CN112444100B - 用于处理贫液lng的工艺和装置 - Google Patents

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Abstract

一种从贫液LNG获得具有接近大气压的压力P1的产物气体和产物LNG的工艺，包括：a)分流贫液LNG以获得第一流体和第二流体；b)用制冷剂冷却第二流体；c)将源自冷却的第二流体的液体流体分流以获得制冷剂LNG和剩余LNG；d)对剩余LNG进行减压和气液分离，获得具有压力P1的气相流体和液相流体(产物LNG)；e)对制冷剂LNG减压；f)使用来自步骤e的流体作为制冷剂；g)在步骤f之前或之后将具有压力P1的气相流体加入到来自步骤e的流体；h)通过增压和冷却(通过与第一流体热交换)使步骤f和g产生的流体液化；i)在步骤h之前对第一流体增压；j)在步骤h和i之后使第一流体再气化以获得产物气体；k)将在步骤h中液化的流体加入到第二流体。

Description

用于处理贫液LNG的工艺和装置
技术领域
本发明涉及用于处理贫液LNG的工艺和装置，该贫液LNG是通过从液化天然气(LNG)中分离出天然气液体(NGL，含有具有2个或更多个碳原子的烃)或液化石油气(LPG，主要含有具有3个到4个碳原子的烃)获得的。
背景技术
通过在产气国使天然气液化而获得的液化天然气(LNG)从该产气国出口，并且被接收并存储在消费国的LNG接收终端的LNG罐中。在使用泵增加了压力之后，LNG被再气化以被输送到天然气管道，或者以液态进行运输，从而被最终用户用作燃料气体。
当LNG大量包含诸如丙烷、丁烷和戊烷之类的重烃时，热值很高，因此这种LNG可能不符合消耗区域的天然气管道的标准。包括这种情况，存在从接收到的LNG(即，原料LNG)中优选分离并回收重烃的情况。因此，从原料LNG中提取NGL或LPG以获得富含甲烷或富含甲烷且乙烷的贫液LNG。
在美国专利第6,510,706号、美国专利第2,952,984号、美国专利第7,216,507号和JP2019-85332A中公开了通过使用蒸馏塔从原料LNG中分离烃的方法。
发明内容
在美国专利第6,510,706、2,952,984和7,216,507号及JP2019-85332A中的每一个中公开的从LNG中分离烃的工艺中，通过使用蒸馏塔从原料LNG中提取相对重质的烃，并且可以从蒸馏塔获得温度约为-70至-105℃且压力约为2,000至3,000kPaA的贫液LNG。注意，用在压力的单位中的“A”和“G”分别表示绝对压力和表压。
然而，当这种贫液LNG输送到在接近大气压的压力下进行操作的LNG罐或用于运输的罐车时，可能在某些情况下产生大量的蒸汽化的气体(在下文中，有时被称为“BOG(蒸发气体)”)。之所以产生这种BOG，是因为通过输入蒸馏塔的热量增加了贫液LNG中的焓。
当利用压缩机来压缩气态的BOG时引起压力升高所需的能耗大于液体的压力升高所需的能耗。因此，当大量产生BOG时，需要大量能量来处理BOG。
产物LNG或产物气体的目的地可以是城市燃气、通过罐车运输的LNG、以及用于发电的燃料供应，这些目的地所要求的气体热值不同。气体热值的指示例如对于城市燃气为45MJ/Nm3，对于通过罐车运输的LNG为43.5MJ/Nm3，对于用于发电的燃料供应约为40MJ/Nm3，尽管没有通用标准作为绝对的值，因为该指示取决于发生器。当从产气国接收的LNG的热值低于45MJ/Nm3(例如，41到43MJ/Nm3)时，对于城市燃气和通过罐车运输的LNG，需要增加热值，另一方面，可以将轻质的燃气用作发电燃料。因此，在后一种情况下，有时加热和分离LNG以获得具有高热值的富液LNG和具有低热值的贫液LNG。
本发明的一个目的是提供了一种用于处理贫液LNG的工艺和装置，与原料LNG相比富含甲烷或富含甲烷和乙烷的贫液LNG即使被输送到在接近大气压的压力下进行操作的罐等，也能够避免生成BOG或减少所生成的BOG的量。
根据本发明的一个方面，提供了：
一种用于处理贫液LNG的工艺，用于从与原料LNG相比富含甲烷或富含甲烷和乙烷的贫液LNG中获得具有接近大气压的压力P1的产物气体和产物LNG，包括：
a)将贫液LNG分流，以获得用于产物气体的贫液LNG和用于产物LNG的贫液LNG；
b)使用制冷剂在冷却器中冷却用于产物LNG的贫液LNG；
c)将源自在所述步骤b中已冷却的所述用于产物LNG的贫液LNG的液体流体分流，以获得被用作所述制冷剂的制冷剂LNG、以及与平衡相对应的剩余的LNG；
d)对剩余的LNG进行减压和气液分离，以获得具有压力P1的气相流体和作为产物LNG的具有压力P1的液相流体；
e)对制冷剂LNG进行减压；
f)使用来自步骤e的流体作为冷却器的制冷剂；
g)在步骤f之前或之后，将具有压力P1的气相流体加入到来自步骤e的流体；
h)对步骤f和步骤g所产生的流体进行增压，并且通过与用于产物气体的贫液LNG热交换来进行冷却，以使步骤f和步骤g所产生的流体液化；
i)在用于产物气体的贫液LNG被用于步骤h的热交换之前对其进行增压；
j)使用于产物气体的贫液LNG在步骤h和步骤i之后再气化，以获得产物气体；以及
k)将在步骤h中已液化的流体加入到在步骤a中获得的用于产物LNG的贫液LNG。
根据本发明的另一个方面，提供了：
一种用于处理贫液LNG的装置，用于从与原料LNG相比富含甲烷或富含甲烷和乙烷的贫液LNG中获得具有接近大气压的压力P1的产物气体和产物LNG，包括：
第一分流机构，用于将贫液LNG分流以获得用于产物气体的贫液LNG和用于产物LNG的贫液LNG；
冷却器，通过使用制冷剂来冷却用于产物LNG的贫液LNG；
第二分流机构，用于将源自已被所述冷却器冷却的所述用于产物LNG的贫液LNG的液体流体分流，以获得被用作所述制冷剂的制冷剂LNG、以及与平衡相对应的剩余的LNG；
减压和气液分离机构，用于对剩余的LNG进行减压和气液分离，以获得具有压力P1的气相流体和作为产物LNG的具有压力P1的液相流体；
用于制冷剂LNG的减压器，用于减小制冷剂LNG的压力；
管线，用于将来自用于制冷剂LNG的减压器的流体引入到冷却器作为制冷剂；
第一加入机构，用于在参考来自用于制冷剂LNG的减压器的流体的流向的、冷却器的上游或下游，将具有压力P1的气相流体加入到来自用于制冷剂LNG的减压器的流体；
压缩机和热交换器，对从冷却器和第一加入机构的下游侧获得的流体进行增压，并通过与用于产物气体的贫液LNG的冷能热交换来进行冷却，以使从下游侧获得的流体液化，该下游侧是参考来自用于制冷剂LNG的减压器的流体的流向的；
泵，在参考用于产物气体的贫液LNG的流向的热交换器的上游，增大用于产物气体的贫液LNG的压力；
蒸发器，在参考所述用于产物气体的贫液LNG的流向的、所述热交换器的下游和所述泵的下游，使所述用于产物气体的贫液LNG再气化以获得所述产物气体；以及
第二加入机构，用于将已被压缩机和热交换器液化的流体加入到通过第一分流机构而获得的用于产物LNG的贫液LNG。
根据本发明，提供了一种用于处理贫液LNG的工艺和装置，与原料LNG相比富含甲烷或富含甲烷和乙烷的贫液LNG即使被输送到在接近大气压的压力下进行操作的罐等，也能够避免生成BOG或减少所生成的BOG的量。
附图说明
图1是用于说明本发明的贫液LNG的处理工艺的一个实施例的工艺流程图；
图2是用于说明本发明的贫液LNG的处理工艺的另一个实施例的工艺流程图；以及
图3是用于说明本发明的贫液LNG的处理工艺的又一个实施例的工艺流程图。
具体实施方式
在本发明中，从与原料LNG相比富含甲烷或富含甲烷和乙烷的贫液LNG获得了产物气体和产物LNG。产物LNG具有接近大气压的压力P1。现在，将参考附图来描述本发明的实施例，并且注意，本发明不限于这些实施例。
[贫液LNG]
可以通过对消耗区域中所接收到的原料LNG进行加热、气液分离和液化处理以使其中富含甲烷或富含甲烷和乙烷来获得贫液LNG。通过加热将原料LNG的一部分(液体)再气化以得到气液两相流体，在对该气液两相流体进行气液分离时，可以得到与原料LNG相比富含甲烷或富含甲烷和乙烷的气体馏分，并且可以得到富含重组分的液体馏分(NGL)。在使该气体馏分液化时，可获得贫液LNG。在进一步对液体馏分进行加热、气液分离和液化处理时，也可以获得LPG。在将LPG取出之后剩余的其他成分可以适当地用于燃烧等。以这种方式，由于在生产贫液LNG时对原料LNG进行了加热，因此如上所述增加了焓。
[产物气体和产物LNG]
产物气体是通过使贫液LNG再气化而获得的气体，可以通过天然气管道进行输送。产物LNG是通过利用冷却来降低贫液LNG的焓，然后将压力减小到接近大气压的压力P1而获得的液体。产物LNG可以输送到LNG罐或用于运输的罐车。压力P1典型地是通过将在输送产物LNG时产生的压力损失加到目的地(LNG罐或用于运输的罐车)的操作压力而获得的压力。压力P1是例如约5至50kPaG的压力。
[实施例1]
现在，将参考图1来描述根据本发明的一个实施例的用于处理贫液LNG的工艺。
此处理工艺包括以下的步骤a至步骤k：
a)将贫液LNG31分流以获得用于产物气体的贫液LNG 33和用于产物LNG的贫液LNG32的步骤
用于执行该分流的第一分流机构可以通过适当地将管分流而形成。考虑到产物LNG和产物气体的最终用户的需求，贫液LNG 31被分流。可以通过诸如阀(用作减压器的减压阀)或增压装置(泵或压缩机)之类的适当装置来调节分流比。
b)使用制冷剂在第一冷却器1中冷却用于产物LNG的贫液LNG32的步骤
第一冷却器1可以在用于产物LNG的贫液LNG 32与制冷剂(流40)之间配备有热交换结构。
在该冷却中，例如，约-105℃的液态的LNG的温度被冷却到约-150℃。该冷却也称为过冷(subcool)。因此，第一冷却器1用作用于产物LNG的贫液LNG的过冷器。提供该冷却是为了减少贫液LNG中的焓。
c)将源自在步骤b中已冷却的用于产物LNG的贫液LNG 34a的液体流体分流，以获得在第一冷却器1中被用作制冷剂的制冷剂LNG34b、以及与平衡相对应的剩余的LNG 34c的步骤
用于执行该分流的第二分流机构可以通过适当地将管分流而形成。例如，确定分流比，使得在步骤b中，制冷剂LNG 34b可以供应将用于产物LNG的贫液LNG 32冷却到例如约-150℃所需的一定量的冷能。可以通过诸如阀(用作减压器的减压阀)或增压装置(泵或压缩机)之类的适当装置来调节分流比。
源自在步骤b中已冷却的用于产物LNG的LNG 34a的液体流体包含用于产物LNG的LNG 34a的至少一部分。在本实施例中，在步骤c中，在步骤b中已冷却的用于产物LNG的贫液LNG的全部量被分流，从而获得制冷剂LNG和剩余的LNG。出于该目的，使用了用于将已被第一冷却器1冷却的用于产物LNG的贫液LNG(34a)的全部量引入到第二分流机构的管线。
d)对剩余的LNG 34c进行减压和气液分离以得到具有压力P1的气相流体36和作为产物LNG的具有压力P1的液相流体37的步骤
通过该步骤中所执行的减压，使要减压的流体的一部分蒸汽化。用于执行减压和气液分离的减压和气液分离机构包括用于剩余的LNG的减压器3和用于剩余的LNG的气液分离器4。通过用于剩余的LNG的减压器3对剩余的LNG 34c减压，以使其减压到压力P1，从而使其一部分汽化，并且由此得到的气液两相流体35被用于剩余的LNG的气液分离器4分离。从用于剩余的LNG的气液分离器4的顶部获得具有压力P1的气相流体(蒸汽化的气体)36，并且从其底部获得具有压力P1的液相流体37。液相流体37作为产物LNG被驱走，以存储在LNG罐中。作为用于剩余的LNG的减压器3，可以使用适当的减压阀。
e)对制冷剂LNG 34b进行减压的步骤
该步骤通过使用用于制冷剂LNG的减压器2来执行。作为用于制冷剂LNG的减压器2，也可以使用适当的减压阀。在该步骤中，通常使制冷剂LNG 34b减压到接近大气压的压力(等同于压力P1)。通过该步骤中所进行的减压，使制冷剂LNG 34b的一部分蒸汽化以获得气液两相流体(流40)。
f)使用来自步骤e的流体作为第一冷却器1的制冷剂的步骤
通过使用用于将来自步骤e的流体(即，来自用于制冷剂LNG的减压器2的流体)作为制冷剂引入到第一冷却器1的管线(图1中的流40的管线)来执行该步骤。该流体(流40)在第一冷却器1中被加热。因此，该流体全部可以变成气体。
g)在步骤f之前或之后将具有压力P1的气相流体36加入到来自步骤e的流体的步骤
该步骤通过使用第一加入机构来执行，用于在第一冷却器1的上游或下游(参考来自用于制冷剂LNG的减压器2的流体的流向)，将具有压力P1的气相流体36加入到来自用于制冷剂LNG的减压器2的流体。第一加入机构可以通过适当地加入管而形成。
-加入部分
在图1所示的实施例中，来自步骤e的流体(流40)用作步骤f中的制冷剂(流41)，并且还用作第二热交换器14中的制冷剂(流41a)，然后将气相流体36加入其中。换言之，在参考来自用于制冷剂LNG的减压器2的流体的流向的、第一冷却器1和第二热交换器14的下游，将气相流体36加入到来自用于制冷剂LNG的减压器2的流体。然而，如后述实施例2中那样，为了回收由气相流体36保持的冷能，气相流体36可以在步骤f之前，即，在参考来自用于制冷剂LNG的减压器2的流体的流向的、第一冷却器1的上游，加入到来自用于制冷剂LNG的减压器2的流体。备选地，尽管在附图中未示出，但是可以在步骤f之后且在被用作第二热交换器14中的制冷剂之前，即，在参考来自用于制冷剂LNG的减压器2的流体的流向的、第一冷却器1的下游且第二热交换器14的上游，将气相流体36加入到来自用于制冷剂LNG的减压器2的流体。
h)通过对步骤f和步骤g所产生的流体(流42)进行增压并通过与用于产物气体的贫液LNG热交换而得到冷却来使步骤f和步骤g所产生的流体液化的步骤
该步骤通过使用压缩机和热交换器来执行，通过对从下游侧获得的流体(流42)进行增压，并与用于产物气体的贫液LNG的冷能热交换来进行冷却，使从第一冷却器1和第一加入机构的下游侧获得的流(流42)液化，所述下游侧是参考来自用于制冷剂LNG的减压器2的流体的流动方向的。流42通常是气体，并且流体被完全冷凝和过冷。在该步骤中，回收了用于产物气体的贫液LNG的冷能。
-分两个阶段执行增压和冷却
在图1中所示的实施例中，分两个阶段执行该步骤中所执行的增压和冷却。具体地，该步骤的增压首先由第一压缩机11执行，然后由第二压缩机13执行。换言之，用在该步骤中的压缩机包括第一压缩机11和第二压缩机13，第二压缩机13布置在参考已被第一压缩机11压缩的流体的方向的第一压缩机11的下游。第一压缩机11和第二压缩机13可以是但不限于共享公共轴的压缩机。
该步骤的冷却通过使用用于产物气体的贫液LNG 33的冷能，通过冷却第二压缩机的排出流体45，然后冷却第一压缩机的排出流体43来执行。换言之，用在该步骤中的热交换器包括用于冷却第一压缩机11的排出流体43的第一热交换器(压缩机第一阶段冷却器)12，以及用于冷却第二压缩机13的排出流体45的第二热交换器(压缩机第二阶段冷却器)14。参考用于产物气体的贫液LNG的流向，第二热交换器14被设置在第一热交换器12的上游。
对于流42，例如该流体被第一压缩机11压缩到780kPaA(流43)，然后被第一热交换器12冷却到-49.8℃(流44)，然后被第二压缩机13压缩到4,100kPaA(流45)，然后被第二热交换器14冷却到-94.0℃以获得液化流体(流46)。对于用于产物气体的贫液LNG 33，由泵21对该流体进行增压(流51)，在第二热交换器14中用作制冷剂以回收其冷能(流52)，然后在第一热交换器12中用作制冷剂以回收其冷能(流53)。
-水冷和空冷
尽管未在附图中示出，但是出于降低压缩机功率的目的，可以通过使用水冷式或空冷式热交换器来冷却第一压缩机11的排出流体43和第二压缩机13的排出流体45中的至少一个。在水冷或空冷之后，可以通过使用用于产物气体的贫液LNG的冷能在第一热交换器12中冷却第一压缩机11的排出流体43。在水冷或空冷之后，可以通过使用用于产物气体的贫液LNG的冷能在第二热交换器14中冷却第二压缩机13的排出流体45。
i)在用于产物气体的贫液LNG被用作步骤h中的热交换时的制冷剂之前增大其压力
该步骤通过使用泵来执行，用于在步骤h中所使用的热交换器的上游(参考用于产物气体的贫液LNG的流向)增大用于产物气体的贫液LNG的压力。执行该增压以获得适于将产物气体54输送到天然气管道的压力(实施例1中为9,461kPaA)。在热交换器12和14的上游(参考用于产物气体的贫液LNG的流向)，由泵21对用于产物气体的贫液LNG 33进行增压。如此增压的用于产物气体的LNG 51在第二热交换器14中且随后在第一热交换器12中用作制冷剂。
j)使步骤h和步骤i所产生的用于产物气体的贫液LNG 53再气化以获得产物气体54的步骤
该步骤通过使用蒸发器22来执行，用于在参考用于产物气体的贫液LNG的流向的、泵21的下游和热交换器12和14的下游，使用于产物气体的贫液LNG(流53)再气化以获得产物气体54。如此获得的产物气体54被输送到天然气管道。
蒸发器22可以包括使用0℃或更高的外部加热介质(诸如，海水或空气)作为加热源的热交换结构。
k)将步骤h中已液化的流体加入到在步骤a中获得的用于产物LNG的贫液LNG 32的步骤
该步骤可以通过使用第二加入机构来执行，用于将已在步骤h中被压缩机和热交换器液化的流体加入到通过第一分流机构而获得的用于产物LNG的贫液LNG 32。该加入机构可以通过适当地加入管而形成。通过该步骤，制冷剂LNG得以循环。
在步骤k的加入之前，可以进一步冷却液化流体。此后，可以使所得流体适当地减压到在步骤a中获得的用于产物LNG的贫液LNG32的压力。在图1中所示的实施例中，通过第二热交换器14获得的液化流体(流46)首先在第一冷却器1中被流40的制冷剂LNG冷却以获得流46a。随后，由用于循环LNG的减压器15对流46a进行减压(流47)，然后将其加入到用于产物LNG的贫液LNG 32。作为用于循环LNG的减压器15，可以使用适当的减压阀。
-分多个阶段执行冷却、减压和气液分离
在图1中所示的实施例中，通过使用第一冷却器1、减压器3和气液分离器4在单个阶段中执行对用于产物LNG的贫液LNG的冷却、减压和气液分离。然而，如图3中所示，用于产物LNG的贫液LNG的冷却、减压和气液分离可以分多个阶段执行，例如两个阶段。例如，在步骤c中，对已在步骤b中冷却的用于产物LNG的贫液LNG(流234)进行减压和气液分离，从而获得具有比压力P1高的压力P2的气相流体(流237)和具有压力P2的液相流体(流236)，此后冷却具有压力P2的液相流体。然后，将如此冷却的具有压力P2的液相流体(流34a)分流，以获得制冷剂LNG(34b)和剩余的LNG(34c)。出于该目的，使用了用于执行减压和气液分离的减压和气液分离机构、用于冷却具有压力P2的液相流体的冷却器(热交换器)7、以及将冷却后的具有压力P2的液相流体引入到第二分流机构的管线。作为减压和气液分离机构，可以使用减压器(适当的减压阀)5和气液分离器6。
具体地，在步骤b中由第一冷却器1将用于产物LNG的贫液LNG冷却到例如约-110℃(流234)，然后由减压器5执行第一次减压(流235)，随后由气液分离器6执行第一次气液分离以获得均具有比压力P1高的压力P2的气相流体(流237)和液相流体(流236)。此后，由第二冷却器7将由此获得的具有压力P2的液相流体冷却到约-150℃(流34a)，并且将该流分流(流34b和34c)。可以由减压器3进一步对分流的液相流体之一(流34c)进行第二次减压，并且由气液分离器4对其进行第二次气液分离，以获得均具有压力P1的气相流体(流36)和液相流体(流37)。由减压器2对所分流的另一液相流体(流34b)进行减压(流240)，然后作为制冷剂用在第二冷却器7中(流241)以冷却通过第一次气液分离而获得的具有压力P2的液相流体(流236)，然后作为制冷剂用在第一冷却器1中。
压力P2比第一冷却器1的出口处的贫液LNG(流234)的压力低，并且比压力P1高。通过第一次气液分离而获得的气相流体(流237)被第二压缩机13吸入，因此压力P2等同于第一压缩机11的排出压力。
如在图3中所示的实施例中，当在步骤h中分两个阶段来执行流42的增压和冷却时，在步骤h中的冷却(通过第一热交换器12)之前(流43)或之后(流44)，可以将具有压力P2的气相流体(流237)加入到第一压缩机的排出流体。随后，由第二压缩机13压缩通过该加入获得的流体。
备选地，具有压力P2的气相流体(流237)可以用作步骤b中的制冷剂以冷却用于产物LNG的贫液LNG(流32)。出于该目的，可以在第一冷却器1中或与第一冷却器1分离地设置用于由具有压力P2的气相流体(流237)冷却用于产物LNG的贫液LNG的热交换结构。当该热交换结构与第一冷却器1分开设置时，该热交换结构可以设置在参考用于产物LNG的贫液LNG的流体的流向的第一冷却器1的上游或下游。在用作制冷剂之后，可以将具有压力P2的气相流体(流237)在步骤h中的冷却(通过第一热交换器12)之前(流43)或之后(流44)加入到第一压缩机的排出流体。
备选地，与步骤h并行或在步骤h之后，具有压力P2的气相流体(流237)可以用作制冷剂来冷却步骤f和步骤g所产生的流体(例如，流45、46或46a)。出于该目的，可以在第二热交换器14中或与第二热交换器14分离地设置热交换结构，该热交换结构用于由具有压力P2的气相流体来冷却步骤f和步骤g所产生的流体(例如流45、46或46a)。当该热交换结构与第二热交换器14分开设置时，该热交换结构可以设置在相对于制冷剂LNG的流向的第一冷却器1的上游或下游。当热交换结构设置在第一冷却器1的上游时，热交换结构用作流46的热交换器，而当热交换结构设置在下游时，热交换结构用作流46a的热交换器。在用作制冷剂之后，可以将具有压力P2的气相流体(流237)在步骤h中的冷却(通过第一热交换器12)之前(流43)或之后(流44)加入到第一压缩机的排出流体。
-外部制冷剂的用途
外部制冷剂可以用于冷却步骤f和步骤g所产生的流体(例如，第二压缩机13的排出流体45)。出于该目的，具有诸如丙烷制冷剂之类的外部制冷剂的热交换结构可以设置在第二热交换器14中或第二热交换器14的上游。
因此，可以将流向第二热交换器14的气体的温度降低到例如约-35℃。
[实施例2]
现在将参考图2来描述实施例2。在此将不描述与实施例1相同的事项。
在该实施例中，在步骤g中，在步骤f之前，将在步骤d中获得的具有压力P1的气相流体加入到来自步骤e的流体。出于该目的，第一加入机构被设置为在参考制冷剂LNG的流向的第一冷却器1的上游，将具有压力P1的气相流体36加入到来自用于制冷剂LNG的减压器2的流体(流140a)。通过加入而获得的流体(流140b)在第一冷却器1中用作步骤b的制冷剂。在第一冷却器1中用作制冷剂之后的流体(流141)在第二热交换器14中用作用于冷却流45的制冷剂。在第二热交换器14中用作制冷剂之后的流体(流142)被供应到第一压缩机11。
[其他]
对于上述设备中的每一个，诸如冷却器、热交换器、气液分离器、泵、压缩机和减压器，可以适当地使用LNG领域中已知的各种结构和材料。可以通过适当的管线连接各个设备，并且可以通过使用适当的管道材料形成这些管线。
根据本发明，所供应的贫液LNG被分流为被分别处理的用于产物气体的贫液LNG和用于产物LNG的贫液LNG。为了冷却用于产物LNG的贫液LNG，使用了用于产物LNG的贫液LNG本身(作为制冷剂LNG循环的部分)的冷能。为了使蒸气化的制冷剂LNG再冷凝，使用了用于产物气体的贫液LNG的冷能。因此，在不采用外部制冷剂的情况下，可以对产物LNG进行降温和降压。因此，可以获得液体馏分作为产物LNG(流37)，而不产生BOG或仅产生少量的BOG。
示例
<示例1>
针对图1中所示的实施例1的工艺执行了工艺模拟。贫液LNG(流31)的条件示出在表1中(其中组成被设置为0.45mol％的氮气、90.34mol％的甲烷和9.21mol％的乙烷)。注意，单位“kg-mol”是指“103mol”。
注意，低温装置与外部环境之间的热交换被假设为足够小，因此在计算中没有考虑。由于可以通过在低温装置中设置商业可用的冷绝缘来充分减少与外部的热交换，因此认为该假设是适当的。
以-104.6℃的温度和2,015kPaA供应贫液LNG 31，以将其分流为用于产物LNG的贫液LNG 32和用于产物气体的贫液LNG 33。在此，将40mol％的贫液LNG输送到要作为产物LNG供应的流32，并且将60mol％的贫液LNG输送到要作为产物气体供应的流33。
将如此分流的用于产物LNG的贫液LNG 32加入到已在用于循环制冷剂LNG的循环管线中再冷凝的-108.5℃的LNG(流47)，然后输送到第一冷却器1以过冷到-148.8℃。将如此过冷的LNG(流34a)分流，从而在用于制冷剂LNG的减压器2中使其30mol％(流34b)减压到150kPaA。通过该减压，使制冷剂LNG降温到-156.6℃(流40)，在第一冷却器1中用作制冷剂升温到-96.0℃(流41)，随后将其作为制冷剂供应到第二热交换器14以升温到-49.6℃(流41a)。将过冷的LNG(流34a)的70mol％(流34c)输送到用于剩余的LNG的减压器3中，并且使其减压到150kPaA以获得气液两相流体35。将该气液两相流体在用于剩余的LNG的气液分离器4中分离为两相，因此从底部以液体馏分的形式获得产物LNG(流37)。
将从用于剩余的LNG的气液分离器4的顶部获得的蒸汽化的气体36加入第二热交换器14的出口处的制冷剂LNG(流41a)，以获得流42。
在第一压缩机11的排放管线(流43)中使流42增压到780kPaA，然后在第一热交换器12中将其从65.1℃冷却到-47.5℃，然后在第二压缩机13的排出管线(流45)中使其增压到4,100kPaA，此后在第二热交换器14中将其从89.9℃冷却到-94.0℃以进行再冷凝。在第一冷却器1中将如此冷凝的循环LNG(流46)过冷到-108.0℃(流46a)，然后在用于循环LNG的减压器15中使其减压到用于产物LNG的贫液LNG 32的压力(流47)，然后将其循环到用于产物LNG的贫液LNG32的管线。
通过泵21使用于产物气体的贫液LNG 33增压到9,461kPaA(流51)，在第二热交换器14中使其温度从-96.0℃升高到-49.6℃(流52)，然后在第一热交换器12中使其温度升高到-35.5℃(流53)。流53在蒸发器22中再气化(流54)，以0℃和9,411kPaA输送到管道。
表1和表2总结了该示例的物料平衡和能耗。注意，在图1中所示的各个流之中，流36、41、41a，42、43、44、45和54为气体形式。流31、32、33、51、52、34a、34b、34c、37、46、46a和47为液体形式。其他流为气液两相流体的形式。
[表1]
表1示例1中的物料平衡(与图1相对应)
[表2]
表2示例1中的能耗(与图1相对应)
<示例2>
针对图2中所示的实施例2的工艺执行了工艺模拟。
以与示例1中相同的方式，将贫液LNG 31分流为用于产物LNG的贫液LNG 32和用于产物气体的贫液LNG 33。
将如此分流的用于产物LNG的贫液LNG 32加入到已在用于循环制冷剂LNG的循环管线中再冷凝的-108.5℃的LNG(流47)，然后输送到第一冷却器1以过冷到-151.0℃。将如此过冷的LNG(流34a)分流，并且在用于制冷剂LNG的减压器2中使其30mol％(流34b)减压到150kPaA。通过该减压，使制冷剂LNG降温到-156.6℃，以用作第一冷却器1中的制冷剂。将过冷的LNG(流34a)的70mol％(流34c)输送到用于剩余的LNG的减压器3中，并且使其减压到150kPaA以获得气液两相流体35。将气液两相流体在用于剩余的LNG的气液分离器4中分离为两相，因此从底部以液体馏分的形式获得产物LNG(流37)。
从用于剩余的LNG的气液分离器4的顶部获得的蒸汽化的气体36加入到用于制冷剂LNG的减压器2的出口处的制冷剂LNG(流140a)，如此加入的流140b在第一冷却器1中用作制冷剂以使其升温到-96.0℃(流141)，然后在第二热交换器14中用作制冷剂以使其升温到-51.9℃(流142)。
在第一压缩机11的排放管线(流43)中使流142增压到780kPaA，然后在第一热交换器12中将其从79.6℃冷却到-49.5℃(流44)，然后在第二压缩机13的排出管线(流45)中使其增压到4,100kPaA，随后在第二热交换器14中将其从86.4℃冷却到-94.0℃以进行再冷凝。在第一冷却器1中将如此冷凝的循环LNG(流46)过冷到-108.0℃(流46a)，然后在用于循环LNG的减压器15中使其减压到用于产物LNG的贫液LNG 32的压力(流47)，以将其循环到用于产物LNG的贫液LNG32的管线。
通过泵21使用于产物气体的贫液LNG 33增压到9,461kPaA(流51)，在第二热交换器14中将其升温到-51.9℃(流52)，然后在第一热交换器12中将其升温到-36.6℃(流53)。流53在蒸发器22中再气化(流54)，以0℃和9,411kPaA输送到管道。
表3和表4总结了该示例的物料平衡和能耗。注意，在图2中所示的各个流之中，流36、141、142、43、44、45和54为气体形式。流31、32、33、51、52、34a、34b、34c、37、46、46a和47为液体形式。其他流为气液两相流体的形式。
[表3]
表3示例2中的物料平衡(与图2相对应)
流 31 32 33 37 46 54
温度(℃) -104.6 -104.6 -104.6 -156.6 -94.0 0.0
压力(kPaA) 2,015 2,015 2,015 150 4,100 9,411
流量(kg-mol/hr)
氮 47 19 28 19 37 28
甲烷 9,524 3,810 5,714 3,810 1,896 5,714
乙烷 971 388 582 388 166 582
总计 10,542 4,217 6,325 4,217 2,099 6,325
[表4]
表4示例2中的能耗(与图2相对应)
附图标记列表
1：第一冷却器
2：用于制冷剂LNG的减压器
3：用于剩余的LNG的减压器
4：用于剩余的LNG的气液分离器
5：减压器
6：气液分离器
7：第二冷却器
11：第一压缩机
12：第一热交换器(压缩机第一阶段冷却器)
13：第二压缩机
14：第二热交换器(压缩机第二阶段冷却器)
15：用于循环LNG的减压器
21：泵
22：蒸发器。

Claims (18)

1.一种用于处理贫液LNG的工艺，用于从与原料LNG相比富含甲烷或富含甲烷和乙烷的贫液LNG中获得具有接近大气压的压力P1的产物气体和产物LNG，所述工艺包括：
a）将所述贫液LNG分流，以获得用于产物气体的贫液LNG和用于产物LNG的贫液LNG；
b）使用制冷剂在冷却器中冷却所述用于产物LNG的贫液LNG；
c）将源自在所述步骤b中已冷却的所述用于产物LNG的贫液LNG的液体流体分流，以获得被用作所述制冷剂的制冷剂LNG、以及与平衡相对应的剩余的LNG；
d）对所述剩余的LNG进行减压和气液分离，以获得具有所述压力P1的气相流体和作为所述产物LNG的具有所述压力P1的液相流体；
e）对所述制冷剂LNG进行减压；
f）使用来自所述步骤e的流体作为所述冷却器的所述制冷剂；
g）在所述步骤f之前或之后，将具有压力P1的气相流体加入到来自所述步骤e的流体；
h）对所述步骤f和所述步骤g所产生的流体进行增压，并且通过与所述用于产物气体的贫液LNG热交换来进行冷却，以使所述步骤f和所述步骤g所产生的流体液化；
i）在所述用于产物气体的贫液LNG被用于所述步骤h的所述热交换之前对其进行增压；
j）使所述用于产物气体的贫液LNG在所述步骤h和所述步骤i之后再气化，以获得所述产物气体；以及
k）将在所述步骤h中已液化的流体加入到在所述步骤a中获得的所述用于产物LNG的贫液LNG。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中，在所述步骤g中，在所述步骤f之前将在所述步骤d中获得的具有所述压力P1的所述气相流体加入到来自所述步骤e的流体。
3.根据权利要求1所述的工艺，其中，在所述步骤h中，通过使用第一压缩机然后使用第二压缩机来执行所述增压，并且将所述用于产物气体的贫液LNG的冷能用于冷却来自所述第二压缩机的排出流体，随后用于冷却来自所述第一压缩机的排出流体。
4.根据权利要求1所述的工艺，其中，在所述步骤h中，通过使用第一压缩机然后使用第二压缩机来执行所述增压，并且通过使用水冷式或空冷式热交换器来冷却来自所述第一压缩机的排出流体和来自所述第二压缩机的排出流体中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的工艺，其中，在所述步骤c中，将在所述步骤b中已冷却的所述用于产物LNG的贫液LNG的全部量分流，以获得所述制冷剂LNG和所述剩余的LNG。
6.根据权利要求1所述的工艺，
其中，在所述步骤c中，对已在所述步骤b中冷却的用于产物LNG的贫液LNG进行减压和气液分离，以获得均具有比所述压力P1高的压力P2的气相流体和液相流体，以及
冷却具有所述压力P2的所述液相流体，然后将其分流，以获得所述制冷剂LNG和所述剩余的LNG。
7.根据权利要求6所述的工艺，
其中，在所述步骤h中，通过使用第一压缩机然后使用第二压缩机来执行所述增压，将所述用于产物气体的贫液LNG的冷能用于冷却所述第二压缩机的排出流体，随后用于冷却所述第一压缩机的排出流体，以及
将具有所述压力P2的所述气相流体加入到所述第一压缩机的排出流体。
8.根据权利要求6所述的工艺，其中，将具有所述压力P2的所述气相流体用作所述步骤b中的冷却所述用于产物LNG的贫液LNG的制冷剂。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的工艺，
其中，在所述步骤h中，通过使用第一压缩机然后使用第二压缩机来执行所述增压，并且将所述用于产物气体的贫液LNG的冷能用于冷却所述第二压缩机的排出流体，随后用于冷却所述第一压缩机的排出流体，以及
通过使用外部制冷剂来冷却所述第二压缩机的排出流体。
10.一种用于处理贫液LNG的装置，用于从与原料LNG相比富含甲烷或富含甲烷和乙烷的贫液LNG中获得具有接近大气压的压力P1的产物气体和产物LNG，所述装置包括：
第一分流机构，用于将所述贫液LNG分流以获得用于产物气体的贫液LNG和用于产物LNG的贫液LNG；
冷却器，通过使用制冷剂来冷却所述用于产物LNG的贫液LNG；
第二分流机构，用于将源自已被所述冷却器冷却的所述用于产物LNG的贫液LNG的液体流体分流，以获得被用作所述制冷剂的制冷剂LNG、以及与平衡相对应的剩余的LNG；
减压和气液分离机构，用于对所述剩余的LNG进行减压和气液分离，以获得具有所述压力P1的气相流体和作为所述产物LNG的具有所述压力P1的液相流体；
用于制冷剂LNG的减压器，用于减小所述制冷剂LNG的压力；
管线，用于将来自所述用于制冷剂LNG的减压器的流体引入到所述冷却器作为所述制冷剂；
第一加入机构，用于在参考来自所述用于制冷剂LNG的减压器的流体的流向的、所述冷却器的上游或下游，将具有所述压力P1的所述气相流体加入到来自所述用于制冷剂LNG的减压器的流体；
压缩机和热交换器，对从所述冷却器和所述第一加入机构的下游侧获得的流体进行增压，并通过与所述用于产物气体的贫液LNG的冷能热交换来进行冷却，以使从所述下游侧获得的流体液化，所述下游侧是参考来自所述用于制冷剂LNG的减压器的流体的流向的；
泵，在参考所述用于产物气体的贫液LNG的流向的、所述热交换器的上游，增大所述用于产物气体的贫液LNG的压力；
蒸发器，在参考所述用于产物气体的贫液LNG的流向的、所述热交换器的下游和所述泵的下游，使所述用于产物气体的贫液LNG再气化以获得所述产物气体；以及
第二加入机构，用于将已被所述压缩机和所述热交换器液化的流体加入到通过所述第一分流机构而获得的所述用于产物LNG的贫液LNG。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第一加入机构被设置为在参考来自所述用于制冷剂LNG的减压器的流体的流向的、所述冷却器的上游，将具有所述压力P1的所述气相流体加入到来自所述用于制冷剂LNG的减压器的流体。
12.根据权利要求10所述的装置，
其中，所述压缩机包括第一压缩机和第二压缩机，所述第二压缩机设置在参考由所述第一压缩机压缩的流体的方向的、所述第一压缩机的下游，
所述热交换器包括：第一热交换器，用于冷却所述第一压缩机的排出流体；第二热交换器，用于冷却所述第二压缩机的排出流体；以及
所述第二热交换器设置在参考所述用于产物气体的贫液LNG的流向的、所述第一热交换器的上游。
13.根据权利要求10所述的装置，
其中，所述压缩机包括第一压缩机和第二压缩机，所述第二压缩机设置在参考由所述第一压缩机压缩的流体的方向的、所述第一压缩机的下游，以及
所述装置包括：水冷式或空冷式热交换器，用于冷却所述第一压缩机的排出流体和所述第二压缩机的排出流体中的至少一个。
14.根据权利要求10所述的装置，包括管线，用于将已被所述冷却器冷却的所述用于产物LNG的贫液LNG的全部量引入到所述第二分流机构。
15.根据权利要求10所述的装置，包括：
减压和气液分离机构，用于对已被所述冷却器冷却的所述用于产物LNG的贫液LNG进行减压和气液分离，以获得均具有比所述压力P1高的压力P2的气相流体和液相流体；
冷却器，用于冷却具有所述压力P2的所述液相流体；以及
管线，用于将已被冷却的具有所述压力P2的所述气相流体引入到所述第二分流机构。
16.根据权利要求15所述的装置，
其中，所述压缩机包括第一压缩机和第二压缩机，所述第二压缩机设置在参考由所述第一压缩机压缩的流体的方向的、所述第一压缩机的下游，
所述热交换器包括用于冷却所述第一压缩机的排出流体的第一热交换器，以及用于冷却所述第二压缩机的排出流体的第二热交换器，
所述第二热交换器设置在参考所述用于产物气体的贫液LNG的流向的、所述第一热交换器的上游，
所述装置包括用于将具有所述压力P2的气相流体加入到所述第一压缩机的排出流体的管线。
17.根据权利要求15所述的装置，在通过使用制冷剂来冷却所述用于产物LNG的贫液LNG的所述冷却器中或与所述冷却器分离地包括热交换结构，所述热交换结构通过使用具有所述压力P2的所述气相流体来冷却所述用于产物LNG的贫液LNG。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的装置，
其中，所述压缩机包括第一压缩机和第二压缩机，所述第二压缩机设置在参考由所述第一压缩机压缩的流体的方向的、所述第一压缩机的下游，
所述热交换器包括用于冷却所述第一压缩机的排出流体的第一热交换器，以及用于冷却所述第二压缩机的排出流体的第二热交换器，
所述第二热交换器设置在参考所述用于产物气体的贫液LNG的流向的、所述第一热交换器的上游，
所述装置在所述第二热交换器中或在参考由所述第一压缩机压缩的流体的方向的所述第二热交换器的上游包括热交换结构，所述热交换结构通过使用外部制冷剂来冷却所述第二压缩机的排出流体。
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