CN108369059A - 用于优化天然气的液化的方法 - Google Patents

用于优化天然气的液化的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108369059A
CN108369059A CN201680072923.5A CN201680072923A CN108369059A CN 108369059 A CN108369059 A CN 108369059A CN 201680072923 A CN201680072923 A CN 201680072923A CN 108369059 A CN108369059 A CN 108369059A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
stream
heat exchanger
refrigerant stream
outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680072923.5A
Other languages
English (en)
Inventor
尼古拉斯·向博荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Publication of CN108369059A publication Critical patent/CN108369059A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F25J1/0055—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream originating from an incorporated cascade
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/007—Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0072—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/008—Hydrocarbons
    • F25J1/0092—Mixtures of hydrocarbons comprising possibly also minor amounts of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0212—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow MCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0217—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as at least a three level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
    • F25J1/0218—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as at least a three level refrigeration cascade with at least one MCR cycle with one or more SCR cycles, e.g. with a C3 pre-cooling cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/60—Natural gas or synthetic natural gas [SNG]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/66—Closed external refrigeration cycle with multi component refrigerant [MCR], e.g. mixture of hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/902—Details about the refrigeration cycle used, e.g. composition of refrigerant, arrangement of compressors or cascade, make up sources, use of reflux exchangers etc.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

用于从进料流液化烃流的方法，该方法至少包括以下步骤：步骤a)：使该进料气体逆着混合制冷剂流通过热交换器，以便提供至少部分液化的并且具有低于‑140℃的温度的烃流；步骤b)：从该热交换器中从该热交换器中的温度最高的出口提取混合制冷剂流；步骤c)：将来自步骤b)的该混合制冷剂引入相分离装置以便产生气态制冷剂流和第一液态制冷剂流；步骤d)：将来自步骤c)的该第一液态制冷剂流通入该热交换器中：从第一入口到所谓的中间出口，超过该出口如此获得的制冷剂流松弛，所述出口处的温度T1是使得所述松弛产生低于20％的气体分数；步骤e)：将来自步骤c)的该气态制冷剂流通入该热交换器中：从入口并且到处于温度T3的出口，该温度T3的水平为所述热交换器的温度水平中的最低水平。

Description

用于优化天然气的液化的方法
本发明涉及一种用于液化烃流如天然气的方法，特别是一种用于生产液化天然气的方法。在用于使用混合制冷剂级联液化天然气的典型设备中，制冷剂流用于通过逆着待被液化的烃流(典型地为天然气)蒸发而在主热交换器的不同水平下产生冷。
出于多种原因，天然气的液化是希望的。例如，天然气可以在液态下比在气态下更容易储存和运输长的距离，因为它对于给定质量占据较小的体积并且不需要在高压下储存。
用于获得液化天然气(LNG)的天然气流的液化的几种方法是已知的。典型地，混合制冷剂通过压缩机压缩并被分离成气体流和至少一个液体流，然后两个流合并以形成两相流。该两相流被进料到主热交换器中，在那里它被完全液化并过冷却到过程的最冷温度，典型地是液化天然气流的温度。在主热交换器的最冷的出口处，制冷剂膨胀并且进料回到主交换器中，以逆着正被液化的富含烃的馏分被蒸发。
由于制冷剂流的两相组成一旦这两相重新合并并以此状态引入交换器中，该解决方案不是优化的。事实上，液态制冷剂流含有最重的化合物。例如，因此后者将在与较轻的化合物如氮气或甲烷相比更高的温度下蒸发。因此它用于在中等温度(典型地大约-30℃至-50℃，用于待液化的烃混合物的预冷和部分液化)下产生冷。
由于气态制冷剂流含有最轻的化合物，所以它被用于在较冷的温度(典型地低于-100℃)下产生冷，以液化并完全过冷却待液化的烃混合物。
因此，液态制冷剂在被膨胀和逆着待被液化的烃流蒸发之前与气态制冷剂一样多地过冷却是没有必要的。现在，这是现有技术的典型方法所提出的，如前段中所述。
此外，专利申请US 2009/0260392 A1描述了富含烃的馏分逆着混合制冷剂的液化，该制冷剂流在相分离器中被分离成气相和液相(在压缩和冷却所述混合制冷剂的步骤之后)。接下来，制冷剂的两个相分别被冷却并且然后仅在两个相已经膨胀后重新合并。一旦重新合并，这两个相再次以两相流的形式进料到交换器中，并且逆着正被液化的天然气加热。一旦这些制冷剂流已经膨胀，对于制冷剂的液相和气相二者，这种“加热”发生。
然后，本发明的诸位发明人开发了一种用于解决上述问题同时优化能量消耗的解决方案。
所提出的解决方案是在主热交换器中单独地存在液态制冷剂流和气态制冷剂流。然后将液体冷却至中间温度水平，而气体被液化并冷却直到主热交换器的最冷的出口。液化的气态制冷剂然后被膨胀并且被进料回到主热交换器中。将其与冷却的液态制冷剂混合并且还预先膨胀(一旦它已经达到正确的温度水平)。
本发明涉及一种用于从进料流开始液化烃流如天然气的方法，该方法至少包括以下步骤：
步骤a)：使该进料气体逆着混合制冷剂流通过热交换器以供应具有低于-140℃的温度的至少部分液化的烃流；
步骤b)：从该热交换器中从该热交换器中的温度最高的出口抽取出混合制冷剂流；
步骤c)：将来自步骤b)的该混合制冷剂进料到相分离装置以便产生气态制冷剂流和第一液态制冷剂流；
步骤d)：将从步骤c)产生的该第一液态制冷剂流通入该热交换器中：从第一入口开始并且一直到所谓的中间出口，超过该出口如此获得的制冷剂流膨胀，所述出口处的温度T1是使得所述膨胀产生低于20％、优选低于10％的气体分数；
步骤e)：与步骤d)并行地，压缩从步骤c)产生的该气态制冷剂流，并且然后在将如此获得的制冷剂流进料到相分离装置之前冷却，以便产生气态制冷剂流和第二液态制冷剂流；
步骤f)：使从步骤e)产生的该第二液态制冷剂流在该热交换器中通过：从第二入口开始并且一直到出口，超过该出口如此获得的制冷剂流膨胀，所述出口处的温度T2高于T1并且使得所述膨胀产生低于20％、优选低于10％的气体分数；
步骤g)：使从步骤e)产生的该气态制冷剂流在该热交换器中通过：从第三入口开始并且一直到处于温度T3的出口，所述温度T3的水平是所述热交换器的温度水平中的最低水平以便产生液化流，并且然后使如此获得的流膨胀；
步骤h)：使从步骤g)产生的该流在该热交换器中通过：从处于温度T3的入口到处于近似等于温度T2的温度的出口；
步骤i)：将从步骤h)产生的该制冷剂流与从步骤f)产生的该制冷剂流混合，并且然后使如此获得的混合物在该热交换器中通过：从具有近似等于T2的温度的入口到具有近似等于T1的温度的出口；
步骤j)：将从步骤i)产生的该制冷剂流与从步骤d)产生的该制冷剂流混合，并且然后使如此获得的混合物在该热交换器中通过直到出口。
更具体地说，本发明涉及：
-如上定义的方法，其特征在于，该混合制冷剂流在闭环制冷回路中循环。
-如上定义的方法，其特征在于，该方法包括在步骤c)之前的以下步骤：压缩从步骤b)产生的该混合制冷剂，然后冷却。
-如上定义的方法，其特征在于，T1在-30℃与-50℃之间。
-如上定义的方法，其特征在于，T2在-80℃与-110℃之间。
-如上定义的方法，其特征在于，T3在-140℃与-170℃之间。
-如上定义的方法，其特征在于，该混合制冷剂流包含氮气、甲烷、乙烯、乙烷、丁烷和戊烷之中的成分。
-如上定义的方法，其特征在于，从步骤e)产生的气态制冷剂流含有氮气和甲烷。
-如上定义的方法，其特征在于，不使用泵。
根据本发明的方法使得有可能优化液化循环中液态和气态制冷剂流的使用，因为含有最重组分的液体不必像气态制冷剂那样过冷却。
此外，根据本发明的方法中不使用泵，因为中间液体(在前述中称为由步骤c)产生的第一液态制冷剂流)不被泵送以与高压下的液体(在前述中称为由步骤e)产生的第二液态制冷剂流)混合。
就资本支出而言，这是尤其有利的。
尽管根据本发明的方法适用于各种烃进料流，但它特别适用于待液化的天然气流。此外，本领域技术人员将容易理解，液化之后，如果需要，液化天然气可以被进一步处理。作为实例，所获得的液化天然气可以通过焦耳-汤姆逊阀或通过涡轮机减压。此外，可以进行气/液分离与冷却之间的其他中间处理步骤。待液化的烃流通常是从天然气或油储层获得的天然气流。可替代地，天然气流也可以从另一来源获得，包括诸如费托法等合成来源。通常，天然气流基本上由甲烷组成。优选地，进料流包含至少60mol％的甲烷，优选至少80mol％的甲烷。取决于来源，天然气可能含有一定量的比甲烷重的烃，如乙烷、丙烷、丁烷和戊烷以及某些芳烃。天然气流还可能含有非烃产物如H2O、N2、CO2、H2S以及其他含硫化合物，以及其他。
含天然气的进料流可以在其被进料到热交换器之前进行预处理。这种预处理可以包括减少和/或去除不希望的组分如CO2和H2S，或其他步骤如预冷却和/或加压。由于这些措施为本领域技术人员所熟知，因此在此不再对其进行更详细描述。
如在本申请中使用的表述“天然气”是指任何含有烃(至少包括甲烷)的组合物。这包括“粗”组合物(在任何处理例如清洁或洗涤之前)以及已经部分地、基本上或完全地处理以减少和/或去除一种或多种化合物的任何组合物，所述化合物包括但不限于，硫、二氧化碳、水和具有两个或更多个碳原子的烃。
分离器可以是适于将混合制冷剂分离成处于蒸汽形式的制冷剂流和液态制冷剂流的任何单元、柱或布置。此类分离器在现有技术中是已知的并且在此不再详细描述。
热交换器可以是适于允许一定数量的流通过的任何柱、单元或其他布置，因此允许一个或多个制冷剂管线与一个或多个进料流之间的直接或间接热交换。
将参照附图更详细地描述本发明，该附图展示了根据本发明的方法的实施的特定实施例的方案。
在该图中，任选地预先预处理过的天然气流1(典型地已经经历分离了以下成分中至少一种的一部分：水、CO2、甲醇、含硫化合物)被进料到热交换器2中以便被液化。
因此该图示出了液化进料流1的方法。如现有技术中已知的，进料流1可以是预处理过的天然气流，其中一种或多种物质例如硫、二氧化碳和水被减少，以便与低温温度相容。
任选地，如现有技术中已知的，进料流1可能已经经历一个或多个预冷却步骤。一个或多个预冷却步骤可以包括一个或多个制冷回路。作为实例，天然气的进料流通常从30℃-50℃的初始温度开始进行处理。在一个或多个预冷却步骤之后，天然气的进料流的温度可降至-30℃至-70℃。
在该图中，热交换器2优选为绕管式低温热交换器。低温热交换器在现有技术中是已知的，并且可具有一个或多个进料流和制冷剂流的各种布置。此外，这种类型的热交换器还可具有一个或多个管线，以允许其他流例如用于冷却方法的其他步骤的制冷剂流的通过，例如在液化方法中。为简单起见，图中未示出这些其他管线或流。
进料流1经由进料入口3进入热交换器2并且经由管线4通过该热交换器，并且然后在出口5处从该交换器中抽取出以供应至少部分液化的烃流6。该液化流6优选被完全液化并且甚至过冷却，并且此外可以如下所讨论的进行处理。当液化流6是液化天然气时，温度可以是从约-150℃至-160℃。进料流1的液化借助于制冷剂回路7来完成。混合制冷剂，优选选自包括氮气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、戊烷等的组，在制冷剂回路7中循环。如现有技术中已知的，混合制冷剂的组成可以根据热交换器2所需的条件和参数而变化。
在图中所示的热交换器2的操作布置中，气态制冷剂流8在入口9处进料到交换器2中，然后其通过该入口并且被液化并且沿着管线10被过冷却通过热交换器2直至出口11。出口11的温度T3是热交换器2的温度中的最低温度。T3典型地在-140℃与-170℃之间，例如-160℃。在其通过管线10的过程中，气态制冷剂流8被液化，使得出口11下游的制冷剂流为液态流12。然后制冷剂流12例如通过阀13膨胀，以便供应减压的第一制冷剂流14。然后该流14经由入口15被进料到热交换器2中。
制冷剂的液体流16经由入口17被进料到热交换器2中，并且然后沿着管线18通过交换器2。制冷剂的液体流16在所述交换器的顶部与底部之间的中间水平处的出口19处从该交换器抽取出，该出口具有高于T3的温度T2。例如，T2是在-90℃与-110℃之间。出口19下游的制冷剂流20在减压阀21中膨胀，以形成减压的第二制冷剂流22。流22然后经由入口23再次进入热交换器2，并且行进远到热交换器的出口24。
制冷剂的另一液体流25经由入口26进料到热交换器2，并且然后沿着管线27通过交换器2。制冷剂的液体流25在所述交换器的顶部与底部之间的中间水平处的出口28处从该交换器抽取出，该出口具有高于T2的温度T1。例如，T1是在-30℃与-50℃之间。出口28下游的制冷剂流29在减压阀30中膨胀，以形成减压的第三制冷剂流31。优选地，减压的第一制冷剂、第二制冷剂和第三制冷剂14、22和31的压力大致相同；例如约3绝压。
一旦它已经进入热交换器2，制冷剂流14直到出口34至少部分地蒸发，然后在该出口34的下游，它将重新加入由制冷剂的冷却的液体流16的膨胀产生的流22，并且然后这两个流在流22中混合。类似地，该制冷剂流22与制冷剂流31在出口24的下游混合。
流31然后经由入口32再次进入热交换器2并且直到热交换器的出口33完全蒸发。气态制冷剂流35在环境温度(即，在放置用于实施根据本发明的方法的装置的空间中测量的温度)下在热交换器的出口33下游的制冷回路7中循环。该温度例如在-20℃与45℃之间)。制冷剂流通过压缩机36压缩。从现有技术已知该压缩方法，并且压缩机36例如是具有至少两个绝热区段A和B的压缩机，因此包括至少两个冷却器37和38。一旦在压缩机36的第一区段A中被压缩，制冷剂流35通过冷却器37被冷却并且然后被部分地冷凝并且形成两相制冷剂流39。例如，在压缩机36的区段A的出口处的压力为大约18绝压，并且温度为大约130℃。典型地，在冷却器37的出口处的温度为大约25℃。
制冷剂流39被送至相分离器40，该相分离器将所述两相制冷剂流分离成气体流41和第一液体流25。所述第一液态制冷剂流25由制冷回路7的制冷剂流的最重元素(即特别是具有多于四个碳原子的组分)组成。液态制冷剂流25然后沿着上述路径(从热交换器2的入口26开始)。
气态制冷剂流41在压缩机的区段B中被压缩。典型地，该区段B的出口处的压力为大约50绝压。在该压缩之后，制冷剂流通过冷却器38被部分地冷凝并且形成两相制冷剂流42。典型地，温度处于环境温度的水平。制冷剂流42被送至相分离器43，该相分离器将所述制冷剂流分离成气体流8和第二液体流16。所述第二液态制冷剂流16由比包含在液体25中那些轻但比包含在气体流8中的那些重的元素组成。该液态制冷剂流16然后沿着上述路径(从热交换器2的入口17开始)。气态制冷剂流8然后沿着上述路径(从热交换器2的入口9开始)。该气态制冷剂流8包含制冷回路7的制冷剂流的最轻元素，即典型地为氮气和甲烷。
“温度近似等于”另一个温度意味着同一温度±5℃。
然后可将从根据本发明的方法产生的液化天然气6例如转移到储存或运输装置。
根据本发明的方法尤其提供以下优点：
-制冷循环的能量优化。实际上，液态制冷剂流不会以超过必要的方式过冷却(典型地特征在于在点20和28处从交换器中抽取出的温度之间的对应关系)，并且在主热交换器的最冷出口处蒸发的制冷剂流(具有最轻的组分)的组成被改善。
-特别是通过减小进行富含烃的馏分的液化的交换器的尺寸来优化资本支出，因为在制冷回路中不使用泵。

Claims (8)

1.一种用于从进料流(1)开始液化烃流如天然气的方法，该方法至少包括以下步骤：
步骤a)：使该进料气体(1)逆着混合制冷剂流通过热交换器(2)以供应具有低于-140℃的温度的至少部分液化的烃流；
步骤b)：从该热交换器(2)中从该热交换器中的温度最高的出口(33)抽取出混合制冷剂流(35)；
步骤c)：将从步骤b)产生的该混合制冷剂(35)引入相分离装置(40)以便产生气态制冷剂流(41)和第一液态制冷剂流(25)；
步骤d)：使从步骤c)产生的该第一液态制冷剂流(25)在该热交换器(2)中通过：从第一入口(26)开始并且一直到所谓的中间出口(28)，超过该出口如此获得的制冷剂流膨胀，所述出口(28)处的温度T1是使得所述膨胀产生低于20％、优选低于10％的气体分数；
步骤e)：与步骤d)并行地，压缩从步骤c)产生的该气态制冷剂流(41)，并且然后在将如此获得的制冷剂流(42)引入相分离装置(43)之前冷却，以便产生气态制冷剂流(8)和第二液态制冷剂流(16)；
步骤f)：使从步骤e)产生的该第二液态制冷剂流(16)在该热交换器(2)中通过：从第二入口(17)开始并且一直到出口(19)，超过该出口如此获得的制冷剂流膨胀，所述出口(19)处的温度T2高于T1并且使得所述膨胀产生低于20％、优选低于10％的气体分数；
步骤g)：使从步骤e)产生的该气态制冷剂流(8)在该热交换器(2)中通过：从第三入口(9)开始并且一直到处于温度T3的出口(11)，所述温度T3的水平是所述热交换器(2)的温度水平中的最低水平以便产生液化流(12)，并且然后使如此获得的流膨胀；
步骤h)：使从步骤g)产生的该流(14)在该热交换器(2)中通过：从处于温度T3的入口(15)一直到处于近似等于温度T2的温度的出口(34)；
步骤i)：将从步骤h)产生的该制冷剂流与从步骤f)产生的该制冷剂流混合，然后使如此获得的该混合物(22)在该热交换器(2)中通过：从具有近似等于T2的温度的入口(23)一直到具有近似等于T1的温度的出口(24)；
步骤j)：将从步骤i)产生的该制冷剂流与从步骤d)产生的该制冷剂流混合，并且然后使如此获得的混合物(31)在该热交换器(2)中通过直到出口(33)。
2.如前一权利要求所述的方法，其特征在于，该混合制冷剂流在闭环制冷回路(7)中循环。
3.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，该方法包括在步骤c)之前的以下步骤：压缩从步骤b)产生的该混合制冷剂，然后冷却。
4.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，T1在-30℃与-50℃之间。
5.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，T2在-80℃与-110℃之间。
6.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，T3在-140℃与-170℃之间。
7.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，该混合制冷剂流(35)包含氮气、甲烷、乙烯、乙烷、丁烷和戊烷之中的成分。
8.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，不使用泵。
CN201680072923.5A 2015-11-10 2016-08-03 用于优化天然气的液化的方法 Pending CN108369059A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1560731A FR3043451B1 (fr) 2015-11-10 2015-11-10 Methode pour optimiser la liquefaction de gaz naturel
FR1560731 2015-11-10
PCT/FR2016/052024 WO2017081374A1 (fr) 2015-11-10 2016-08-03 Méthode pour optimiser la liquéfaction de gaz naturel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108369059A true CN108369059A (zh) 2018-08-03

Family

ID=55752359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680072923.5A Pending CN108369059A (zh) 2015-11-10 2016-08-03 用于优化天然气的液化的方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180356150A1 (zh)
CN (1) CN108369059A (zh)
EA (1) EA201891076A1 (zh)
FR (1) FR3043451B1 (zh)
RU (1) RU2669072C2 (zh)
WO (1) WO2017081374A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113286977A (zh) * 2019-01-30 2021-08-20 林德有限责任公司 用于液化原料气的冷却方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3099557B1 (fr) 2019-08-01 2021-07-30 Air Liquide Procédé de liquéfaction de gaz naturel avec circulation améliorée d’un courant réfrigérant mixte
FR3099560B1 (fr) 2019-08-01 2021-07-02 Air Liquide Procédé de liquéfaction de gaz naturel avec injection améliorée d’un courant réfrigérant mixte
FR3099559B1 (fr) 2019-08-01 2021-07-16 Air Liquide Procédé de liquéfaction de gaz naturel avec configuration d’échangeur améliorée
FR3103543B1 (fr) 2019-11-21 2021-10-22 Air Liquide Echangeur de chaleur avec agencement de dispositifs mélangeurs améliorant la distribution d’un mélange diphasique
FR3105388B1 (fr) 2019-12-19 2022-10-07 Air Liquide Dispositif mélangeur favorisant une distribution homogène d’un mélange diphasique et échangeur de chaleur comprenant un tel dispositif

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1049713A (zh) * 1989-08-21 1991-03-06 气体产品与化学公司 使用操作负载膨胀器之天然气液化
CN1172243A (zh) * 1996-07-12 1998-02-04 法国天然气国家服务公司 尤其用于天然气液化的改良冷却方法及装置
WO1998057108A1 (en) * 1997-06-12 1998-12-17 Costain Oil, Gas & Process Limited Two-staged refrigeration cycle using a multiconstituant refrigerant
CN102667382A (zh) * 2009-10-22 2012-09-12 巴特勒能源同盟有限公司 天然气液化方法及使用多个变化的气体流的天然气液化厂
CN103727741A (zh) * 2012-10-15 2014-04-16 代文姣 一种天然气液化工艺
US20140260415A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
CN104457137A (zh) * 2014-11-19 2015-03-25 杰瑞石油天然气工程有限公司 多组分制冷剂循环制冷液化天然气的系统及方法
CN104471334A (zh) * 2012-07-17 2015-03-25 塞佩姆股份公司 包括相变的天然气液化方法
CN204630250U (zh) * 2015-05-22 2015-09-09 中国石油集团工程设计有限责任公司 一种小型天然气液化制冷系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2280042A1 (fr) * 1974-05-31 1976-02-20 Teal Technip Liquefaction Gaz Procede et installation pour le refroidissement d'un melange gazeux
DE19722490C1 (de) * 1997-05-28 1998-07-02 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
TW480325B (en) * 1999-12-01 2002-03-21 Shell Int Research Plant for liquefying natural gas
US6742357B1 (en) * 2003-03-18 2004-06-01 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated multiple-loop refrigeration process for gas liquefaction
BRPI0511785B8 (pt) * 2004-06-23 2018-04-24 Exxonmobil Upstream Res Co métodos para a liquefação de uma corrente de gás natural
US9441877B2 (en) * 2010-03-17 2016-09-13 Chart Inc. Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method
CN202328997U (zh) * 2011-11-18 2012-07-11 新地能源工程技术有限公司 采用单一混合工质制冷液化天然气的装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1049713A (zh) * 1989-08-21 1991-03-06 气体产品与化学公司 使用操作负载膨胀器之天然气液化
CN1172243A (zh) * 1996-07-12 1998-02-04 法国天然气国家服务公司 尤其用于天然气液化的改良冷却方法及装置
WO1998057108A1 (en) * 1997-06-12 1998-12-17 Costain Oil, Gas & Process Limited Two-staged refrigeration cycle using a multiconstituant refrigerant
CN102667382A (zh) * 2009-10-22 2012-09-12 巴特勒能源同盟有限公司 天然气液化方法及使用多个变化的气体流的天然气液化厂
CN104471334A (zh) * 2012-07-17 2015-03-25 塞佩姆股份公司 包括相变的天然气液化方法
CN103727741A (zh) * 2012-10-15 2014-04-16 代文姣 一种天然气液化工艺
US20140260415A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
CN104457137A (zh) * 2014-11-19 2015-03-25 杰瑞石油天然气工程有限公司 多组分制冷剂循环制冷液化天然气的系统及方法
CN204630250U (zh) * 2015-05-22 2015-09-09 中国石油集团工程设计有限责任公司 一种小型天然气液化制冷系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113286977A (zh) * 2019-01-30 2021-08-20 林德有限责任公司 用于液化原料气的冷却方法
CN113286977B (zh) * 2019-01-30 2024-01-30 林德有限责任公司 用于液化原料气的冷却方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20180356150A1 (en) 2018-12-13
RU2669072C2 (ru) 2018-10-08
RU2016138301A (ru) 2018-03-30
WO2017081374A1 (fr) 2017-05-18
FR3043451A1 (fr) 2017-05-12
FR3043451B1 (fr) 2019-12-20
RU2016138301A3 (zh) 2018-08-06
EA201891076A1 (ru) 2018-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2752223C2 (ru) Комплексная система охлаждения метана для сжижения природного газа
CN108369059A (zh) 用于优化天然气的液化的方法
AU736738B2 (en) Gas liquefaction process with partial condensation of mixed refrigerant at intermediate temperatures
JP6110453B2 (ja) 天然ガス液化プロセスにおける冷却剤回収
AU2007286291B2 (en) Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream
US20110185767A1 (en) Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon-containing feed stream
CA2943073C (en) Liquefied natural gas facility employing an optimized mixed refrigerant system
US10563913B2 (en) Systems and methods for hydrocarbon refrigeration with a mixed refrigerant cycle
UA71595C2 (uk) Спосіб зрідження потоку газу (варіанти)
JPH0140267B2 (zh)
JP2011506894A (ja) 気体の膨張プロセスに基づく冷却システムの冷却能力の調整のための方法およびシステム
JP2002528693A (ja) 加圧液化天然ガスに由来するボイルオフの再液化
KR20080006571A (ko) 천연 가스 스트림의 액화 방법 및 장치
JP6702919B2 (ja) 混合冷媒冷却プロセスおよびシステム
JP6835903B2 (ja) 気相冷媒を使用して炭化水素流を冷却するための改善された方法およびシステム
US10060674B2 (en) Production of ethane for start-up of an LNG train
AU2007310940B2 (en) Method and apparatus for liquefying hydrocarbon streams
RU2455595C2 (ru) Способ и устройство для охлаждения потока углеводородов
RU2655941C2 (ru) Оптимизированное введение двухфазного потока смеси охладителя в способ сжижения природного газа
RU2684060C2 (ru) Способ сжижения природного газа с использованием холодильного контура с замкнутым циклом
US10890375B2 (en) Method for liquefying natural gas and nitrogen

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180803