CN108344251B - 用于液化天然气(lng)的生产的连续混合制冷剂优化 - Google Patents

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Abstract

系统和方法提供用于调节液化系统中的混合制冷剂(MR)流体的成分、压力和/或流率，以向天然气(NG)原料提供制冷，以产生液化天然气(LNG)。在液化系统内处于循环的MR流体可包括重质组分和轻质组分。在LNG产生期间，MR流体的重质组分和/或轻质组分可从MR流体选择性地移除并且重新引入到MR流体中，由此改变循环中的其余MR流体的成分。调节在液化系统内在循环中的MR流体的成分可允许系统优化成最大化系统处于操作时的效率、LNG产量和/或收益性。

Description

用于液化天然气(LNG)的生产的连续混合制冷剂优化
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月17日提交且标题为“Continuous Mixed RefrigerantOptimization System for the Production of Liquefied Natural Gas (LNG)”的美国临时申请No.62/472694以及于2017年1月24日提交且标题为“Continuous MixedRefrigerant Optimization System for the Production of Liquefied Natural Gas(LNG)”的美国临时申请No.62/449,794的优先权，它们中的各个由此通过引用以其整体并入。
背景技术
以缩写形式称为“LNG”的液化天然气为冷却至近似-162摄氏度的温度的天然气，其中压力高达近似25kPa(4 psig)，并且由此呈现液体状态。大多数天然气资源位于远离最终消费者的显著距离。长距离运输天然气的一种成本有效的方法是使天然气液化并将其以油轮(也称为LNG槽车)运输。液化天然气在目的地转换回气态天然气。
在典型的液化过程中，压缩机用于将加压的混合制冷剂(MR)输送至冷箱，该冷箱继而用于冷却原料气(如天然气)，以形成液化气体。典型地，LNG设备设计成在一组操作条件下，例如在一个环境温度处，以及在天然气(NG)原料的一种成分下最佳地起作用。改变MR的成分可改变设备的最佳操作条件，然而，对MR的改变可仅在设备关闭时进行，例如每隔6-12个月。在设备操作期间，MR成分另外保持恒定。因此，设备典型地在它们的操作的大部分期间表现欠佳，这转化成减少的LNG产量和/或增加的成本。因此，存在对用于连续地修改LNG设备的最佳操作条件的方法和装置的需要。
发明内容
系统和方法提供用于连续地修改在液化系统内循环以产生液化天然气(LNG)的混合制冷剂(MR)流体的成分。在液化系统内处于循环中的MR流体可包括“重质”组分(如例如戊烷、丁烷、丙烷、乙烯)和“轻质”组分(如例如甲烷和氮)。MR流体的成分可通过从循环移除MR的重质组分和/或轻质组分来调节。例如，在压缩和冷凝过程期间，MR流体内的重质组分可在轻质组分之前冷凝。因此，可富含重质组分的MR液体可与MR流体分离并且从循环移除，由此改变处于循环中的MR流体的成分。类似地，可富含轻质组分的MR蒸汽可与MR流体分离并且从循环移除，由此改变处于循环中的MR流体的成分。在一些情况下，重质组分和轻质组分还可通过将MR液体和/或MR蒸汽重新引入回到循环中来返回MR流体。通过将MR流体(例如，MR液体和/或MR蒸汽)的部分重新引入和/或移除成进出循环，可调节在液化系统内循环的MR流体的压力和/或流率。
通过提供连续地调节在液化系统内在循环中的MR流体的成分的能力，MR流体的成分可优化成最大化液化系统在操作时的效率、LNG产量和/或收益性。
技术方案1. 一种用于产生液化天然气(LNG)的系统，所述系统包括：
液化系统，其构造成在其中选择性地调节循环中的混合制冷剂(MR)流体的成分，所述系统具有
冷凝器，其构造成冷凝所述MR流体的至少一部分，以形成液体-蒸汽混合物，所述液体-蒸汽混合物包括富含重质组分的液体和重质组分贫乏的蒸汽，
分离器，其构造成接收来自所述冷凝器的所述液体-蒸汽混合物，并且构造成从循环移除来自第一液体-蒸汽混合物的所述液体和所述蒸汽中的一种的至少一部分，以由此调节处于循环中的所述MR流体的所述成分，以及
热交换器，其构造成接收处于循环中的所述MR流体，并且构造成接收含甲烷蒸汽，使得热可从所述含甲烷蒸汽传递至所述MR流体，以由此将所述含甲烷蒸汽冷凝成液化天然气(LNG)。
技术方案2. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述分离器构造成储存从所述液体-蒸汽混合物移除的所述液体和所述蒸汽中的一种的所述至少一部分。
技术方案3. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述分离器构造成将从所述液体-蒸汽混合物移除的所述液体和所述蒸汽中的一种的所述至少一部分重新引入回到循环中的所述MR流体中，由此调节在所述液化系统内处于循环中的所述MR流体的所述成分。
技术方案4. 根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
液位模块，其联接于所述分离器，所述液位模块构造成确定储存在所述分离器中的所述液体和所述蒸汽中的一种的所述至少一部分的量，并且构造成控制从所述分离器重新引入回到循环中的所述液体和所述蒸汽中的一种的所述至少一部分的量。
技术方案5. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述分离器包括第一分离器和第二分离器，所述第一分离器构造成从循环移除来自所述第一液体-蒸汽混合物的所述液体，并且所述第二分离器构造成从循环移除来自所述第一液体-蒸汽混合物的所述蒸汽。
技术方案6. 根据技术方案5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
液体存储系统和蒸汽存储系统中的至少一种，所述液体存储系统联接于所述第一分离器，并且构造成接收和选择性地储存从所述液体-蒸汽混合物移除的所述液体的至少一部分，所述蒸汽存储系统联接于所述第二分离器，并且构造成接收和选择性地储存从所述液体-蒸汽混合物移除的所述蒸汽的至少一部分。
技术方案7. 根据技术方案6所述的系统，其特征在于，所述蒸汽存储系统构造成将所述储存的蒸汽的至少一部分重新引入到循环中的所述MR流体中，由此调节在所述液化系统内处于循环中的所述MR流体的所述成分。
技术方案8. 根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
分析器模块，其构造成测量在所述液化系统内处于循环中的所述MR流体的成分。
技术方案9. 一种用于产生液化天然气(LNG)的系统，所述系统包括：
液化系统，其构造成具有循环穿过其的混合制冷剂(MR)，所述液化系统具有
至少一个冷凝器，其构造成冷凝所述MR流体的至少一部分，以形成富含所述MR流体的重质组分的MR液体和所述MR流体的重质组分贫乏的MR蒸汽，
至少一个分离器，其构造成从循环分离和移除所述MR液体和所述MR蒸汽中的至少一种，由此调节循环中的所述MR流体的成分，以及
热交换器，其构造成接收处于循环中的所述MR流体，并且构造成接收含甲烷蒸汽，使得热可从所述含甲烷蒸汽传递至所述MR流体，以由此将所述含甲烷蒸汽冷凝成液化天然气。
技术方案10. 根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述液化系统构造成将所述MR液体和所述MR蒸汽中的至少一种选择性地输送回到循环中的所述MR流体中，以调节所述MR流体的所述成分。
技术方案11. 根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述液化系统构造成基于环境空气的温度来调节所述MR流体的所述成分。
技术方案12. 根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述液化系统构造成基于所述含甲烷蒸汽的成分来调节所述MR流体的所述成分。
技术方案13. 根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述热交换器构造成接收所述MR液体的至少一部分，并且构造成使用所述MR液体来向所述含甲烷蒸汽提供制冷。
技术方案14. 根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述液化系统构造成储存从循环中的所述MR流体分离和移除的所述MR液体和所述MR蒸汽中的所述至少一种，并且构造成将所述MR液体和MR蒸汽中的所述至少一种选择性地输送回到循环中的所述MR流体中，以调节所述MR流体的所述成分。
技术方案15. 根据技术方案9所述的系统，其特征在于，所述热交换器为多道板翅片钎焊式铝热交换器。
技术方案16. 根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
至少一个液位模块，其联接于所述至少一个分离器，所述至少一个液位模块构造成控制选择性地输送回到循环中的所述MR流体中的所述MR液体和所述MR蒸汽中的所述至少一种的量，以调节所述MR流体的所述成分。
技术方案17. 一种用于调节液化系统中的混合制冷剂的成分的方法，所述方法包括：
使混合制冷剂(MR)流体在液化系统内循环；
使MR液体和MR蒸汽从所述MR流体产生，相对于所述MR流体的初始组分，所述MR液体富含所述MR流体的重质组分，并且所述MR蒸汽富含所述MR流体的轻质组分；
使所述MR液体和所述MR蒸汽中的至少一种的至少一部分从所述MR流体分离和移除，由此调节在所述液化系统内循环的所述MR流体的成分。
技术方案18. 根据技术方案17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过使所述分离和移除的MR液体和所述MR蒸汽中的至少一种的至少一部分返回回到循环中来调节所述MR流体的所述成分。
技术方案19. 根据技术方案17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
测量环境空气的温度，以确定在所述液化系统内处于循环中的所述MR流体的期望成分。
技术方案20. 根据技术方案17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
测量含甲烷蒸汽的成分，以确定在所述液化系统内处于循环中的所述MR流体的期望成分。
技术方案21. 根据技术方案17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
测量所述MR流体的成分。
技术方案22. 根据技术方案21所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将表征所述MR的所述测量的成分的数据传输至远程服务器。
技术方案23. 根据技术方案22所述的方法，其特征在于，所述数据与来自类似液化系统的数据进行比较。
技术方案24. 根据技术方案22所述的方法，其特征在于，所述远程服务器将信号输送至所述液化系统。
技术方案25. 根据技术方案17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
储存所述MR液体和所述MR蒸汽中的至少一种的所述至少一部分。
技术方案26. 根据技术方案25所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定储存的所述MR液体和所述MR蒸汽中的至少一种的所述至少一部分的量。
附图说明
这些及其它的特征将从连同附图进行的以下详细描述更容易理解，在该附图中：
图1为示出LNG设备的液化系统的图；
图2为示出示例性液化系统的图；
图3为示出LNG设备的闭环液化系统的图；
图4为LNG设备的液化系统的备选实施例的图；以及
图5为示出示例性闭环液化系统的图。
具体实施方式
系统和方法提供用于调节混合制冷剂(MR)流体的成分，该混合制冷剂(MR)流体可在液化系统内使用以向本文中例示为天然气(NG)原料的含甲烷蒸汽提供制冷，以产生液化天然气(LNG)。在液化系统内处于循环中的MR流体可包括重质组分和轻质组分。在LNG产生期间，MR液体和MR蒸汽可由循环中的MR流体形成。相对于MR液体和MR蒸汽的平均成分，MR液体可富含重质组分，并且相对于MR液体和MR蒸汽的平均成分，MR蒸汽可富含轻质组分。MR液体和/或MR蒸汽可在液化系统处于操作时从循环移除，由此改变循环中的其余MR流体的成分、压力和/或流率。在一些情况下，重质组分和轻质组分还可通过将MR液体和/或MR蒸汽重新引入回到循环中来返回MR流体。通过将MR流体(例如，MR液体和/或MR蒸汽)的部分重新引入和/或移除成进出循环，在液化系统内循环的MR流体的压力和/或流率也可被调节。通过提供修改MR流体的成分、压力和/或流率的能力，MR流体可优化成最大化液化系统的效率，由此基于操作条件(如例如周围空气的温度)降低操作成本。作为备选，MR的成分、压力和/或流率可优化成最大化LNG产量或最大化收益性。
图1示出LNG设备的液化系统100的实施例的图。液化系统100包括压缩机102和空气冷却器104，压缩机102将制冷剂泵送穿过系统，空气冷却器104可冷却泵送穿过系统的压缩的制冷剂。初始混合制冷剂105补充可从制冷剂供应系统106引入至系统，并且液化过程可开始。最初，低压低温MR蒸汽107输送至压缩机。当MR117离开压缩机时，其可处于高温、高压、蒸汽状态。冷凝器/中间冷却器/后冷却器(未示出)可定位在压缩机的级之间和/或压缩机与冷箱108之间。冷凝器/中间冷却器后冷却器可通过移除在压缩过程期间生成的过多热来促进MR从蒸汽(或大部分蒸汽)至主要为液体的状态的相变。液体MR117接着输送至冷箱108，以冷却进入的含甲烷蒸汽(在本文中例示为天然气(NG)原料109)。在进入冷箱108或者在冷箱108内之前的某个时刻，MR117可行进穿过膨胀阀，这可产生快速的压降，其可使MR处于低压、低温、液体状态。在冷箱108内，NG原料109可在蒸发器或热交换器之上行进，这可充分地冷却NG，以形成LNG 111。在这一点上，进入的NG可将MR加热至其中其可主要成为蒸汽的点，并且循环继续。
如果液化系统装备用于连续混合制冷剂优化(CMRO)，则MR的重质组分和轻质组分可在操作期间添加至系统或者从系统移除。如以上描述的，当前液化系统设计成以针对单组操作条件优化的恒定MR成分来操作。此类液化系统可对环境温度的变化和/或NG原料的成分的改变敏感，这两者可对系统的效率和LNG的产量具有显著的影响。因此，通过提供修改MR的成分的能力，可提高系统的效率，由此降低成本。作为备选，MR的成分可被优化，以最大化LNG产量或者最大化收益性。
在压缩和冷凝过程期间，MR内的重质组分(例如，丁烷、丙烷、乙烯，以及异戊烷)可在轻质组分(如甲烷和N2)之前冷凝。MR的重质组分可从液化系统100内的循环提取并且/或者添加至液化系统100内的循环。冷凝的重质组分的部分119可与MR分离，从系统移除，并且储存在重质组分存储容器110中，如图1中示出的。类似地，冷凝的重质组分的部分119可按需要从重质组分存储容器110重新引入到系统中。
在制冷剂离开冷箱之后，该制冷剂可处于主要为蒸汽的状态，其中蒸汽可主要地包含轻质组分，例如，甲烷和N2。蒸汽的部分113可与液体和其它蒸汽分离，从系统移除，并且储存在轻质组分存储容器112中。作为备选，MR的部分可储存在单独的罐中，其中一些平衡液体/蒸汽组合可形成。在该情况下，蒸汽可主要地包含可与混合物的其余部分分离的轻质组分。在任一种情况下，由于甲烷为NG，故轻质组分115可引入到NG原料109中，以增加LNG的产量。虽然未示出，但轻质组分还可重新引入到液化系统100中。通过将MR的部分重新引入和/或移除成进出系统，还可调节在液化系统100内循环的MR的压力和/或流率。
示例性液化系统200在图2中示出。本领域技术人员将认识到的是，现有的系统可修改成具有与图2中示出的类似的构造。液化系统200可包括制冷剂供应系统206，其可将MR输送至可压缩和冷凝MR的多级压缩系统202。压缩和冷凝的MR可输送至冷箱(未示出)以向进入的NG原料(未示出)提供制冷，以产生LNG(未示出)。液化系统200还可包括控制模块220，控制模块220可控制在液化系统200内循环的MR的成分，以及存储容器238,246，其用于储存从循环移除的MR。
如示出的，制冷剂组分可在制冷剂供应系统206中组合，以形成流动到多级压缩系统202中的MR。从制冷剂供应系统206流动的MR的成分可由控制模块220来控制，控制模块220控制调整各个组分的流的阀，以及可控制至多级压缩机系统的MR的流的阀222。多级压缩机系统可包括吸入缓冲罐224，以及第一级压缩机226和第二级压缩机228、中间冷却器230,232，以及分离罐234,236(在本文中也被称为分离器或两相分离器)。分离罐234,236可分离MR的液相和汽相。在传统的液化系统中，可主要地为液体的制冷剂233,235可从第一级分离罐234和第二级分离罐236流动至冷箱(未示出)，以处理NG原料。此外，可为蒸汽和/或液体的制冷剂237可从第二级分离罐236流动穿过冷箱，至MR存储容器238，其中制冷剂237可按需要任选地储存和/或引入至冷箱，以提供制冷。作为备选，制冷剂237可从系统移除，以用作燃料，废气(flared)和/或排气。制冷剂可在需要时且按需要任选地从备选的补充流，如例如基本上为纯的MR组分、天然气和/或LNG蒸发气体替换。
如果液化系统装备用于CMRO，则MR的重质组分和轻质组分可添加至系统或者从系统移除。在MR存储容器238内，MR可平衡成液体和蒸汽的混合物。蒸汽可包含大部分的轻质组分。因此，蒸汽的部分可被提取并且引入到NG原料中，该NG原料进入冷箱，以冷凝成LNG。在图2中，可开启轻质物存储阀240，以允许蒸汽制冷剂从MR存储容器238流动。从存储容器238流动的蒸汽可储存在另一存储容器中，重新集成到液化系统200内的循环中，或者输送至待焚烧的废气。
如以上描述的，MR的重质组分可在比MR的轻质组分更高的温度下冷凝。因此，可相对于MR的初始或平均的成分富含重质组分的MR液体可与MR蒸汽分离，该MR蒸汽可相对于MR的初始或平均的成分富含轻质组分。本领域技术人员将认识到的是，富含重质组分的MR液体关于轻质组分为轻的或贫的。类似地，富含轻质组分的MR蒸汽关于重质组分为贫的或轻的。重质组分在多级压缩系统202内的一个或更多个地点处和/或在多级压缩系统202与冷箱之间的一个或更多个地点处从MR提取。在示出的实例中，可开启重质物提取阀242，以从第一级分离罐中的其余MR提取MR流体244，其可相对于进入第一级分离罐234的MR流体的平均成分，富含重质组分。MR流体244可流动到重质物存储容器246中，其中MR流体244可被储存。重质物存储容器246内的MR流体可维持在使得其形成或保持液体、平衡液体/蒸汽组合或蒸汽的温度和压力下。在任何情况下，可开启重质物存储阀248，以将MR流体(其可为液体和/或蒸汽)从重质物存储容器246输送至吸入缓冲罐224，其中该MR流体可重新引入回到循环中，使得其可向NG提供制冷，以形成LNG。轻质物存储阀240、重质物存储阀248以及重质物提取阀242可由控制模块220控制。以该方式，在液化系统200内循环的MR的成分可在正常操作期间基于外部因素(如环境空气温度和NG原料的成分)来调节，以使液化系统更有效。
控制模块220可构造成在液化系统200处于操作时自动地优化MR的成分。例如，液化系统200可包括传感器，其可测量环境空气温度、进入的NG原料的成分、存储容器238,246内的MR的成分，和/或循环中的MR的成分。来自传感器的信息可输送至控制模块220，使得循环中的MR的成分和/或MR的流可相应地调节，以提高LNG生产的效率并且/或者增加LNG生产的量。作为备选，进入的NG原料的环境温度和成分可由操作者输入，并且MR可随后基于这些值来调节。
在一些实施例中，装备用于CMRO的液化系统可为闭环系统。图3示出了LNG设备的液化系统300的实施例的图。液化系统300可包括用以压缩MR的压缩机302、用以在压缩的级之间和/或在压缩之后冷却MR的空气冷却器304(或其它冷却器)，以及用以向进入的NG原料309提供制冷来产生LNG 311的冷箱308。系统还可包括控制模块(未示出)，以及用于储存MR的重质组分和轻质组分的存储容器310,312。
图3中示出的液化系统300可大体上类似于图1中示出的液化系统100，除了MR的重质组分和轻质组分可与液化系统300中的循环中的MR分离之外。即，重质组分和轻质组分可从制冷系统中的循环移除并且储存在其它地方，如在存储容器310,312内、在液化系统内，但是大体上，这些相同的组分可重新引入到系统中。因此，液化系统300可为闭环系统。闭环构造可通过确保MR的重质组分和轻质组分能够容易获得以重新引入至制冷系统或从制冷系统移除来向系统提供附加的控制稳定性。
类似于关于图1描述的液化系统100，图3中示出的液化系统300示出，初始混合制冷剂305(MR)补充可从制冷剂供应系统306引入至系统，使得液化过程可开始。最初，低压低温MR蒸汽307可输送至压缩机302。当MR 317离开压缩机302时，MR 317可处于高温高压蒸汽状态。冷凝器/中间冷却器/后冷却器(未示出)可定位在压缩机302的级之间和/或在压缩机302与冷箱308之间。冷凝器/中间冷却器/后冷却器可通过移除在压缩过程期间生成的过多热来促进MR的部分从蒸汽(或大部分蒸汽)至主要为液体的状态的相变。备选地或此外，MR可输送至冷凝器、后冷却器或其它热交换器，它们可定位在压缩机302下游。液体MR可接着输送至冷箱308，以冷却进入的天然气(NG)原料309。在进入冷箱，在冷箱内以及/或者在离开冷箱之后的某个时刻，制冷剂可行进穿过膨胀阀，这可产生压降，其可使MR处于低压、低温、液体/蒸汽状态。在冷箱308内，NG原料309可在蒸发器或热交换器之上行进，这可促进从NG原料309传递热，以充分地冷却NG，以形成LNG。在这一点上，进入的NG可将MR加热至其中其可主要成为蒸汽的点，并且循环继续。
如果液化系统300装备有连续混合制冷剂优化系统(CMROS)，则MR的重质组分和轻质组分可在操作期间添加至制冷循环或从制冷循环移除。即，MR的重质组分和轻质组分可从循环移除，并且储存在存储容器310,312中。重质组分和轻质组分可按需要被重新引入。通过将MR的部分(例如，重质组分和/或轻质组分)重新引入和/或移除成进出循环，还可调节在液化系统300内循环的MR的压力和/或流率。如以上描述的，当前液化系统设计成以针对单组操作条件优化的恒定MR成分来操作，例如，系统可设计成在高环境温度下以一些标称进入NG原料成分最佳地起作用。环境温度的变化和NG原料的成分的改变可对系统的效率和LNG的产量具有显著的影响。因此，通过提供修改MR的成分、压力和/或流率的能力，可提高系统的效率，由此降低成本，或者可增加LNG的产量。
在压缩和冷凝过程期间，MR内的重质组分(如例如戊烷(例如，异戊烷)、丁烷、丙烷、乙烯)可在轻质组分(如乙烯、甲烷以及N2)之前冷凝。中间沸腾组分可在不同的部分中被认为是轻质和重质两者，如由乙烯例示的。冷凝的重质组分的部分319可与MR分离，并且储存在重质组分存储容器310中，如图3中示出的。类似地，重质组分的部分321可按需要从重质组分存储容器310重新引入至制冷系统。
在压缩和冷凝过程之后，MR内的轻质组分(例如，甲烷和N2)可大量地保持蒸汽状态。因此，MR蒸汽可主要地包含轻质组分。MR蒸汽的部分323可储存在轻质组分存储容器312中，如图3中示出的。作为另一个实例，轻质组分可在MR离开冷箱之后从制冷系统提取并且储存。在制冷剂离开冷箱之后，该制冷剂可处于主要为蒸汽的状态，其中蒸汽可主要地包含轻质组分，例如，甲烷和N2。蒸汽的部分可与液体和其它蒸汽分离，并且储存在轻质组分存储器中。作为备选，MR的部分可储存在单独的罐中，其中一些平衡液体/蒸汽组合可形成。在该情况下，蒸汽可主要地包含可与混合物的其余部分分离的轻质组分。在任一种情况下，包含轻质组分的MR的部分325可接着按需要重新引入至制冷系统。
重质组分和轻质组分可按需要重新引入到系统中。例如，重质组分和轻质组分可经由冷箱重新引入到系统中。作为备选，重质组分和轻质组分可在压缩之前重新引入到系统中。图4示出了LNG设备的液化系统400的实施例的图。液化系统400可大体上类似于图4中示出的液化系统300，但是可包括存储系统410，存储系统410可允许MR的部分419,421(可富含重质组分和/或轻质组分)在压缩机402与冷箱408之间的各种地点处从循环移除和/或添加至循环。液化系统400可包括用以压缩MR的压缩机402、用以在压缩的级之间和/或在压缩之后冷却MR的空气冷却器404(或其它冷却器)，以及用以向进入的NG原料409提供制冷来产生LNG 411的冷箱308。系统可包括控制模块(未示出)，以及存储系统410，其可包括用于储存MR的重质组分和轻质组分的存储容器。
图5示出了闭环液化系统500的示例性实施例，闭环液化系统500可在液化系统500处于操作时自动地优化MR的成分。如图5中示出的，液化系统500可包括制冷剂供应系统506，其可联接于多级压缩系统502。混合制冷剂可在多级压缩系统502与热交换器560之间循环，以向天然气原料561提供制冷，以产生LNG。在一些实施例中，系统可包括一个或更多个传感器，其可测量环境空气温度和/或进入的NG原料561的成分。系统还可包括存储容器，其促进MR的重质组分和轻质组分进出循环的移除和重新引入。注意的是，本领域技术人员将对热交换器如何工作具有基本的了解，并且将知道制冷剂可行进穿过冷却通路、冷却元件或者在壳体内行进，以向“热流体”(如NG原料)提供制冷。在NG和MR行进穿过换热器560时，热可从NG原料561传递至MR，使得NG原料561开始冷凝。
如示出的，制冷剂组分507(如氮、甲烷、乙烯、丙烷以及异戊烷)可组合在制冷剂供应系统506中，以形成可输送至MR传递罐509的MR流体。MR流体可从MR传递罐509输送至多级压缩系统。从制冷剂供应系统流动的MR的成分可由控制模块控制，该控制模块控制调整各个组分的流的阀，以及控制至多级压缩机系统的MR的流的阀。本领域技术人员将认识到的是，混合制冷剂的其它组分可包括正戊烷、异丁烷以及正丁烷。
多级压缩机系统可包括吸入缓冲罐524，以及第一级压缩机和第二级压缩机、以及空气冷却器。在示出的实施例中，MR可从制冷剂供应系统506流动至吸入缓冲罐524。MR可从吸入缓冲罐524行进至第一级压缩机526。MR的成分、其特征参数或多个测量值的组合可被分析并且用于控制。例如，如图5中示出的，在吸入缓冲罐524与第一级压缩机之间，分析器模块525可测量进入第一级压缩机526的MR的成分、相位和/或压力。在一些实施例中，分析器模块525可为或可包括气相色谱仪。例如，分析器模块525可测量每摩尔MR的碳摩尔数。作为备选，分析器模块525可测量MR的分子量、MR的戊烷摩尔分数，和/或MR摩尔分数的组合(例如，总和)，或表征MR的其它参数。因此，MR流体的成分可通过测量MR的各个组分和/或通过测量或计算各个组分的组合来测量和/或表征。分析器模块525可基于其它操作条件来调节输送至第一级压缩机526的MR的成分。例如，分析器模块525可控制，可请求，或者可从制冷剂供应系统506抽取更多的制冷剂。作为备选，分析器模块525可控制，可请求，或者可从制冷剂供应系统506抽取更少的制冷剂。此外，分析器模块525可请求，或者从制冷剂供应系统506抽取MR的特定组分。作为另一个实例，分析器模块525可请求，可控制，或者可从制冷剂供应系统抽取MR的缺少的特定组分。分析器模块525还可控制或请求从循环移除MR的部分或组分。可从循环移除的MR的部分或组分可储存在存储容器中。
从第一级压缩机526，MR可输送至第一级中间冷却器530，其中热可被提取。从第一级中间冷却器530，MR可输送至液体存储容器534，液体存储容器534还可起作用为第一级分离罐(也被称为两相分离器)。如以上描述的，在压缩和冷凝过程期间，MR内的重质组分(例如，丙烷、乙烯以及异戊烷)可在轻质组分(例如甲烷和N2)之前冷凝。因此，液体存储容器534可储存MR液体，其可相对于进入液体存储容器534的MR的平均成分富含重质组分，由此从循环移除重质组分，同时将主要为蒸汽的MR转移至第二级压缩机。如图5中示出的，液体存储容器534还可将MR液体527转移至热交换器560，这将在下面进一步论述。通过将MR液体储存在液体存储容器534内，可降低在液化系统500内循环的MR的流率和/或压力。
液位模块529可连接于液体存储容器534。液位模块529可确定液体存储容器534中有多少液体，以及确定液体的成分，类似于吸入缓冲罐524与第一级压缩机526之间的分析器模块525。在一些实施例中，液位模块可为或可包括例如液位指示器(LI)、液位控制器(LC)、液位指示器控制器(LIC)，和/或视镜。
在示出的实例中，输送至第二级压缩机528的MR可输送至第二级中间冷却器532，并且接着输送至第二级分离罐536。第二级分离罐536可将MR液体与MR蒸汽分离。在一些实施例中，分离罐536可储存与MR蒸汽分离的MR液体的至少一部分。如以上描述的，在压缩和冷凝期间，重质组分可在轻质组分之前冷凝。因此，相对于进入第二级分离罐536的MR的平均成分，MR蒸汽可富含轻质组分，而MR液体可富含重质组分。可相对于进入第二级分离罐536的MR的平均成分富含轻质组分的MR蒸汽的部分可输送至蒸汽存储系统540，由此从循环移除MR蒸汽的该部分并且改变循环中的MR的成分。蒸汽存储系统540可包括第一压力模块542和第二压力模块544，和阀543,545，以及存储容器阵列546。存储容器阵列546可包括一个或更多个存储容器547。在一些实施例中，第一压力模块542和第二压力模块544可包括一个或更多个压力传感器，其可构造成测量在第一阀543上游以及在第二阀545下游的MR的压力。第一压力模块542可控制第一阀543，以允许MR蒸汽539流动到存储容器阵列546中。使MR蒸汽539从循环移除还可降低循环中的MR的压力和/或流率。第二压力模块544可控制第二阀545，以允许储存在存储容器阵列546中的MR流动回到制冷系统内的循环中。当第二阀545开启时，MR流体548可输送至吸入缓冲罐524，并且可继续穿过多级压缩系统502。使MR流体548重新引入到循环中可增加液化系统500内的循环中的MR的压力和/或流率。由压力模块542,544例示的压力模块可起作用，以控制液化系统500内的循环中的MR蒸汽的量。允许在液化系统500内循环的MR蒸汽的量可被调节，以维持或实现在液化系统500内循环的MR的期望的压力、流率和/或成分，并且维持压缩机的喘振控制。因此，蒸汽存储系统540可起作用，以改变在多级压缩系统502与热交换器560之间流动的MR的成分，并且改变液化系统500内的循环中的MR的压力和/或流率，因此向液化系统500提供控制的稳定性。
来自第二级分离罐536的MR蒸汽的另一部分550以及MR液体552可输送至热交换器。热交换器560可接收NG原料561以及MR液体552和MR蒸汽550，以产生中间LNG 563。除了从第二级分离罐536接收MR液体552之外，热交换器可从在第一级中间冷却器530与第二级压缩机528之间的液体存储容器534接收MR液体527。分析器模块525和/或液位模块529可使液体重新引入阀554开启，这可允许MR液体531从液体存储容器534输送至热交换器。如以上描述的，分析器模块525可测量MR的成分。分析器模块可将循环中的MR的测量的成分与期望的成分比较，并且可将液体重新引入阀554开启成允许MR液体527重新引入至循环，或者将液体重新引入阀554闭合成积聚MR液体，其可在液体存储容器534中富含重质组分，由此使MR的重质组分从循环移除。MR液体527到循环中的重新引入还可起作用成增加循环中的MR的压力和/或流率。因此，液体存储容器534可起作用，以改变在多级压缩系统502与热交换器560之间流动的MR的成分，并且改变在液化系统500内在循环中的MR的压力，由此向系统提供稳定性控制。
来自液体存储容器534和/或第二级分离罐536的MR液体527,552还可输送至制冷剂供应系统506中的MR传递罐509，其中MR可被储存或者排放至废气。
热交换器560可为例如芯部板翅式热交换器。作为备选，可使用其它热交换器，如多道板翅片钎焊式铝热交换器(BAHX)、芯部、蚀刻板、扩散粘结、卷绕线圈、管壳、板框等。然而，芯部板翅式热交换器的大体设计可能够容易地构造，以在多种热传递构造中实现多个压力传递(pass)。可富含轻质组分的MR蒸汽551以及可富含重质组分的MR液体553,533可行进穿过热交换器560内的冷却通路和/或冷却元件，以向进入的NG原料561提供制冷。在NG原料562行进穿过热交换器时，NG原料562可将热传递至MR蒸汽551和/或MR液体553,533，使得NG原料562可冷凝成形成中间LNG 563。
如图5中示出的，MR蒸汽557可在其循环穿过热交换器560时行进穿过减压阀565。减压阀565可产生MR蒸汽557的压力的下降，这可降低MR蒸汽557的温度，因此确保了MR蒸汽557充分地保持寒冷，以冷却NG原料562，以产生中间LNG 563。在示出的实施例中，流动回到热交换器560中的MR蒸汽559可起作用，以向MR蒸汽551和/或MR液体553,533，以及NG原料562提供制冷。尽管示出了一个减压阀565，但是MR可在离开热交换器560以输送至多级压缩系统502之前行进穿过多个减压阀。
MR液体553,533可穿过第一重新引入阀556和第二重新引入阀558，这可降低MR液体553,533的压力。压力的降低可允许MR液体555,535与返回至热交换器560的MR蒸汽564组合。使MR液体555,535与MR蒸汽564组合可增大流率并且/或者改变在热交换器560内行进的MR的成分。
NG原料可经常包含重质烃组分(HHC)，并且可合乎需要的是，在生产期间移除HHC，以防止它们在典型的LNG生产温度处冻结。尽管未示出，但是热交换器560可包括促进移除HHC的HHC分离系统。在NG原料在换热器内冷却时，HHC可在比较轻的分子(如例如甲烷)高的温度处冷凝。因此，包含HHC的液体可在HHC分离系统内与其余NG蒸汽分离，并且可选地储存在HHC存储容器中。HHC液体可储存在HHC存储容器中，或者输送至可包括再沸器的HHC蒸馏系统，其中HHC液体可分离成其构成组分。其余的NG蒸汽可重新引入至热交换器560，并且可继续穿过热交换器560，并且冷凝，以形成中间LNG 563。
在离开热交换器560时，中间LNG 563可以可选地降低压力(例如，横跨阀(未示出))，并且可生成一些闪蒸气体。离开热交换器的中间LNG 563可输送至闪蒸罐566，其可使闪蒸气体568与LNG产品570分离。尽管不需要，但是中间LNG 563的温度可利用温度模块572监测，温度模块572可控制减压阀565，MR蒸汽557行进穿过减压阀565。通过改变横跨减压阀565的压降，可改变MR蒸汽559的温度，并且因此可控制中间LNG 563的温度。在一些实施例中，可富含氮和/或甲烷的闪蒸气体568可被捕获，并且可作为一种或更多种制冷剂组分507重新引入到液化系统500中，以改变循环中的MR的成分。备选地或此外，来自可主要地包括甲烷的LNG产品570(例如，来自低温存储器)的蒸发气体可作为制冷剂组分507中的一种或更多种重新引入到液化系统500中，以改变循环中的MR的成分。
液化系统500可包括控制模块(未示出)，该控制模块可包括分析器模块525、液位模块529、液体重新引入阀554、第一压力模块542和第二压力模块544、第一阀543和第二阀544、减压阀565、温度模块572以及包括MR传递罐509的制冷剂供应系统506，与它们通信并且/或者控制它们。因此，控制模块可监测与液化系统500相关联的某些参数，并且控制用于向进入的NG原料561提供制冷的MR的压力和成分。在一些实施例中，用于期望的MR成分的控制功能，或在测量的输入变量与期望的MR成分之间的关系可为控制逻辑，其可使用例如(多个)比例-积分-微分(PID)控制器来实施，或者其可基于简单线性关系、多变量控制关系、基于物理的模型关系、基于数据的或数据驱动的分析模型、可使用例如人工神经网络或其它方法或模型(如例如，数学、分析、数字)来确定和/或实施的学习关系，以及模拟关系或功能。
在一些实施例中，液化系统500或液化系统500的某些构件可联接于云平台(其可包括一个或更多个远程服务器)，使得数据可在液化系统500与云平台之间来回发送。例如，液位模块529、第一压力模块542和第二压力模块544、温度模块572以及包括MR传递罐509的制冷剂供应系统506可将测量的或计算的数据发送至云平台，并且可使用双向通信从云平台接收数据。液化系统500与云平台之间的双向通信可允许数据收集(例如，操作参数信息)、协作和集中式资产管理，以及从云监测液化系统500的状态和健康的能力。此外，双向通信可允许操作参数(如例如随环境温度变化的期望的MR成分)的远程控制。
在某些情况下，多个液化系统可连接于云平台。在此类情况下，来自液化系统中的各个的各种构件的数据可输送至云平台，并且比较量度(例如，相对于其它类似的系统)可用于确定哪个系统最有效地操作，最有效地最大化产量，和/或最有效地最大化收益性。云平台可执行全系统分析和/或横跨多个液化系统的分析(例如，以便优化全系统性能)。例如，确定成比其它液化系统更有效地操作的液化系统可优先优于操作效率较低的液化系统来操作。作为另一个实例，比较分析还可用于识别潜在的问题、故障和/或区域，以潜在地提高液化设施的操作性能。在某些情况下，云平台可利用一个或更多个人工神经网络来进行比较分析。
双向通信可基于利用信息传递系统和网络套接字协议的软件构件的组合。双向通信的云平台侧可利用云平台技术栈。云中的应用可利用“渠道提供者”API，以将需要的命令发送至一个或更多个液化系统或液化系统的构件，该液化系统可使用网络套接字应用协议(例如，标准出站端口80和443)在液化系统的构件与云之间实施虚拟I/O通道。安全套接字层(SSL)加密可确保端对端的安全性。双向连接性可允许液化系统避免在液化系统上开启监听端口，由此允许双向通信保持高水平的安全性。
以上关于图1-5提及的阀中的各个可被认为是减压阀或闪蒸阀。此外，示出的实施例中的各个旨在为非限制性实例。例如，在图5中，中间LNG可在最终的LNG产品储存在低压存储箱中之前行进穿过多个减压阀、闪蒸罐。类似地，本领域技术人员将理解的是，本文中描述的主题不限于以上描述的具体实施例。例如，如图5中示出的闭环液化系统可包括多个液体存储容器。存储容器可定位在第一级压缩机与中间冷却器之间，并且定位在第二级压缩机与中间冷却器之间。作为另一个实例，压缩系统可包括一个或更多个级。
在一些实施例中，主输入控制变量可为环境空气温度。环境空气温度可用于控制用于向NG原料提供制冷以产生LNG的MR的成分。作为另一个实例，环境空气温度可用于控制用于向NG原料提供制冷以产生LNG的MR的流率和/或压力。NG原料的成分可为二次控制输入。NG原料的成分可用于控制用于向NG原料提供制冷以产生LNG的MR的成分。作为另一个实例，NG原料的成分可用于控制用于向NG原料提供制冷以产生LNG的MR的流率和/或压力。在其它实施例中，MR成分的优化可在开环咨询控制中实施，使得操作者介入可被利用。咨询控制系统可向操作员建议多个生产优化选项，如例如最大化产量，最小化功率消耗和/或最大化收益性。操作者介入可在液化期间提供系统稳定性，如例如在启动期间，在CMROS的早期实施期间和/或在动态改变市场定价和需求的时期期间。MR优化可延伸到与经济和市场优化相关的过程之外。例如，MR优化可包括量度，其可表征供应/需求，输入(如例如功率、NG原料)和输出(如例如LNG产品、液化石油气(LPG)以及天然气液体(NGL))的价格。
本文中描述的方法、系统以及装置的示例性技术效果包括(经由非限制性实例)在液化过程中连续调节混合制冷剂的成分和/或流率，以最大化效率，最大化产量，和/或最大化收益性的能力。
本领域技术人员将基于以上描述的实施例来认识本文中描述的主题的另外的特征和优点。因此，本申请不受特别示出和描述的内容具体限制。本文中引用的所有公布和参考文献明确地通过引用以其整体并入在本文中。
其它实施例在公开的主题的范围和精神内。
在以上的描述中和在权利要求中，如“中的至少一个”或“中的一个或更多个”的短语可紧随元件或特征的连接列举之后出现。用语“和/或”还可出现在两个或更多个元件或特征的列举中。除非另外与其使用的上下文含蓄地或明确地相矛盾，否则此类短语旨在表示单独列出的元件或特征中的任一个，或与其它叙述的元件或特征中的任一个组合的叙述的元件或特征中的任一个。例如，短语“A和B中的至少一个”、“A和B中的一个或更多个”以及“A和/或B”均旨在表示“单独的A、单独的B，或A和B一起”。类似的解释也旨在用于包括三个或更多个物件的列举。例如，短语“A,B和C中的至少一个”、“A,B和C中的一个或更多个”以及“A,B和/或C”均旨在表示“单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起，或A和B和C一起”。此外，用语“基于”在上面和在权利要求中的使用旨在表示“至少部分地基于”，使得未叙述的特征或元件也为可容许的。
本文中描述的主题可以以数字电子电路，或以计算机软件、固件或硬件(包括本说明书中公开的结构器件及其结构等同物)，或以它们的组合来实施。本文中描述的主题可实施为一个或更多个计算机程序产品，如一个或更多个计算机程序，其有形地实施在信息载体中(例如，在机器可读存储装置中)或者实施在传播信号中，用于由数据处理设备(例如，可编程处理器、计算机，或多台计算机)执行，或以控制该数据处理设备的操作。计算机程序(也称为程序、软件、软件应用，或代码)可以以任何形式的编程语言(包括编译语言或解释语言)来编写，并且其可以以任何形式(包括作为独立程序或作为适合用于在计算环境中使用的模块、构件、子例程或其它单元)来部署。计算机程序不一定对应于文件。程序可储存在保持其它程序或数据的文件的部分中，在专用于讨论中的程序的单个文件中，或在多个协调的文件(例如，储存一个或更多个模块、子程序，或代码的部分的文件)中。计算机程序可部署成在一台计算机上或在一个站点处的多台计算机上执行，或者横跨多个站点分布，并且由通信网络互连。
本说明书中描述的过程和逻辑流(包括本文中描述的主题的方法步骤)可由执行一个或更多个计算机程序的一个或更多个可编程处理器执行，以通过对输入数据操作并且生成输出来执行本文中描述的主题的功能。过程和逻辑流还可由专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))执行，并且本文中描述的主题的设备可实施为该专用逻辑电路。
适用于计算机程序的执行的处理器包括(经由实例)通用微处理器和专用微处理器两者，以及任何类型的数字计算机的任何一个或更多个处理器。大体上，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件为用于执行指令的处理器和用于储存指令和数据的一个或更多个存储器装置。大体上，计算机还将包括用于储存数据的一个或更多个大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘，或光盘)，或者操作性地联接成从该一个或更多个大容量存储设备接收数据或将数据传递至其，或者两者。适合于实施计算机程序指令和数据的信息载体包括所有形式的非易失性存储器，其经由实例包括半导体存储装置(例如，EPROM、EEPROM，以及闪存装置)；磁盘(例如，内部硬盘或可移动磁盘)；磁光盘；以及光盘(例如，CD和DVD盘)。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或者并入在该专用逻辑电路中。
为了提供与用户的交互，本文中描述的主题可在计算机上实施，该计算机具有用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监视器)和输入装置(如例如键盘和/或指点装置(例如，鼠标或轨迹球))，用户可通过该输入装置向计算机提供输入。其它类型的装置也可用于提供与用户的交互。例如，提供至用户的反馈可为任何形式的感官反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈，或触觉反馈)，并且来自用户的输入可以以任何形式接收，包括声音、语音或触觉输入。
本文中描述的技术可使用一个或更多个模块来实施。如本文中使用的，用语“模块”是指计算软件、固件、硬件和/或它们的各种组合。然而，在最低限度上，模块将不被解释为软件，其不实施在硬件、固件上或者记录在非暂时性处理器可读可记录存储介质上(即，模块本身不是软件)。实际上，“模块”将被解释为总是包括至少一些物理的非暂时性硬件，如处理器或计算机的部分。两个不同的模块可共享相同的物理硬件(例如，两个不同的模块可使用相同的处理器和网络接口)。本文中描述的模块可组合，集成，分离和/或复制成支持各种应用。此外，在本文中描述为在特定模块处执行的功能可在一个或更多个其它模块处和/或由一个或更多个其它装置执行，而不是功能在特定模块处执行或者除了功能在特定模块处执行之外。此外，模块可横跨多个装置和/或本地或彼此远程的其它构件实施。此外，模块可从一个装置移动并且添加至另一个装置，并且/或者可包括在两个装置中。
本文中描述的主题可在计算系统中实施，该计算系统包括后端构件(例如，数据服务器)、中间件构件(例如，应用服务器)或前端构件(例如，具有图形用户界面或web浏览器的客户端计算机，用户可通过该图形用户界面或web浏览器与本文中描述的主题的实施交互)，或此类后端构件、中间件构件以及前端构件的任何组合。系统的构件可由数字数据通信的任何形式或介质(例如，通信网络)互连。通信网络的实例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)，例如，因特网。
如本文中遍及说明书和权利要求使用的近似语言可应用于修饰可在不导致其涉及的基本功能的变化的情况下可容许地改变的任何数量表达。因此，由用语或多个用语如"大约"和"大致"修饰的值将不限于指定的精确值。在至少一些情况中，近似语言可对应于用于测量值的器具的精度。此处和遍及说明书和权利要求，范围限制可组合和/或互换，此类范围被识别并且包括包含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。
本领域技术人员将基于以上描述的实施例来认识本发明的另外的特征和优点。因此，本发明将不受特别示出和描述的内容限制，除了如由所附权利要求指示的之外。
本发明的实施例可在以下示例性条款中描述，该示例性条款可以以任何方式组合，除非另有说明：
在一个实施例中，一种液化系统提供和构造成在其中选择性地调节循环中的混合制冷剂(MR)流体的成分。系统可包括冷凝器，该冷凝器构造成冷凝MR流体的至少一部分，以形成液体-蒸汽混合物，其包括富含重质组分的液体和重质组分贫乏的蒸汽。系统还可包括分离器，该分离器构造成接收来自冷凝器的液体-蒸汽混合物，并且构造成从循环移除来自第一液体-蒸汽混合物的液体和蒸汽中的一种的至少一部分，以由此调节处于循环中的MR流体的成分。系统还可包括热交换器，该热交换器构造成接收处于循环中的MR流体，并且构造成接收含甲烷蒸汽，使得热可从含甲烷蒸汽传递至MR流体，以由此将含甲烷蒸汽冷凝成液化天然气(LNG)。
系统可具有多种构造。在一个实施例中，分离器可构造成储存从液体-蒸汽混合物移除的液体和/或蒸汽的至少一部分。在其它实施例中，分离器可构造成将储存的液体和/或蒸汽重新引入回到循环中的MR流体中，由此调节在液化系统内处于循环的MR流体的成分。
系统可包括其它构件，如联接于分离器的液位模块。液位模块可构造成确定储存在分离器中的液体和/或蒸汽的量，并且构造成控制从分离器重新引入回到循环中的液体和/或蒸汽的量。系统可包括分析器模块，其构造成测量在液化系统内处于循环的MR流体的成分。
系统可包括任何数量的冷凝器和分离器。在一个实施例中，分离器可为第一分离器和第二分离器。第一分离器可构造成从循环移除来自第一液体-蒸汽混合物的液体，并且第二分离器可构造成从循环移除来自第一液体-蒸汽混合物的蒸汽。系统可包括液体存储系统和/或蒸汽存储系统，它们构造成分别接收和选择性地储存从液体-蒸汽混合物移除的液体和/或蒸汽的至少一部分。液体和/或蒸汽存储系统可构造成将储存的液体和/或蒸汽的至少一部分重新引入到循环中的MR流体中，由此调节在液化系统内处于循环的MR流体的成分。
在其它实施例中，一种用于产生液化天然气(LNG)的系统被提供，并且包括具有循环穿过其的混合制冷剂(MR)的液化系统。液化系统可具有至少一个冷凝器和至少一个分离器，该至少一个冷凝器构造成冷凝MR流体的至少一部分，以形成富含MR流体的重质组分的MR液体和MR流体的组分贫乏的MR蒸汽，该至少一个分离器构造成从循环分离和移除MR液体和MR蒸汽中的至少一种，由此调节循环中的MR流体的成分。液化系统还可具有热交换器，其构造成接收处于循环中的MR流体。热交换器可构造成接收含甲烷蒸汽，使得热可从含甲烷蒸汽传递至MR流体，以由此将含甲烷蒸汽冷凝成液化天然气。
在一个实施例中，液化系统可构造成将MR液体和MR蒸汽中的至少一种选择性地输送回到循环中的MR流体中，以调节MR流体的成分。在某些方面中，液化系统可构造成基于环境空气的温度来调节MR流体的成分。在其它方面中，液化系统构造成基于含甲烷蒸汽的成分来调节MR流体的成分。
在其它实施例中，热交换器可构造成接收MR液体的至少一部分，并且构造成使用MR液体来向含甲烷蒸汽提供制冷。
在某些示例性实施例中，液化系统构造成储存从循环中的MR流体分离和移除的MR液体和/或MR蒸汽，并且构造成将MR液体和/或MR蒸汽中的至少一种选择性地输送回到循环中的MR流体中，以调节MR流体的成分。
在其它实施例中，热交换器可为多道板翅片钎焊式铝热交换器。
系统还可包括联接于至少一个分离器的至少一个液位模块。至少一个液位模块可构造成控制MR液体和MR蒸汽中的至少一种的量，该MR液体和MR蒸汽中的至少一种选择性地输送回到循环中的MR流体中，以调节MR流体的成分。
在另一个实施例中，提供了一种用于调节液化系统中的混合制冷剂的成分的方法。该方法可包括使混合制冷剂(MR)流体在液化系统内循环，以及从MR流体产生MR液体和MR蒸汽。相对于MR流体的初始组分，MR液体可富含MR流体的重质组分，并且MR蒸汽可富含MR流体的轻质组分。该方法还可包括从MR流体分离和移除MR液体和MR蒸汽中的至少一种的至少一部分，由此调节在液化系统内循环的MR流体的成分。
在一个实施例中，该方法可包括通过使分离和移除的MR液体和/或MR蒸汽的至少一部分返回回到循环中来调节MR流体的成分。
该方法还可包括测量环境空气的温度，以确定在液化系统内循环的MR流体的期望的成分。在一个方面中，该方法可包括测量含甲烷蒸汽的成分，以确定在液化系统内处于循环的MR流体的期望的成分。在其它方面中，该方法可包括测量混合制冷剂流体的成分。该方法还可包括将数据传输至远程服务器，该数据表征测量的混合制冷剂的成分。在一些实施中，数据可与来自类似液化系统的数据进行比较。在其它实施中，远程服务器可将信号输送至液化系统。
在另一个实施例中，该方法可包括储存MR液体和MR蒸汽中的至少一种的至少一部分。该方法还可包括确定储存的MR液体和/或MR蒸汽的量。
描述了某些示例性实施例，以提供本文中公开的系统、装置以及方法的结构、功能、制造以及使用的原理的全面理解。这些实施例的一个或更多个实例在附图中示出。本领域技术人员将理解的是，本文中具体描述且附图中示出的系统、装置以及方法为非限制性的示例性实施例，并且本发明的范围仅由权利要求限定。结合一个示例性实施例示出或描述的特征可与其它实施例的特征组合。此类改型和变型旨在包括在本发明的范围内。此外，在本公开中，实施例的相似命名的构件大体上具有类似的特征，并且因此在特定实施例内，各个相似命名的构件的各个特征不一定全面地阐述。

Claims (23)

1.一种用于产生液化天然气(LNG)的系统，所述系统包括：
液化系统，其构造成在其中选择性地调节循环中的混合制冷剂(MR)流体的成分，所述系统具有
第一冷凝器，其构造成冷凝从第一压缩机接收的所述MR流体的至少一部分，以形成液体-蒸汽混合物，所述液体-蒸汽混合物包括富含重质组分的液体和重质组分贫乏的蒸汽，
第一分离器，其构造成接收来自所述第一冷凝器的液体-蒸汽混合物，并且构造成从循环移除来自所述第一冷凝器的液体-蒸汽混合物的液体，以由此调节处于循环中的所述MR流体的所述成分，
第二冷凝器，其构造成接收来自所述第一分离器的液体-蒸汽混合物，并且冷凝所述MR流体的至少一部分，以形成包括富含重质组分的液体和富含轻质组分的蒸汽的液体-蒸汽混合物，
第二分离器，其构造成接收来自所述第二冷凝器的液体-蒸汽混合物，并从循环移除来自所述第二冷凝器的液体-蒸汽混合物的蒸汽的一部分，
蒸汽存储系统，其联接于所述第二分离器，并且构造成接收和选择性地储存从来自所述第二分离器的液体-蒸汽混合物移除的蒸汽的至少一部分，所述蒸汽存储系统包括构造成控制第一阀的第一压力模块和构造成控制第二阀的第二压力模块，以及包括一个或更多个存储容器的存储容器阵列，以及
热交换器，其构造成接收处于循环中的所述MR流体，并且构造成接收含甲烷蒸汽，使得热可从所述含甲烷蒸汽传递至所述MR流体，以由此将所述含甲烷蒸汽冷凝成液化天然气(LNG)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一分离器构造成储存从所述液体-蒸汽混合物移除的所述液体和所述蒸汽中的一种的所述至少一部分。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一分离器构造成将从所述液体-蒸汽混合物移除的所述液体和所述蒸汽中的一种的所述至少一部分重新引入回到循环中的所述MR流体中，由此调节在所述液化系统内处于循环中的所述MR流体的所述成分。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
液位模块，其联接于所述第一分离器，所述液位模块构造成确定储存在所述第一分离器中的所述液体和所述蒸汽中的一种的所述至少一部分的量，并且构造成控制从所述第一分离器重新引入回到循环中的所述液体和所述蒸汽中的一种的所述至少一部分的量。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸汽存储系统构造成将所述储存的蒸汽的至少一部分从所述存储容器阵列重新引入到循环中的所述MR流体中，由此调节在所述液化系统内处于循环中的所述MR流体的所述成分。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
分析器模块，其构造成测量在所述液化系统内处于循环中并进入所述第一压缩机的所述MR流体的成分。
7.一种用于产生液化天然气(LNG)的系统，所述系统包括：
液化系统，其构造成具有循环穿过其的混合制冷剂(MR)，所述液化系统具有
第一冷凝器，其构造成冷凝所述MR流体的至少一部分，以形成富含所述MR流体的重质组分的MR液体和所述MR流体的重质组分贫乏的MR蒸汽的液体-蒸汽混合物，
第一分离器，其构造成接收来自所述第一冷凝器的液体-蒸汽混合物，并从循环移除来自所述MR流体的所述MR液体，由此调节循环中的所述MR流体的成分，
第二冷凝器，其构造成接收来自所述第一分离器的液体-蒸汽混合物，并且冷凝所述MR流体的至少一部分，以形成包括富含重质组分的液体和富含轻质组分的蒸汽的液体-蒸汽混合物，
第二分离器，其构造成接收来自所述第二冷凝器的液体-蒸汽混合物，并从循环移除来自所述第二冷凝器的液体-蒸汽混合物的蒸汽的一部分，
蒸汽存储系统，其联接于所述第二分离器，并且构造成接收和选择性地储存从来自所述第二分离器的液体-蒸汽混合物移除的蒸汽的至少一部分，所述蒸汽存储系统包括构造成控制第一阀的第一压力模块和构造成控制第二阀的第二压力模块，以及包括一个或更多个存储容器的存储容器阵列，以及
热交换器，其构造成接收处于循环中的所述MR流体，并且构造成接收含甲烷蒸汽，使得热可从所述含甲烷蒸汽传递至所述MR流体，以由此将所述含甲烷蒸汽冷凝成液化天然气。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述液化系统构造成将所述MR液体和所述MR蒸汽中的至少一种选择性地输送回到循环中的所述MR流体中，以调节所述MR流体的所述成分。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述液化系统构造成基于环境空气的温度来调节所述MR流体的所述成分。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述液化系统构造成基于所述含甲烷蒸汽的成分来调节所述MR流体的所述成分。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述热交换器构造成接收所述MR液体的至少一部分，并且构造成使用所述MR液体来向所述含甲烷蒸汽提供制冷。
12.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述液化系统构造成储存从循环中的所述MR流体分离和移除的所述MR液体和所述MR蒸汽中的所述至少一种，并且构造成将所述MR液体和MR蒸汽中的所述至少一种选择性地输送回到循环中的所述MR流体中，以调节所述MR流体的所述成分。
13.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述热交换器为多道板翅片钎焊式铝热交换器。
14.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
至少一个液位模块，其联接于所述第一分离器，所述至少一个液位模块构造成控制选择性地从所述第一分离器输送回到循环中的所述MR流体中的所述MR液体和所述MR蒸汽中的所述至少一种的量，以调节所述MR流体的所述成分。
15.一种用于调节液化系统中的混合制冷剂的成分的方法，所述方法包括：
使混合制冷剂(MR)流体在液化系统内循环；
经由第一冷凝器使MR液体和MR蒸汽的液体-蒸汽混合物从所述MR流体产生，相对于所述MR流体的初始组分，所述MR液体富含所述MR流体的重质组分，并且所述MR蒸汽富含所述MR流体的轻质组分；
经由第一分离器分离从所述第一冷凝器接收的液体-蒸汽混合物，从而从循环中的所述MR流体移除所述MR液体，并调节在所述液化系统内循环的所述MR流体的成分，
经由第二冷凝器从来自所述第一分离器的液体-蒸汽混合物产生MR液体和MR蒸汽的液体-蒸汽混合物，相对于从所述第一分离器输出的液体-蒸汽混合物的成分，从所述第二冷凝器产生的所述MR液体富含所述MR流体的重质组分，而从所述第二冷凝器产生的所述MR蒸汽富含所述MR流体的轻质组分，
经由第二分离器分离从第二冷凝器接收的液体-蒸汽混合物，从而从循环移除来自所述MR流体的所述MR蒸汽，并调节在所述液化系统内循环的所述MR流体的成分，以及
经由联接于所述第二分离器的蒸汽存储系统储存从来自所述第二分离器的液体-蒸汽混合物移除的所述MR蒸汽的至少一部分，所述蒸汽存储系统构造成接收和选择性地储存从所述MR流体移除的所述MR蒸汽的至少一部分，所述蒸汽存储系统包括构造成控制第一阀的第一压力模块和构造成控制第二阀的第二压力模块，以及包括一个或更多个存储容器的存储容器阵列。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过使所述分离和移除的MR液体和所述MR蒸汽中的至少一种的至少一部分返回回到循环中来调节所述MR流体的所述成分。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
测量环境空气的温度，以确定在所述液化系统内处于循环中的所述MR流体的期望成分。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
测量含甲烷蒸汽的成分，以确定在所述液化系统内处于循环中的所述MR流体的期望成分。
19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
测量所述MR流体的成分。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将表征所述MR的所述测量的成分的数据传输至远程服务器。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述数据与来自类似液化系统的数据进行比较。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述远程服务器将信号输送至所述液化系统。
23.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
储存所述MR液体和所述MR蒸汽中的至少一种的所述至少一部分。
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