CN108369061A - 使用液化氮从液化天然气中分离氮的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

用于从氮浓度大于1mol％的LNG料流中分离氮的方法。通过液化天然气在液化设施处产生加压的LNG料流，其中所述加压的LNG料流具有大于1mol％的氮浓度。从储罐接收至少一个液氮(LIN)料流，所述至少一个LIN料流在与LNG设施不同的地理位置处产生。在分离容器中将所述加压的LNG料流分离成蒸气料流和液体料流。所述蒸气料流的氮浓度大于所述加压的LNG料流的氮浓度。所述液体料流的氮浓度小于所述加压的LNG料流的氮浓度。将所述一个或多个LIN料流中的至少一个引导至分离容器。

Description

使用液化氮从液化天然气中分离氮的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年12月14日提交的标题为METHOD AND SYSTEM FOR SEPARATINGNITROGEN FROM LIQUEFIED NATURAL GAS USING LIQUEFIED NITROGEN的美国临时专利申请62/266,976的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本申请与以下专利申请有关：标题为“Expander-Based LNG ProductionProcesses Enhanced With Liquid Nitrogen”的美国临时专利申请No.62/266,979；标题为“Method of Natural Gas Liquefaction on LNG Carriers Storing LiquidNitrogen”的美国临时专利申请No.62/266,983；以及标题为“Pre-Cooling of NaturalGas by High Pressure Compression and Expansion”的美国临时专利申请No.62/622,985，均具有共同的发明人和受让人并且与本申请在同一日期提交，其公开的内容通过引用整体并入本文。
背景
公开领域
本公开一般性地涉及天然气液化以形成液化天然气(LNG)的领域。更具体地，本公开涉及从LNG料流中分离氮。
相关技术的描述
该部分意在介绍可能与本公开相关的本领域的各个方面。该讨论意在提供有助于更好地理解本公开的特定方面的框架。因此，应当理解，该部分应该从这个角度来阅读，而不一定作为对现有技术的承认。
LNG是快速增长的将天然气从天然气供应充足的地点供应到对天然气具有强烈需求的远离地点的手段。常规LNG循环包括：a)初始处理天然气资源以去除污染物，例如水，硫化合物和二氧化碳；b)通过各种可能的方法(包括自制冷，外部制冷，贫油等)分离一些较重质的烃气体，如丙烷，丁烷，戊烷等；c)基本上通过外部制冷来制冷天然气以在处于或接近大气压力和约-160℃下形成液化天然气；d)从LNG中去除轻质组分，如氮和氦；e)在设计用于该目的的船舶或油船中将LNG产品运输到销售地点；和f)在再气化厂将LNG再加压和再气化以形成可分配给天然气消费者的加压的天然气料流。常规LNG循环的步骤c)通常需要使用通常由大型燃气涡轮机驱动器提供动力的大型制冷压缩机，所述大型燃气涡轮机排放大量碳和其他排放物。作为液化厂的一部分，需要数十亿美元的大量资本投资和大规模的基础设施。常规LNG循环的步骤f)通常包括使用低温泵将LNG再加压至所需的压力，然后通过经由中间流体但最终与海水交换热量或通过燃烧一部分天然气以加热并蒸发LNG而使LNG再气化以形成加压的天然气。通常，可用的低温LNG的有效能未被利用。
相对较新的LNG生产技术被称为浮动式LNG(FLNG)。FLNG技术涉及在浮动结构(例如驳船或船舶)上建造气体处理和液化设施。FLNG是在建造通往岸边的天然气管道在经济上不可行的情况下用于海上搁浅天然气货币化的技术解决方案。FLNG也越来越多地被考虑用于位于偏远、环境敏感和/或政治上具有挑战性的地区的陆上和近岸天然气田。与常规的陆上LNG相比，该技术具有一定的优势，因为它在生产现场具有较低的环境占地面积。由于大部分LNG设施是在造船厂以较低的人工费率和降低的执行风险建造的，因此该技术还可以更快地和以更低的成本交付项目。
尽管FLNG与常规陆上LNG相比具有若干优势，但在该技术的应用方面仍存在重大技术挑战。例如，FLNG结构必须在通常小于陆上LNG厂可用面积四分之一的面积内提供相同水平的气体处理和液化。因此，需要开发减少FLNG厂占地面积，同时保持液化设施的能力以降低整体项目成本的技术。
发现许多天然气储层的氮浓度大于1mol％。来自这些储层的天然气液化通常必需从生产的LNG中分离氮，以将LNG中的氮浓度降至小于1mol％。氮浓度大于1mol％的储存LNG具有较高的在储罐中自动分层和翻转的风险。这种现象导致储罐中从LNG中快速蒸气释放，这是重大的安全问题。
对于氮浓度小于2mol％的LNG，当来自水力涡轮机的加压的LNG通过流过阀膨胀到处于或接近LNG储罐压力的压力时可以发生充分的氮从LNG中的分离。将所得的两相混合物在末端闪蒸气体分离器中分离成通常称为末端闪蒸气体的富氮蒸气料流和氮浓度小于1mol％的LNG料流。末端闪蒸气体被压缩并被引入到设施的燃料气体系统中，在那里其可以用于产生工艺热量，产生电能和/或产生压缩功率。对于氮浓度大于2mol％的LNG，使用简单的末端闪蒸气体分离器将需要过度的末端闪蒸气体流速以充分降低LNG料流中的氮浓度。在这种情况下，可使用分馏塔将两相混合物分离成末端闪蒸气体和LNG料流。分馏塔将通常包含再沸器系统或与再沸器系统合并以产生汽提气体，其被引导至塔底部级，以将LNG料流中的氮含量降低至小于1mol％。在具有再沸器的这种分馏塔的通常的设计中，再沸器热负荷通过在加压的LNG料流在分馏塔的入口阀中膨胀之前塔的液体底部物与加压的LNG料流间接传热而获得。
与简单的末端闪蒸分离器相比，分馏塔提供了更高效的从LNG料流中分离氮的方法。然而，从塔顶得到的末端闪蒸气体将包含显著浓度的氮。末端闪蒸气体作为通常的LNG厂中的燃气涡轮机的主要燃料。燃气涡轮机(例如航改燃气涡轮机)，可以具有对燃料气体中的氮浓度不超过10或20mol％的限制。来自分馏塔塔顶的末端闪蒸气体可具有显著大于通常的航改燃气涡轮机的浓度限制的氮浓度。例如，具有约4mol％氮浓度的加压的LNG料流将产生氮浓度大于30mol％的塔顶蒸气。具有高氮浓度的末端闪蒸气体通常被引导至脱氮单元(NRU)。在NRU中，将氮与甲烷分离以产生a)烃足够低以致可以被排放至大气的氮料流和b)具有降低的氮浓度使其适合用作燃料气体的富甲烷料流。对NRU的需求增加了工艺设备的数量和LNG厂的占地面积。设备和占地面积的增加给海上LNG项目和/或偏远地区的LNG项目带来了高资金成本。
当末端闪蒸气体具有高氮浓度时，对于某些条件可以避免对NRU的需求。已经证明，如果末端闪蒸气体被压缩至比燃气涡轮机通常所需要的压力更高的压力，则某些航改燃气涡轮机可以使用具有高氮浓度的末端闪蒸气体操作。例如，已经显示出，如果Trent-60航改燃气涡轮机燃烧压力从通常的50巴增加到约70巴，则其可以使用包含高达40mol％氮的燃料气体操作。在这种情况下，较高压力的燃气系统提供了对使用NRU的替代方案。这种替代方案具有消除所有设备和附加的NRU占地面积的优点。然而，它具有增加用于末端闪蒸气体压缩和/或燃料气体压缩的所需功率的缺点。此外，这种替代方案具有与NRU提供的操作灵活性相比不能灵活地改变LNG的氮浓度的缺点。
图1描绘了可以与LNG液化系统一起使用的常规末端闪蒸气体系统100。来自主LNG低温热交换器(未示出)的加压的LNG料流102流过水力涡轮机104以部分地降低其压力并进一步冷却加压的LNG料流102。冷却的加压的LNG料流106然后在与LNG分馏塔110相连的再沸器108中过冷。LNG分馏塔110的液体底部料流112在再沸器108中通过与冷却的加压的LNG料流106交换热量而部分蒸发。来自再沸器108的蒸气与液体料流分离并被引导返回LNG分馏塔110作为用于将LNG料流122中的氮含量降低至小于1mol％的汽提气体料流114。过冷的加压的LNG料流116在LNG分馏塔的入口阀118中膨胀以产生具有优选小于40mol％，或者更优选小于20mol％的蒸气分数的两相混合物料流120。两相混合物料流120被引导至LNG分馏塔110的上级。来自再沸器108的分离的液体是具有小于1mol％氮的LNG料流122。LNG料流122然后被泵送到储罐124。LNG分馏塔110的塔顶料流中的气体被称为末端闪蒸气体料流126。末端闪蒸气体料流126在热交换器130中与经处理的天然气料流128交换热量以冷凝天然气并产生另外的加压的LNG料流132，其可以与加压的LNG料流102混合。温热的末端闪蒸气体料流134离开热交换器130并且在压缩系统136中被压缩到适合的压力以用作燃料气体138。
末端闪蒸气体系统100可以在减少产生的末端闪蒸气体的量同时产生氮浓度小于1mol％的LNG。然而，对于氮浓度大于3mol％的加压的LNG料流，末端闪蒸气体氮浓度可能大于20mol％。末端闪蒸气体中的高氮浓度可能使其不太适合用作航改燃气涡轮机的燃料气体。可能需要添加NRU以产生用于燃气涡轮机内的具有合适的甲烷浓度的燃料气体。
图2示出了用于在末端闪蒸气体系统200中从LNG中分离氮的系统，并且其结构类似于美国专利No.2012/0285196中公开的系统。如末端闪蒸气体系统100一样，来自主LNG低温热交换器(未示出)的加压的LNG料流202流过水力涡轮机204以部分地降低其压力并进一步冷却加压的LNG料流202。冷却的加压的LNG料流206随后在与LNG分馏塔210相连的再沸器208中过冷。LNG分馏塔210的液体底部料流212在再沸器208中通过与冷却的加压的LNG料流206交换热量而部分蒸发。来自塔再沸器的蒸气与液体料流分离并且被引导返回到LNG分馏塔210作为用于将LNG料流中的氮含量降低至小于1mol％的汽提气体料流214。过冷的加压的LNG料流216在LNG分馏塔210的入口阀218中膨胀以产生具有优选小于40mol％，或更优选小于20mol％蒸气分数的两相混合物料流220。两相混合物料流220被引导至LNG分馏塔210的上级。来自再沸器208的分离的液体是具有小于1mol％氮的LNG料流222。LNG料流222可被引导至第一热交换器224，在其中其被部分蒸发以提供用于塔回流料流226的一部分冷却负荷。LNG料流222在其储存在LNG储罐228之前的部分蒸发显著增加了汽化气体(BOG)压缩机230的需求。例如，到BOG压缩机230的BOG体积流速可以是遵循常规末端闪蒸气体系统的BOG压缩机的BOG体积流速的六倍。来自LNG分馏塔210的末端闪蒸气体232首先被引导至第一热交换器224，在其中通过帮助冷凝塔回流料流226而将其温热至中间温度。然后将中间温度末端闪蒸气体料流234分成回流料流236和冷氮排放料流238。回流料流236可以在第一回流压缩机240中被压缩并且在第一冷却器242中环境冷却，并且可以在第二回流压缩机244中被进一步压缩并且在第二冷却器246中环境冷却以提供产生进入LNG分馏塔210的两相回流料流226所需的一些制冷。压缩的和环境冷却的回流料流248通过在第二热交换器250中与冷氮排放料流238间接热交换来进一步冷却，以产生冷回流料流252。然后，冷回流料流252通过与LNG料流222和末端闪蒸气体料流234在第一热交换器224中间接热交换来冷凝和过冷。冷凝和过冷的回流料流226在分馏塔210的入口阀254中膨胀以产生富氮两相回流料流256，其进入分馏塔210。
图2中所示的系统添加精馏区段，其使得末端闪蒸气体料流能够具有小于2mol％，或者更优选小于1mol％的甲烷浓度，并且随后允许排放一部分的末端闪蒸气体到环境中作为氮排放料流258。图2所示的系统在不添加单独的NRU系统的情况下产生氮排放料流和低氮燃料气体料流。对于具有5至3mol％氮浓度的加压的LNG料流，常规的末端闪蒸气体系统将产生氮浓度大于20mol％但小于40mol％的末端闪蒸气体。已经显示出，在合适的条件下，该高氮含量的末端闪蒸气体仍然适用于航改燃气涡轮机。然而，在常规的末端闪蒸气体系统仍然可以产生用于在燃气涡轮机中燃烧的合适的燃料气体的情况下，图2所示的系统具有需要比常规的末端闪蒸气体系统多三分之一的压缩功率的缺点。图2所示的系统具有与常规的末端闪蒸气体系统相比LNG产量减少了大约6％的另外的缺点。
已知的用于从LNG中分离氮的方法对于海上和/或偏远地区的LNG项目是有挑战性的。为此，需要开发用于从包含大于1mol％氮的LNG料流中分离氮的方法，其中该方法需要比先前描述的方法少得多的生产现场工艺设备和占地面积。还需要开发末端闪蒸气体系统，该系统通过将末端闪蒸气体和汽化气体料流中的烃再冷凝来增加LNG产量。
概述
本公开提供了用于从氮浓度大于1mol％的LNG料流中分离氮的方法。在液化设施处通过液化天然气产生加压的LNG料流，其中加压的LNG料流具有大于1mol％的氮浓度。从储罐接收至少一个液氮(LIN)料流，所述至少一个LIN料流在与LNG设施不同的地理位置处产生。加压的LNG料流在分离容器中被分离成蒸气料流和液体料流。蒸气料流的氮浓度大于加压的LNG料流的氮浓度。液体料流的氮浓度小于加压的LNG料流的氮浓度。一个或多个LIN料流中的至少一个被引导至分离容器。
本公开还提供了用于处理在液化天然气(LNG)液化设施处产生的加压的液化天然气(LNG)的系统，所述LNG具有大于1mol％的氮浓度。分离容器将加压的LNG料流分离成蒸气料流和液体料流，其中蒸气料流的氮浓度大于加压的LNG料流的氮浓度，并且液体料流的氮浓度小于加压的LNG料流的氮浓度。在与LNG液化设施不同的地理位置产生的液氮(LIN)料流被引导至分离容器中。
前面已经宽泛地概述了本公开的特征，使得可以更好地理解下面的详细描述。本文还将描述另外的特征。
附图简要描述
由下面描述、所附的权利要求书和附图，本公开的这些和其他特征、方面和优点将变得显然可见，以下简要描述附图。
图1是示出已知的末端闪蒸气体系统的示意图。
图2是示出另一种已知的末端闪蒸气体系统的示意图。
图3是示出LNG产量增加与LNG入口温度之间的关系的图。
图4是根据公开的方面的末端闪蒸气体系统的示意图。
图5是根据公开的方面的末端闪蒸气体系统的示意图。
图6是根据公开的方面的末端闪蒸气体系统的示意图。
图7是根据公开的方面的末端闪蒸气体系统的示意图。
图8是示出根据公开的方面的方法的流程图。
应该注意的是，附图仅仅是示例，并且不意在由此限制本公开的范围。此外，附图通常不是按比例绘制的，而是为了方便和清楚的目的而绘制，以阐明本公开的各方面。
详述
为了促进对本公开的原理的理解，现在将参考附图中所示的特征，并且将使用特定的语言来描述这些特征。然而应当理解，不意在由此限制本公开的范围。可以设想如本文所述的本公开的原理的任何另外的应用以及任何改变和另外的修改，如本公开所涉及领域技术人员通常会想到的。为了清楚起见，一些与本公开无关的特征可能未在附图中示出。
首先，为了便于参考，阐述了本申请中使用的某些术语及其在该上下文中使用的含义。在本文使用的术语未在下文中定义的情况下，应该赋予该术语相关领域人员已经赋予该术语的如反映在至少一个印刷出版物或公布专利中的最宽泛的定义。此外，本技术不受以下所示术语的用法的限制，因为用于相同或类似目的的所有等同物、同义词、新发展和术语或技术被认为是在本权利要求书的范围内。
如本领域普通技术人员将理解的，不同的人可以通过不同的名称来提及相同的特征或组件。本文件不意在区分仅在名称上不同的组件或特征。附图不一定按比例绘制。本文中的某些特征和组件可能按比例放大或以示意性形式示出，并且为了清楚和简明起见，可能未示出常规元件的一些细节。当提及本文描述的附图时，为了简单起见，可以在多个附图中引用相同的附图标记。在下面的描述和权利要求书中，术语“包括”和“包含”以开放式方式使用，并且因此应该被解释为表示“包括但不限于”。
词语“所述”、“一个”和“一种”不一定限于仅表示一个，而是包含性的并且是开放式的，从而任选地包括多种这样的要素。
如本文所使用的，术语“大约”、“约”、“基本上”和类似的术语意在具有与本公开的主题所属领域的普通技术人员的常用和可接受的用法相一致的广泛的含义。阅读本公开的本领域技术人员应该理解，这些术语意在允许描述和要求保护的某些特征的描述，而不将这些特征的范围限制于所提供的精确数值范围。因此，这些术语应该被解释为表示所描述的主题的非实质性或无关紧要的修改或变化，并且被认为是在本公开的范围内。
术语“热交换器”是指设计成将热量从一种物质有效地转移或“交换”到另一种物质的装置。示例性的热交换器类型包括并流或逆流热交换器，间接热交换器(例如螺旋缠绕式热交换器，板翅式热交换器如铜焊铝板翅型、壳管式热交换器等)，直接接触式热交换器或这些的一些组合等等。
如前所述，常规的LNG循环包括：a)初始处理天然气资源以除去污染物，例如水，硫化合物和二氧化碳；b)通过各种可能的方法(包括自制冷，外部制冷，贫油等)分离一些较重质的烃气体，如丙烷，丁烷，戊烷等；c)基本上通过外部制冷来制冷天然气以在处于或接近大气压力和约-160℃下形成液化天然气；d)从LNG中去除轻质组分，如氮和氦；e)在设计用于该目的的船舶或油船中将LNG产品运输到销售地点；和f)在再气化厂对LNG再加压和再气化以形成加压的天然气料流，其可分配给天然气消费者。本文公开的方面通常涉及使用液氮(LIN)液化天然气。通常，使用LIN来产生LNG是非常规的LNG循环，其中上述步骤c)被使用大量的LIN作为开环制冷源的天然气液化工艺所替代，并且其中上述步骤f)可以修改成使用低温LNG的有效能促进氮气液化以形成LIN，其然后可以被运输到资源地点和用作产生LNG的制冷源。公开的LIN到LNG概念可以还包括在船舶或油船中将LNG从资源地点(出口终端)运输到销售地点(进口终端)，以及LIN从销售地点反向运输到资源地点。
所公开的方面更具体地描述了这样的方法，其中将上述步骤d)修改为包括使用液氮帮助从LNG料流中分离氮。根据所公开的方面，方法包括接收在与LNG厂在地理上分开的位置生产的液氮。氮浓度大于1mol％的LNG料流被引导至一个或多个用于将LNG料流分离成蒸气料流和液体料流的分离容器，其中蒸气料流具有大于LNG料流的氮浓度，并且液体料流具有小于LNG料流的氮浓度。一个或多个液氮料流被引导至一个或多个用于从LNG中分离氮的分离容器。分离容器可以是分馏塔，蒸馏塔，吸附塔，垂直分离容器，水平分离容器或其组合。分离容器可以是用于将蒸气料流与液体料流分离的任何公知的工艺设备。分离容器可以串联、并联或串联和并联排列组合地排列。
在一个方面，具有大于1mol％的氮浓度的天然气可以被液化以形成加压的LNG料流。来自气体处理设施中的液化工艺的加压的LNG料流可以流过水力涡轮机以部分地降低其压力和进一步冷却料流。然后，加压的LNG料流可以在分馏塔再沸器中过冷，其中塔的液体底部物通过与加压的LNG料流交换热量而部分蒸发。来自塔再沸器的蒸气可以与液体料流分离并且被引导返回分馏塔作为用于将LNG料流中的氮含量降低至小于1mol％的汽提气体。过冷的加压的LNG料流可以在分馏塔的入口阀中膨胀以产生优选具有小于40mol％或更优选小于20mol％蒸气分数的两相混合物。两相混合物可以被引导至分馏塔的上级。来自塔再沸器的分离的液体是具有小于1mol％氮浓度的LNG料流。LNG料流可以被泵送到一个或多个LNG储罐。来自一个或多个LIN储罐的液氮(LIN)可以被泵送到分馏塔内的一个或多个级以形成冷凝分馏塔的上级中的大部分烃的塔回流。从塔顶离开的末端闪蒸气体可具有小于2mol％的烃浓度，或更优选可具有小于1mol％的烃浓度。末端闪蒸气体可与经处理的天然气料流交换热量以产生额外的加压的LNG，其可与主加压的LNG料流混合。温热的末端闪蒸气体可作为氮排放气体排放到环境中。
对于氮浓度为4.5mol％的加压的LNG料流，用于该提出的末端闪蒸气体系统的液氮需求为对于每吨所生产的LNG而言约0.23吨液氮。所提出的末端闪蒸气体系统将整体LNG产量增加了约11％。这导致有效的液氮与“额外(extra)”-LNG质量比约为2.3。该末端闪蒸气体系统具有显著减少设备数量的优点，因为不需要压缩末端闪蒸气体。与已知系统相对照，本文公开的汽化气体系统受所提出的末端闪蒸气体系统的影响最小。所公开的方面具有另外的优点，即在燃气涡轮机中使用的燃料气体将来自汽化气体和/或进料气体。这两种燃料气体料流均具有低氮浓度，这可使其更适合作为用于燃气涡轮机的燃料气体。
在所公开的方面，氮浓度大于1mol％的天然气可以液化以形成加压的LNG料流。加压的LNG料流可以流过水力涡轮机以部分地降低其压力并进一步冷却料流。然后，加压的LNG料流可以在LNG分馏塔再沸器中过冷，其中塔的液体底部物通过与加压的LNG料流交换热量而部分地蒸发。来自该塔再沸器的蒸气可以与液体料流分离并且被引导返回到LNG分馏塔作为用于将LNG料流中的氮含量降低至小于1mol％的汽提气体。过冷的加压的LNG料流可以在LNG分馏塔的入口阀中膨胀以产生具有优选小于40mol％，或者更优选小于20mol％的蒸气分数的两相混合物。两相混合物可以被引导至LNG分馏塔的上级。来自塔再沸器的分离的液体是具有小于1mol％氮的LNG料流。LNG料流可以被泵送到一个或多个LNG储罐。从LNG分馏塔顶部离开的末端闪蒸气体可以通过与来自一个或多个LIN储罐的第一LIN料流的间接热交换而在末端闪蒸气体冷凝器中部分冷凝。部分冷凝的末端闪蒸气体可被引导至被称为脱氮塔的第二分馏塔的上级。来自一个或多个LIN储罐的第二液氮料流可被泵送至脱氮塔内的一个或多个级并形成该塔的回流料流，其用于冷凝脱氮塔的上级中的大部分烃。第二液氮料流的质量流量可以优选小于第一液氮料流的质量流量的10wt％，或者更优选地小于第一液氮料流的质量流量的5wt％。来自一个或多个LNG储罐的汽化气体可以被引导至脱氮塔的底部级作为脱氮塔底部级内的汽提气体。汽化气体中的烃也可以在脱氮塔中冷凝。来自脱氮塔的富甲烷液体可以泵送到LNG分馏塔作为LNG分馏塔的回流料流。来自脱氮塔的顶部气体可具有小于2mol％的烃浓度，或更优选小于1mol％的烃浓度。来自脱氮塔的顶部气体和来自末端闪蒸气体冷凝器的蒸发的液氮料流可与经处理的天然气料流交换热量以产生另外的加压的LNG，其可与主加压的LNG料流混合。然后可将温热的氮料流作为氮排放气体排放到环境或在气体处理设施内的其他工艺中使用。
对于氮浓度为4.5mol％的加压的LNG料流，该提出的末端闪蒸气体系统的液氮需求为对于每吨所产生的LNG而言约0.21吨液氮。本文所述的末端闪蒸气体系统将整体LNG产量增加了约12％。这导致有效的液氮与“额外”-LNG质量比为约2.0。本文所述的末端闪蒸气体系统减少了末端闪蒸气体的设备数量，因为不需要压缩末端闪蒸气体。此外，本文所述的末端闪蒸气体系统消除了汽化气体压缩系统，因为BOG内的烃在脱氮塔中冷凝。此外，所公开的方面具有这样的优点，即燃气涡轮机中使用的燃料气体将来自燃料气体系统在高压和高甲烷浓度下接收的进料天然气。此外，进料天然气可以在用作燃气涡轮机的燃料之前不需要经历去除水和酸性气体的预处理步骤。
在另一方面，额外的液氮可用于末端闪蒸气体系统中，以减少前端液化工艺中加压的LNG料流所需的冷却。氮浓度大于1mol％的天然气可以在气体处理设施的液化工艺中液化以形成加压的LNG料流。加压的LNG料流可以具有-100至-150℃范围内的温度，或更优选地，加压的LNG料流可以具有-110至-140℃范围内的温度。来自前端液化工艺的主低温热交换器的加压的LNG料流可以流过水力涡轮机以部分地降低其压力并冷却料流。然后，加压的LNG料流可以在与LNG分馏塔相连的再沸器中过冷，其中分馏塔的液体底部物通过与加压的LNG料流交换热量而部分蒸发。来自LNG分馏塔再沸器的蒸气可以与液体料流分离并被引导返回到LNG分馏塔作为用于将LNG料流中的氮含量降低至小于1mol％的汽提气体。过冷的加压的LNG料流可通过与来自末端闪蒸气体冷凝器的部分蒸发的液氮料流间接热交换进一步过冷。然后，进一步过冷的加压的LNG料流可以在LNG分馏塔的入口阀中膨胀，以产生优选具有小于40mol％，或更优选小于20mol％的蒸气分数的两相混合物。两相混合物可以被引导至LNG分馏塔的上级。来自塔再沸器的分离的液体是具有小于1mol％氮的LNG料流。LNG料流可以被泵送到一个或多个LNG储罐。离开塔的顶部的末端闪蒸气体可以通过与来自LIN储罐的第一液氮料流间接热交换而在末端闪蒸气体冷凝器中部分冷凝。到末端闪蒸气体冷凝器的第一液氮料流的质量流量足以使得液氮料流在离开冷凝器后仅部分地蒸发。部分冷凝的末端闪蒸气体可以被引导至称为脱氮塔的第二分馏塔的上级。来自LIN储罐的第二LIN料流可以被泵送到脱氮塔内的一个或多个级，并形成该塔的回流料流，其起到冷凝脱氮塔上级中的大部分烃的作用。第二LIN料流的质量流量优选小于第一LIN料流的质量流量的10wt％，或者更优选小于第一LIN料流的质量流量的5wt％。来自LNG储罐的汽化气体(BOG)可以被引导至脱氮塔的底部级以充当脱氮塔内的汽提气体。BOG中的烃也可以在脱氮塔中冷凝。来自脱氮塔的富甲烷液体可以泵送到LNG分馏塔作为其回流料流。来自脱氮塔的塔顶气体可具有小于2mol％的烃浓度，或更优选小于1mol％的烃浓度。来自脱氮塔的塔顶气体可与经处理的天然气料流交换热量以产生额外的加压的LNG料流，其可直接膨胀至LNG分馏塔的任何级中。然后，温热的塔顶气体料流可以作为氮排放气体排放到环境中，或者可以用于气体处理设施的其他工艺中。来自末端闪蒸气体冷凝器的部分蒸发的第一液氮料流可以在液氮过冷器中全部蒸发。蒸发的第一液氮料流可以与经处理的天然气料流交换热量以产生额外的加压的LNG料流，其可与主加压的LNG料流混合。然后，温热的氮料流可作为氮排放气体排放到环境中或用于气体处理设施的其他工艺中。
图3是具有第一组数据点301的图300，其示出了作为沿横轴304测量的加压的LNG温度的函数。与图1的已知末端闪蒸气体系统相比LNG产量的认定的百分比增加(如沿左纵轴302测量的)。第二组数据点303示出了作为加压的LNG温度的函数，所公开的末端闪蒸气体系统的LIN与LNG之比(如沿右纵轴306测量的)。公开的末端闪蒸气体系统的优点在于允许LNG产量的显著增加而不增加主制冷单元的所需压缩功率并且不增加所需的顶部空间。
图4是根据本公开的一个方面的末端闪蒸气体系统400的图示。氮浓度大于1mol％的天然气可以在气体处理设施(未示出)的液化工艺中液化以形成加压的LNG料流402。加压的LNG料流402可以流过水力涡轮机404以部分地降低其压力并且进一步冷却加压的LNG料流402。冷却的加压的LNG料流406然后可在与分离容器相连的再沸器408中过冷，分离容器在图4中描绘为分馏塔410。分馏塔410的液体底部料流412可以通过与冷却的加压的LNG料流406交换热量而部分地蒸发。来自再沸器408的蒸气可以与液体料流分离并且被引导返回到分馏塔410作为可用于将LNG料流422中的氮含量降低至小于1mol％的汽提气体料流414。过冷的加压的LNG料流416可以在分馏塔410的入口阀418中膨胀以产生优选具有小于40mol％，或更优选小于20mol％的蒸气分数的两相混合物料流420。两相混合物料流420可以被引导至分馏塔410的上级。来自再沸器408的分离的液体是LNG料流422并且可具有小于1mol％氮的组成。LNG料流422可以被引导至一个或多个LNG储罐424。来自一个或多个LNG储罐的汽化气体(BOG)料流425可以在BOG压缩机427中被压缩以产生压缩的燃料气体料流429。
液氮(LIN)料流426可以使用一个或多个泵428泵送至分馏塔410内的一个或多个级，以形成使分馏塔410的上级中的大部分烃冷凝的塔回流。LIN料流426中的LIN在与末端闪蒸气体系统400地理上分开的位置中产生。LIN的产生位置可以与末端闪蒸气体系统分开50英里，或100英里，或200英里，或500英里，或1,000英里，或大于1,000英里。从分馏塔410的顶部离开的末端闪蒸气体料流430可以具有小于2mol％的烃浓度，或者更优选可以具有小于1mol％的烃浓度。末端闪蒸气体料流430可以在一个或多个热交换器431中与经处理的天然气料流432交换热量以产生额外的加压的LNG料流434，其可与加压的LNG料流402混合。温热的末端闪蒸气体料流可作为氮排放气体料流438排放到环境中。
图5是根据另一方面的末端闪蒸气体系统500的图示。氮浓度大于1mol％的天然气可以在气体处理设施(未示出)的液化工艺中液化以形成加压的LNG料流502。加压的LNG料流502可流过水力涡轮机504以部分地降低其压力并进一步冷却加压的LNG料流502。冷却的加压的LNG料流506然后可在与分离容器相连的再沸器508中过冷，分离容器在图5中被描绘为LNG分馏塔510。LNG分馏塔510的液体底部料流512可以通过与冷却的加压的LNG料流506交换热量而部分蒸发。来自再沸器508的蒸气可以与液体料流分离并且被引导返回到LNG分馏塔510作为可用于将LNG料流522中的氮含量降低至小于1mol％的汽提气体料流514。过冷的加压的LNG料流516可在LNG分馏塔510的入口阀518中膨胀以产生优选具有小于40mol％，或更优选小于20mol％的蒸气分数的两相混合物料流520。两相混合物料流520可以被引导至LNG分馏塔510的上级。来自再沸器508的分离的液体是LNG料流522并且可以具有小于1mol％氮的组成。LNG料流522可以被引导至一个或多个LNG储罐524。
离开LNG分馏塔510的顶部的末端闪蒸气体料流526可以通过与使用一个或多个泵534从LIN源(例如一个或多个LIN储罐532)泵送的第一液氮(LIN)料流530间接热交换而在末端闪蒸气体冷凝器528中部分冷凝。LIN源中的LIN在与末端闪蒸气体系统500在地理上分开的位置中产生。LIN的产生位置可以与末端闪蒸气体系统分开50英里，或100英里，或200英里，或500英里，或1,000英里，或大于1,000英里。部分冷凝的末端闪蒸气体料流536可以被引导至第二分离容器的上级，该第二分离容器被示出为第二分馏塔，在本文中被称为脱氮塔538。来自LIN源(其可以是提供第一LIN料流530的相同来源，例如一个或多个LIN储罐532)的第二LIN料流540可以使用一个或多个泵542泵送到脱氮塔538内的一个或多个级，由此形成该塔的回流料流以冷凝脱氮塔538上级中的大部分烃。第二LIN料流540的质量流量优选小于第一LIN料流530的质量流量的10wt％，或者更优选小于第一LIN料流530的质量流量的5wt％。来自一个或多个LNG储罐524的汽化气体(BOG)料流544可以被引导至脱氮塔538的底部级以充当其中的汽提气体。在汽化气体料流544内的烃也可以在脱氮塔538中冷凝。来自脱氮塔538的富甲烷液体可以使用一个或多个泵546泵送到LNG分馏塔510作为LNG分馏塔510的回流料流548。来自脱氮塔538的顶部气体料流550可以具有小于2mol％的烃浓度，或更优选小于1mol％的烃浓度。顶部气体料流550和来自末端闪蒸气体冷凝器528的蒸发的液氮料流552可以在热交换器554中与经处理的天然气料流556交换热量以产生额外的加压的LNG料流558，其可与加压的LNG料流502混合。在热交换器554中温热之后，顶部气体料流550和蒸发的液氮料流552可作为氮排放气体料流560排放到环境中，或者可用于气体处理设施内的其他工艺中。
图6是根据另一方面的末端闪蒸气体系统600的图示。在这方面，可以使用额外的LIN来减少进入的加压的LNG料流的所需冷却。氮浓度大于1mol％的天然气可以在气体处理设施(未示出)中的液化工艺中液化以形成加压的LNG料流602。加压的LNG料流602可具有-100至-150℃范围内的温度，或更优选-110至-140℃范围内的温度。加压的LNG料流602可流过水力涡轮机604以部分降低其压力并冷却加压的LNG料流602。冷却的加压的LNG料流606然后可在与显示为LNG分馏塔610的分离容器相连的再沸器608中过冷。LNG分馏塔610的液体底部料流612可以通过与冷却的加压的LNG料流606交换热量而部分蒸发。来自再沸器608的蒸气可以与液体料流分离并且被引导返回到LNG分馏塔610作为可用于将LNG料流622中的氮含量降低至小于1mol％的汽提气体料流614。过冷的加压的LNG料流616可通过在第一热交换器618中与部分蒸发的液氮料流624间接热交换进一步过冷以形成进一步过冷的加压的LNG料流626。进一步过冷的加压的LNG料流626然后可以在LNG分馏塔610的进口阀628中膨胀以产生优选具有小于40mol％，或更优选小于20mol％的蒸气分数的两相混合物料流630。两相混合物料流630可以被引导至LNG分馏塔610的上级。来自再沸器608的分离的液体是具有小于1mol％氮的LNG料流622。LNG料流622可以被引导至一个或多个LNG储罐623。
离开LNG分馏塔610的顶部的末端闪蒸气体料流632可以通过与使用一个或多个泵636从LIN源(例如一个或多个LIN储罐637)泵送的第一LIN料流635间接热交换而在末端闪蒸气体冷凝器634中部分冷凝。第一LIN料流635中的LIN在与末端闪蒸气体系统600地理上分开的位置产生。LIN的产生位置可以与末端闪蒸气体系统分开50英里，或100英里，或200英里，或500英里，或1,000英里，或大于1,000英里。第一LIN料流635到末端闪蒸气体冷凝器634的质量流量足以使得第一LIN料流635可以在离开末端闪蒸气体冷凝器634之后仅部分蒸发。部分冷凝的末端闪蒸气体料流639可以被引导至第二分离容器(其在本文中显示为分馏塔并且在本文中被称为脱氮塔638)的上级。来自LIN源(例如一个或多个LIN储罐637)的第二LIN料流640可以使用一个或多个泵642泵送到脱氮塔638内的一个或多个级，由此形成该塔的回流料流以冷凝脱氮塔638的上级中的大部分烃。第二LIN料流640中的LIN在与末端闪蒸气体系统600地理上分离的位置产生。LIN的产生位置可以与末端闪蒸气体系统分开50英里，或100英里，或200英里，或500英里，或1,000英里或大于1,000英里。第二LIN料流640的质量流量优选小于第一LIN料流635的质量流量的10wt％，或者更优选地小于第一LIN料流635的质量流量的5wt％。
来自一个或多个LNG储罐623的汽化气体(BOG)料流644可以被引导至脱氮塔638的底部级以充当其中的汽提气体。汽化气体料流644内的烃也可以在脱氮塔638中冷凝。来自脱氮塔638的富甲烷液体可以使用一个或多个泵646泵送至LNG分馏塔610作为LNG分馏塔610的回流料流648。来自脱氮塔638的顶部气体料流650可具有小于2mol％的烃浓度，或更优选小于1mol％的烃浓度。塔顶气体料流650可在第二热交换器654中与第一经处理的天然气料流652交换热量以产生第一额外的加压的LNG料流656，其可以直接膨胀至LNG分馏塔610的任何级中。温热的顶部气体料流658然后可以作为第一氮排放气体料流排放到环境中或者可以用于气体处理设施的其他工艺中。
来自末端闪蒸气体冷凝器634的部分蒸发的LIN料流624可以在第一热交换器618中完全或基本上完全蒸发以形成蒸发的第一LIN料流660，其可以在第二热交换器662中与第二经处理的天然气料流664交换热量以产生第二额外的加压的LNG料流668。如本文所述，第二额外的加压的LNG料流668可以通过膨胀器670，与加压的LNG料流602混合，并且用加压的LNG料流602处理。温热的氮料流然后可以作为第二氮排放气体672排放到环境中或用于气体处理设施的其他工艺中。
图7是本公开的另一方面的图示，其中额外的液氮可用于末端闪蒸气体系统700中以减少前端液化工艺中加压的LNG料流的所需冷却。氮浓度大于1mol％的天然气可以在气体处理设施(未示出)中的LNG液化工艺中液化以形成加压的LNG料流702。加压的LNG料流702的温度可以在-100至-150℃的范围内，或者更优选地在-110至-140℃的范围内。加压的LNG料流702可以流过水力涡轮机704以部分地降低其压力并冷却料流。冷却的加压的LNG料流706然后可以在与被描绘为LNG分馏塔710的分离容器相连的再沸器708中过冷。LNG分馏塔710的液体底部料流712可以通过与冷却的加压的LNG料流706交换热量而部分蒸发。来自再沸器708的蒸气可与液体料流分离并被引导返回到LNG分馏塔710作为可用于将LNG料流726中的氮含量降低至小于1mol％的汽提气体料流714。如本文进一步所述，过冷的加压的LNG料流716可通过在氮过冷器718中与各种氮气冷却料流间接热交换来进一步过冷，由此形成进一步过冷的加压的LNG料流720。氮过冷器718也可称为第一热交换器。进一步过冷的加压的LNG料流720然后可以在LNG分馏塔710的入口阀722中膨胀以产生优选具有小于40mol％，或者更优选小于20mol％的蒸气分数的两相混合物料流724。两相混合物料流724可以被引导至LNG分馏塔710的上级。来自塔再沸器的分离的液体是具有小于1mol％氮的LNG料流726。LNG料流726可以在也称为末端闪蒸气体冷凝器728的第二热交换器中额外冷却以形成过冷的LNG料流730。过冷的LNG料流730可以被引导至一个或多个LNG储罐731。
离开LNG分馏塔710的顶部的末端闪蒸气体料流732可以在末端闪蒸气体冷凝器728中部分冷凝以形成部分冷凝的末端闪蒸气体料流734。第一LIN料流736可以使用一个或多个泵738泵送至大于400psi的压力以形成高压液氮料流740。第一LIN料流736中的LIN在与末端闪蒸气体系统700地理上分开的位置产生。LIN的产生位置可以与末端闪蒸气体系统分开50英里，或100英里，或200英里，或500英里，或1,000英里，或大于1,000英里。高压液氮料流740可以与LNG料流726和末端闪蒸气体料流732在末端闪蒸气体冷凝器728中交换热量以形成第一中间氮气料流742。第一中间氮气料流742可以与过冷的加压的LNG料流716在氮过冷器718中交换热量以形成第一温热的氮气料流744。第一温热的氮气料流744可以在第一氮膨胀器746中膨胀以产生第一额外冷却的氮气料流748。第一额外冷却的氮气料流748可以与LNG料流726和末端闪蒸气体料流732在末端闪蒸气体冷凝器728中交换热量以形成第二中间氮气料流750。第二中间氮气料流750也可以与过冷的加压的LNG料流716在氮过冷器718中交换热量以形成第二温热的氮气料流752。第二温热的氮气料流752可以在第三热交换器754中与其他工艺料流间接交换热量，然后在两个或更多个压缩机级中被压缩以形成压缩的氮气料流756。两个或更多个压缩机级可以包括第一压缩机级758和第二压缩机级760。第二压缩机级760可以由第一氮膨胀器746产生的轴功率单独驱动，如虚线762所示。第一压缩机级758可以由第二氮膨胀器764产生的轴功率单独驱动，如虚线765所示。在每个压缩级之后，压缩的氮气料流756可以在每个压缩级之后的一个或多个冷却器766、768中与环境间接交换热量而被冷却。压缩的氮气料流756可以在第二氮膨胀器764中膨胀以产生第二额外冷却的氮气料流770。第二额外冷却的氮气料流770可以与LNG料流726和末端闪蒸气体料流732在末端闪蒸气体冷凝器728中交换热量以形成第三中间氮气料流772。第三中间氮气料流772可以与过冷的加压的LNG料流716在氮过冷器718中交换热量以形成第三温热的氮气料流774。第三温热的氮气料流774可被引导至第四热交换器776以液化第一经处理的天然气料流778并形成第一额外的加压的LNG料流780。第一额外的加压的LNG料流780可以在加压的LNG料流702冷却之前与加压的LNG料流702混合。在与加压的LNG料流702混合之前，第一额外的加压的LNG料流780可以在水力涡轮机782中降低压力。第三温热的氮气料流774可以在第四热交换器776中被第一经处理的天然气料流778加热以形成第一氮排放气体料流784，其可以排放到大气中或用于气体处理设施的其他区域中。
如图7所示，过冷的加压的LNG料流716可以通过在氮过冷器718中与第一中间氮气料流742，第二中间氮气料流750和第三中间氮气料流772交换热量而进一步过冷以形成进一步过冷的加压的LNG料流720。LNG料流726可通过在末端闪蒸气体冷凝器728中与高压液氮料流740，第一额外冷却的氮气料流748和第二额外冷却的氮气料流770交换热量而过冷以形成过冷的LNG料流730。此外，末端闪蒸气体料流732可通过在末端闪蒸气体冷凝器728中与高压液氮料流740，第一额外冷却的氮气料流748和第二额外冷却的氮气料流770交换热量而部分冷凝以形成部分冷凝的末端闪蒸气体料流734。部分冷凝的末端闪蒸气体料流734可以被引导至第二分离容器的上级，第二分离容器在本文中显示为分馏塔并且被称为脱氮塔786。来自LIN源(例如一个或多个LIN储罐(未示出))的第二LIN料流788可以使用一个或多个泵790泵送到脱氮塔786内的一个或多个级。第二LIN料流788中的LIN在与末端闪蒸气体系统700地理上分开的位置产生。LIN的产生位置可以与末端闪蒸气体系统分开50英里，或100英里，或200英里，或500英里，或1,000英里，或大于1,000英里。第二LIN料流788可以形成脱氮塔786的回流料流，并且用于冷凝脱氮塔786的上级中的大部分烃。第二LIN料流788的质量流量优选小于第一液氮料流736的质量流量的10wt％，或者更优选地小于5wt％。来自一个或多个LNG储罐731的汽化气体料流792可以被引导至脱氮塔786的底部级，以充当其中的汽提气体。汽化气体料流792中的烃也可以在脱氮塔786中冷凝。来自脱氮塔786的富甲烷底部液体可以使用一个或多个泵793泵送至LNG分馏塔710作为LNG分馏塔710的回流料流794。来自脱氮塔786的塔顶气体料流795可以具有小于2mol％的烃浓度，或者更优选可以具有小于1mol％的烃浓度。来自脱氮塔786的塔顶气体料流795可在第五热交换器797中与第二经处理的天然气料流796交换热量以产生第二额外的加压的LNG料流798，其可直接膨胀至LNG分馏塔710的任何级中。在通过第五热交换器797之后，塔顶气体料流795可作为第二氮排放气体料流799排放到环境中或用于气体处理设施的其他区域。图7中所示的末端闪蒸气体系统700与图6中所示的较简单的末端闪蒸气体系统相比，使LIN需求减少了大约20％至25％。末端闪蒸气体系统的最佳选择将取决于标准例如液氮的成本和可用的顶部空间。
上述图4-7所示的方面公开了用于分离LNG和氮的分离容器。分离容器被描述为分馏塔，但可以包括用于将蒸气料流与液体料流分离的任何公知的工艺设备，例如蒸馏塔，吸附塔或其任何组合。分离容器可以水平或垂直取向。多个分离容器(如果使用的话)可以串联，并联或串联和并联排列组合地排列。此外，用于产生加压的LNG料流的液化工艺可以是单一混合物制冷剂工艺，丙烷预冷却混合制冷剂工艺，级联制冷剂工艺，双重混合制冷剂工艺或基于膨胀器的液化工艺。在一个方面，液化工艺是LIN制冷工艺，其中LIN被用作唯一的或主要的开环制冷源，例如2015年7月15日提交的标题为“Increasing Efficiency in anLNG Production System by Pre-Cooling a Natural Gas Feed Stream”的美国临时专利申请No.62/192,657中公开的LIN制冷工艺，其公开内容通过引用整体并入本文。
图8是根据公开的方面的用于从氮浓度大于1mol％的LNG料流中分离氮的方法800的流程图。在块802处，通过液化天然气在液化设施处产生加压的LNG料流，其中加压的LNG料流具有大于1mol％的氮浓度。在块804处，从储罐接收至少一个液氮(LIN)料流，所述至少一个LIN料流在与LNG设施不同的地理位置处产生。在块806处，将加压的LNG料流在分离容器中分离成蒸气料流和液体料流。蒸气料流的氮浓度大于加压的LNG料流的氮浓度。液体料流的氮浓度小于加压的LNG料流的氮浓度。在块808处，将一个或多个LIN料流中的至少一个引导至分离容器。
所公开的方面可以包括以下编号段落中所示的方法和系统的任何组合。这不能被认为是所有可能方面的完整列举，因为可以从上面的描述中想到任何数量的变体。
1.用于从氮浓度大于1mol％的LNG料流中分离氮的方法，包括：
在液化设施处通过液化天然气来产生加压的LNG料流，其中所述加压的LNG料流具有大于1mol％的氮浓度；
从储罐接收至少一个液氮(LIN)料流，所述至少一个LIN料流在与LNG设施不同的地理位置处产生；
在分离容器中，将加压的LNG料流分离成蒸气料流和液体料流，其中蒸气料流的氮浓度大于加压的LNG料流的氮浓度，并且液体料流的氮浓度小于加压的LNG料流的氮浓度；和
将一个或多个LIN料流中的至少一个引导至分离容器。
2.段落1的方法，其中所述液体料流是氮浓度小于2mol％或小于1mol％的LNG料流。
3.段落1或2的方法，其中通过与一个或多个LIN料流中的至少一个间接热交换而过冷LNG料流。
4.段落1-3中任一项的方法，其中所述蒸气料流是烃浓度小于2mol％或小于1mol％的冷氮排放料流。
5.段落4的方法，其中所述冷氮排放料流用于液化天然气料流以形成额外的加压的LNG料流和温氮排放料流。
6.段落1-5中任一项的方法，其中所述分离容器是第一分离容器，并且所述方法还包括将LNG汽化气体引导至第二分离容器。
7.段落6的方法，还包括将全部或部分的蒸气料流引导至第二分离容器。
8.段落7的方法，其中将所述至少一个LIN料流中的一个引导至第二分离容器。
9.段落6的方法，其中：
第二分离容器是多级分离塔；
汽化气体是用于多级分离塔的汽提气体；和
汽化气体中的烃在多级分离塔中冷凝。
10.段落9的方法，其中将所述至少一个LIN料流中的一个引导至所述多级分离塔。
11.段落1-10中任一项的方法，还包括通过与所述至少一个LIN料流中的一个或多个间接热交换来部分或完全冷凝所述蒸气料流，以由此形成冷凝的蒸气料流和蒸发的LIN料流。
12.段落11的方法，其中所述分离容器是第一分离容器，所述蒸气料流是第一蒸气料流，以及所述液体料流是第一液体料流，并且所述方法还包括将冷凝的蒸气料流引导至第二分离容器中以形成第二蒸气料流和第二液体料流。
13.段落12的方法，还包括将第二液体料流作为到第一分离容器的回流料流引导至第一分离容器中。
14.段落12的方法，还包括将所述至少一个LIN料流中的一个引导至所述第二分离容器以冷凝存在于所述第二分离容器中的大部分烃组分，使得所述第二蒸气料流基本上不含烃。
15.段落12-14中任一项所述的方法，其中所述第二蒸气料流是烃浓度小于2mol％或小于1mol％的冷氮排放料流。
16.段落1-15中任一项所述的方法，还包括通过与所述至少一个LIN料流中的一个或多个间接热交换来过冷所述加压的LNG料流，以形成过冷的加压的LNG料流和蒸发的LIN料流。
17.段落8-11中任一项的方法，还包括：
使用蒸发的LIN料流来液化天然气料流以形成额外的加压的LNG料流和温氮排放料流。
18.段落10-17中任一项的方法，还包括：
使用温氮排放料流冷却到一个或多个涡轮机的入口空气。
19.段落1-18中任一项的方法，还包括通过与所述至少一个LIN料流中的一个间接热交换而部分或完全冷凝所述蒸气料流以形成冷凝的蒸气料流和温热的氮气料流，其中所述至少一个LIN料流中的一个具有大于400psia的压力。
20.段落19的方法，还包括在至少一个膨胀器设备中降低温热的氮气料流的压力以产生至少一个额外冷却的氮气料流。
21.段落20的方法，还包括在所述至少一个额外冷却的氮气料流与所述蒸气料流之间交换热量以形成部分或完全冷凝的蒸气料流和温热的氮气料流。
22.段落20或21的方法，还包括将所述至少一个膨胀器设备与用于压缩温热的氮气料流的至少一个压缩机连接。
23.段落1-22中任一项的方法，其中加压的LNG料流具有-100℃至-150℃范围内的温度。
24.段落1-23中任一项的方法，还包括在再气化LNG料流的再气化期间通过与输送的LNG料流交换热量而由氮气产生至少一个LIN料流。
25.段落1-24中任一项的方法，还包括使所述加压的LNG料流膨胀以产生具有小于40mol％的蒸气分数的两相混合物。
26.段落1-25中任一项的方法，还包括使所述加压的LNG料流膨胀以产生具有小于20mol％的蒸气分数的两相混合物。
27.段落1-26中任一项的方法，其中用于产生加压的LNG料流的液化工艺是单一混合物制冷剂工艺，丙烷预冷却混合制冷剂工艺，级联制冷剂工艺，双重混合制冷剂工艺或基于膨胀器的液化工艺。
28.段落1-27中任一项的方法，其中用于产生加压的LNG料流的液化工艺是液氮制冷工艺，其中液氮基本上用作液氮制冷工艺中的开环制冷源。
29.用于处理在液化天然气(LNG)液化设施处产生的加压的液化天然气(LNG)的系统，所述LNG具有大于1mol％的氮浓度，所述系统包括：
配置为将所述加压的LNG料流分离成蒸气料流和液体料流的分离容器，其中所述蒸气料流的氮浓度大于所述加压的LNG料流的氮浓度，并且所述液体料流的氮浓度小于所述加压的LNG料流的氮浓度；和
在与LNG液化设施不同的地理位置处产生并且配置为被引导至分离容器中的液氮(LIN)料流。
30.段落29的系统，进一步包括配置为通过与LIN料流热交换来过冷加压的LNG料流的第一热交换器。
31.段落29或30的系统，其中所述蒸气料流是烃浓度小于2mol％或小于1mol％的冷氮排放料流，并且所述系统还包括第二换热器，其配置为通过与冷氮排放料流热交换而液化天然气料流以形成额外的加压的LNG料流，由此形成温氮排放料流。
32.段落29-31中任一项的系统，其中所述分离容器是第一分离容器，并且所述系统还包括第二分离容器，LNG汽化气体被引导至所述第二分离容器。
33.段落32的系统，其中全部或部分的蒸气料流被引导至第二分离容器。
34.段落33的系统，其中至少部分的LIN料流被引导至第二分离容器。
35.段落29-34中任一项的系统，还包括第三热交换器，其通过与至少部分的LIN料流间接热交换而部分或完全冷凝蒸气料流，以形成冷凝的蒸气料流和温热的氮气料流，其中所述至少部分的LIN料流具有大于400psia的压力。
36.段落35的系统，还包括配置为降低温热的氮气料流的压力以产生至少一个额外冷却的氮气料流的膨胀器设备。
37.段落36的系统，还包括第四热交换器，其在至少一个额外冷却的氮气料流与蒸气料流之间交换热量以形成部分或完全冷凝的蒸气料流和温热的氮气料流。
38.段落36或37的系统，还包括连接到膨胀器设备的压缩机，其中所述压缩机用于压缩温热的氮气料流。
39.段落29-38中任一项的系统，其中所述加压的LNG料流具有-100℃至-150℃范围内的温度。
40.段落29-39中任一项的系统，其中所述LIN料流通过在再气化LNG料流的再气化期间与输送的LNG料流交换热量而由氮气产生。
41.段落29-40中任一项的系统，其中用于产生加压的LNG料流的液化工艺是单一混合物制工艺方法，丙烷预冷却混合制冷剂工艺，级联制冷剂工艺，双重混合制冷剂工艺或基于膨胀器的液化工艺。
42.段落29-41中任一项的系统，其中用于产生加压的LNG料流的液化工艺是液氮制冷工艺，其中液氮基本上用作液氮制冷工艺中的开环制冷源。
应该理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对前述公开作出数值改变，修改和替换。因此，前面的描述并不意在限制本公开的范围。更确切地说，本公开的范围仅由所附权利要求书及其等同物来确定。还可以预期的是，本实施例中的结构和特征可以改变、重排、取代、删除、复制、组合或添加至彼此。

Claims (25)

1.用于从氮浓度大于1mol％的LNG料流中分离氮的方法，包括：
在液化设施处通过液化天然气来产生加压的LNG料流，其中所述加压的LNG料流具有大于1mol％的氮浓度；
从储罐接收至少一个液氮(LIN)料流，所述至少一个LIN料流在与LNG设施不同的地理位置处产生；
在分离容器中，将加压的LNG料流分离成蒸气料流和液体料流，其中所述蒸气料流的氮浓度大于所述加压的LNG料流的氮浓度，并且所述液体料流的氮浓度小于所述加压的LNG料流的氮浓度；和
将一个或多个LIN料流中的至少一个引导至分离容器。
2.权利要求1的方法，其中所述液体料流是氮浓度小于2mol％或小于1mol％的LNG料流。
3.权利要求1或2的方法，还包括通过与所述一个或多个LIN料流中的至少一个间接热交换来过冷所述LNG料流。
4.权利要求1-3中任一项的方法，其中所述蒸气料流是烃浓度小于2mol％或小于1mol％的冷氮排放料流，并且所述方法还包括：
使用冷氮排放料流来液化天然气料流以形成额外的加压的LNG料流和温氮排放料流。
5.权利要求1-4中任一项的方法，其中所述分离容器是第一分离容器，并且所述方法还包括将LNG汽化气体引导至第二分离容器。
6.权利要求5的方法，还包括：
将全部或部分蒸气料流引导至第二分离容器；和
将所述至少一个LIN料流中的一个引导至第二分离容器。
7.权利要求5的方法，其中所述第二分离容器是多级分离塔，并且所述汽化气体是用于所述多级分离塔的汽提气体，所述方法还包括：
在多级分离塔中冷凝所述汽化气体内的烃；和
将所述至少一个LIN料流中的一个引导至多级分离塔。
8.权利要求1-7中任一项的方法，其中所述分离容器是第一分离容器，所述蒸气料流是第一蒸气料流并且所述液体料流是第一液体料流，并且所述方法还包括：
通过与所述至少一个LIN料流中的一个或多个间接热交换来部分或完全冷凝所述蒸气料流，以由此形成冷凝的蒸气料流和蒸发的LIN料流；和
将冷凝的蒸气料流导入第二分离容器以形成第二蒸气料流和第二液体料流。
9.权利要求8的方法，还包括将所述第二液体料流作为到所述第一分离容器的回流料流引导至所述第一分离容器中。
10.权利要求8的方法，还包括将所述至少一个LIN料流中的一个引导至所述第二分离容器以冷凝存在于所述第二分离容器中的大部分烃组分，使得所述第二蒸气料流基本上不含烃。
11.权利要求9或权利要求10的方法，其中所述第二蒸气料流是具有小于2mol％或小于1mol％的烃浓度的冷氮排放料流。
12.权利要求1-11中任一项的方法，还包括通过与所述至少一个LIN料流中的一个或多个间接热交换来过冷所述加压的LNG料流，以形成过冷的加压的LNG料流和蒸发的LIN料流。
13.权利要求7或8的方法，还包括：
使用蒸发的LIN料流来液化天然气料流以形成额外的加压的LNG料流和温氮排放料流。
14.权利要求7-13中的任一项的方法，还包括：
使用温氮排放料流冷却到一个或多个涡轮机的入口空气。
15.权利要求1-14中任一项的方法，还包括：
通过与所述至少一个LIN料流中的一个间接热交换来部分或完全冷凝所述蒸气料流以形成冷凝的蒸气料流和温热的氮气料流，其中所述至少一个LIN料流中的一个具有大于400psia的压力；
在至少一个膨胀器设备中降低温热的氮气料流的压力以产生至少一个额外冷却的氮气料流；
在所述至少一个额外冷却的氮气料流与所述蒸气料流之间交换热量以形成部分或完全冷凝的蒸气料流和温热的氮气料流；和
将所述至少一个膨胀器设备与用于压缩所述温热的氮气料流的至少一个压缩机连接。
16.权利要求1-15中任一项的方法，其中所述加压的LNG料流具有在-100℃到-150℃范围内的温度。
17.权利要求1-16中任一项的方法，还包括在再气化LNG料流的再气化期间通过与输送的LNG料流交换热量来从氮气产生所述至少一个LIN料流。
18.权利要求1-17中任一项的方法，还包括使所述加压的LNG料流膨胀以产生具有小于40mol％的蒸气分数的两相混合物。
19.权利要求1-18中任一项的方法，还包括使所述加压的LNG料流膨胀以产生具有小于20mol％的蒸气分数的两相混合物。
20.权利要求1-19任一项的方法，其中用于产生加压的LNG料流的液化工艺是单一混合物制冷剂工艺、丙烷预冷却混合制冷剂工艺、级联制冷剂工艺、双重混合制冷剂工艺或基于膨胀器的液化工艺。
21.权利要求1-20中任一项的方法，其中用于产生加压的LNG料流的液化工艺是液氮制冷工艺，其中液氮基本上用作液氮制冷工艺中的开环制冷源。
22.用于处理在液化天然气(LNG)液化设施处产生的加压的液化天然气(LNG)的系统，所述LNG具有大于1mol％的氮浓度，所述系统包括：
配置为将所述加压的LNG料流分离成蒸气料流和液体料流的分离容器，其中所述蒸气料流的氮浓度大于所述加压的LNG料流的氮浓度，并且所述液体料流的氮浓度小于所述加压的LNG料流的氮浓度；
在与LNG液化设施不同的地理位置处产生并且配置为被引导至分离容器中的液氮(LIN)料流；和
配置为通过与所述LIN料流热交换来过冷所述加压的LNG料流的第一热交换器。
23.权利要求22的系统，其中所述蒸气料流是具有小于2mol％或小于1mol％的烃浓度的冷氮排放料流，并且所述系统还包括第二热交换器，其配置为通过与冷氮排放料流热交换来液化天然气料流以形成额外的加压的LNG料流，由此形成温氮排放料流。
24.权利要求22的系统，其中所述分离容器是第一分离容器，并且所述系统还包括第二分离容器，LNG汽化气体被引导至所述第二分离容器；
其中全部或部分的蒸气料流被引导至第二分离容器，并且其中至少部分的LIN料流被引导至第二分离容器。
25.权利要求23的系统，还包括：
第三热交换器，其通过与至少部分的LIN料流间接热交换来部分或完全冷凝所述蒸气料流以形成冷凝的蒸气料流和温热的氮气料流，其中所述至少部分的LIN料流具有大于400psia的压力；
配置为降低温热的氮气料流的压力以产生至少一个额外冷却的氮气料流的膨胀器设备；
第四热交换器，其在所述至少一个额外冷却的氮气料流与所述蒸气料流之间交换热量以形成部分或完全冷凝的蒸气料流和温热的氮气料流；和
连接到膨胀器设备的压缩机，其中所述压缩机用于压缩温热的氮气料流。
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