷却。加热的顶部物流之后流入回流分离器1072中。回流分离器1072分离顶部物流中的任何液体并且使该液体作为回流返回低温分馏塔1064。液体通过回流分离器1072与顶部物流的分离导致蒸气物流的制备。该蒸气物流可以是包括主要量的氮气和其他低沸点气体的燃料物流。来自回流分离器1072的蒸气物流通过管线1074流过第二换热器1032。蒸气物流在第四压缩机1076中压缩，在第四急冷器1078中急冷，在第五压缩机180中进一步压缩，并且在第五急冷器1082中进一步急冷。燃料物流之后与其他天然气物流在管线接头1020中合并并且作为燃料1022流出烃加工系统1000。
在低温分馏塔1064中制备的底部物流包括主要量的LNG和痕量的氮气。该LNG物流流入回流冷凝器1070并且用于冷却来自低温分馏塔1064的顶部物流。随着LNG物流与顶部物流换热，其部分蒸发，制备多相天然气物流。
该多相天然气物流通过管线1083流入第二闪蒸槽1084。第二闪蒸槽1084将多相天然气物流分成天然气物流和LNG物流。天然气物流在管线接头1086中合并到另一个天然气物流中，在第六压缩机1087中压缩，并且在管线接头1012中与最初的天然气物流1010合并。
来自第二闪蒸槽1084的LNG物流流过膨胀装置1088，例如膨胀阀门或液压膨胀器，其控制了天然气物流流入第三闪蒸槽1089。膨胀装置1088降低了天然气物流的温度和压力，导致天然气物流闪蒸为天然气物流和LNG物流两者。之后天然气物流通过第三闪蒸槽1089从LNG物流中分离出来。
天然气物流从第三闪蒸槽1089流入管线接头1090中，其中天然气物流与另一个天然气物流合并。合并的天然气物流在第七压缩机1091中压缩并且之后流入管线接头1086中。
来自第三闪蒸槽1089的LNG物流流过膨胀装置1092，例如膨胀阀门或液压膨胀器，其控制了天然气物流流入第四闪蒸槽1093。膨胀装置1092降低了天然气物流的温度和压力，导致天然气物流闪蒸为天然气物流和LNG物流。天然气物流之后通过第四闪蒸槽1093从LNG物流中分离出来。
天然气物流从第四闪蒸槽1093流入管线接头1094，其中天然气物流与另一个天然气物流合并。合并的天然气物流在第八压缩机1095中压缩并且之后流入管线接头1090中。
LNG物流流入LNG罐1096。LNG罐1096可以储存LNG物流任何一段时间。在LNG罐1096中生成的沸出气体流到管线接头1094处并且合并到来自第四闪蒸槽1093的天然气物流中。在任何时间点上，最终的LNG物流1008可以通过泵1098输送到LNG罐1097处用于运输到市场。将最终的LNG物流1008装载入LNG罐1097时生成的额外沸出气体1099可以在烃加工系统1000中回收。
可以理解的是图10A和10B的工艺流程图并不意在说明烃加工系统1000包括图10A和10B中显示的所有组成部分。此外，烃加工系统1000可以包括图10A和10B未显示的任意数目的其他组成部分，这取决于具体实施方式的细节。
图11A和11B是包括节约DMR循环1102、NRU 1104和甲烷自制冷系统1106的烃加工系统1100的工艺流程图。在不同的实施方案中，烃加工系统1100用于从天然气物流1110制备LNG 1108。
如图11A所示，天然气物流1110流入烃加工系统1100的管线接头1112中。该管线接头1112将天然气物流1110拆分成三个分开的天然气物流。第一天然气物流通过管线1116流到管线接头1114处。在管线接头1114中，第一天然气物流与另一个包括天然气的物流合并，并且合并的物流作为燃料1118流出烃加工系统1100。
来自管线接头1112的第二天然气物流流入NRU 1104中。在NRU 1104中，天然气物流在第一换热器1120中冷却并且在管线接头1122中与离开节约DMR循环1102的LNG物流合并。
此外，第三天然气物流作为主要原料物流从管线接头1112流到另一个管线接头1124处。在管线接头1124中，天然气物流与另一个来自甲烷自制冷系统1106的天然气物流合并。合并的天然气物流之后在节约DMR循环1102中冷却。特别的，天然气物流使用节约DMR循环1102的暖MR循环中的第二换热器1126、第三换热器1128和第四换热器1130冷却。天然气物流使用节约DMR循环1102的冷MR循环中的第五换热器1132和第六换热器1134进一步冷却。
在第二换热器1126中，天然气物流通过与循环的暖氟碳化合物制冷剂物流间接换热而进行冷却。来自第二换热器1126的暖氟碳化合物制冷剂物流流入管线接头1140中，其中它与来自第三和第四换热器1128和1130的另一个暖氟碳化合物制冷剂系统合并。
来自管线接头1140的暖氟碳化合物制冷剂物流在压缩机1142中压缩并且在急冷器1144中急冷。暖氟碳化合物制冷剂物流之后流过第二换热器1126。在第二换热器1126中，暖氟碳化合物制冷剂物流通过间接换热而过冷。来自第二换热器1126的过冷氟碳化合物制冷剂物流流到管线接头1148处，其将氟碳化合物制冷剂物流分成两个氟碳化合物制冷剂物流。第一氟碳化合物制冷剂物流流过膨胀装置1150并且回到第二换热器1126中。在第二换热器1126中，氟碳化合物制冷剂物流冷却天然气物流和流过第二换热器1126的另一个氟碳化合物制冷剂物流。氟碳化合物制冷剂物流之后流入管线接头1140中。
第二氟碳化合物制冷剂物流通过管线1152从管线接头1148流入第三换热器1128中。在第三换热器1128中，氟碳化合物制冷剂物流通过间接换热进一步急冷和过冷。来自第三换热器1128的过冷氟碳化合物制冷剂物流流到管线接头1153处，其将氟碳化合物制冷剂物流分成两个氟碳化合物制冷剂物流。第一氟碳化合物制冷剂物流流过膨胀装置1154并且回到第三换热器1128中。在第三换热器1128中，氟碳化合物制冷剂物流冷却天然气物流和流过第三换热器1128的其它氟碳化合物制冷剂物流。氟碳化合物制冷剂物流之后流入管线接头1156中，其中它与来自第四换热器1130的另一个暖氟碳化合物制冷剂物流合并。来自管线接头1156的合并的暖氟碳化合物制冷剂物流在压缩机1158中压缩，在急冷器1159中急冷，并且流入管线接头1140中以便与离开第二换热器1126的氟碳化合物制冷剂物流合并。
第二氟碳化合物制冷剂物流通过管线1160从管线接头1153流入第四换热器1130中。在第四换热器1130中，氟碳化合物制冷剂物流通过间接换热进一步急冷和过冷。来自第四换热器1130的过冷氟碳化合物制冷剂物流流过膨胀装置1161并且回到第四换热器1130中。在第四换热器1130中，氟碳化合物制冷剂物流冷却天然气物流和流过第四换热器1130的其它氟碳化合物制冷剂物流。氟碳化合物制冷剂物流之后在压缩机1163中压缩并且流入管线接头1156中以便与离开第三换热器1128的氟碳化合物制冷剂物流合并。
在不同的实施方案中，来自节约DMR循环1102的冷MR循环的氟碳化合物制冷剂物流通过管线1164流过暖MR循环中的第二换热器1126、第三换热器1128和第四换热器1130。在第二换热器1126、第三换热器1128和第四换热器1130中，来自冷MR循环的氟碳化合物制冷剂物流在暖MR循环中通过与氟碳化合物制冷剂的间接换热而冷却和冷凝。离开第四换热器1130的冷的、液体氟碳化合物制冷剂物流通过管线1165流入冷MR循环的第五换热器1132中。
在第五换热器1132中，冷的氟碳化合物制冷剂物流通过间接换热进一步过冷。来自第五换热器1132的过冷氟碳化合物制冷剂物流流到管线接头1166处，其将氟碳化合物制冷剂物流分成两个氟碳化合物制冷剂系统。第一氟碳化合物制冷剂物流流过膨胀装置1167并且回到第五换热器1132中。在第五换热器1132中，氟碳化合物制冷剂物流冷却天然气物流和在管线1165中进入的液体氟碳化合物制冷剂物流。该氟碳化合物制冷剂物流之后流入管线接头1168中，其中它与来自第六换热器1134的氟碳化合物制冷剂物流合并。合并的氟碳化合物制冷剂物流在压缩机1169中压缩，在急冷器1170中急冷，并且通过管线1164流回节约DMR循环1102的暖MR循环中。
第二氟碳化合物制冷剂物流通过管线1171从管线接头1166流入第六换热器1134中。在第六换热器1134中，氟碳化合物制冷剂物流通过间接换热进一步急冷和过冷。来自第六换热器1134的氟碳化合物制冷剂物流流过膨胀阀门1172并且流回第六换热器1134中。在第六换热器1134中，氟碳化合物制冷剂物流冷却天然气物流，制备LNG物流并且急冷液体氟碳化合物制冷剂物流。该氟碳化合物制冷剂物流之后在压缩机1173中压缩并且流入管线接头1168中，其中它与离开第五换热器1132的氟碳化合物制冷剂物流合并。
来自第六换热器1134的得到的LNG物流流出节约DMR循环1102并且通过管线1174流入NRU 1104中。特别的，LNG物流流入管线接头1122中，其中它与离开第一换热器1120的天然气物流合并。LNG物流之后流入再沸器1175中，其降低了LNG物流的温度。冷却的LNG物流可以在液压膨胀涡轮1176中膨胀并且流过膨胀装置1177，例如膨胀阀门或液压膨胀器，其降低了LNG物流的温度和压力。
LNG物流流入低温分馏塔1178中，例如NRU 1104中的NRU塔。此外，热量从再沸器1175通过管线1179输送到低温分离塔1178处。低温分馏塔1178通过低温蒸馏法从LNG物流中分离氮气。顶部物流通过管线1180流出低温分馏塔1178。顶部物流可以包括主要量的甲烷，氮气和其他低沸点或不可冷凝的气体，例如已经从LNG物流中分离出来的氦气。
顶部物流流入回流冷凝器1181中。在回流冷凝器1181中，顶部物流通过与LNG物流间接换热进行冷却。加热的顶部物流之后流入回流分离器1182中。该回流分离器1182分离顶部物流中的任何液体并且使该液体作为回流返回低温分馏塔1178中。通过回流分离器1182从顶部物流中分离液体导致制备了蒸气物流。该蒸气物流可以是包括主要量的氮气和其他低沸点气体的燃料物流。来自回流分离器1182的蒸气物流流过第一换热器1120。蒸气物流之后在压缩机1183、第一急冷器1184、第二压缩机1185和第二急冷器1186中逐级压缩并且急冷。压缩的、急冷物流之后在管线接头1114中与天然气物流合并，并且合并的物流作为燃料1118流出烃加工系统1100。
低温分馏塔1178中制备的底部物流包括主要量的LNG和痕量的氮气。该LNG流过回流冷凝器1181并且用于冷却来自低温分馏塔1178的顶部物流。随着LNG物流与顶部物流换热，它部分蒸发，制备了多相天然气物流。
多相天然气物流流入第三闪蒸槽1187中，其将多相天然气物流分成天然气物流和LNG物流。该天然气物流在管线接头1188中与另一个天然气物流合并，在压缩机1189中压缩，在急冷器1190中急冷并且在管线接头1124中与最初的天然气物流合并。
来自第三闪蒸槽1187的LNG物流流过膨胀装置1191，例如膨胀阀门或液压膨胀器，其控制着天然气物流流入第四闪蒸槽1192。膨胀装置1191降低了天然气物流的温度和压力，导致天然气物流闪蒸为天然气物流和LNG物流。天然气物流之后通过第四闪蒸槽1192从LNG物流中分离出来。
天然气物流从第四闪蒸槽1192流入管线接头1193中，其中天然气物流与另一个天然气物流合并。合并的天然气物流在压缩机1194中压缩并且之后流入管线接头1188中以便与来自第三闪蒸槽1187的天然气物流合并。
来自第四闪蒸槽1192的LNG物流流入LNG罐1195中。该LNG罐1195可以储存LNG物流任何一段时间。LNG罐1195中产生的沸出气体流到管线接头1193处并且合并到来自第四闪蒸槽1192的天然气物流中。在任何时间点上，最终的LNG物流1108可以使用泵1197输送到LNG罐1196处用于运输到市场。在将最终的LNG物流1108装载入LNG罐1196时产生的额外的沸出气体1198可以在烃加工系统1100中回收。
用于LNG制备的方法
图12是使用混合氟碳化合物制冷剂由天然气物流形成LNG的方法1200的工艺流程图。方法1200可以在任何合适类型的烃加工系统中实施。例如，方法1200可以通过与图5-11相关讨论的烃加工系统500或800-1100中的任一种实施。
方法1200在模块1202处开始，在那里，天然气在氟碳化合物制冷系统中使用混合氟碳化合物制冷剂冷却以制备LNG。混合氟碳化合物制冷剂可以包括任何合适的氟碳化合物组分的混合物，或任何合适的氟碳化合物组分与其他非可燃性组分，例如惰性化合物的混合物。例如，混合氟碳化合物制冷剂可以是任何数目的不同HFC、HFO和/或惰性化合物的混合物。
在氟碳化合物制冷系统中冷却天然气可以包括压缩该混合氟碳化合物制冷剂以提供压缩的混合氟碳化合物制冷剂和通过与冷却流体间接换热冷却该压缩的混合氟碳化合物制冷剂以提供冷却的混合氟碳化合物制冷剂。冷却的混合氟碳化合物制冷剂之后可以穿过换热区域，并且天然气可以在换热区域中通过与冷却的混合氟碳化合物制冷剂间接换热而进行冷却。
氟碳化合物制冷系统可以是任何合适类型的能够使用混合氟碳化合物制冷剂冷却天然气物流的制冷系统。例如，氟碳化合物制冷系统可以是SMR循环，DMR循环，TMR循环或预冷的MR循环。如果氟碳化合物制冷系统是DMR循环，例如，氟碳化合物制冷系统可以包括使用暖混合氟碳化合物制冷剂的第一MR循环和使用冷混合氟碳化合物制冷剂的第二MR循环。第一混合制冷剂循环和第二混合制冷剂循环可以串联连接。
在模块1204处，在NRU中从LNG中除去氮气。在一些实施方案中，通过NRU从天然气中分离出来的氮气物流用于进一步冷却至少一部分天然气。
在不同的实施方案中，天然气在自制冷系统中进一步冷却以制备LNG。该自制冷系统可以包括多个膨胀装置和闪蒸槽用于冷却天然气。此外，在一些实施方案中，天然气进一步在氮气制冷系统中使用氮气制冷剂冷却以制备LNG。例如该氮气制冷系统可以位于自制冷系统的上游。
可以理解的是图12的工艺流程图并不意在说明方法1200的模块以任何特别的次序进行，或者所有的模块都包括在每种情形中。此外，任何数量的额外模块都可以包括在方法1200中，这取决于具体实施方式的细节。
实施方案
本发明技术的实施方案包括以下编号段落中显示的方法和系统的任意组合。这并未考虑完全列出所有可能的实施方案，因为由本发明的说明书可以预想到大量的变形方式。
1.一种用于液化天然气(LNG)制备的烃加工系统，其包括：
配置为使用混合氟碳化合物制冷剂冷却天然气以制备LNG的氟碳化合物制冷系统；和
配置为从LNG中除去氮气的氮气排出单元(NRU)。
2.段落1的烃加工系统，其包括配置为使用氮气制冷剂进一步冷却天然气以制备LNG的氮气制冷系统。
3.段落1或2中任一段的烃加工系统，其包括配置为进一步冷却天然气以制备LNG的自制冷系统。
4.段落3的烃加工系统，其中自制冷系统包括多个闪蒸槽和多个膨胀装置。
5.段落1-3中任一段的烃加工系统，其中至少一部分天然气使用通过NRU从天然气中分离的氮气物流冷却。
6.段落1-3或5中任一段的烃加工系统，其中氟碳化合物制冷系统包括单独的混合制冷剂循环。
7.段落1-3、5或6中任一段的烃加工系统，其中氟碳化合物制冷系统包括预冷的混合制冷剂循环。
8.段落1-3或5-7中任一段的烃加工系统，其中氟碳化合物制冷系统包括双重混合制冷剂循环。
9.段落8的烃加工系统，其中双重混合制冷剂循环包括：
使用暖混合氟碳化合物制冷剂的第一混合制冷剂循环；和
使用冷混合氟碳化合物制冷剂的第二混合制冷剂循环，其中第一混合制冷剂循环和第二混合制冷剂循环串联连接。
10.段落1-3或5-8中任一段的烃加工系统，其中氟碳化合物制冷系统包括三重混合制冷剂循环。
11.段落1-3、5-8或10中任一段的烃加工系统，其中氟碳化合物制冷系统包括配置为允许通过在天然气和混合氟碳化合物制冷剂之间的间接换热而冷却天然气的换热器。
12.段落1-3、5-8、10或11中任一段的烃加工系统，其中氟碳化合物制冷系统包括：
配置为压缩该混合氟碳化合物制冷剂以提供压缩的混合氟碳化合物制冷剂的压缩机；
配置为冷却该压缩的混合氟碳化合物制冷剂以提供冷却的混合氟碳化合物制冷剂的急冷器；以及
配置为通过与冷却的混合氟碳化合物制冷剂间接换热冷却天然气的换热器。
13.段落1-3、5-8或10-12中任一段的烃加工系统，其中将该烃加工系统配置为急冷天然气用于烃露点控制。
14.段落1-3、5-8或10-13中任一段的烃加工系统，其中将该烃加工系统配置为急冷天然气用于天然气液体萃取。
15.段落1-3、5-8或10-14中任一段的烃加工系统，其中将该烃加工系统配置为将甲烷和轻质气体与二氧化碳和重质气体分离开。
16.段落1-3、5-8或10-15中任一段的烃加工系统，其中将该烃加工系统配置为制备烃用于液化石油气生产储存。
17.段落1-3、5-8或10-16中任一段的烃加工系统，其中将该烃加工系统配置为冷凝回流物流。
18.一种用于液化天然气(LNG)制备的方法，其包括：
在使用混合氟碳化合物制冷剂的氟碳化合物制冷系统中冷却天然气以制备LNG；并且
在氮气排出单元(NRU)中从LNG中除去氮气。
19.段落18的方法，其包括在使用氮气制冷剂的氮气冷却系统中进一步冷却天然气以制备LNG。
20.段落18或19中任一段的方法，其包括在自制冷系统中进一步冷却天然气以制备LNG。
21.段落20的方法，其包括使用通过NRU从天然气中分离出来的氮气物流冷却至少一部分天然气。
22.段落18-20中任一段的方法，其中在氟碳化合物制冷系统中冷却天然气包括：
压缩该混合氟碳化合物制冷剂以提供压缩的混合氟碳化合物制冷剂；
通过与冷却流体间接换热冷却该压缩的混合氟碳化合物制冷剂以提供冷却的混合氟碳化合物制冷剂；
使冷却的混合氟碳化合物制冷剂穿过换热区域；并且
使天然气与冷却的混合氟碳化合物制冷剂在换热区域中换热。
23.用于形成液化天然气(LNG)的烃加工系统，其包括：
配置为使用混合氟碳化合物冷却剂冷却天然气的混合制冷剂循环；其中该混合制冷剂循环包括配置为允许通过在天然气和混合氟碳化合物制冷剂之间的间接换热而冷却天然气的换热器；
配置为从天然气中除去氮气的氮气排出单元(NRU)；以及
配置为冷却天然气以制备LNG的甲烷自制冷系统。
24.段落23的烃加工系统，其中该混合氟碳化合物制冷剂包括两种或更多种氢氟碳化合物制冷剂的混合物。
25.段落2或24中任一段的烃加工系统，其中通过NRU从天然气中分离出来的氮气物流用于冷却至少一部分天然气。
26.段落23-25中任一段的烃加工系统，其中甲烷自制冷系统包括多个膨胀装置和多个闪蒸槽。
虽然本发明技术可以容许多种改进和可选择形式，但是本发明中讨论的实施方案仅通过实施例展示。然而，应当再次理解的是该技术并不意在限制本发明公开的特殊实施方案。当然，本发明技术包括落入附属权利要求的精神和范围内的所有可选择形式，改进形式和等价形式。

Claims (24)

1.一种用于液化天然气LNG制备的烃加工系统，其包括：
配置为使用混合氟碳化合物制冷剂冷却天然气以制备LNG的氟碳化合物制冷系统；
配置为从LNG中除去氮气的氮气排出单元NRU；和
配置为使用氮气制冷剂进一步冷却天然气以制备LNG的氮气制冷系统。
2.权利要求1的烃加工系统，其包括配置为进一步冷却天然气以制备LNG的自制冷系统。
3.权利要求2的烃加工系统，其中该自制冷系统包括多个闪蒸槽和多个膨胀装置。
4.权利要求1的烃加工系统，其中至少一部分天然气使用通过NRU从天然气中分离的氮气物流冷却。
5.权利要求1的烃加工系统，其中该氟碳化合物制冷系统包括单独的混合制冷剂循环。
6.权利要求1的烃加工系统，其中该氟碳化合物制冷系统包括预冷的混合制冷剂循环。
7.权利要求1的烃加工系统，其中该氟碳化合物制冷系统包括双重混合制冷剂循环。
8.权利要求7的烃加工系统，其中该双重混合制冷剂循环包括：
使用暖混合氟碳化合物制冷剂的第一混合制冷剂循环；和
使用冷混合氟碳化合物制冷剂的第二混合制冷剂循环，其中第一混合制冷剂循环和第二混合制冷剂循环串联连接。
9.权利要求1的烃加工系统，其中该氟碳化合物制冷系统包括三重混合制冷剂循环。
10.权利要求1的烃加工系统，其中该氟碳化合物制冷系统包括配置为允许通过在天然气和混合氟碳化合物制冷剂之间的间接换热而冷却天然气的换热器。
11.权利要求1的烃加工系统，其中该氟碳化合物制冷系统包括：
配置为压缩该混合氟碳化合物制冷剂以提供压缩的混合氟碳化合物制冷剂的压缩机；
配置为冷却该压缩的混合氟碳化合物制冷剂以提供冷却的混合氟碳化合物制冷剂的急冷器；以及
配置为通过与冷却的混合氟碳化合物制冷剂间接换热冷却天然气的换热器。
12.权利要求1的烃加工系统，其中将该烃加工系统配置为急冷天然气用于烃露点控制。
13.权利要求1的烃加工系统，其中将该烃加工系统配置为急冷天然气用于天然气液体萃取。
14.权利要求1的烃加工系统，其中将该烃加工系统配置为将甲烷和轻质气体与二氧化碳和重质气体分离开。
15.权利要求1的烃加工系统，其中将该烃加工系统配置为制备烃用于液化石油气生产储存。
16.权利要求1的烃加工系统，其中将该烃加工系统配置为冷凝回流物流。
17.一种用于液化天然气LNG制备的方法，其包括：
在使用混合氟碳化合物制冷剂的氟碳化合物制冷系统中冷却天然气以制备LNG；
在氮气排出单元NRU中从LNG中除去氮气；和
在使用氮气制冷剂的氮气冷却系统中进一步冷却天然气以制备LNG。
18.权利要求17的方法，其包括在自制冷系统中进一步冷却天然气以制备LNG。
19.权利要求18的方法，其包括使用通过NRU从天然气中分离出来的氮气物流冷却至少一部分天然气。
20.权利要求17的方法，其中在氟碳化合物制冷系统中冷却天然气包括：
压缩该混合氟碳化合物制冷剂以提供压缩的混合氟碳化合物制冷剂；
通过与冷却流体间接换热冷却该压缩的混合氟碳化合物制冷剂以提供冷却的混合氟碳化合物制冷剂；
使冷却的混合氟碳化合物制冷剂穿过换热区域；并且
使天然气与冷却的混合氟碳化合物制冷剂在换热区域中换热。
21.用于形成液化天然气LNG的烃加工系统，其包括：
配置为使用混合氟碳化合物冷却剂冷却天然气的混合制冷剂循环；其中该混合制冷剂循环包括配置为允许通过在天然气和混合氟碳化合物制冷剂之间的间接换热而冷却天然气的换热器；
配置为从天然气中除去氮气的氮气排出单元NRU；以及
配置为冷却天然气以制备LNG的甲烷自制冷系统。
22.权利要求21的烃加工系统，其中该混合氟碳化合物制冷剂包括两种或更多种氢氟碳化合物制冷剂的混合物。
23.权利要求21的烃加工系统，其中通过NRU从天然气中分离出来的氮气物流用于冷却至少一部分天然气。
24.权利要求21的烃加工系统，其中甲烷自制冷系统包括多个膨胀装置和多个闪蒸槽。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9441877B2 (en) 2010-03-17 2016-09-13 Chart Inc. Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method
FR3002311B1 (fr) * 2013-02-20 2016-08-26 Cryostar Sas Dispositif de liquefaction de gaz, notamment de gaz naturel
CA3140415A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
US11408673B2 (en) 2013-03-15 2022-08-09 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
US11428463B2 (en) 2013-03-15 2022-08-30 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
AR105277A1 (es) 2015-07-08 2017-09-20 Chart Energy & Chemicals Inc Sistema y método de refrigeración mixta
FR3039080B1 (fr) * 2015-07-23 2019-05-17 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Methode de purification d'un gaz riche en hydrocarbures
US10520250B2 (en) * 2017-02-15 2019-12-31 Butts Properties, Ltd. System and method for separating natural gas liquid and nitrogen from natural gas streams
US10627158B2 (en) * 2017-03-13 2020-04-21 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Coproduction of liquefied natural gas and electric power with refrigeration recovery
AU2018269511A1 (en) 2017-05-16 2019-11-28 Terrence J. Ebert Apparatus and process for liquefying gases
JP6730532B2 (ja) * 2017-09-14 2020-07-29 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置および冷凍装置
EP3517869A1 (en) * 2018-01-24 2019-07-31 Gas Technology Development Pte Ltd Process and system for reliquefying boil-off gas (bog)
AU2019322808B2 (en) 2018-08-14 2022-10-13 ExxonMobil Technology and Engineering Company Conserving mixed refrigerant in natural gas liquefaction facilities
US11015865B2 (en) 2018-08-27 2021-05-25 Bcck Holding Company System and method for natural gas liquid production with flexible ethane recovery or rejection
US11015846B2 (en) * 2018-12-20 2021-05-25 AG Equipment Company Heat of compression energy recovery system using a high speed generator converter system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6250105B1 (en) * 1998-12-18 2001-06-26 Exxonmobil Upstream Research Company Dual multi-component refrigeration cycles for liquefaction of natural gas
EP1340951A2 (en) * 1999-10-12 2003-09-03 Air Products And Chemicals, Inc. Hybrid cycle for production of liquefied natural gas
CN101880560A (zh) * 2009-05-05 2010-11-10 气体产品与化学公司 预冷却的液化方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1181049A (en) * 1967-12-20 1970-02-11 Messer Griesheim Gmbh Process for the Liquifaction of Natural Gas
US4318723A (en) * 1979-11-14 1982-03-09 Koch Process Systems, Inc. Cryogenic distillative separation of acid gases from methane
US4435198A (en) * 1982-02-24 1984-03-06 Phillips Petroleum Company Separation of nitrogen from natural gas
US4411677A (en) * 1982-05-10 1983-10-25 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection from natural gas
DE19716415C1 (de) * 1997-04-18 1998-10-22 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
US6076372A (en) * 1998-12-30 2000-06-20 Praxair Technology, Inc. Variable load refrigeration system particularly for cryogenic temperatures
US6881354B2 (en) * 1998-12-30 2005-04-19 Praxair Technology, Inc. Multicomponent refrigerant fluids for low and cryogenic temperatures
US6357257B1 (en) * 2001-01-25 2002-03-19 Praxair Technology, Inc. Cryogenic industrial gas liquefaction with azeotropic fluid forecooling
US6412302B1 (en) 2001-03-06 2002-07-02 Abb Lummus Global, Inc. - Randall Division LNG production using dual independent expander refrigeration cycles
US6631625B1 (en) 2002-11-27 2003-10-14 Gsle Development Corporation (De Corp) Non-HCFC refrigerant mixture for an ultra-low temperature refrigeration system
EP1794262A4 (en) * 2004-06-18 2010-03-03 Exxonmobil Upstream Res Co DESIGN OF A HYDROCARBON FLUID PROCESSING SYSTEM
JP4521833B2 (ja) * 2004-11-15 2010-08-11 株式会社前川製作所 低温液化冷凍方法及び装置
EP1715267A1 (en) * 2005-04-22 2006-10-25 Air Products And Chemicals, Inc. Dual stage nitrogen rejection from liquefied natural gas
JP5139292B2 (ja) * 2005-08-09 2013-02-06 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー Ｌｎｇのための天然ガス液化方法
US20070107464A1 (en) * 2005-11-14 2007-05-17 Ransbarger Weldon L LNG system with high pressure pre-cooling cycle
US9528759B2 (en) * 2008-05-08 2016-12-27 Conocophillips Company Enhanced nitrogen removal in an LNG facility
GB2469077A (en) 2009-03-31 2010-10-06 Dps Bristol Process for the offshore liquefaction of a natural gas feed
JP5726184B2 (ja) * 2009-07-03 2015-05-27 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイＳｈｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｍａａｔｓｃｈａｐｐｉｊ Ｂｅｓｌｏｔｅｎｖｅｎｎｏｏｔｓｈａｐ 冷却された炭化水素流を製造する方法及び装置
KR101107437B1 (ko) * 2010-03-25 2012-01-19 한국가스공사연구개발원 천연가스 액화공정
US20120067079A1 (en) * 2010-03-25 2012-03-22 Sethna Rustam H Nitrogen rejection and liquifier system for liquified natural gas production
CA2840723C (en) * 2011-08-09 2019-10-01 Exxonmobil Upstream Research Company Natural gas liquefaction process
MY166784A (en) * 2012-03-30 2018-07-23 Exxonmobil Upstream Res Co Lng formation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6250105B1 (en) * 1998-12-18 2001-06-26 Exxonmobil Upstream Research Company Dual multi-component refrigeration cycles for liquefaction of natural gas
EP1340951A2 (en) * 1999-10-12 2003-09-03 Air Products And Chemicals, Inc. Hybrid cycle for production of liquefied natural gas
EP1455152A1 (en) * 1999-10-12 2004-09-08 Air Products And Chemicals, Inc. Hybrid cycle for the production of liquefied natural gas
CN101880560A (zh) * 2009-05-05 2010-11-10 气体产品与化学公司 预冷却的液化方法

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