CN106066116B - 用于使天然气液化的集成甲烷制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本文描述一种用于使天然气供给流液化，以产生LNG产物的方法和系统。通过与在气态膨胀器循环中循环的气态甲烷或天然气制冷剂的间接热交换，来使天然气供给流液化，以产生第一LNG流。第一LNG流膨胀，并且产生的蒸气相和液体相分离而产生第一闪蒸气体流和第二LNG流。然后第二LNG流膨胀，产生的蒸气相和液体相分离而产生第二闪蒸气体流和第三LNG流，第三LNG流的所有或一部分形成LNG产物。通过使用所述流使第二LNG流或辅助LNG流过冷来从第二闪蒸气体重新获得制冷。

Description

用于使天然气液化的集成甲烷制冷系统
技术领域
本发明涉及一种用于使天然气供给流液化，以产生液化天然气(LNG)产物的方法和系统。
背景技术
天然气的液化是非常重要的工作过程。LNG的世界生产量超过了300MTPA，而且已经成功研究出了多种用于使天然气液化的各种制冷循环，它们在本领域中是已知的且广泛使用。
一些循环利用已蒸发或正在蒸发的制冷剂来提供用于液化天然气的冷却功能。在这些循环中，最初为气态的暖制冷剂(例如可为纯洁的单成分制冷剂或混合制冷剂)压缩、冷却和液化，以提供液体制冷剂。这个液体制冷剂然后膨胀，以便产生冷的蒸发的或蒸发制冷剂，它用来通过在制冷剂和天然气之间的间接热交换，来使天然气液化。产生的暖的蒸发制冷剂然后可压缩，以再次开始循环。本领域中已知且在本领域中使用的此类示例性循环包括单个混合制冷剂(SMR)循环、级联循环、双混合制冷剂(DMR)循环，以及丙烷预冷却混合制冷(C3MR)循环。
其它循环利用气态膨胀循环来提供用于液化天然气的冷却功能。在这些循环中，气态暖制冷剂压缩且冷却，以形成压缩制冷剂。压缩制冷剂然后膨胀，以进一步冷却制冷剂，从而产生膨胀的冷制冷剂，膨胀的冷制冷剂然后用来通过在制冷剂和天然气之间的间接热交换来使天然气液化。然后产生的暖膨胀制冷剂可压缩，以再次开始循环。本领域中已知且使用的此类示例性循环是氮膨胀器循环。
建立的氮膨胀器循环、级联、SMR和C3MR过程和它们用来使天然气液化的进一步论述可在例如J.C.Bronfenbrnner、M.Pillarella和J.Solomon的“Selecting a suitableprocess(选择适当过程)”，可用来Review the process technology options availablefor the liquefaction of natural gas(使天然气液化的过程技术选择的评论)，夏09，LNGINDUSTR.COM中找到。
目前，至今构建的用于使天然气液化的所有装置都建立在陆地上。关于LNG行业的进一步发展的重要趋势是研究远程离岸天然气田，它将需要在浮动平台上建立用于使天然气液化的系统。但是在漂浮平台上设计和操作这种LNG装置会引起多种需要克服的挑战。浮动平台上的运动是主要挑战之一。使用混合制冷剂(MR)的传统液化过程包括在制冷循环的某些点处的两相流，这可导致性能降低，因为如果在浮动平台上采用的话，液体-蒸气分配不均。另外，在采用液化制冷剂的任何制冷循环中，液体晃荡将引起额外的机械应力。
存储可燃成分的存货是采用制冷循环(诸如SMR、级联、DMR或C3MR过程)的许多LNG装置的另一个考量，因为不可获得这样的成分，或者因为安全考虑，诸如在浮动LNG(FLNG)平台的情况下尤其是这样。
因此，越来越需要研究出一种用于使天然气液化的过程，它包括最少两相流，并且需要最少的可燃制冷剂存货。
如上面提到的那样，氮再循环膨胀器过程是使用气态氮作为制冷剂的众所周知的过程。这个过程消除了对混合制冷剂的使用，并且因此它代表FLNG设施和需要最小烃存货的基于陆地的LNG设施的有吸引力的备选方案。但是，氮再循环膨胀器过程的效率较低且包括较大的热交换器、压缩机、膨胀器和管大小。另外，过程依赖于大量纯氮的可用性。
US 8,656,733教导了一种液化方法和系统，其中闭环气态膨胀器循环使用例如气态氮作为制冷剂，闭环气态膨胀器循环用来使诸如例如天然气供给流的供给流液化和过冷。在所述文献的图5中描绘的实施例中，可使用阀来使过冷LNG产物节流，或者过冷LNG产物在液压涡轮中膨胀，以便部分地蒸发流，并且产生的闪蒸气体可冷压缩和在制冷剂热交换器中依靠制冷剂而变暖，或者可在过冷器热交换器中依靠LNG流变暖。
US 6,412,302教导了一种用于生产LNG的过程，它使用双气态膨胀器循环来使天然气流冷却、液化和过冷。一个膨胀器循环使用气态甲烷、乙烷或经处理天然气作为制冷剂，而且其它膨胀器循环使用气态氮。LNG产物可在液体膨胀器中膨胀，然后在N2汽提器中经处理，以便提供经处理的LNG流。
US 6,658,890教导了一种用于使天然气液化的系统和方法，其中级联循环包括闭环丙烷回路、闭环乙烯回路和开环甲烷回路，它们用来使天然气供给流冷却、液化和过冷。天然气依靠蒸发的丙烷制冷剂而冷却，并且通过与蒸发的乙烯制冷剂的热交换而液化。产生的LNG流然后在过冷器热交换器中过冷，并且通过在两个连续的最终闪蒸阶段中使过冷LNG流闪蒸来进一步冷却，从而提供两个甲烷闪蒸气体流，它们在过冷器热交换器中用作制冷剂。来自第二最终闪蒸阶段的LNG流在过冷器热交换器中进一步过冷，然后在分流器中分开，以提供LNG产物流和液体甲烷流，液体甲烷流膨胀且还作为制冷剂回到过冷器热交换器。离开过冷器热交换器的暖甲烷制冷剂流压缩且再循环到天然气供给流。
US 7,234,321教导了一种用于使天然气液化的过程，其中天然气供给流在一系列预冷却器热交换器中依靠蒸发的混合制冷剂而预冷却，并且然后通过在液化膨胀器中膨胀来部分地液化。部分地液化的天然气流然后分离，以提供LNG流和甲烷蒸气流，蒸气流回到预冷却器热交换器且在其中变暖，然后压缩且再循环到天然气供给流。可使LNG流和进一步分离，以提供LNG产物，并且也回到预冷却器热交换器且在其中变暖的另外的甲烷蒸气流提供暖燃料气体。
US 2014/0083132教导了类似于US 7,234,321中教导的过程。但是，在US 2014/0083132中教导的过程中，不使用闭环混合制冷剂回路，而是使用开环气态甲烷膨胀器循环来预冷却天然气供给流，并且在天然气供给流在液化膨胀器中部分地液化之后，甲烷蒸气流与天然气供给流分开。
US 4,778,497教导了一种用于生产液体冷冻剂的过程，其中，使用开环气态膨胀器循环来使供给气体(冷冻剂)液化，开环气态膨胀器循环使用供给气体作为制冷剂。液化冷冻剂然后在过冷器热交换器中过冷，过冷器热交换器使用最终产物的闪蒸部分作为制冷剂。可使用该过程来液化的示例性供给气体包括氦、氢、大气气体、烃气，以及前述气体的混合物，诸如空气或天然气。
US 3,616,652教导了一种用于使天然气液化的过程，其中，使用开环气态膨胀器循环来使天然气液化。液化天然气然后闪蒸且分离，以提供LNG产物和闪蒸气体，闪蒸气体在气态膨胀器循环中用作制冷剂。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种使天然气供给流液化，以产生液化天然气(LNG)产物的方法，该方法包括：
(a)通过与作为气态制冷剂在气态膨胀器循环中循环的甲烷或天然气制冷剂的间接热交换，来使天然气供给流液化，以产生第一LNG流；
(b)使第一LNG流膨胀，以进一步冷却所述第一LNG流且使其部分地蒸发，并且使产生的蒸气相和液体相分离，以产生第一闪蒸气体流和第二LNG流；
(c)使第二LNG流膨胀，以进一步冷却所述第二LNG流且使其部分地蒸发，并且使产生的蒸气相和液体相分离，以产生第二闪蒸气体流和第三LNG流，LNG产物包括第三LNG流或其一部分；以及
(d)通过使用所述第二闪蒸气体流以通过间接热交换使下者过冷，来从第二闪蒸气体流重新获得制冷：
(i)在所述第二LNG流在步骤(c)中膨胀之前的第二LNG流的至少一部分；和/或
(ii)第一辅助LNG流，其至少一部分然后膨胀，并且分离而产生额外的蒸气和液体，以分别形成第二闪蒸气体流和第三LNG流。
根据本发明的第二方面，提供一种用于使天然气供给流液化，以产生液化天然气(LNG)产物的系统，该系统包括：
第一液化器热交换器，其布置成且可运行来接收天然气供给流和甲烷或天然气制冷剂，以及通过与甲烷或天然气制冷剂的间接热交换来使天然气供给流液化，以产生第一LNG流；
制冷回路，其布置成且可运行来使甲烷或天然气制冷剂作为气态制冷剂在气态膨胀器循环中循环，制冷回路连接到第一液化器热交换器上，以便传送循环气态制冷剂通过第一液化器热交换器；
布置成且可运行来接收第一LNG流，使第一LNG流膨胀，以便进一步冷却所述第一LNG流且使其部分地蒸发，并且使产生的蒸气相和液体相分离，以产生第一闪蒸气体流和第二LNG流的压力降低装置和相分离容器；
布置成且可运行来接收第二LNG流，使第二LNG流膨胀，以便进一步冷却所述第二LNG流且使其部分地蒸发，并且使产生的蒸气相和液体相分离，以产生第二闪蒸气体流和第三LNG流的压力降低装置和相分离容器，LNG产物包括第三LNG流或其一部分；以及
第一过冷器热交换器，其布置成且可运行来接收第二闪蒸气体流，以及从第二闪蒸气体流中重新获得制冷，第一过冷器热交换器进一步布置成且可运行来：
(i)在所述第二LNG流由布置成且可运行来使所述流膨胀的压力降低装置接收之前，接收第二LNG流的至少一部分，以及通过与第二闪蒸气体流的间接热交换来使第二LNG流的至少一部分过冷；和/或
(ii)在所述第一辅助LNG流的至少一部分由压力降低装置和相分离容器接收之前，接收第一辅助LNG流，以及通过与第二闪蒸气体流的间接热交换来使第一辅助LNG流过冷，压力降低装置和相分离容器布置成且可运行来使第一辅助LNG流的所述至少一部分膨胀和分离，以便产生额外的蒸气和液体，以分别形成第二闪蒸气体流和第三LNG流。
附图说明
图1是描绘根据本发明的实施例的天然气液化方法和系统的示意性流程图。
图2是关于图1中描绘的实施例中的第一预冷却器热交换器和第一液化器热交换器的冷却曲线的示意图。
图3是描绘根据本发明的另一个实施例的天然气液化方法和系统的示意性流程图。
图4是描绘根据本发明的另一个实施例的天然气液化方法和系统的示意性流程图。
图5是描绘根据本发明的另一个实施例的天然气液化方法和系统的示意性流程图。
图6是描绘根据本发明的另一个实施例的天然气液化方法和系统的示意性流程图。
图7是描绘根据本发明的另一个实施例的天然气液化方法和系统的示意性流程图。
图8是描绘根据本发明的另一个实施例的天然气液化方法和系统的示意性流程图。
图9是描绘根据本发明的另一个实施例的天然气液化方法和系统的示意性流程图。
图10是描绘根据本发明的另一个实施例的天然气液化方法和系统的示意性流程图。
具体实施方式
本发明提供用于使天然气液化的方法和系统，它们对于浮动LNG(FLNG)应用和/或任何其它应用是特别合适和有吸引力的，在这些应用中：制冷剂的两相流可引起运行困难；维护大量可燃制冷剂存货是成问题的；无法获得或难以获得大量纯氮或其它所需制冷剂成分；以及/或者装置的可用覆盖区域会约束可在制冷系统中使用的热交换器、压缩机、膨胀器和管的大小。
在本方法和系统中，不需要外部制冷剂来使天然气液化和过冷，因为用于使天然气液化和过冷的所有冷却功能都可由甲烷或经处理天然气制冷剂和LNG的最终阶段闪蒸提供。单相气态膨胀器循环采用甲烷或天然气制冷剂(以及使用例如一个或两个膨胀阶段)，单相气态膨胀器循环用来使天然气液化，以及可选地使天然气预冷却。采用至少两个闪蒸阶段的多阶段最终闪蒸系统(优选地补充在现场临时存储LNG产物的任何最终LNG存储箱)然后用来提供制冷，以实现过冷。
因而，本方法和系统允许消除对外部制冷剂的使用(或者备选地，限制性地使用外部制冷剂，使得它们仅用来提供预冷却功能)。由于在用来提供使天然气液化的冷却功能的制冷剂回路中循环的制冷剂在循环时保持完全(或者基本完全)为气相，所以与此回路中的两相制冷剂流相关联的问题得以避免。此外，与传统氮再循环过程相比，本液化方法提供更高的效率和更小的装备和管大小。
特别地，以及如上面提到的那样，根据本发明的第一方面，提供一种使天然气供给流液化，以产生液化天然气(LNG)产物的方法，如上面描述的那样，该方法包括步骤(a)、(b)、(c)和(d)。
如本文所用且除非另有说明，当应用于说明书和权利要求书中描述的本发明的实施例中的任何特征时，冠词“一”表示一个或多个。使用“一”不使含义局限于单个特征，除非特别地陈述了限制。以单数或复数名词或名字短语开头的定冠词“该”表示特定的具体特征或多个特定的具体特征，而且取决于其中使用它的上下文，可具有单数或复数内涵。
在方法的步骤(a)中，通过与作为气态制冷剂在气态膨胀器循环中循环的甲烷或天然气制冷剂的间接热交换来使天然气供给流液化，以便产生第一LNG流。第一LNG流可由所有天然气供给流形成，并且因此包括所有天然气供给流或由其组成，或者可仅由其一部分形成(优选大部分)，诸如其中，通过与甲烷或天然气制冷剂的间接热交换而使天然气供给流液化所产生的LNG的另一(优选少部分)部分用来形成一个或多个额外的LNG流，诸如例如辅助LNG流然后可在方法的步骤(d)中过冷，如将在下面进一步详细描述的那样。典型地，第一LNG流在介于-130℃和-90℃(包含性)之间的温度下产生。
如本文所用，用语“天然气供给流”还包含包括合成天然气和/或代用天然气的流。天然气的主要成分是甲烷(它典型地构成至少85摩尔%、更通常的是至少90摩尔%，以及平均大约95摩尔%的供给流)。天然气供给流典型地还包含少量其它较重的烃，诸如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等。原始天然气的其它典型成分包括一种或多种成分，诸如氮、氦、氢、二氧化碳和/或其它酸性气体和汞。但是，根据本发明来处理的天然气供给流如有必要将经过预处理，以将任何(相对而言)凝固点高的成分(诸如水分、酸性气体汞和/或较重的烃)的水平降低到避免结冻或热交换器(天然气供给流在其中液化)中的其它运行问题所必需的水平。
如本文所用，用语“甲烷制冷剂”主要是或完全是甲烷的制冷剂。典型地它将包括至少90摩尔%的甲烷，以及优选至少95摩尔%的甲烷。
如本文所用，用语“天然气制冷剂”指的是成分与天然气供给流相似或相同的制冷剂(并且因此将典型地还包括至少85摩尔%的甲烷)。天然气制冷剂可已经经过处理，使得如果需要，与天然气供给流相比，制冷剂中的较重的烃和/或比甲烷更重的其它成分(即，具有较低的挥发性或较高的熔点)中的一些或全部的含量降低，以便避免(或基本避免)天然气制冷剂在气态膨胀器循环中发生任何冷凝。
如本文所用，用语“间接热交换”指的是在两个流体之间的热交换，其中一些形式的物理阻隔件使两个流体保持彼此分离。
如本文所用，用语“气态膨胀器循环”指的是制冷循环，其中，所有或至少基本所有气态制冷剂(为了提供冷却功能而循环)在所有循环点处都保持为气态。在本申请的语境中，如果正在循环的至少95摩尔%的制冷剂在循环中保持为气相，则认为至少基本所有气态制冷剂都保持为气相。优选的是所有制冷剂在所有循环点处都保持为气相，但在实践中可发生一些少量冷凝，这取决于所使用的制冷剂的组成和运行条件，而且如果这对循环的运行或装备没有明显的不利影响，则这是可容忍的。
气态膨胀器循环典型地包括以下步骤：压缩暖的膨胀气态制冷剂，冷却压缩气态制冷剂，使冷却压缩气态制冷剂膨胀而形成膨胀冷气态制冷剂，以及使膨胀冷气态制冷剂变暖，以提供期望冷却功能(即，在本发明的情况下，提供用于使天然气供给流液化的冷却功能)，从而还再次形成暖膨胀气体，它被压缩，以再次开始循环。循环气态制冷剂的冷却典型地在一个或多个中间冷却器或后冷却器中进行，中间冷却器或后冷却器与用来压缩制冷剂的一个或多个压缩机相关联(冷却器例如可使用周围热沉，诸如在冷却器中使用周围温度空气或水，以通过间接热交换来对循环气态制冷剂进行冷却)。进一步冷却气态制冷剂还可在一个或多个热交换器中进行，其中使用循环气态制冷剂的一个或多个膨胀流来冷却循环气态制冷剂的一个或多个压缩流。使循环气态制冷剂膨胀典型地在一个或多个涡轮(或其它功膨胀装置)中进行，涡轮例如还可提供机械功率或电功率，机械功率或电功率可用来驱动一个或多个压缩机。其中进行气态膨胀循环的制冷剂回路当然包括必要的压缩机、冷却器、膨胀器和热交换器。
在本发明的一些实施例中，方法可使用甲烷或天然气制冷剂，其作为气态制冷剂在闭环气态膨胀器循环中循环。如本文所用，用语“闭环循环”、“闭环回路”等指的是制冷循环或回路，其中在正常运行期间，不从回路中移除制冷剂，或者不对回路添加制冷剂(除了补偿诸如由于泄漏等引起的意外小损失之外)。
在其它实施例中，方法可使用天然气制冷剂，其作为气态制冷剂在开环气态膨胀器循环中循环。如本文所用，用语“开环循环”、“开环回路”等指的是制冷剂循环或回路，其中在正常运行期间，连续地对回路添加制冷剂，以及从回路中移除制冷剂。因而，例如，在本发明的使用作为气态制冷剂在开环气态膨胀器循环中循环的天然气制冷剂的实施例中，可在开环回路中引入天然气流作为天然气供给和补充制冷剂的组合，天然气流然后与再循环气态制冷剂流结合。结合流然后可压缩和冷却，以形成压缩和冷却气态流，然后压缩和冷却气态流分流而形成待液化的天然气供给流和(冷却)气态制冷剂流。冷却气态制冷剂流然后可膨胀，以提供冷膨胀气态制冷剂流，冷膨胀气态制冷剂流变暖，以使天然气流液化，并且暖气态制冷剂可再循环，以再次开始循环。
在优选实施例中，甲烷或天然气制冷剂提供用于使天然气供给流液化的所有冷却功能。
在另一个优选实施例中，其中步骤(a)包括也通过与用本方法(将在下面进一步详细描述)产生的闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分的间接热交换来使天然气流液化，甲烷或天然气制冷剂和闪蒸气体流中的一个或多个的所述至少一部分提供用于使天然气供给流液化的所有冷却功能。
如本文所用，短语“用于使天然气供给流液化的冷却功能”指的是为了使天然气供给流从气态流转化成液体流所需的制冷。它不表示在液化之前预冷却天然气供给流可能需要的任何冷却功能(例如使气态天然气供给流的温度从周围温度降低)。
在本发明的一些实施例中，通过在天然气供给流和所述制冷剂和/或闪蒸气体之间的间接热交换，使用闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和/或甲烷或天然气制冷剂来预冷却天然气供给流。所述制冷剂和/或闪蒸气体可提供用于预冷却天然气供给流的所有冷却功能。
备选地或另外，通过间接热交换，可使用单独的制冷回路中的另一个制冷剂循环来预冷却天然气供给流，并且因而可使用该另一个制冷剂循环来提供用于预冷却天然气供给流的一些或所有冷却功能。在一个实施例中，作为气态制冷剂在闭环气态膨胀器循环中循环的乙烷和/或乙烯制冷剂可用来预冷却天然气供给流。在另外的其它实施例中，另外的其它制冷剂循环(诸如例如，丙烷循环、卤烃循环、氨循环、二氧化碳或溴化锂吸收循环)可用来提供用于预冷却天然气供给流的一些或所有冷却功能。所述额外的制冷剂循环还可提供用于预冷却甲烷制冷剂流的一些或所有冷却功能。
天然气供给流的液化可在任何适当形式的热交换器中进行，诸如(但不限于)壳管、盘管或板翅片类型的热交换器。但是，在优选实施例中，天然气供给流在盘管热交换器中液化(其例如可包括单个热交换器单元(包括封闭一个或多个管束或区段的壳体)，或者可包括各自具有其本身的壳体的不止一个热交换器单元。
在方法的步骤(b)中，第一LNG流膨胀，以进一步冷却所述第一LNG流且使其部分地蒸发，并且产生的蒸气相和液体相分离而产生第一闪蒸气体流和第二LNG流。第一闪蒸气体流可由第一LNG流膨胀和分离所产生的所有蒸气形成，并且因此包括该蒸气或者由该蒸气组成，或者第一闪蒸气体流可由该蒸气的仅一部分(但优选至少大部分)形成。同样，第二LNG流可由第一LNG流膨胀和分离所产生的所有液体形成，并且因此包括该液体或者由该液体组成，或者第二LNG流可由该液体的仅一部分(但优选至少大部分)形成。
如本文所用，用语“闪蒸气体”指的是通过膨胀(在本文也称为“闪蒸”或“闪蒸蒸发”)，并且从而降低液体流和压力且部分地蒸发液体流，然后使蒸气相分离，而获得的气体或蒸气。液体流可膨胀(或“闪蒸”)，从而将该流传送通过适合降低流的压力且从而使该流部分地蒸发的任何压力降低装置，例如J-T阀(或其它节流装置)或液压涡轮(或其它功膨胀装置)，但典型地优选使用阀或其它这种形式的节流装置。
在方法的步骤(c)中，第二LNG流膨胀，以进一步冷却所述第二LNG流且使其部分地蒸发，并且产生的蒸气相和液体相分离而产生第二闪蒸气体流和第三LNG流，LNG产物包括第三LNG流或其一部分。第二闪蒸气体流可由第二LNG流膨胀和分离所产生的所有蒸气形成，并且因此包括该蒸气或者由该蒸气组成，或者第二闪蒸气体流可由该蒸气的仅一部分(但优选至少大部分)形成。同样，第三LNG流可由第二LNG流膨胀和分离所产生的所有液体形成，并且因此包括该液体或者由该液体组成，或者可由该液体的仅一部分(但优选至少大部分)形成。
在方法的步骤(d)中，通过使用所述第二闪蒸气体流以通过间接热交换来使下者中的一个或两者过冷，来从第二闪蒸气体流重新获得制冷：(i)在所述第二LNG流在步骤(c)中膨胀之前的第二LNG流的至少一部分；以及(ii)第一辅助LNG流，其至少一部分然后膨胀，并且分离而产生额外的蒸气和液体，以分别形成第二闪蒸气体流和第三LNG流。
在优选实施例中，步骤(d)包括在所述第二LNG流在步骤(c)中膨胀之前，通过与与第二闪蒸气体流的间接热交换，来使第二LNG流的至少一部分过冷。
在其中步骤(d)包括通过与第二闪蒸气体流的间接热交换来使第一辅助LNG流过冷，以及使辅助LNG流的至少一部分膨胀和分离而产生额外的蒸气和液体，以分别形成第二闪蒸气体流和第三LNG流的那些实施例中，膨胀且部分地蒸发的辅助LNG流(或其一部分)可与膨胀且部分地蒸发的第二LNG流结合，而且结合的两相混合物分离成其构成蒸气相和液体相，以便提供第二闪蒸气体流和第三LNG流。备选地，来自膨胀且部分地蒸发的辅助LNG流(或其一部分)的分离的蒸气可与来自膨胀且部分地蒸发的第二LNG流的分离的蒸气结合，以便提供第二闪蒸气体流，并且来自膨胀且部分地蒸发的辅助LNG流(或其一部分)的分离的液体可与来自膨胀且部分地蒸发的第二LNG流的分离的液体结合，以便提供第三LNG流。
在其中步骤(d)包括通过与第二闪蒸气体流的间接热交换来使第一辅助LNG流过冷的那些实施例中，辅助LNG流可源自任何适当的源。辅助LNG流例如可包括已经预先液化的再循环闪蒸气体，如将在下面进一步详细描述的那样。备选地或另外，辅助LNG流可如上面描述的那样包括通过与未用来形成第一LNG流的甲烷或天然气制冷剂的间接热交换来使天然气供给流液化而产生的LNG的一部分。
在一些实施例中，方法可进一步包括一个或多个额外的闪蒸阶段，其中第三LNG流膨胀和分离，以进一步提供闪蒸气体和LNG流。
因而，在一个实施例中，方法进一步包括：
(e)使第三LNG流膨胀，以进一步冷却所述第三LNG流且使其部分地蒸发，并且使产生的蒸气相和液体相分离，以产生第三闪蒸气体流和第四LNG流，LNG产物包括第四LNG流或其一部分；以及
(f)通过使用所述第三闪蒸气体流以通过间接热交换使下者过冷，来从第三闪蒸气体流重新获得制冷：
(i)在所述第三LNG流在步骤(e)中膨胀之前的第三LNG流的至少一部分；和/或
(ii)由第一辅助LNG流的过冷部分形成的第二辅助LNG流，其至少一部分然后膨胀，并且分离而产生额外的蒸气和液体，以分别形成第三闪蒸气体流和第四LNG流。
在步骤(e)中，第三闪蒸气体流可由第三LNG流膨胀和分离所产生的所有蒸气形成，并且因此包括该蒸气或者由该蒸气组成，或者第三闪蒸气体流可由该蒸气的仅一部分(但优选至少大部分)形成。同样，第四LNG流可由第三LNG流膨胀和分离所产生的所有液体形成，并且因此包括该液体或者由该液体组成，或者第四LNG流可由该液体的仅一部分(但优选至少大部分)形成。
在优选实施例中，步骤(f)包括在所述第三LNG流在步骤(e)中膨胀之前，通过与第三闪蒸气体流的间接热交换，来使第三LNG流的至少一部分过冷。
在优选实施例中，步骤(d)包括通过与第二闪蒸气体流和第三闪蒸气体流两者的间接热交换，来使第二LNG流的至少一部分和/或第一辅助LNG流过冷(在步骤(d)中通过与第二LNG流和/或第一辅助LNG流的间接热交换而进一步变暖之前，第三闪蒸气体流在此情况下已经在步骤(f)中通过与第三LNG流或第二辅助LNG流的间接热交换而变暖)。
在优选实施例中，闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分或全部闪蒸气体流(例如第一、第二和/或第三闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分或全部第一、第二和/或第三闪蒸气体流)再循环，以便提供额外的LNG产物。这可用多种不同的方式实现。
在一个实施例中，方法可进一步包括通过下者使闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分再循环：压缩闪蒸气体流的所述至少一部分，以便形成一个或多个再循环气体流；以及使所述一个或多个再循环气体流中的一个或多个液化，以产生一个或多个液化再循环流。
再循环气体流优选通过下者液化：与作为气态制冷剂在气态膨胀器循环中循环的甲烷或天然气制冷剂的间接热交换；以及/或者与闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分的间接热交换。优选地，闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和/或甲烷或天然气制冷剂提供用于使再循环气体流液化的所有冷却功能。
方法然后可进一步包括使所述一个或多个液化再循环流中的一个或多个膨胀和分离，以产生额外的蒸气和液体，以分别形成第一闪蒸气体流和第二LNG流。
备选地或另外，方法然后可进一步包括使所述一个或多个液化再循环气体流中的一个或多个膨胀，将膨胀的再循环气体流引入到蒸馏塔中，以使其分离成富氮塔顶蒸气和脱氮塔底液体，从而从蒸馏塔中抽出脱氮塔底液体流，并且使所述塔底液体流膨胀和分离，以产生额外的蒸气和液体，以分别形成第一闪蒸气体流和第二LNG流。
备选地或另外，在其中步骤(d)包括使第一辅助LNG流过冷、膨胀和分离的那些实施例中，第一辅助LNG流可包括所述一个或多个液化再循环流中的一个或多个或者由其组成。
在另一个实施例中，方法可进一步包括通过下者使闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分再循环：压缩闪蒸气体流或其一部分，以便形成一个或多个再循环气体流；以及在天然气供给流在步骤(a)中液化之前，将所述一个或多个再循环气体流中的一个或多个引入到天然气供给流中。
在本发明的一些实施例中，可通过使用所述闪蒸气体来冷却一个或多个其它过程流，来从闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分中重新获得制冷。例如，在本发明的一个实施例中，作为气态制冷剂在气态膨胀器循环中循环的甲烷或天然气制冷剂的至少一部分被冷却，然后膨胀，以形成冷气态制冷剂，在步骤(a)中，使用冷气态制冷剂来通过与闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分的间接热交换，使天然气供给流液化。
如上面提到的那样，根据本发明的第二方面，提供一种用于使天然气供给流液化，以产生液化天然气(LNG)产物的系统，该系统包括：
第一液化器热交换器，其布置成且可运行来接收天然气供给流和甲烷或天然气制冷剂，以及通过与甲烷或天然气制冷剂的间接热交换来使天然气供给流液化，以产生第一LNG流；
制冷回路，其布置成且可运行来使甲烷或天然气制冷剂作为气态制冷剂在气态膨胀器循环中循环，制冷回路连接到第一液化器热交换器上，以便传送循环气态制冷剂通过第一液化器热交换器；
压力降低装置和相分离容器，其布置成且可运行来接收第一LNG流，使第一LNG流膨胀，以便进一步冷却所述第一LNG流且使其部分地蒸发，并且使产生的蒸气相和液体相分离，以产生第一闪蒸气体流和第二LNG流；
压力降低装置和相分离容器，其布置成且可运行来接收第二LNG流，使第二LNG流膨胀，以便进一步冷却所述第二LNG流且使其部分地蒸发，并且使产生的蒸气相和液体相分离，以产生第二闪蒸气体流和第三LNG流，LNG产物包括第三LNG流或其一部分；以及
第一过冷器热交换器，其布置成且可运行来接收第二闪蒸气体流，并且从第二闪蒸气体流中重新获得制冷，第一过冷器热交换器进一步布置成且可运行来：
(i)在所述第二LNG流由布置成且可运行来使所述第二LNG流膨胀的压力降低装置接收之前，接收第二LNG流的至少一部分，并且通过与第二闪蒸气体流的间接热交换来使第二LNG流的至少一部分过冷；和/或
(ii)在所述第一辅助LNG流的至少一部分由压力降低装置和相分离容器接收之前，接收第一辅助LNG流，并且通过与第二闪蒸气体流的间接热交换来使第一辅助LNG流过冷，压力降低装置和相分离容器布置成且可运行来使第一辅助LNG流的所述至少一部分膨胀和分离，以产生额外的蒸气和液体，以分别形成第二闪蒸气体流和第三LNG流。
根据本发明的第二方面的系统适合执行第一方面的方法，并且因此根据本发明的第一方面的方法的上面提到的好处同样适用于根据本发明的第二方面的系统。
如上面提到的那样，压力降低装置可为适合降低流的压力且从而使流部分地蒸发的任何装置，例如一个或多个J-T阀(或其它节流装置)或液压涡轮(或其它功膨胀装置)，但典型地优选使用阀或其它这种形式的节流装置。
如本文所用，用语“分离器”或“相分离器”指的是诸如鼓或其它形式的容器的装置，两相流可引入到装置中，以便使流分离成其构成蒸气相和液体相。在使用阀(或其它这种节流装置)和分离器两者时，它们两个可结合到单个装置中，诸如例如闪蒸鼓，其中通往鼓的入口包括一个或多个装置，其适合降低引入到鼓中的流的压力，并且从而使流闪蒸。
布置成且可运行来使甲烷或天然气制冷剂循环的制冷回路可为闭环回路或开环回路。
在优选实施例中，第一过冷器热交换器布置成且可运行来接收第二闪蒸气体流和第二LNG流的至少一部分，以及在所述第二LNG流由布置成且可运行来使所述第二LNG流膨胀的压力降低装置接收之前，通过与第二闪蒸气体流的间接热交换，来使第二LNG流的所述至少一部分过冷。
如上面提到的那样，第一液化器热交换器可为任何适当形式的热交换器，诸如(但不限于)壳管、盘管或板翅片类型的热交换器。但是，在优选实施例中，第一液化器热交换器是盘管式热交换器(它例如可包括单个热交换器单元(包括封闭一个或多个管束或区段的壳体)，或者可包括各自具有其本身的壳体的不止一个热交换器单元)。
在优选实施例中，第一液化器热交换器布置成使得在运行中，它接收的唯一制冷剂是甲烷或天然气制冷剂，或闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和甲烷或天然气制冷剂，使得在运行中，甲烷或天然气制冷剂，或闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和甲烷或天然气制冷剂，提供用于使天然气供给流液化的所有冷却功能。
在一个实施例中，系统进一步包括
压力降低装置和相分离容器，其布置成且可运行来接收第三LNG流，使第三LNG流膨胀，以便进一步冷却所述第三LNG流且使其部分地蒸发，并且使产生的蒸气相和液体相分离而产生第三闪蒸气体流和第四LNG流，LNG产物包括第四LNG流或其一部分；以及
第二过冷器热交换器，其布置成且可运行来接收第三闪蒸气体流，并且从第三闪蒸气体流中重新获得制冷，第二过冷器热交换器进一步布置成且可运行来：
(i)在所述第三LNG流由布置成且可运行来使所述第三LNG流膨胀的压力降低装置接收之前，接收第三LNG流的至少一部分，并且通过与第三闪蒸气体流的间接热交换来使第三LNG流的至少一部分过冷；和/或
(ii)在所述第二辅助LNG流的至少一部分由压力降低装置和相分离容器接收之前，接收由第一辅助LNG流的过冷部分形成的第二辅助LNG流，并且通过与第二闪蒸气体流的间接热交换来使第二辅助LNG流过冷，压力降低装置和相分离容器布置成且可运行来使第二辅助LNG流的所述至少一部分膨胀和分离，以便产生额外的蒸气和液体，以分别形成第三闪蒸气体流和第四LNG流。
优选地，第二过冷器热交换器布置成且可运行来在所述第三LNG流由布置成且可运行来使所述第三LNG流膨胀的压力降低装置接收之前，接收第三闪蒸气体流和第三LNG流的至少一部分，以及通过与第三闪蒸气体流的间接热交换来使第三LNG流的所述至少一部分过冷。
优选地，第一过冷器热交换器布置成且可运行来也接收第三闪蒸气体流，以及通过与第二闪蒸气体流和第三闪蒸气体流两者的间接热交换，来使第二LNG流的至少一部分和/或第一辅助LNG流过冷。
在一个实施例中，系统进一步包括一个或多个压缩机，其布置成且可运行来接收和压缩闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分，以便形成一个或多个再循环气体流。
系统可进一步包括第二液化器热交换器，其布置成且可运行来接收所述一个或多个再循环气体流中的一个或多个，接收闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和/或甲烷或天然气制冷剂，以及通过与所述甲烷或天然气制冷剂和/或所述闪蒸气体的间接热交换来使所述再循环气体流液化。第二液化器热交换器可布置成使得在运行中它接收的唯一制冷剂是闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和/或甲烷或天然气制冷剂，使得在运行中，所述甲烷或天然气制冷剂和/或所述闪蒸气体提供用于使所述再循环气体流液化的所有冷却功能。
备选地或另外，第一液化器热交换器可布置成且可运行来接收所述一个或多个再循环气体流中的一个或多个，以及通过与甲烷或天然气制冷剂的间接热交换来使所述流液化。
系统可进一步包括一个或多个压力降低装置，其布置成且可运行来接收所述一个或多个液化再循环气体流中的一个或多个且使其膨胀，以便冷却和部分地蒸发所述一个或多个液化再循环气体流，并且将膨胀的再循环气体流输送到相分离容器中，相分离容器接收膨胀的第一LNG流且使其分离。
系统可进一步包括：一个或多个压力降低装置，其布置成且可运行来接收所述一个或多个液化再循环气体流中的一个或多个且使其膨胀，以便进一步冷却和部分地蒸发所述一个或多个液化再循环气体流；蒸馏塔，其布置成且可运行来接收膨胀的再循环气体流，并且使所述膨胀的再循环气体流分离成富氮塔顶蒸气和脱氮塔底液体；以及压力降低装置，其布置成且可运行来接收从蒸馏塔中抽出的脱氮塔底液体流且使其膨胀，以便进一步冷却和部分地蒸发所述脱氮塔底液体流，并且将膨胀的塔底液体流输送到相分离容器中，相分离容器接收膨胀的第一LNG流且使其分离。
如本领域中众所周知的那样，用语“蒸馏塔”指的是包含一个或多个分离阶段的塔，各个分离阶段包括诸如填料或托盘的装置，其增加上升蒸气和在内部塔流动的向下流动的液体之间的接触，并且因而提高质量传递。照这样，较轻的(即，挥发性较高且沸点较低)成分的浓度在作为塔顶蒸气而收集在塔的顶部处的上升蒸气中提高，并且较重的(即，挥发性较低且沸点较高)成分的浓度在收集在塔的底部处的塔底液体中提高。蒸馏塔的“顶部”指的是塔的在最上面的分离阶段处或其上方的部分。塔的“底部”指的是塔的在最下面的分离阶段处或其下方的部分。塔的“中间位置”指的是介于塔的顶部和底部之间、两个分离阶段之间的位置。
在第一过冷器热交换器布置成且可运行来接收第一辅助LNG流且使其过冷的情况下，第一辅助LNG流可包括一个或多个液化再循环流中的一个或多个。
布置成且可运行来压缩闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分的一个或多个压缩机此外可布置成且可运行来在天然气供给流由第一液化器热交换器接收之前，将一个或多个再循环气体流中的一个或多个引入到天然气供给流中。
根据对根据第一方面的方法的实施例的以上论述，根据第二方面的系统的另外的实施例将是显而易见的。
本发明的优选方面包括以下方面，编号为#1至#32：
#1. 一种使天然气供给流液化，以产生液化天然气(LNG)产物的方法，该方法包括：
(a)通过与作为气态制冷剂在气态膨胀器循环中循环的甲烷或天然气制冷剂的间接热交换，来使天然气供给流液化，以产生第一LNG流；
(b)使第一LNG流膨胀，以进一步冷却和部分地蒸发所述第一LNG流，以及使产生的蒸气相和液体相分离，以产生第一闪蒸气体流和第二LNG流；
(c)使第二LNG流膨胀，以进一步冷却和部分地蒸发所述第二LNG流，并且使产生的蒸气相和液体相分离而产生第二闪蒸气体流和第三LNG流，LNG产物包括第三LNG流或其一部分；以及
(d)通过使用所述第二闪蒸气体流以通过间接热交换使下者过冷，来从第二闪蒸气体流重新获得制冷：
(i)在第二LNG流在步骤(c)中膨胀之前的第二LNG流的至少一部分；和/或
(ii)第一辅助LNG流，然后其至少一部分膨胀和分离而产生额外的蒸气和液体，以分别形成第二闪蒸气体流和第三LNG流。
#2. 方面#1的方法，其中，步骤(d)包括在所述第二LNG流在步骤(c)中膨胀之前，通过与第二闪蒸气体流的间接热交换来使第二LNG流的至少一部分过冷。
#3. 方面#1或#2的方法，其中：甲烷或天然气制冷剂提供用于使天然气供给流液化的所有冷却功能；或者步骤(a)包括也通过与闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分的间接热交换来使天然气流液化，并且闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和甲烷或天然气制冷剂提供用于使天然气供给流液化的所有冷却功能。
#4. 方面#1至#3中的任一方面的方法，其中，方法进一步包括：
(e)使第三LNG流膨胀，以进一步冷却和部分地蒸发所述第三LNG流，并且使产生的蒸气相和液体相分离而产生第三闪蒸气体流和第四LNG流，LNG产物包括第四LNG流或其一部分；以及
(f)通过使用所述第三闪蒸气体流以通过间接热交换使下者过冷，来从第三闪蒸气体流重新获得制冷：
(i)在第三LNG流在步骤(e)中膨胀之前的第三LNG流的至少一部分；和/或
(ii) 由第一辅助LNG流的过冷部分形成的第二辅助LNG流，其至少一部分然后膨胀且分离而产生额外的蒸气和液体，以分别形成第三闪蒸气体流和第四LNG流。
#5. 方面#4的方法，其中，步骤(f)包括在所述第三LNG流在步骤(e)中膨胀之前，通过与第三闪蒸气体流的间接热交换来使第三LNG流的至少一部分过冷。
#6. 方面#4或#5的方法，其中，步骤(d)包括通过与第二闪蒸气体流和第三闪蒸气体流两者的间接热交换，来使第二LNG流的至少一部分和/或第一辅助LNG流过冷。
#7. 方面#1至#6中的任一方面的方法，其中，方法进一步包括通过下者使闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分再循环：
压缩闪蒸气体流的所述至少一部分，以便形成一个或多个再循环气体流；以及
使所述一个或多个再循环气体流中的一个或多个液化，以产生一个或多个液化再循环流。
#8. 方面#7的方法，其中，通过下者使再循环气体流液化：与作为气态制冷剂在气态膨胀器循环中循环的甲烷或天然气制冷剂的间接热交换；以及/或者与闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分的间接热交换。
#9. 方面#8的方法，其中，闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和/或甲烷或天然气制冷剂提供用于使再循环气体流液化的所有冷却功能。
#10. 方面#7至#9中的任一方面的方法，其中，方法进一步包括使所述一个或多个液化再循环流中的一个或多个膨胀，并且分离而产生额外的蒸气和液体，以分别形成第一闪蒸气体流和第二LNG流。
#11. 方面#7至#10中的任一方面的方法，其中，方法进一步包括使所述一个或多个液化再循环气体流中的一个或多个膨胀，将膨胀再循环气体流引入到蒸馏塔中，以使其分离成富氮塔顶蒸气和脱氮塔底液体，从而从蒸馏塔中抽出流脱氮塔底液体，并且使所述塔底液体流膨胀和分离而产生额外的蒸气和液体，以分别形成第一闪蒸气体流和第二LNG流。
#12. 方面#7至#11中的任一方面的方法，其中，步骤(d)包括使根据步骤(d)(ii)的第一辅助LNG流过冷、膨胀和分离，以及其中，第一辅助LNG流包括所述一个或多个液化再循环流中的一个或多个。
#13. 方面#1至#9中的任一方面的方法，其中，方法进一步包括通过下者使闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分再循环：
压缩闪蒸气体流或其一部分，以便形成一个或多个再循环气体流；以及
在天然气供给流在步骤(a)中液化之前，将所述一个或多个再循环气体流中的一个或多个引入到天然气供给流中。
#14. 方面#1至#13中的任一方面的方法，其中，在膨胀而形成冷气态制冷剂之前，作为气态制冷剂在气态膨胀器循环中循环的甲烷或天然气制冷剂的至少一部分通过与闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分的间接热交换而冷却，冷气态制冷剂在步骤(a)中用来使天然气供给流液化。
#15. 方面#1至#14中的任一方面的方法，其中，甲烷或天然气制冷剂作为气态制冷剂在闭环气态膨胀器循环中循环。
#16. 方面#1至#14中的任一方面的方法，其中，方法使用作为气态制冷剂在开环气态膨胀器循环中循环的天然气制冷剂。
#17. 一种用于使天然气供给流液化，以产生液化天然气(LNG)产物的系统，该系统包括：
第一液化器热交换器，其布置成且可运行来接收天然气供给流和甲烷或天然气制冷剂，并且通过与甲烷或天然气制冷剂的间接热交换来使天然气供给流液化，以产生第一LNG流；
制冷回路，其布置成且可运行来使甲烷或天然气制冷剂作为气态制冷剂在气态膨胀器循环中循环，制冷回路连接到第一液化器热交换器上，以便传送循环气态制冷剂通过第一液化器热交换器；
压力降低装置和相分离容器，其布置成且可运行来接收第一LNG流，使第一LNG流膨胀，以便进一步冷却和部分地蒸发所述第一LNG流，并且使产生的蒸气相和液体相分离，以产生第一闪蒸气体流和第二LNG流；
压力降低装置和相分离容器，其布置成且可运行来接收第二LNG流，使第二LNG流膨胀，以便进一步冷却和部分地蒸发所述第二LNG流，并且使产生的蒸气相和液体相分离而产生第二闪蒸气体流和第三LNG流，LNG产物包括第三LNG流或其一部分；以及
第一过冷器热交换器，其布置成且可运行来接收第二闪蒸气体流，并且从第二闪蒸气体流中重新获得制冷，第一过冷器热交换器进一步布置成且可运行来：
(i)在所述第二LNG流由布置成且可运行来使所述第二LNG流膨胀的压力降低装置接收之前，接收第二LNG流的至少一部分，并且通过与第二闪蒸气体流的间接热交换来使第二LNG流的至少一部分过冷；和/或
(ii)在所述第一辅助LNG流的至少一部分由压力降低装置和相分离容器接收之前，接收第一辅助LNG流，并且通过与第二闪蒸气体流的间接热交换来使第一辅助LNG流过冷，压力降低装置和相分离容器布置成且可运行来使第一辅助LNG流的所述至少一部分膨胀和分离，以产生额外的蒸气和液体，以分别形成第二闪蒸气体流和第三LNG流。
#18. 根据方面#17的系统，其中，第一过冷器热交换器布置成且可运行来在所述第二LNG流由布置成且可运行来使所述第二LNG流膨胀的压力降低装置接收之前，接收第二闪蒸气体流和第二LNG流的至少一部分，并且通过与第二闪蒸气体流的间接热交换来使第二LNG流的所述至少一部分过冷。
#19. 根据方面#17或#18的系统，其中，第一液化器热交换器布置成使得在运行中它唯一接收到的制冷剂是甲烷或天然气制冷剂，或闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和甲烷或天然气制冷剂，使得在运行中，甲烷或天然气制冷剂，或闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和甲烷或天然气制冷剂提供用于使天然气供给流液化的所有冷却功能。
#20. 根据方面#17至#19中的任一方面的系统，其中，系统进一步包括：
压力降低装置和相分离容器，其布置成且可运行来接收第三LNG流，使第三LNG流膨胀，以便进一步冷却和部分地蒸发所述第三LNG流，并且使产生的蒸气相和液体相分离而产生第三闪蒸气体流和第四LNG流，LNG产物包括第四LNG流或其一部分；以及
第二过冷器热交换器，其布置成且可运行来接收第三闪蒸气体流，并且从第三闪蒸气体流中重新获得制冷，第二过冷器热交换器进一步布置成且可运行来：
(i)在所述第三LNG流由布置成且可运行来使所述第三LNG流膨胀的压力降低装置接收之前，接收第三LNG流的至少一部分，并且通过与第三闪蒸气体流的间接热交换来使第三LNG流的至少一部分过冷；和/或
(ii)在所述第二辅助LNG流的至少一部分由压力降低装置和相分离容器接收之前，接收由第一辅助LNG流的过冷部分形成的第二辅助LNG流，并且通过与第二闪蒸气体流的间接热交换来使第二辅助LNG流过冷，压力降低装置和相分离容器布置成且可运行来使第二辅助LNG流的所述至少一部分膨胀和分离，以产生额外的蒸气和液体，以分别形成第三闪蒸气体流和第四LNG流。
#21. 根据方面#20的系统，其中，第二过冷器热交换器布置成且可运行来在所述第三LNG流由布置成且可运行来使所述第三LNG流膨胀的压力降低装置接收之前，接收第三闪蒸气体流和第三LNG流的至少一部分，并且通过与第三闪蒸气体流的间接热交换来使第三LNG流的所述至少一部分过冷。
#22. 根据方面#20或#21的系统，其中，第一过冷器热交换器布置成且可运行来也接收第三闪蒸气体流，以及通过与第二闪蒸气体流和第三闪蒸气体流两者的间接热交换，来使第二LNG流的至少一部分和/或第一辅助LNG流过冷。
#23. 根据方面#17至#22中的任一方面的系统，其中，系统进一步包括一个或多个压缩机，其布置成且可运行来接收和压缩闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分，以便形成一个或多个再循环气体流。
#24. 根据方面#23的系统，其中，系统进一步包括第二液化器热交换器，其布置成且可运行来接收所述一个或多个再循环气体流中的一个或多个，接收闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和/或甲烷或天然气制冷剂，以及通过与所述甲烷或天然气制冷剂和/或所述闪蒸气体的间接热交换，来使所述再循环气体流液化。
#25. 根据方面#24的系统，其中，第二液化器热交换器布置成使得在运行中它唯一接收到的制冷剂是闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和/或甲烷或天然气制冷剂，使得在运行中，所述甲烷或天然气制冷剂和/或所述闪蒸气体提供用于使所述再循环气体流液化的所有冷却功能。
#26. 根据方面#23至#25中的任一方面的系统，其中，第一液化器热交换器布置成且可运行来接收所述一个或多个再循环气体流中的一个或多个，以及通过与甲烷或天然气制冷剂的间接热交换来使所述一个或多个再循环气体流液化。
#27. 根据方面#24至#26中的任一方面的系统，其中，系统进一步包括一个或多个压力降低装置，其布置成且可运行来接收所述一个或多个液化再循环气体流中的一个或多个且使其膨胀，以便冷却和部分地蒸发所述一个或多个液化再循环气体流，并且将膨胀的再循环气体流输送到相分离容器中，相分离容器接收膨胀的第一LNG流且使其分离。
#28. 根据方面#24至#27中的任一方面的系统，其中，系统进一步包括：一个或多个压力降低装置，其布置成且可运行来接收所述一个或多个液化再循环气体流中的一个或多个且使膨胀，以便进一步冷却和部分地蒸发所述一个或多个液化再循环气体流；蒸馏塔，其布置成且可运行来接收膨胀的再循环气体流，并且将所述膨胀的再循环气体流分离成富氮塔顶蒸气和脱氮塔底液体；以及压力降低装置，其布置成且可运行来接收从蒸馏塔中抽出的脱氮塔底液体流且使其膨胀，以便进一步冷却和部分地蒸发所述脱氮塔底液体流，并且将膨胀的塔底液体流输送到相分离容器中，相分离容器接收膨胀的第一LNG流且使其分离。
#29. 根据方面#24至#28中的任一方面的系统，其中，第一过冷器热交换器布置成且可运行来接收第一辅助LNG流且使其过冷，以及其中，第一辅助LNG流包括所述一个或多个液化再循环流中的一个或多个。
#30. 根据方面#23至#29中的任一方面的系统，其中，布置成且可运行来压缩闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分的一个或多个压缩机此外布置成且可运行来在天然气供给流由第一液化器热交换器接收之前，将一个或多个一个或多个再循环气体流引入到天然气供给流中。
#31. 根据方面#17至#30中的任一方面的系统，其中，布置成且可运行来使甲烷或天然气制冷剂循环的制冷回路是闭环回路。
#32. 根据方面#17至#30中的任一方面的系统，其中，布置成且可运行来使甲烷或天然气制冷剂循环的制冷回路是开环回路。
仅以示例的方式，现在将参照图1至8来描述本发明的优选实施例。在这些图中，如果特征对于不止一幅图是相同，则为了清楚和简洁，在各图中对该特征分派相同的参考标号。
现在参照图1，显示了根据本发明的第一实施例的天然气液化方法和系统。经预处理的清洁天然气供给流100首先在第一预冷却器热交换器102中优选预冷却到介于-50℃和-30℃之间(包含-50℃和-30℃)的温度。天然气供给流的预处理(未显示)可包含移除原始天然气的将在液化期间冻结和/或在最终LNG产物中不合需要的成分，并且因而在需要的时候可包括下者中的一个或多个：脱水、酸气移除、汞移除和重烃移除。取决于获得天然气时所处的压力，预处理还可包括压缩天然气。
离开第一预冷却器热交换器102的冷却天然气供给流104然后在第一液化器热交换器106中进一步冷却和液化，以便产生第一LNG流108，它优选处于介于-130℃和 90℃之间(包含-130℃和 90℃)的温度。
第一预冷却器热交换器102和第一液化器热交换器106可为任何类型，但优选是图1中描绘的盘管热交换(CWHE)，因为CWHE将烃双重包含高压馈送回路中，并且因而降低可燃气体泄漏的风险。它还更能忍受供给流中的杂质可能冻析。在图1中显示的布置中，第一预冷却器热交换器102和第一液化器热交换器106显示为单独的单元，它们各自包括容纳在其本身的壳体中的单个管束。但是，第一预冷却器热交换器102和第一液化器热交换器106同样可结合，使得它们改为分别包括单个热交换器单元的暖区段和冷区段。例如，第一预冷却器热交换器102和第一液化器热交换器106可分别包括容纳在同一壳体中的单个CWHE单元的暖管束和冷管束。
第一LNG流108然后经历三个连续的闪蒸阶段，以便提供额外的冷却，从而产生温度越来越冷的三个闪蒸气体流118、138和158，以及处于期望低温的LNG产物156。
更特别地，在第一闪蒸阶段中，第一LNG流108膨胀，以进一步冷却(温度)和部分地蒸发流，并且产生的蒸气相和液体相分离而产生第一闪蒸气体流118和第二LNG流116。在描绘的实施例中，通过使进入第一相分离容器114中的第一LNG流108节流来使其膨胀和分离，通过使流传送通过J-T阀110来对流进行节流。但是，任何适当形式的膨胀装置都可用来代替J-T阀110(和/或代替图中显示的任何其它J-T阀)。
接下来使第二LNG流116的至少一部分122在第一过冷器热交换器124中过冷，并且第二LNG流126的产生的过冷第二LNG流或部分然后传输到第二闪蒸阶段。所有第二LNG流116都可在第一过冷器热交换器124中过冷。备选地，第二LNG流116的部分120可绕过第一过冷器热交换器124，并且直接传输到第二闪蒸阶段。
在第二闪蒸阶段中，第二LNG流116膨胀，以进一步冷却和部分地蒸发流，并且产生的蒸气相和液体相分离而产生第二闪蒸气体流138和第三LNG流136。在描绘的实施例中，通过使进入到第二相分离容器134中的第二LNG流116节流来使其膨胀和分离，通过使第二LNG流126的过冷第二LNG流或部分传送通过J-T阀128来使所述流或部分节流，并且通过使第二LNG流116的已经绕过第一过冷器热交换器124的任何部分120传送通过J-T阀130来对所述部分进行节流。
接下来使第三LNG流136的至少一部分142在第二过冷器热交换器144中过冷，并且第三LNG流146的产生的过冷第三LNG流或部分然后传输到第三闪蒸阶段。所有第三LNG流136都可在第二过冷器热交换器144中过冷。备选地，第三LNG流136的部分140可绕过第二过冷器热交换器144，并且直接传输到第三闪蒸阶段。
在第三闪蒸阶段中，第三LNG流136膨胀，以进一步冷却和部分地蒸发流，并且产生的蒸气相和液体相分离而产生第三闪蒸气体流158和第四LNG流156，在此实施例中，第四LNG流156构成期望LNG产物156。在描绘的实施例中，通过使进入第三相分离容器154中的第三LNG流136节流来使其膨胀和分离，通过使第三LNG流146的过冷第三LNG流或部分传送通过J-T阀148来使所述流或部分节流，并且通过使第二LNG流136的已经绕过第二过冷器热交换器144的任何部分140传送通过J-T阀150来使所述部分节流。
构成期望LNG产物的第四LNG流156然后可直接传输到管线或存储容器，以输送到现场以外。备选地，如图1中显示的那样，LNG产物可暂时现场存储在LNG存储箱192中，其中在需要时从存储箱中抽出LNG产物196。在又一个实施例中，第三相分离容器154可在大小上设置成起存储箱的作用和用作存储箱，使得不再需要单独的LNG存储箱192。
如图1中显示的那样，在此实施例中，通过将第二闪蒸气体流138传送通过第一过冷器热交换器124，并且使所述流变暖，以及使第三闪蒸气体流158传送通过第二过冷器热交换器144和第一过冷器热交换器124，并且使所述流变暖，来从第二闪蒸气体流138和第三闪蒸气体流158重新获得制冷。因而，通过使第三闪蒸气体流158在第二过冷器热交换器144中变暖(通过与第三LNG流136或其部分142的间接热交换)，来提供用于使第三LNG流136或其部分142过冷的冷却功能，并且通过使第二闪蒸气体流138且进一步使第三闪蒸气体流158在第一过冷器热交换器124中变暖(通过与第二LNG流116或其部分122的间接热交换)，来提供用于使第二LNG流116或其部分122过冷的冷却功能。
第一过冷器热交换器124和第二过冷器热交换器144可为任何适当的类型，并且可包括单独的热交换器单元或同一单元的不同区段。在图1中描绘的实施例中，第一过冷器热交换器124和第二过冷器热交换器144是板翅片类型。
还如图1中显示的那样，在这个实施例中，第一、第二和第三闪蒸气体流再循环，以便提供额外的LNG产物。
更特别地，在再循环之前，通过使第一闪蒸气体流118在第二液化器热交换器164中变暖，然后使第一闪蒸气体流118在第二预冷却器热交换器166中变暖，来首先从第一闪蒸气体流118中重新获得制冷。同样，离开第一过冷器热交换器124的变暖的第二闪蒸气体流140和第三闪蒸气体流162进一步在第二液化器热交换器164中变暖，然后在第二预冷却器热交换器166中变暖，以便从中重新获得额外的制冷。再次，第二液化器热交换器164和第二预冷却器热交换器166可为任何适当的类型，并且可包括单独的热交换器单元或同一单元的不同区段。在图1中描绘的实施例中，它们是单独的板翅片热交换器单元。
离开第二预冷却器热交换器166的变暖的第一闪蒸气体流172、第二闪蒸气体流170和第三闪蒸气体流168然后结合和在具有中间级冷却的多级压缩机174中压缩，以便形成再循环气体流176。如有必要，还可抽出一个或多个闪蒸气体流的一部分，并且将其用作燃料气体(未显示)，优选从变暖的闪蒸气体流168、170或172中的一个或多个中获得所述燃料气体流。如图1中显示的那样，其中使用用于存储LNG产物156的单独存储箱192，来自LNG存储箱192的汽化气体194也可再循环，在这种情况下汽化气体194例如可在单独的压缩机195(同样可为具有中间冷却器(未显示)和后冷却器197的多级压缩机)中压缩，以形成压缩汽化气体198，压缩汽化气体198与压缩闪蒸气体结合而形成再循环气体流176。
再循环气体流176然后与天然气供给流100分开以及与其并行地在第一预冷却器热交换器102中冷却，以提供温度类似于冷却天然气供给流104的冷却再循环气体流178。接下来，冷却再循环气体流178被分割，使得冷却循环气体的一个部分182在第一液化器热交换器106中进一步冷却和液化，以提供液化再循环气体流186；以及另一个部分在第二液化器热交换器164中进一步冷却和液化，以提供另一个液化再循环气体流184。
最后，液化再循环气体流186和184膨胀，以进一步冷却和部分地蒸发流，并且产生的蒸气相和液体相分离，以提供额外的蒸气和液体，以分别形成第一闪蒸气体流118和第二LNG流116。在图1中显示的布置中，通过用J-T阀190和188使进入第一相分离容器114中的液化再循环气体流186和184分别节流来实现这一点，进行第一相分离容器114中的第一LNG流也节流，如上面描述的那样。
在图1中显示的实施例中，用于使天然气供给流100和再循环气体流176在第一预冷却器热交换器102中预冷却的所有冷却功能，以及用于使冷却天然气供给流104和冷却再循环气体流的部分182在第一液化器热交换器106中液化的所有冷却功能，由作为气态制冷剂在闭环制冷回路内的闭环气态膨胀器循环中循环的甲烷或处理天然气制冷剂提供。
描绘的闭环气态膨胀器循环包括两个膨胀阶段。暖气态制冷剂103典型处于较低的压力(例如10巴至20巴之间)，它首先在低压制冷剂压缩机105中压缩，并且在相关联的中间冷却器(未显示)和/或后冷却器107中冷却(典型地依靠周围温度热沉，诸如处于周围温度的空气或水)。产生的压缩气态制冷剂流109分成两个流113和111，它们然后进一步在高压制冷剂压缩机117和115中压缩，并且产生的进一步压缩的气态制冷剂流121和119然后再次结合(流123)和在后冷却器125中冷却(再次典型地依靠周围温度热沉)。产生的冷却和压缩气态制冷剂流127然后分成两个流129和139。
压缩气态制冷剂流129中的一个在涡轮-膨胀器131(其驱动制冷剂压缩机115)中膨胀作功，以提供第一冷气态制冷剂流137，第一冷气态制冷剂流137然后与闪蒸气体流分开以及与其并行地在第二预冷却器热交换器166中变暖。
另一个压缩气态制冷剂流139通过与闪蒸气体流和第一冷气态制冷剂流137的间接热交换来在第二预冷却器热交换器中进一步冷却，以形成进一步冷却的压缩气态制冷剂流145。那么这个流145在涡轮-膨胀器133(其驱动制冷剂压缩机117)中膨胀作功，以提供第二冷气态制冷剂流135，第二冷气态制冷剂流135的温度比第一冷气态制冷剂流137更冷。第二冷气态制冷剂流135然后在第一液化器热交换器106中变暖。离开第一液化器热交换器106的变暖的气态制冷剂流141然后全部在第一预冷却器热交换器102中进一步变暖，或者它可分开，使得一个部分在第一预冷却器热交换器102中进一步变暖，而另一个部分143则与第一冷气态制冷剂流137结合，并且在第二预冷却器热交换器166中进一步变暖。
最后，离开第二预冷却器热交换器166和第一预冷却器热交换器102的变暖的制冷剂流101和145结合且回到低压制冷剂压缩机105，以再次开始循环。
因而，在图1中显示的布置中，用于使天然气供给流100和再循环气体流176在第一预冷却器热交换器102中预冷却、用于使冷却天然气供给流104液化，以及使冷却再循环气体流的部分182液化的所有冷却功能，如上面提到的那样，由气态膨胀器循环中的甲烷或天然气制冷剂提供。用于使LNG过冷的制冷通过使LNG闪蒸以及通过从闪蒸气体重新获得制冷来提供，从闪蒸气体中重新获得另外的制冷，以便提供用于使冷却再循环气体的其余部分液化，以及用于冷却在气态膨胀器循环中循环的压缩甲烷或天然气制冷剂的一部分的冷却功能。按需要设定和/或调节发送到第一液化器热交换器106和第二液化器热交换器164的冷却再循环气体流178的相对比较，以及甲烷/天然气制冷剂141在第一预冷却器热交换器102和第二预冷却器热交换器166之间的分割，以便最佳地平衡和满足所述热交换器中的各个的冷却功能要求。
在图1中显示的布置中，在第一预冷却器热交换器102和第一液化器热交换器106和第二液化器热交换器164中使用单独的回路来与天然气供给流100并行但分开来冷却和液化再循环气体流176表示，再循环气体流可在与天然气供给流不同的压力下冷却和液化，从而对过程的设计和运行增加灵活性。另外，如果原来的供给气体意外地(例如由于预处理系统的性能不良)包含可在热交换器的温度范围中冻结的成分，诸如水、CO2和/或重烃，则这些成分将仅包含在预冷却器和第一液化器热交换器102和106中的高压管回路中，第一液化器热交换器如上面提到的那样优选是盘管热交换器，这因而对泄漏提供额外的保护。
可对图1中描绘的方法和系统作出各种修改，图3至10中描绘的另外的实施例示出了各种修改。
图3中显示的实施例与图1中显示的不同在于，第二液化器热交换器264和第二预冷却器热交换器266是单个板翅片热交换器单元的区段，第二液化器热交换器264位于单元的较冷端处，而第二预冷却器热交换器266则位于单元的较暖端处。另外，在这个实施例中，再循环气体流176、202在第二预冷却器热交换器266中预冷却，而不是在第一预冷却器热交换器102中预冷却，而且所有冷却再循环气体流都在第二液化器热交换器264中液化(这与冷却再循环气体流的一部分在第一液化器热交换器106中液化相反)，以便提供单个液化再循环气体流184，然后液化再循环气体流184如之前那样膨胀和分离，以提供额外的蒸气和液体，以分别形成第一闪蒸气体流118和第二LNG流116。
为了平衡和满足各种热交换器的产生的冷却功能要求，在这个实施例中，还修改气态闭环制冷回路和循环的布置，使得在这个实施例中，第二冷气态制冷剂流135分开，使得这个流201的一部分然后发送到第二液化器热交换器264且在其中变暖，然后与第一冷气态制冷剂流137结合，并且进一步在第二预冷却器热交换器266中变暖(以满足此实施例中的这些热交换器的提高的冷却功能要求)。第二冷气态制冷剂流135的其余部分203发送到第一液化器热交换器106且在其中变暖，并且然后进一步在第一预冷却器热交换器102中变暖(热交换器在此实施例中具有降低的冷却功能要求)。
此外，如图3中显示的那样，如果期望，最初产生的循环气体流176可分开，以形成两个再循环气体流202和200，其中一个(202)在第二预冷却器热交换器266和第二液化器热交换器264中预冷却和液化，以提供液化再循环气体流184，如上面提到的那样，而在所述流204在第一预冷却器热交换器102和第一液化器热交换器106中预冷却和液化之前，其中的另一个(200)则改为添加到天然气供给流100。
此实施例像图1中描绘的实施例一样，具有以下好处：天然气供给流仅在第一预冷却器热交换器102和第一液化器热交换器106中冷却和液化，从而在供给包含可冻结物的情况下提供额外的保护。这个实施例的效率可比得上图1中显示的实施例。
在图4中显示的实施例中，第二液化器热交换器264和第二预冷却器热交换器266再次是单个板翅片热交换器单元267的区段。图4中显示的实施例与图1中显示的不同在于，它仅使用两个最终闪蒸阶段来进一步冷却LNG，并且闭环气态膨胀器循环仅包括一个膨胀阶段，其中气态膨胀器循环提供第一预冷却器热交换器102和第一液化器热交换器106中的所有冷却功能，并且第一闪蒸气体流118和第二闪蒸气体流140提供第二预冷却器热交换器266和第二液化器热交换器264中的所有冷却功能。
因而，在这个实施例中，不再存在或使用第二过冷器热交换器、第三相分离容器和相关联J-T阀，并且离开第二相分离容器134的第三LNG流136不膨胀和分离而形成第三闪蒸气体流和第四LNG流，而是改为构成LNG产物。同样，由于不再存在第三闪蒸气体流，第二闪蒸气体流138是唯一在第一过冷器热交换器124中变暖的流，并且因而对所述热交换器提供所有冷却功能。
在此实施例中的闭环气态膨胀器循环中，暖气态制冷剂103再次在低压制冷剂压缩机105中压缩，并且在相关联中间冷却器(未显示)和/或后冷却器107中冷却。产生的压缩气态制冷剂流109在此情况下不分流，所有流都改为在高压制冷剂压缩机117(即，在这个实施例中，唯一的高压制冷剂压缩机)中压缩。产生的进一步压缩的气态制冷剂流121在后冷却器125中冷却，并且所有产生的冷却和压缩气态制冷剂流139然后与天然气供给流100并行和分开来在预冷却器热交换器102中进一步冷却，以形成进一步冷却的压缩气态制冷剂流345。这个流345是然后在涡轮-膨胀器133(其与高压制冷剂压缩机117连接且驱动它)中膨胀作功，以提供冷气态制冷剂流135。然后冷气态制冷剂流135在第一液化器热交换器106中变暖，并且离开第一液化器热交换器106的产生的暖气态制冷剂流141然后进一步在第一预冷却器热交换器102中变暖。最后，离开第一预冷却器热交换器102的暖制冷剂流103回到低压制冷剂压缩机105，以再次开始循环。
为了平衡第一预冷却器热交换器102和第二预冷却器热交换器266和第一液化器热交换器106和第二液化器热交换器264之间的冷却功能要求，在图4中显示的实施例中，由多阶段压缩机174产生的再循环气体蒸汽176分开，以形成两个再循环气体流202和200。在所述流204在第一预冷却器热交换器102和第一液化器热交换器106中预冷却和液化之前，一个再循环气体流200添加到天然气供给流100。另一个再循环气体流202在第二预冷却器热交换器266中预冷却，然后进一步分开，以形成两个再循环气体流。所述再循环气体流中的一个然后在第二液化器热交换器264中进一步冷却和液化，以形成液化再循环气体流184，然后液化再循环气体流184膨胀和分离(如图1中显示的实施例那样)，以便提供额外的蒸气和液体，以分别形成第一闪蒸气体流118和第二LNG流116。在所述天然气流104在第一液化器热交换器106中进一步冷却和液化之前，所述再循环气体流390中的另一个与离开第一预冷却器热交换器102的冷却天然气流104结合。
图4中描绘的实施例不如图1和2中描绘的实施例那样高效，但对本发明提供较简单的实现，不需要那么多装备，并且因此具有较低的资金成本。
图5示出实施例的一个可行布置，其中使用蒸馏塔来允许去除来自再循环气体的氮和/或其它轻成分。
图5中显示的实施例使用闭环气态膨胀器循环，它包括两个膨胀阶段，如图1中的实施例中那样。但是，在这个实施例中，闭环气态膨胀器仅对第一预冷却器热交换器102和第一液化器热交换器106提供冷却功能，并且压缩气态制冷剂流139在第一预冷却器热交换器102中冷却，而非在第二预冷却器热交换器中冷却。与图1中的实施例相比，因此，在这个实施例中，来自涡轮-膨胀器131的冷气态制冷剂流137发送到第一预冷却器热交换器102且在其中变暖，而不是在第二预冷却器热交换器变暖，并且离开第一液化器热交换器106的暖气态制冷剂流全部都发送到第一预冷却器热交换器102且在其中进一步变暖。
如图4中显示的实施例那样，图5中的实施例仅使用两个最终闪蒸阶段来使LNG过冷，并且因此在这个实施例中不存在第三闪蒸气体流，而且第三LNG流136构成LNG产物。也如图4中显示的实施例中那样，在这个实施例中，第一闪蒸气体流118和第二闪蒸气体流140在第二预冷却器热交换器266和第二液化器热交换器264中提供所有冷却功能。
在图5中显示的实施例中，由多阶段压缩机174产生的再循环气体蒸汽176分开，以形成两个再循环气体流202和400。再循环气体流400在第一预冷却器热交换器102中冷却，以形成冷却再循环气体流178。再循环气体流202在第二预冷却器热交换器266中预冷却，然后进一步分开，以形成三个再循环气体流。然后所述再循环气体流中的一个在第二液化器热交换器264中进一步冷却和液化，以形成液化再循环气体流184。所述再循环气体流390、402中的另一个与离开第一预冷却器热交换器102的冷却再循环气体流178结合，并且这个结合的再循环气体流然后在第一液化器热交换器106中进一步冷却和液化，以形成另一个液化再循环气体流186。所述再循环气体流404中的另一个用作解吸气体源，如将在下面进一步描述的那样。
液化再循环气体流184和186例如通过传送通过J-T阀418和416中来膨胀和部分地蒸发，并且引入到蒸馏塔410的顶部中。另一个再循环气体流404膨胀且引入蒸馏塔410的底部中，从而对塔提供解吸气体。在塔的顶部处收集到的塔顶蒸气富含(相对于引入到蒸馏塔中的再循环气体)氮和/或再循环气体的比甲烷更轻的任何其它成分，塔顶蒸气作为富氮(和/或其它轻成分)流420从塔的顶部抽出，然后可从系统中滤去(例如通过在大气中燃烧)，或者用于实现任何期望目的。在塔的底部处收集到的塔底液体脱除了(相对于引入到蒸馏塔中的再循环气体)氮和/或再循环气体的比甲烷更轻的任何其它成分，塔底液体作为脱氮(和/或其它轻成分)流412从塔的底部抽出。然后这个塔底液体流412膨胀且分离，以产生额外的蒸气和液体，以分别形成闪蒸气体流和第二LNG流。例如，如图5中显示的那样，可通过用J-T阀414使进入到第一相分离容器114中的流节流来使塔底液体流412膨胀，还使进入第一相分离容器114中的第一LNG流108节流，如上面描述的那样。
如上面提到的那样，蒸馏塔的目的是从再循环气体流中移除氮(和/或其它轻成分)，以便防止这些轻成分在LNG产物中聚集。优化蒸馏塔的压力，以实现最佳效率。由于再循环闪蒸流将包含天然气供给流中存在的大部分氮(和/或任何其它轻成分)，所以具有用于使再循环气体流再液化的回路确保可高效且有效地移除氮以及还有天然气供给中存在的任何其它轻成分(诸如H2、He和/或Ar)。
图6中显示的实施例与图1中显示的实施例的不同在于，不是具有接收闪蒸气体流和从闪蒸气体流重新获得制冷的第二液化器热交换器和第二预冷却器热交换器，第一预冷却器热交换器502和第一液化器热交换器506而是设计成还接收闪蒸气体流且从中重新获得制冷。另外，图6示出使用开环制冷回路，使用经处理的天然气制冷剂循环作为开环气态膨胀器循环中的气态制冷剂，以对第一预冷却器热交换器和第一液化器热交换器提供冷却功能。在图6中描绘的实施例中，第一预冷却器热交换器502和第一液化器热交换器506是板翅片热交换器，但再次可使用任何适当的类型热交换器。
因而，在图6中显示的实施例中，通过使第一闪蒸气体流118和离开第一过冷器热交换器124的第二闪蒸气体流140和第三闪蒸气体流162在第一液化器热交换器506和第一预冷却器热交换器502中变暖，来从第一闪蒸气体流118中重新获得制冷，以及从离开第一过冷器热交换器124的第二闪蒸气体流140和第三闪蒸气体流162中重新获得制冷。离开第一预冷却器热交换器502的暖的第一闪蒸气体流172、第二闪蒸气体流170和第三闪蒸气体流168然后结合且在多阶段压缩机174中压缩，以便形成再循环气体流176。再循环气体流176然后在第一预冷却器热交换器102中冷却，以提供冷却再循环气体流178，并且冷却再循环气体流178在第一液化器热交换器106中进一步冷却和液化，以提供液化再循环气体流184。液化再循环气体流184然后膨胀，以进一步冷却和部分地蒸发流，并且产生的蒸气相和液体相分离，以提供额外的蒸气和液体，以分别形成第一闪蒸气体流118和第二LNG流116(如上面关于图1所描述的那样)。
经处理的天然气流100引入到开环制冷回路中作为天然气供给和补充制冷剂两者的组合。天然气流100可在低压制冷剂压缩机105上游引入到回路中，在这种情况下，天然气流100与离开预冷却器热交换器502的暖制冷剂503结合，并且结合流然后在低压制冷剂压缩机105中压缩，以及在相关联的中间冷却器(未显示)和/或后冷却器107中冷却，以形成气态制冷剂和天然气供给的经压缩和冷却的结合流509。备选地，天然气流100可在低压制冷剂压缩机105下游引入到回路中，在这种情况下，离开预冷却器热交换器502的暖制冷剂503在低压制冷剂压缩机105中压缩且在相关联的中间冷却器(未显示)和/或后冷却器107中冷却，以形成气态制冷剂的经压缩和冷却的流，然后该流与天然气流100结合，以形成气态制冷剂和天然气供给的经压缩和冷却的结合流509。
经压缩和冷却的结合流509然后分成两个流513和511，流513和511然后在高压制冷剂压缩机117和115中进一步压缩，并且产生的进一步压缩的流521和519然后再次结合(流523)和在后冷却器125中冷却。气态制冷剂和天然气供给527的产生的经冷却和压缩的结合流然后分成两个流529和539。
流529是在涡轮-膨胀器131中膨胀作功，以提供第一冷气态制冷剂流537，第一冷气态制冷剂流537然后与闪蒸气体流分开和并行地在第一预冷却器热交换器502中变暖。
流539通过与闪蒸气体流和第一冷气态制冷剂流537的间接热交换来在第一预冷却器热交换器502中进一步冷却，以形成进一步冷却和压缩的气态流550。这个流550分开而形成单独的制冷剂545和天然气供给流541。(现已冷却的)天然气供给流541在第一液化器热交换器506中进一步冷却和液化，以提供第一LNG流108，然后如图1中描述的那样进一步处理第一LNG流108。冷却气态制冷剂流545是在涡轮-膨胀器133中膨胀作功，以形成第二冷气态制冷剂流535。这个流535然后与闪蒸气体分开和并行地在第一液化器热交换器506中变暖。离开第一液化器热交换器106的暖气态制冷剂流541与冷制冷剂流537结合，并且在第一预冷却器热交换器502中进一步变暖。
最后，离开第一预冷却器热交换器502的暖制冷剂流503回到低压制冷剂压缩机105，以再次开始循环。
图7示出本发明的另一个实施例，其中再次省略了第二预冷却器热交换器和第二液化器热交换器。在这个实施例中，不从热交换器中的第一闪蒸气体流118中重新获得制冷，也不从离开第一过冷器热交换器124的已经部分地变暖的第二闪蒸气体流140和第三闪蒸气体流162中重新获得另外的制冷。这些闪蒸气体流而是直接馈送到压缩机674且在其中冷压缩(在这种情况下，不需要使用中间冷却器或后冷却器)，以便形成再循环气体流176。再循环气体流176然后在第一预冷却器热交换器中冷却，并且与天然气供给流并行和分开地在第一液化器热交换器106中进一步冷却和液化，以便提供液化再循环流186，然后液化再循环流186膨胀且分离，以提供额外的蒸气和液体，以分别形成第一闪蒸气体流118和第二LNG流116，如前面论述的那样。此实施例中的闭环气态膨胀器循环的运行与上面关于图5所描述的相同。
图8显示本发明的另一个实施例，它与图1中描绘的实施例的不同在于，在这个实施例中，未使用第一过冷器热交换器124和第二过冷器热交换器144来使第二LNG流116和第三LNG流136的一部分或全部过冷，而是将其用来使第一辅助LNG流812和第二辅助LNG流804过冷。
更特别地，在这个实施例中，第一相分离容器114再次接收膨胀且部分地蒸发的第一LNG流和膨胀且部分地蒸发的液化再循环气体流，并且使产生的蒸气相和液体相分离，以提供第一闪蒸气体流118和第二LNG流116。但是，在这个实施例中，例如通过用J-T阀130进行节流来使所有第二LNG流116膨胀且部分地蒸发，并且将其发送到第二相分离容器134，流的任何部分都不首先在第一过冷器热交换器中过冷。类似地，例如通过用J-T阀150进行节流来使所有第三LNG流116膨胀和部分地蒸发，并且将其发送到第三相分离容器154，流的任何部分都不首先在第二过冷器热交换器中过冷。
第一过冷器热交换器124和第二过冷器热交换器144还是接收第二闪蒸气体流138和第三闪蒸气体流158和从第二闪蒸气体流138和第三闪蒸气体流158重新获得制冷，如上面关于图1所描述的那样。但是，此实施例中的第一过冷器热交换器124使第一辅助LNG流812过冷。在此实施例中，产生的过冷第一辅助LNG流802然后分成两个部分。一个部分(流803)膨胀、部分地蒸发且分离，以提供额外的蒸气和液体，以分别形成第二闪蒸气体流138和第三LNG流136，这可通过例如用J-T阀828对进入第二相分离容器134中的过冷第一辅助LNG流的所述部分803进行节流来实现。过冷第一辅助LNG流802的另一个部分形成第二辅助LNG流804，然后第二辅助LNG流804在第二过冷器热交换器144中过冷。产生的过冷第二辅助LNG流805然后膨胀、部分地蒸发且分离，以提供额外的蒸气和液体，以分别形成第三闪蒸气体流158和第四LNG流156，这可通过例如用J-T阀848对进入到第三相分离容器154中的过冷第二辅助LNG流805进行节流来实现。
第一辅助LNG流812在此实施例中可源自多种源。第一辅助LNG流812例如可包括液化再循环气体流801，它由第二液化器热交换器164(显示图8)所产生的液化再循环气体184的一部分(或全部)形成，或者由第一液化器热交换器(未显示)所产生的液化再循环气体186的一部分或全部形成，所述液化再循环气体流的其余部分膨胀且发送到第一相分离器114，如前面描述的那样。备选地或另外，第一辅助LNG流812可包括第一液化器热交换器通过使天然气供给流液化而产生的LNG流108的部分811，所述LNG流108的其余部分形成第一LNG流，第一LNG流然后膨胀且发送到第一相分离器114，如前面描述的那样。
图9和10示出本发明的又一个实施例，它在以下方面与前面的实施例不同：对第一预冷却器热交换器102提供制冷剂(这些实施例的所有其它方面都与图5中显示和上面描述的实施例相同)。更特别地，在这两个实施例中，第一预冷却器热交换器102的冷却功能由闭环制冷回路提供，在闭环制冷回路中，乙烯(或乙烷)制冷剂作为气态制冷剂在闭环气态膨胀器循环中循环。气态甲烷或天然气膨胀器循环进而仅用来对第一液化器热交换器106提供冷却功能。
更特别地，在图9中显示的实施例中，离开第一预冷却器热交换器102的暖气态乙烯制冷剂903在低压乙烯制冷剂压缩机905中压缩，并且在相关联的中间冷却器(未显示)和/或后冷却器907中冷却。压缩乙烯制冷剂在高压乙烯制冷剂压缩机915中进一步压缩，在相关联的中间冷却器(未显示)和/或后冷却器927中冷却，然后在驱动高压乙烯制冷剂压缩机915的涡轮-膨胀器931中膨胀作功，以便产生冷气态乙烯制冷剂流937。冷气态乙烯制冷剂流937然后在第一预冷却器热交换器102中变暖，以对所述热交换器提供冷却功能。离开第一预冷却器热交换器102的暖气态乙烯制冷剂903然后回到低压压缩机905，以使气态乙烯膨胀器循环重新开始。
离开第一液化器热交换器106的暖气态甲烷或天然气制冷剂704在低压甲烷/天然气制冷剂压缩机705中压缩，并且在相关联的中间冷却器(未显示)和/或后冷却器707中冷却。产生的压缩制冷剂流713然后在高压甲烷/天然气制冷剂压缩机717中进一步压缩，并且在相关联的中间冷却器(未显示)和/或后冷却器727中冷却，并且产生的冷却和压缩气态制冷剂流739然后与天然气供给流100并行和分开地在第一预冷却器热交换器102中进一步冷却。离开预冷却器热交换器102的冷气态制冷剂流745然后在驱动高压甲烷/天然气制冷剂压缩机717的涡轮-膨胀器733中膨胀作功，以提供进一步冷却的气态制冷剂流735，它然后在第一液化器热交换器106中变暖，以所述热交换器对提供冷却功能。离开第一液化器热交换器106的暖气态甲烷或天然气制冷剂704然后回到低压甲烷/天然气制冷剂压缩机705，以使气态甲烷或天然气膨胀器循环重新开始。
在图10中显示的实施例中，气态乙烯膨胀器循环的运行与图9中描绘和上面描述的相同。但是，气态甲烷或天然气膨胀器循环与图9中描述的不同在于，在这个实施例中，气态甲烷/天然气制冷剂不在第一预冷却器热交换器102中冷却。
更特别地，在图10中显示的实施例中，离开第一液化器热交换器106的暖气态甲烷或天然气制冷剂754在节约器热交换器791中进一步变暖，以提供暖气态制冷剂流759，它然后在低压甲烷/天然气制冷剂压缩机755中压缩，并且在相关联的中间冷却器(未显示)和/或后冷却器757中冷却。产生的压缩制冷剂流763然后在高压甲烷/天然气制冷剂压缩机767中进一步压缩，并且在相关联的中间冷却器(未显示)和/或后冷却器777中冷却。产生的冷却和压缩气态制冷剂流789然后在节约器热交换器791中进一步冷却。离开节约器热交换器791的冷气态制冷剂流795然后在驱动高压甲烷/天然气制冷剂压缩机767的涡轮-膨胀器783中膨胀作功，以提供进一步冷却的气态制冷剂流787，它然后在第一液化器热交换器106中变暖，以对所述热交换器提供冷却功能。离开第一液化器热交换器106的暖气态甲烷或天然气制冷剂754然后回到节约器热交换器791，以重新开始循环。
示例
为了说明本发明的运行，使用ASPEN Plus软件来模拟图1中描述和描绘的使天然气供给流液化的方法。模拟在包括100%的甲烷的天然气供给流和也包括100%的甲烷的气态制冷剂的基础上进行。
下面的表1列出了模拟期间的各种流的状况和组成(表1中使用的参考标号与图1中使用的那些相同)。在这个模拟中，通过控制以下参数来最大程度地减小过程的总比功率，诸如各个闪蒸阶段的压力、各个热交换器的出口温度、分开或分流的各个流的分流比，以及各个膨胀器的出口压力，如本领域已知的那样。
表2显示如上面描述的那样模拟的图1的方法和现有技术的三压缩扩张器氮再循环过程之间的比较，其中“UA”等于所需的总热传递系数乘以接触面积。使用相同的供给气体条件来进行比较。如可从表2看出的那样，根据本发明的方法比传统氮再循环过程提供更高的效率且不消耗那么多功率。
图2显示第一预冷却器热交换器102和第一液化器热交换器106的冷却曲线。
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表 2
本发明 3压缩扩张器氮再循环过程
相对比功率 0.93 1
相对UA 0.93 1
将理解，本发明不局限于上面参照优选实施例所描述的细节，而是可不偏离在所附权利要求中限定的本发明的精神或范围的情况下作出许多修改和变型。

Claims (28)

1.一种使天然气供给流液化，以产生液化天然气产物的方法，所述方法包括：
(a)通过与作为气态制冷剂在气态膨胀器循环中循环的甲烷或天然气制冷剂的间接热交换，来使所述天然气供给流液化，以产生第一液化天然气流；
(b)使所述第一液化天然气流膨胀，以进一步冷却所述第一液化天然气流和使其部分地蒸发，并且使产生的蒸气相和液体相分离，以产生第一闪蒸气体流和第二液化天然气流；
(c)使所述第二液化天然气流膨胀，以进一步冷却所述第二液化天然气流和使其部分地蒸发，并且使产生的蒸气相和液体相分离，以产生第二闪蒸气体流和第三液化天然气流，所述液化天然气产物包括所述第三液化天然气流或其一部分；以及
(d)通过使用所述第二闪蒸气体流以通过间接热交换使下者过冷，来从所述第二闪蒸气体流重新获得制冷：
第一辅助液化天然气流，其至少一部分然后膨胀，并且分离而产生额外的蒸气和液体，以分别形成所述第二闪蒸气体流和第三液化天然气流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(d)包括在所述第二液化天然气流在步骤(c)中膨胀之前，通过与所述第二闪蒸气体流的间接热交换，来使所述第二液化天然气流的至少一部分过冷。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述甲烷或天然气制冷剂提供用于使所述天然气供给流液化的所有冷却功能；或者步骤(a)包括也通过与所述闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分的间接热交换，来使所述天然气供给流液化，并且所述闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和所述甲烷或天然气制冷剂提供用于使所述天然气供给流液化的所有冷却功能。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
(e)使所述第三液化天然气流膨胀，以进一步冷却所述第三液化天然气流且使其部分地蒸发，以及使产生的蒸气相和液体相分离而产生第三闪蒸气体流和第四液化天然气流，所述液化天然气产物包括所述第四液化天然气流或其一部分；以及
(f)通过使用所述第三闪蒸气体流以通过间接热交换使下者过冷，来从所述第三闪蒸气体流重新获得制冷：
(i)在所述第三液化天然气流在步骤(e)中膨胀之前的所述第三液化天然气流的至少一部分；和/或
(ii)由所述第一辅助液化天然气流的过冷部分形成的第二辅助液化天然气流，其至少一部分然后膨胀，并且分离而产生额外的蒸气和液体，以分别形成所述第三闪蒸气体流和第四液化天然气流。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(d)包括通过与所述第二闪蒸气体流和所述第三闪蒸气体流两者的间接热交换，来使所述第二液化天然气流的所述至少一部分和/或所述第一辅助液化天然气流过冷。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括通过下者使所述闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分再循环：
压缩所述闪蒸气体流的所述至少一部分，以便形成一个或多个再循环气体流；以及
使所述一个或多个再循环气体流中的一个或多个液化，以产生一个或多个液化再循环流。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过下者使所述再循环气体流液化：与作为气态制冷剂在气态膨胀器循环中循环的所述甲烷或天然气制冷剂的间接热交换；和/或与所述闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分的间接热交换。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和/或所述甲烷或天然气制冷剂提供用于使所述再循环气体流液化的所有冷却功能。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括使所述一个或多个液化再循环流中的一个或多个膨胀和分离，以产生额外的蒸气和液体，以分别形成所述第一闪蒸气体流和第二液化天然气流。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括使所述一个或多个液化再循环气体流中的一个或多个膨胀，将膨胀的再循环气体流引入到蒸馏塔中，以使其分离成富氮塔顶蒸气和脱氮塔底液体，从所述蒸馏塔中抽出脱氮塔底液体流，以及使所述塔底液体流膨胀和分离，以产生额外的蒸气和液体，以分别形成所述第一闪蒸气体流和第二液化天然气流。
11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(d)包括使根据步骤(d) (ii)的第一辅助液化天然气流过冷、膨胀和分离，以及其中，所述第一辅助液化天然气流包括所述一个或多个液化再循环流中的一个或多个。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括通过下者使所述闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分再循环：
压缩所述闪蒸气体流或其一部分，以便形成一个或多个再循环气体流；以及
在所述天然气供给流在步骤(a)中液化之前，将所述一个或多个再循环气体流中的一个或多个引入到所述天然气供给流中。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在膨胀之前，使作为气态制冷剂在所述气态膨胀器循环中循环的甲烷或天然气制冷剂的至少一部分冷却，以形成冷气态制冷剂，在步骤(a)中，使用所述冷气态制冷剂，通过与所述闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分的间接热交换，来使所述天然气供给流液化。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述甲烷或天然气制冷剂作为气态制冷剂在闭环气态膨胀器循环中循环。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法使用作为气态制冷剂在开环气态膨胀器循环中循环的天然气制冷剂。
16.一种用于使天然气供给流液化，以产生液化天然气产物的系统，所述系统包括：
第一液化器热交换器，其布置成且可运行来接收所述天然气供给流和甲烷或天然气制冷剂，以及通过与所述甲烷或天然气制冷剂的间接热交换来使所述天然气供给流液化，以产生第一液化天然气流；
制冷回路，其布置成且可运行来使所述甲烷或天然气制冷剂作为气态制冷剂在气态膨胀器循环中循环，所述制冷回路连接到所述第一液化器热交换器上，以便传送循环的气态制冷剂通过所述第一液化器热交换器；
布置成且可运行来接收所述第一液化天然气流，使所述第一液化天然气流膨胀，以便进一步冷却所述第一液化天然气流且使其部分地蒸发，以及使产生的蒸气相和液体相分离，以产生第一闪蒸气体流和第二液化天然气流的第一压力降低装置和第一相分离容器；
布置成且可运行来接收所述第二液化天然气流，使所述第二液化天然气流膨胀，以便进一步冷却所述第二液化天然气流且使其部分地蒸发，以及使产生的蒸气相和液体相分离，以产生第二闪蒸气体流和第三液化天然气流的第二压力降低装置和第二相分离容器，所述液化天然气产物包括所述第三液化天然气流或其一部分；以及
第一过冷器热交换器，其布置成且可运行来接收所述第二闪蒸气体流，以及从所述第二闪蒸气体流中重新获得制冷，所述第一过冷器热交换器进一步布置成且可运行来：
接收第一辅助液化天然气流，以及在所述第一辅助液化天然气流的至少一部分由第三压力降低装置和第三相分离容器接收之前，通过与所述第二闪蒸气体流的间接热交换来使第一辅助液化天然气流过冷，所述第三压力降低装置和第三相分离容器布置成且可运行来使所述第一辅助液化天然气流的所述至少一部分膨胀和分离，以便产生额外的蒸气和液体，以分别形成所述第二闪蒸气体流和第三液化天然气流。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述第一过冷器热交换器布置成且可运行来在所述第二液化天然气流由布置成且可运行来使所述第二液化天然气流膨胀的所述第二压力降低装置接收之前，接收所述第二液化天然气流的至少一部分和所述第二闪蒸气体流，以及通过与所述第二闪蒸气体流的间接热交换，来使所述第二液化天然气流的所述至少一部分过冷。
18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述第一液化器热交换器布置成使得在运行中，其接收到的唯一制冷剂是所述甲烷或天然气制冷剂，或者所述闪蒸气体流中的一个或多个的所述至少一部分和所述甲烷或天然气制冷剂，使得在运行中，所述甲烷或天然气制冷剂，或者所述闪蒸气体流中的一个或多个的所述至少一部分和所述甲烷或天然气制冷剂提供用于使所述天然气供给流液化的所有冷却功能。
19.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：
第四压力降低装置和第四相分离容器，其布置成且可运行来接收所述第三液化天然气流，使所述第三液化天然气流膨胀，以便进一步冷却所述第三液化天然气流且使其部分地蒸发，以及使产生的蒸气相和液体相分离，以产生第三闪蒸气体流和第四液化天然气流，所述液化天然气产物包括所述第四液化天然气流或其一部分；以及
第二过冷器热交换器，其布置成且可运行来接收所述第三闪蒸气体流，以及从所述第三闪蒸气体流中重新获得制冷，所述第二过冷器热交换器进一步布置成且可运行来：
(i)在所述第三液化天然气流由布置成且可运行来使所述第三液化天然气流膨胀的所述第四压力降低装置接收之前，接收所述第三液化天然气流的至少一部分，以及通过与所述第三闪蒸气体流的间接热交换，来使所述第三液化天然气流的至少一部分过冷；和/或
(ii)接收由所述第一辅助液化天然气流的过冷部分形成的第二辅助液化天然气流，以及在所述第二辅助液化天然气流的至少一部分由第五压力降低装置和第五相分离容器接收之前，通过与所述第二闪蒸气体流的间接热交换来使所述第二辅助液化天然气流过冷，所述第五压力降低装置和第五相分离容器布置成且可运行来使所述第二辅助液化天然气流的所述至少一部分膨胀和分离，以便产生额外的蒸气和液体，以分别形成所述第三闪蒸气体流和第四液化天然气流。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述第一过冷器热交换器布置成且可运行来也接收所述第三闪蒸气体流，以及通过与所述第二闪蒸气体流和所述第三闪蒸气体流两者的间接热交换，来使所述第二液化天然气流的所述至少一部分和/或所述第一辅助液化天然气流过冷。
21.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括一个或多个压缩机，其布置成且可运行来接收和压缩所述闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分，以便形成一个或多个再循环气体流。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括第二液化器热交换器，其布置成且可运行来接收所述一个或多个再循环气体流中的一个或多个，接收所述闪蒸气体流中的一个或多个的至少一部分和/或所述甲烷或天然气制冷剂，以及通过与所述甲烷或天然气制冷剂和/或所述闪蒸气体的间接热交换来使所述再循环气体流液化；以及/或者其中，所述第一液化器热交换器布置成且可运行来接收所述一个或多个再循环气体流中的一个或多个，以及通过与所述甲烷或天然气制冷剂的间接热交换来使所述一个或多个再循环气体流液化。
23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括一个或多个第六压力降低装置，其布置成且可运行来接收所述一个或多个液化再循环气体流中的一个或多个且使其膨胀，以便冷却所述一个或多个液化再循环气体流且使其部分地蒸发，以及将膨胀的再循环气体流输送到所述第一相分离容器中，所述第一相分离容器接收膨胀的第一液化天然气流且使其分离。
24.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：一个或多个第七压力降低装置，其布置成且可运行来接收所述一个或多个液化再循环气体流中的一个或多个且使其膨胀，以便进一步冷却所述一个或多个液化再循环气体流且使其部分地蒸发；蒸馏塔，其布置成且可运行来接收膨胀的再循环气体流，以及使所述膨胀的再循环气体流分离成富氮塔顶蒸气和脱氮塔底液体；以及第八压力降低装置，其布置成且可运行来接收从所述蒸馏塔中抽出的脱氮塔底液体流且使其膨胀，以便进一步冷却所述脱氮塔底液体流且使其部分地蒸发，并且将膨胀的塔底液体流输送到所述第一相分离容器中，所述第一相分离容器接收膨胀的第一液化天然气流且使其分离。
25.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述第一过冷器热交换器布置成且可运行来接收第一辅助液化天然气流且使其过冷，以及其中，所述第一辅助液化天然气流包括所述一个或多个液化再循环流中的一个或多个。
26.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，布置成且可运行来压缩一个或多个所述闪蒸气体流的至少一部分的所述一个或多个压缩机此外布置成且可运行来在所述天然气供给流由所述第一液化器热交换器接收之前，将所述一个或多个再循环气体流中的一个或多个引入到所述天然气供给流中。
27.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述制冷回路布置成且可运行来使所述甲烷或天然气制冷剂在闭环回路中循环。
28.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述制冷回路布置成且可运行来使所述甲烷或天然气制冷剂在开环回路中循环。
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