CN105143799A - 用于生产低温压缩气体或液化气的设备和方法 - Google Patents

用于生产低温压缩气体或液化气的设备和方法 Download PDF

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Abstract

可有效地使用LNG的冷并可降低所需能量的将流体冷却并压缩以产生低温压缩流体的设备和方法，所述设备使用兰金循环系统，包括：第一压缩装置(1)、第一换热器(2)、膨胀装置(3)、第二换热器(4)和用于将来自第二换热器的传热介质引入第一压缩装置中的第一流动通道；和与膨胀装置连接的至少一个第二压缩装置(6)，其中在第二换热器处，低温液化天然气和传热介质经历热传递，其中在第一换热器处，物料气体和传热介质经历热传递以由物料气体生成低温流体，且其中其后将低温流体在第二压缩装置处压缩以产生低温压缩流体。

Description

用于生产低温压缩气体或液化气的设备和方法
本发明涉使用液化天然气(下文也称为“LNG”)的冷将流体冷却并压缩以产生低温压缩流体的设备和方法，特别用作将通过空气分离设备等产生的氮气液化的技术。
天然气在运输和储存等中作为设备用液化天然气(LNG)储存，并且主要用于热力发电或者在气化以后用于城市煤气。然后开发了有效利用LNG的冷的技术。一般而言，作为通过使用LNG的冷将氮气等液化的设备，使用一种方法，从而将氮气通过压缩机压缩至一定压力，使得氮气可通过与LNG热交换而液化，随后使氮气在换热器中经受与LNG热交换以通过提高温度而将LNG气化并将氮气液化。
另外，关于驱动压缩机的电力，晚上的费率设置为低于白天的费率，从而建议用于有效地将气体液化，同时考虑以上LNG的供应量波动和电力费率差的气体液化方法。例如，参考图7，已知通过具有至少一个气体压缩机101、至少一个气体膨胀涡轮103以及用于进行气体与液化天然气之间的热交换的换热器102的液化方法通过使用液化天然气的冷将气体液化的方法，其中当供应的液化天然气的量提高时，上述膨胀涡轮103停止或者以降低的量操作，而当供应的液化天然气的量降低时，上述膨胀涡轮103起动或者以提高的量操作(参见例如JP-A-05-45050)。
然而，用如上所述产生低温液化流体等的设备，在一些情况下发生如下各种问题。
(i)供入气体液化方法的LNG的量通常可能由于热力发电、城市煤气等的需求波动而波动，且可使用的冷的量也可能波动。因此，需要可有效地使用LNG的冷，使得即使供应的LNG量降低，液化流体等的产量可能不受影响的设备或方法。
(ii)为了在生产压缩气体的方法中将具有正常温度和正常压力的气体加压，需要加入大量能和冷以抑制伴随压缩的气体温度提高。在生产大量消耗的常用压缩气体如氮气的方法中，存在冷的有效使用和全面能量降低的大问题。
(iii)关于具有正常压力的气体开始液化时的温度，对LNG而言温度为约-80℃，而对氮气而言温度为约-120℃。例如，在使用LNG作为冷将正常压力下的氮气液化的方法中，在氮气液化起动的状态下，经受与该氮气热交换的LNG仍为具有大潜热的液态，使得鉴于单独的该方法，LNG的冷没有充分使用。另外，残余LNG的冷未必容易用于其它目的，使得在该液化方法中有效使用能量，包括LNG的冷存在大的问题。
本发明的目的是提供用于将流体冷却并压缩以产生低温压缩流体的设备和方法，其可有效地使用LNG的冷并可降低生产低温压缩流体中所需的能量。
本发明人和其他人进行了热心研究以解决上述问题，因此发现上述目的可通过下文所述生产低温压缩流体的设备和方法实现，由此完成本发明。
本发明使用兰金(Rankine)循环系统将流体冷却并压缩以产生低温压缩流体的设备包括：用于将传热介质绝热压缩的第一压缩装置；用于将绝热压缩传热介质恒压加热的第一换热器；用于将热传热介质绝热膨胀的膨胀装置；用于将绝热膨胀传热介质恒压冷却的第二换热器；用于将来自第二换热器的传热介质引入第一压缩装置中的第一流动通道；和与膨胀装置连接的至少一个第二压缩装置；其中在第二换热器处，低温液化天然气和传热介质经历热传递，其中在第一换热器处，供入的物料气体和传热介质经历热传递以由物料气体生成低温流体，且其中其后将低温流体在第二压缩装置处压缩以产生低温压缩流体。
另外，本发明将流体冷却并压缩以产生低温压缩流体的方法包括兰金循环系统，其中将通过第一压缩装置绝热压缩的传热介质在第一换热器中在恒压下加热，其后通过膨胀装置绝热膨胀，并在第二换热器中在恒压下进一步冷却，其中将低温液化状态的液化天然气引入第二换热器中以将其冷传递给传热介质，并将供入的物料气体引入第一换热器中以通过传热介质冷却，其后引入与膨胀装置连接的至少一个第二压缩装置中，以作为低温压缩流体提取。
用该结构，LNG的冷可有效地用于制备低温压缩流体，并可实现所需能量的降低。具体而言，在验证本发明的方法中，发现热传递有效地通过与压缩流体热交换而进行，且制备低温气体中所需的冷与在使用LNG的冷的常压常规条件下制备低温流体中所需的冷相比是极低的。基于该知识，在本发明中，可有效地使用与压缩流体的热交换的兰金循环系统(下文也称为“RC”)用于制备低温流体，由此可更加有效得多地使用LNG的冷，且传递冷中所需的能量可通过借助RC的传热介质有效地传递高压LNG的冷以及在正常压力下将来自绝热压缩传热介质的冷能传递至供入的物料气体而很大程度地降低。
使用上述设备的本发明设备进一步包括：用于将来自第二压缩装置的低温压缩流体引入第一换热器和第二换热器中的至少一个中以形成液化组分的第二流动通道，用于调节来自第一换热器和第二换热器中的至少一个的低温压缩流体的压力的调节阀，和借助调节阀将低温压缩流体引入其中，进行气体-液体分离以容许从中提取液化组分的气体-液体分离器。
另外，本发明方法使用上述方法，其中将来自第二压缩装置的低温压缩流体在第一换热器或第二换热器中冷却并经受通过调节阀的压力调节，使液化组分在气体-液体分离器中经受气体-液体分离并作为低温液化组分从气体-液体分离器中提取出来。
当LNG的冷用于制备液化流体如氮气时，LNG的温度为约-155℃，而氮气在环境空气压力下的沸点为-196℃，使得温度水平中的这一差别必须在这些之间补偿。本发明使用兰金循环系统实现该功能。兰金循环系统中所用传热介质通过使用LNG的冷而冷却至约-150至-155℃以确保冷传递至氮气等。在通常将压力提高至临界压力或以上(例如5-6MPa)以后，冷在正常压力或低压条件下通过第一换热器传递至氮气等，且冷进一步通过第二换热器传递至压缩至高压的氮气等，由此可有效地制备液化氮气。在制备液化流体中，LNG的冷可有效地使用，并可很大程度地降低传递冷所需的能量。
本发明还涉及上述制备液化流体的设备，其中设备进一步包括：置于将来自第一换热器的传热介质引入膨胀装置中的第三流动通道中的第三换热器，其中传热介质、来自第二换热器的液化天然气和来自第二压缩装置的低温压缩流体在第三换热器处经历热交换。
用该结构，可进一步更有效地使用LNG的冷，并可进行以高能量效率制备液化流体。特别地，当将冷却水引入第三换热器中以通过具有大热容量的冷能进行热交换时，预备或辅助热向传热介质、液化天然气和低温压缩流体的传递可在开始时或者在停止时进行甚至至瞬时波动等，由此确保LNG的冷的稳定使用和稳定的能量效率。
本发明还涉及上述用于生产液化流体的设备，其中第一升压装置、第一分支流动通道、第二升压装置和第二分支流动通道置于第四流动通道中，物料气体通过所述第四流动通道引入第一换热器中；第四换热器和第三分支流动通道置于引导来自气体-液体分离器的液化组分通过的第五流动通道中；其具有第六流动通道，来自气体-液体分离器的气体组分借助第一换热器或第二换热器通过所述第六流动通道引入第一分支流动通道，和第七流动通道，在第三分支流动通道处分支的液化组分借助第四换热器和第一换热器或第二换热器通过所述第七流动通道引入第二分支流动通道中，在那里借助第四换热器从中提取来自气体-液体分离器的液化组分。
本领域中已知通过在多个阶段中将物料气体压缩，可有效地供入物料气体，并改进将该物料气体引入其中的换热器中的热交换效率。本发明使得可通过在多个阶段中提供压缩机作为物料气体进料装置并且在提取以将液化流体与其物料气体混合以前立即使液化流体以稳定条件返回而以稳定的条件以及良好的能量效率提供液化流体。
本发明还涉及上述用于生产液化流体的设备，其中包含兰金循环系统，所述多个兰金循环系统使用具有不同沸点或热容量的多种传热介质，其中在通过与使用具有低沸点或小热容量的传热介质的一个兰金循环系统中涉及的膨胀装置连接的第二压缩装置压缩以后将来自第一换热器的物料气体引入第一换热器中，其后在通过与使用具有高沸点或大热容量的传热介质的另一兰金循环系统中涉及的膨胀装置连接的第二压缩装置压缩以后将来自第一换热器的物料气体引入第一换热器中。
在许多情况下，用于生产液化流体的设备在线用于半导体生产设备等中，使得需要气体连续供应，以及其供应量、供应压力等可很大地波动。另外，如前文所述，存在未必确保LNG的稳定供应的情况。本发明使得可以通过用多个兰金循环系统构造而以稳定条件和良好能量效率提供液化流体，所述兰金循环系统使用具有不同沸点或热容量的多种传热介质作为进行LNG的冷传递的传热介质，并在各个兰金循环系统中相对于这些情况下的波动元素调节可容易控制的控制元素，例如传热介质的流速和压力。附图简述
图1为阐述本发明用于将流体冷却并压缩以产生低温压缩流体的设备的基本示例结构的示意图；
图2为例示本发明用于产生液化流体的设备的第一示例结构的一个模型的示意图；
图3为例示本发明用于产生液化流体的设备的第一示例结构的另一模型的示意图；
图4为阐述本发明用于产生液化流体的设备的第二示例结构的示意图；
图5为阐述本发明用于产生液化流体的设备的第三示例结构的示意图；
图6为阐述本发明用于产生液化流体的设备的第四示例结构的示意图；和
图7为阐述根据常规技术的气体液化方法的示例结构的示意图。
本发明使用兰金循环系统(RC)将流体冷却并压缩以产生低温压缩流体的设备(下文称为“本发明设备”)包括：用于将传热介质绝热压缩的第一压缩装置，用于将绝热压缩传热介质恒压加热的第一换热器；用于将热传热介质绝热膨胀的膨胀装置；用于将绝热膨胀传热介质恒压冷却的第二换热器；用于将来自第二换热器的传热介质引入第一压缩装置中的(第一)流动通道；和与膨胀装置连接的至少一个第二压缩装置；其中在第二换热器处，低温液化天然气(LNG)和传热介质经历热传递，其中在第一换热器处，供入的物料气体和传热介质经历热传递以由物料气体生成低温流体，并且其中其后将低温流体在第二压缩装置处压缩以产生低温压缩流体。其后参考附图描述本发明实施方案。此处，在本发明实施方案中，可例示其中氮气为待液化气体的情况；然而，本发明可类似地用于其它气体如空气、氩气等的液化。另外，各部分的条件，例如温度、压力和流速可根据其它条件如气体的类型和流速适当地变化。
本发明设备的基本结构示意性地例示于图1中。本发明设备具有传热介质在其中循环的兰金循环系统(RC)。传热介质形成循环系统，其中相继地，传热介质通过用作第一压缩装置的压缩泵1绝热压缩，在第一换热器2中通过物料气体恒压冷却，通过用作膨胀装置的涡轮机3绝热膨胀，在第二换热器4中通过LNG的冷恒压冷却，并通过压缩泵1再次抽吸。通过该结构，LNG的冷可稳定且有效地传递至物料气体。此处，“传热介质”可选自各种物质，例如烃、液化氨、液化氯和水。另外，在正常温度下以及在正常压力下，传热介质可不仅包括液体，而且包括气体，使得可应用具有大热容量的气体如二氧化碳。除甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等单独地用作烃的情况外，最佳的沸点或热容量可通过多种化合物的混合物设计。特别地，当如稍后所述使用多个RC时，LNG的冷能可通过例如在一个RC中使用“甲烷+乙烷+丙烷”混合物并在另一RC中使用“乙烷+丙烷+丁烷”混合物而以多个温度带热传递。
将具有预定流速的LNG供入第二换热器4中，由此确保预定量的冷。通过控制LNG的供应流速，可容易地调整传递至物料气体的冷。具有所需流速的物料气体通过进料泵5供入第一换热器2中，由此将预定量的冷传递至物料气体以将物料气体冷却至所需温度。另外，将物料气体引入为第二压缩装置的压缩机6中以压缩至所需压力并作为所需低温压缩流体提取。通过该结构，所需低温压缩流体可以以稳定条件生产。另外，能量效率与其中LNG的冷和物料气体经受直接热交换的常规设备相比可很大程度地改进。
如上所述，低温压缩流体在一定条件下生产，使得在其中形成兰金循环系统(RC)的本发明设备中，将低温液化状态的液化天然气引入第二换热器4中以将其冷传递至传热介质，并将由进料泵5供入的物料气体引入第一换热器2中以通过传热介质冷却，其后引入与膨胀装置(涡轮机)3连接的至少一个第二压缩装置(压缩机)6中，以作为低温压缩流体提取。
具体而言，呈现一个实例，其中通过将乙烷和丙烷作为主要组分以等摩尔比混合而得到的混合物例如用作RC的传热介质；将约6MPa的LNG引入第二换热器4中；且氮气作为物料气体供入。在该实例中，在约0.05MPa下引入第二换热器4中的传热介质在冷却至约-115℃以后引出，通过压缩泵1绝热压缩至约1.8MPa，引入第一换热器2中，在通过与物料气体热交换而加热以后引出，通过涡轮机3绝热膨胀，并在约-45℃和约0.05MPa下引入第二换热器4中。在约2.1MPa下引入第一换热器2中的氮气在冷却至约-90℃以后引出，通过与涡轮机3连接的压缩机6压缩至约5MPa，并作为具有约-90℃的温度和约5MPa的压力的低温压缩氮气提取。
将使用本发明设备制备低温压缩氮气的情况与使用常规方法制备低温压缩氮气的情况对比，以验证其能量效率。如下文所述，通过使用本发明设备可实现约50％或更多的改进。
(i)使用常规方法制备低温压缩氮气的情况
假定LNG以1吨/小时供入，且压缩机以15.7kWh的电力操作，例如可将677Nm3/h的氮气从20巴加压至37巴。在该时间期间，压缩机的入口温度为40℃，且其出口温度为111℃。
(ii)使用本发明方法制备低温压缩氮气的情况
得到类似低温压缩氮气，即将677Nm3/h的氮气从20巴加压至37巴所需的LNG的量为0.485吨/小时。
(iii)当对比两种情况时，由下式1发现电力可降低约8kWh，即约52％。
(1-0.485)×0.515＝8.09[kWh]
8.09/15.7＝0.52...(式1)
使用本发明设备生产液化流体的设备
使用本发明设备生产液化流体的设备(下文称为“本发明液化设备”)的基本示例结构(第一示例结构)示意性地显示于图2中。在下文中，本发明设备的那些共有的元件以共同的名称和参考符号表示，并省略其描述。本发明液化设备具有与本发明设备类似的兰金循环系统(RC)，且包括(第二)流动通道，来自第二压缩装置6的低温压缩流体通过所述(第二)流动通道进入第一换热器2和第二换热器4中的至少一个(第一示例结构中的第二换热器4)中，调节阀7，其用于调整来自第一换热器2或第二换热器4(来自第一示例结构中的第二换热器4)的包含液化组分的低温压缩流体的压力，和气体-液体分离器8，低温压缩流体借助调节阀7引入其中以进行液化组分的气体-液体分离，由此提取来自气体-液体分离器8的低温液化组分。除在上述本发明设备中的功能外，由于供入的LNG的温度与物料气体的沸点之间的差而导致的热传递困难可由于有效地使用RC而消除。换言之，通过将LNG的冷进一步传递至压缩低温气体，该冷可有效地用于将低温气体液化。通过该结构，可稳定且有效地制备液化流体。
换言之，将来自第二压缩装置6的低温压缩流体在第二换热器4中冷却并经受通过调节阀7的压力调整，使液化组分在气体-液体分离器8中经受气体-液体分离并作为来自气体-液体分离器8的低温液化组分提取。此时，当物料气体例如为具有比氮气或氧气高得多的沸点的乙烷或丙烷时，低温压缩流体可通过引入第一换热器2中而液化，如图3中例示的。这是因为来自LNG的冷的温差是小的，并且在将原材料从第一换热器2中引出并在压缩状态下再次引入第一换热器2中时，足够用于液化的LNG的冷可借助传热介质传递。另外，在“LNG的压力”>“物料气体的压力”(例如约50巴)时，LNG可能泄露到物料气体侧，使得该结构可避免其风险。
与在上述本发明设备中的具体实例类似，呈现一个具体实例，其中通过将乙烷和丙烷作为主要组分以等摩尔比混合而得到的混合物例如用作RC的传热介质；将约6MPa的LNG引入第二换热器4中；且氮气作为物料气体供入。在约2.1MPa下引入第一换热器2中的物料气体由于通过压缩机6而变成约-90℃且约5MPa的低温压缩氮气。将该低温压缩氮气进一步引入第二换热器4中以冷却至约-153℃，然后借助调节阀7膨胀以冷却至约-179℃，其后将主要包含液化组分的液化氮气引入气体-液体分离器8中。在气体-液体分离器8经受气体-液体分离的液化组分作为约-179℃且约0.05MPa的液化氮气提取。
与在上述本发明设备中的验证试验类似，将使用本发明液化设备制备液化氮气的情况与使用常规方法制备液化氮气的情况对比，以验证其能量效率。如下文所述，通过使用本发明设备可实现约25％或更多的改进。
(i)使用常规方法制备液化氮气的情况
LNG以1吨/小时提供，在制备约0.05MPa的液化氮气中需要0.28kWh/Nm3的能量。
(ii)使用本发明方法制备液化氮气的情况
在上述本发明液化设备中的具体实例的条件下，0.21kWh/Nm3的能量在制备约0.05MPa的液化氮气中是足够的。
(iii)当对比两种情况时，由下式1发现电力可降低约25％。
(0.28-0.21)/0.28＝0.25...(式1)
本发明液化设备的另一示例结构(第二示例结构)示意性地显示于图4中。与第一示例结构类似，根据第二示例结构的本发明液化设备具有兰金循环系统(RC)、调节阀7和气体-液体分离器8，其中第三换热器9置于(第三)流动通道中，来自第一换热器2的传热介质通过所述(第三)流动通道引入膨胀装置(涡轮机)3中，其中传热介质、来自第二换热器的液化天然气4和来自第二压缩装置(压缩机)6的低温压缩流体在第三换热器9中经受热交换。除在第一示例结构中的功能外，LNG的冷可进一步更有效地使用，并可进行具有高能量效率的液化流体制备。此处，与第一示例结构类似，可应用其中低温压缩流体可通过引入第一换热器2中而液化的结构。
换言之，在第三换热器9中，LNG的冷可通过LNG的残留冷用于将在第一换热器2中加热的传热介质和压缩以具有提高热量的低温压缩流体冷却而进一步更有效地使用。另外，此处解释其中将冷却水引入第三换热器9中的结构。可进行具有大热容量的与冷能热交换，并可实现热能向传热介质、液化天然气和低温压缩流体的快速传递。甚至至起动时或者停止时的瞬时波动等，可实现热能向传热介质、液化天然气和低温压缩流体的预备或辅助传递，由此可确保LNG的冷的稳定使用和稳定能量效率。
本发明液化设备的第三示例结构示意性地显示于图5中。除第二示例结构外，根据第三示例结构的本发明液化设备的特征在于第一升压装置(进料泵)5、第一分支流动通道S1、第二升压装置10和第二分支流动通道S2置于(第四)流动通道L5中，物料气体通过所述(第四)流动通道L5引入第一换热器2中；第四换热器11和第三分支流动通道S3置于(第五)流动通道L8中，通过所述(第五)流动通道L8引入来自气体-液体分离器8的液化组分；该设备具有(第六)流动通道L11，来自气体-液体分离器8的气体组分借助第二换热器4通过所述(第六)流动通道L11引入第一分支流动通道S1中，且具有(第七)流动通道L12，在第三分支流动通道S3处分支的液化组分借助第四换热器11和第二换热器4通过所述(第七)流动通道L12引入第二分支流动通道S2中，其中来自气体-液体分离器8的液化组分借助第四换热器11提取。通过在多个阶段中布置压缩机作为物料气体进料装置以及通过在提取并将它与物料气体混合以前立即使液化流体以稳定条件返回而赋予稳定且具有良好能量效率的液化流体的供应。
在第三示例结构中，例示一种结构，其中第二调节阀12置于第三分支流动通道S3中，并借助第二调节阀12将来自第四换热器11的一部分液化流体再次引入第四换热器11中。尽管具有低压，通过将低温液化流体用第二调节阀12绝热膨胀而制备具有进一步较低温度的液化流体，并可容许在第四换热器11中充当冷。
验证使用根据第三示例结构的液化设备制备液化氮气的情况中各流动通道中气体或液体的温度和压力。验证结果例示于表1中。
[表1]
流动通道编号 L1 L2 L3 L4 L5 L6
压力(巴) 65.50 61.00 1.10 4.95 21.00 20.80
温度(℃) -156 -1 6 40 40 -91
流动通道编号 L7 L8 L10 L11 L12 L13
压力(巴) 51.67 5.10 5.10 5.00 1.23 1.60
温度(℃) -20 -179 -192 -192 -190 -45
流动通道编号 L14 L15 L16 S2 S1
压力(巴) 1.50 19.00 18.50 1.10 4.95
温度(℃) -115 -114 30 -31 -88
本发明液化设备的第四示例结构示意性地显示于图6中。除第三示例结构外，根据第四示例结构的本发明液化设备的特征是该设备使用包含具有不同沸点或热容量的多种传热介质的多个兰金循环系统，其中在通过与使用具有低沸点或小热容量的传热介质的一个兰金循环系统RCa中涉及的膨胀装置3a连接的第二压缩装置6a压缩以后，将来自第一换热器2的物料气体引入第一换热器2中，其后在通过与使用具有高沸点或大热容量的传热介质的另一兰金循环系统RCb中涉及的膨胀装置3b连接的第二压缩装置6b压缩以后，将来自第一换热器2的物料气体引入第一换热器2中。通过用使用相对于传递LNG的冷中涉及的传热介质具有不同沸点或热容量的多种传热介质的多个兰金循环系统构建以及通过相对于波动元素如液化流体的供应量和供应压力调整可能容易控制的控制元素如各兰金循环系统中传热介质的流速和压力而赋予稳定且具有良好能量效率的液化流体供应。
如本文提及的具有不同沸点或热容量的多种传热介质不仅包括其中物质本身是不同的情况和其中构成混合物或化合物的物质是不同的情况，而且包括其中多种物质的混合物的组成是不同的情况。例如，具有不同的特征的两个兰金循环系统可通过用20％甲烷、40％乙烷和40％丙烷的混合物形成一种传热介质并用2％甲烷、49％乙烷和49％丙烷的混合物形成另一种传热介质而构成。通过其组合，可实现与各种波动元素匹配的冷或冷能的传递，并可实现能量至与膨胀装置连接的压缩装置的有效传递。
另外，当使用具有不同组分的传热介质时，可形成进一步更宽范围的热传递功能。换言之，由于LNG的冷的温度与物料气体的沸点或如上所述压缩气体(流体)的温度之间的关系，LNG的冷可使用的温度带存在限制，使得LNG的冷可通过如第四示例结构中串联排列一个兰金循环系统RCa和另一兰金循环系统RCb而用于多个温度带。例如，LNG的冷能可通过在一个兰金循环系统RCa中使用“甲烷+乙烷+丙烷”混合物并在另一兰金循环系统RCb中使用“乙烷+丙烷+丁烷”混合物而在多个温度带中热传递。LNG的冷能可通过如第四示例结构中串联排列一个兰金循环系统RCa和另一兰金循环系统RCb以及通过在一个兰金循环系统RCa中使用例如-150至-100℃的LNG冷能并在另一兰金循环系统RCb中使用例如-150至-100℃的LNG冷能而有效地使用。另外，当这用作用于将氮气压缩的能量时，每液化氮气产量所需的能量(消耗的电力)可极大地降低。
如上所示基于各描述性图描述了各个示例结构；然而，本发明设备或本发明液化设备不限于这些，而是以较宽的概念，包括其组成元件的组合或者与其它相关已知组成元件组合构成。

Claims (7)

1.用于将流体冷却并压缩以产生低温压缩流体的设备，所述设备使用兰金循环系统，其包括：
用于将传热介质绝热压缩的第一压缩装置(1)；
用于将绝热压缩传热介质恒压加热的第一换热器(2)；
用于将热传热介质绝热膨胀的至少一个膨胀装置(3,3a,3b)；
用于将绝热膨胀传热介质恒压冷却的第二换热器(4)；
用于将来自第二换热器的传热介质引入第一压缩装置中的第一流动通道；和
与所述膨胀装置或所述膨胀装置中一个连接的至少一个第二压缩装置(6,6a,6b)；
其中在第二换热器处，低温液化天然气(LNG)和传热介质经历热传递，
其中在第一换热器处，供入的物料气体(GN2)和传热介质经历热传递以由物料气体生产低温流体(GPN2)，且
其中其后将低温流体在第二压缩装置处压缩以产生低温压缩流体。
2.根据权利要求1的设备，其中设备进一步包括：
用于将来自第二压缩装置(6、6b)的低温压缩流体引入第一换热器(2)和第二换热器(4)中的至少一个中以形成液化组分(LN2)的第二流动通道，
用于调整来自第一换热器和第二换热器中的至少一个的低温压缩流体的压力的调节阀(7)，和
低温压缩流体借助调节阀引入其中，进行气体-液体分离以容许从中提取液化组分的气体-液体分离器(8)。
3.根据权利要求1或2的设备，其中设备进一步包括：
置于将来自第一换热器的传热介质引入膨胀装置中的第三流动通道中的第三换热器，
其中传热介质、来自第二换热器的液化天然气和来自第二压缩装置的低温压缩流体在第三换热器处经历热交换。
4.根据权利要求2的设备，其中：
第一升压装置、第一分支流动通道、第二升压装置和第二分支流动通道置于第四流动通道中，物料气体通过所述第四流动通道引入第一换热器中；
第四换热器(11)和第三分支流动通道置于第五流动通道中，来自气体-液体分离器(8)的液化组分通过所述第五流动通道引入；
其具有第六流动通道，来自气体-液体分离器的气体组分借助第一换热器(2)或第二换热器(4)通过所述第六流动通道引入第一分支流动通道中，和第七流动通道，在第三分支流动通道处分支的液化组分借助第四换热器和第一换热器或第二换热器通过所述第七流动通道引入第二分支流动通道中；
其中来自气体-液体分离器的液化组分(LN2)借助第四换热器中从中提取。
5.根据权利要求1-4中任一项的设备，其使用包含具有不同沸点或热容量的多种传热介质的多个兰金循环系统，
其中在通过与形成使用具有低沸点或小热容量的传热介质的一个兰金循环系统的一部分的膨胀装置(3a)连接的第二压缩装置(6a)压缩以后，将来自第一换热器(2)的物料气体引入第一换热器中，其后在通过与形成使用具有高沸点或大热容量的传热介质的另一兰金循环系统的一部分的膨胀装置(3b)连接的第二压缩装置(6b)压缩以后，将来自第一换热器的物料气体引入第一换热器中。
6.将流体冷却并压缩以产生低温压缩流体的方法，
其使用兰金循环系统，其中将通过第一压缩装置绝热压缩的传热介质在第一换热器(2)中恒压加热，其后通过膨胀装置(3)绝热膨胀并在第二换热器(4)中进一步恒压冷却；
其中将低温液化天然气(LNG)引入第二换热器中以将其冷传递至传热介质，并将物料气体引入第一换热器中以通过传热介质冷却，其后引入与膨胀装置连接的至少一个第二压缩装置中，以作为低温压缩流体提取。
7.根据权利要求6的方法，其中将来自第二压缩装置的低温压缩流体在第一换热器或第二换热器中冷却并经受通过调节阀(7)的压力调节，使液化组分在气体-液体分离器(8)中经受气体-液体分离并作为低温液化组分(LN2)从气体-液体分离器中提取。
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