CN1615421A - 自冷却的lng工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产LNG的方法，包括将含有天然气的进料物流(11)导入冷却段，所述的冷却段(a)在至少一个冷却步骤(12)中冷却进料物流生产冷却的进料物流(13)，(b)通过减少冷却进料物流的压力在至少一个膨胀步骤中膨胀冷却进料物流生产冷却的蒸气组分和液体组分，和(c)从液体组分(17)中分离(16)至少一部分冷却的蒸气组分(18、21)，其中至少一部分工艺的冷却来自于至少一部分冷却的蒸气组分(18)，重复步骤(a)～(c)一次或多次，直到第一冷却段的至少显著部分的进料物流被加工为LNG(37)，其中步骤(a)的进料物流包括至少一部分来自先前冷却段产生的液体组分。

Description

自冷却的LNG工艺
发明领域
本发明涉及一种天然气液化的方法，更特别地涉及天然气液化为LNG(常压)的方法，该方法不需要使用外部的制冷剂。
背景技术
天然气是遍及世界日益增加使用的燃料源。因此，在世界上不能将天然气安全输送到边远的市场或需要大量成本费用输送的遥远的地区，生产天然气的努力一直在继续增长。在没有天然气管道输送或官倒输送不现实的情况下，天然气液化是目前实际中作为一种节约成本的选择，用于将天然气输送到世界各地的市场。
如在本发明整个说明书中所使用的，天然气应理解为是指粗天然气或处理的天然气。粗天然气基本上包括轻质烃例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷和例如苯的杂质，但也可包括少量的非烃杂质例如氮、硫化氢、二氧化碳和痕量的氦、硫化羰、各种硫醇或水。处理的天然气基本上包括甲烷、乙烷，但也可包括少量的较重的烃例如丙烷、丁烷和戊烷。
如本发明整个说明书中所使用的，液化天然气(LNG)应理解为是指这样的天然气，其被减压到液化的状态或接近大气压。如本发明所使用，接近大气压一般应理解为是指不超过约25psia，通常不大于约20psia，经常不大于约15psia。
天然气液化通常通过将天然气的温度减少到约-240°F～约-260°F的液化温度下进行。对于许多的天然气物流液化温度通常是典型的，因为甲烷在大气压的沸点为约-259°F。为生产、储藏和输送LNG，现有技术中熟知的常规工艺需要大量的致冷剂以减少并保持天然气所处的液化温度。这些最通常的致冷工艺是(1)级联工艺；(2)单一混合致冷剂工艺；和(3)丙烷预冷混合致冷剂工艺。
级联工艺通过使用几个闭环的冷却环路而生产LNG，每一个使用单一的纯致冷剂，它们以逐渐降低温度的顺序构造在一起。第一冷却环路通常使用丙烷或丙烯作为致冷剂，第二环路可使用乙烷或乙烯，而第三环路通常利用甲烷作为致冷剂。
单一混合致冷剂工艺通过使用单一的闭环冷却环路生产LNG，该环路使用由氮、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷组分组成的多组分致冷剂。混合的致冷剂工艺经历冷凝、膨胀和再压缩步骤以通过使用熟知的“冷箱”热交换器的单元收集而使天然气温度降低。
丙烷预冷的混合致冷剂工艺通过使用除单一闭环冷却环路之外的起始系列的丙烷冷却的热交换器生产LNG，该方法使用由氮、甲烷、乙烷和丙烷组分组成的多组分致冷剂。天然气开始通过一种或多种丙烷冷却的热交换器，然后通过由多组分致冷剂冷却的主热交换器，因此之后被膨胀以生产LNG。
大多数的液化装置使用这些天然气液化工艺中的其中之一。不幸的是，这种装置的建造和维护很昂贵，因为建造、操作和维护一种或多种外部、单一或混合致冷剂闭环冷却环路成本很高。
与外部闭环冷却环路相关的另外的不利之处是这样的环路使用和储藏非常易爆的致冷剂，这样的致冷剂引起对安全当面的忧虑。致冷剂例如丙烷、乙烯和丙烯是易爆的，而丙烷和丙烯特别是比空气重，万一在泄漏或其他设备故障的情况下会使这些气体的扩散劣化。在通过远洋轮船或其他浮动平台近海生产和输送LNG期间，这一点特别令人担忧，因为(1)必须储藏大量的致冷剂以维持天然气的液化温度；和(2)这些致冷剂与船员紧邻。
因此，需要一种节约成本的方法，用于安全地生产、储藏和并将LNG输送到世界各地的商业市场。目前的方法在提供安全而又成本节约的工艺中仅取得了部分的成功。
授予Foglietta的US 5,755,114已进行了这样的努力，其公开了一种用于生产LNG的混合液化循环。Foglietta工艺使加压的天然气原料流进入热交换器与闭环丙烷或丙烯致冷循环接触，之后使天然气原料流导入涡轮膨胀机循环中以提供辅助致冷。与目前使用的生产大气压LNG的级联型混合致冷剂系统相比，Foglietta的工艺可通过仅用一个闭环致冷循环就可以实现。但是，Foglietta工艺仍需要至少一个包括丙烷或丙烯的闭环致冷循环，这两种致冷剂都是昂贵的，不容易分散，而且必须储藏在输送Foglietta工艺产品的轮船上。
授予Knapp等的US 3,360,944通过如下步骤生产LNG，将天然气原料流分离为主物流和子物流，冷却主物流和子物流以产生液体组分，之后使用大部分的液体组分作为工艺的致冷剂。液体组分被蒸发同时经历热交换，从工艺中压缩并排出。Knapp的工艺导致仅少部分的天然气原料流加工为LNG。
授予Thomas等的US 6,023,942公开了一种生产富甲烷产品的方法，所述产品的温度在液体产品足以处于或低于其始沸点压力下大于约-112℃(-170°F)。得到的产品是加压的液态天然气(PLNG)，其压力基本上高于大气压的压力。尽管Thomas等的方法可以在没有外部致冷的情况下实施，但产品的加压需要使用特别设计的庞大厚壁的容器和输送设备(如PLNG轮船、卡车或铁路车)。这种较高的压力、较重壁厚的设备给任何商业项目增加了相当大的重量和费用。PLNG消费者也将需要另外的液化、输送和储藏设备以使用PLNG，这给供应和需求价值链增添了额外的成本。
授予Engal的US 3,616,652公开了一种方法，用于在一段中生产LNG，包括压缩天然气进料物流，冷却压缩的天然气进料物流以生产液化的物流，剧烈地将压缩的天然气进料物流膨胀为中等压力的液体，然后在单一的分布步骤中闪蒸和分离中等压力的液体以生产LNG和低压的闪蒸气体。
尽管Engal的方法在不使用外部制冷剂的情况下可生产LNG，但该方法在不结合使用多个分离步骤以抵消这种苛刻制冷要求的情况下，利用其有限的作用于整个工艺物流制冷能力的效率很低。而且，Engal的方法效率低下地将其工艺物流压力膨胀到这样的水平，其导致工艺闪蒸气体基本上效率极其低下的再压缩。结果，Engal方法与其生产所需工作量相比产生了很少体积的LNG，因此减少了工艺成本的持久(竞争)性。
尽管这样的方法在现有技术中具有巨大的进步，但没有任何一种方法可满足这样的需要，即对于生产LNG是安全而且节约成本的方法。
我们现在发现，与通过将进料物流分离为主和次天然气物流，并生产其制冷要求的液体组分的生产LNG方法相比，将单一的天然气物流加工为LNG，同时从多个顺序分离步骤中分离的闪蒸气体中得到工艺制冷剂，导致LNG生产的提高和设备费用的减少。
我们也发现，与大幅减少越过单一膨胀步骤或冷却步骤的高压天然气进料物流压力的LNG工艺相比，使越过多个冷却/膨胀/分离步骤或冷却段的高压天然气进料物流膨胀度分级，可提高LNG的产生同时减少其生产的功率消耗。
我们也发现，通过使用包括两个或多个分离步骤，并结合至少同样数量膨胀步骤的多个冷却段，将单一的天然气物流加工为LNG可基本上减少工艺的制冷要求，与不使用这样连接的多个膨胀和分离步骤生产LNG的工艺相比，因此提高了LNG的生产，同时减少了设备费用。
发明内容
因此，本发明涉及一种生产LNG的方法，包括将含有天然气的进料物流导入冷却段，所述的冷却段(a)可在至少一个冷却步骤中冷却进料物流生产冷却的进料物流，(b)通过减少冷却进料物流的压力在至少一个膨胀步骤中膨胀冷却进料物流生产制冷的蒸气组分和液体组分，和(c)从所述的液体组分中分离至少一部分冷却的蒸气组分，其中至少一部分工艺的冷却来自于至少一部分冷却蒸气组分；重复步骤(a)～(c)一次或多次，直到第一冷却段的至少基本上明显部分的进料物流被加工为LNG，其中步骤(a)的进料物流包括至少一部分来自先前冷却段产生的液体组分。
在另一实施方式中，本发明涉及一种生产LNG的方法，包括将含有天然气的进料物流导入冷却段，所述的冷却段(a)可在至少一个冷却步骤中冷却进料物流生产冷却的进料物流，(b)通过减少冷却进料物流的压力在至少一个膨胀步骤中膨胀冷却进料物流生产制冷的蒸气组分和液体组分，和(c)从所述的液体组分中分离至少一部分冷却的蒸气组分，其中至少一部分工艺的冷却来自于至少一部分冷却蒸气组分；重复步骤(a)～(c)一次或多次，其中步骤(a)的进料物流包括至少一部分来自先前冷却段产生的液体组分，其中步骤(b)如果所述步骤(a)进料物流的入口压力为至少150psia时，以psia测量的步骤(b)进料物流的入口压力为以psia测量的紧靠前述冷却段步骤(a)进料物流入口压力的至少1/2。
本发明提供一种节约成本的生产LNG的方法，该方法不需要用于封闭制冷环路昂贵的资本投入。
本发明也涉及一种节约成本的生产LNG的方法，该方法不需要用于处理高度加压LNG产品的高压容器和输送设备，也不需要消费者建立用以使用高压LNG需要的特别处理设施和设备。
本发明也提供一种生产LNG的方法，该方法不需要在生产、储藏或输送LNG过程中易爆炸的外部制冷剂。
本发明也涉及一种简单紧凑用于生产LNG的设计选择方案，在土地空间非常昂贵或不能得到的地点可加速实施本发明的方法。
本发明也涉及一种用于生产内部工艺消耗燃料气体的方法，同时保持高速LNG生产，而且保持高效的工艺功率消耗。
本发明也涉及生产具有低浓度惰性组分例如氮的高质量LNG产品的方法，而且能够除去原料中NGL组分例如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和较重的组分和苯。
附图简述
附图是包括三个冷却段的本发明方法的一个实施方式。
优选实施方式的描述
更详细地说，本发明涉及从含有天然气进料物料生产LNG的方法。如本发明上述所限定，天然气应理解为是指粗天然气和处理的天然气，其二者都是适当的工艺进料物流。
天然气基本上包括轻质烃例如甲烷、乙烷、丙烷和丁烷，但也可包括少量的非烃杂质例如氮、硫化氢、二氧化碳和痕量的氦、硫化羰、各种硫醇或水。粗天然气精确的百分含量组成取决于其储藏源和气体装置中进行的预处理步骤。例如，天然气可含有少到55摩尔％的甲烷。但是，优选的是适合该方法的天然气含有至少约75摩尔％的甲烷，更优选至少约85摩尔％的甲烷，最优选为至少约90摩尔％的甲烷得到最好的结果。同样，非烃杂质精确的组成也取决于天然气储藏源。结果，通常有必要预处理天然气以除去高浓度的非烃杂质例如酸性气体、汞和水，这些杂质能损害、冷冻并堵塞工艺中使用的管线和加热器或其他的设备。适当的除去这些非烃杂质的预处理方法包括胺提取或通过使用分子筛进行干燥。
工艺的天然气进料物流的入口压力包括宽范围内的压力。在天然气是管道气体的情况下，天然气进料物流的入口压力通常取决于输送天然气管线的压力。管线输送压力为约500psia～约1,800psia，但可高到2800psia。优选的是，天然气进料物流的内部压力至少为约600psia，更优选为至少约800psia，再更优选至少为约1000psia，最优选至少为约1200psia得到最好的结果。用于工艺的天然气进料物流的入口温度包括宽范围的温度，但通常取决于输送天然气管线的输送温度，其通常为约0°F～120°F。
附图描述了优选的实施方式，其使用三个冷却段。单一冷却段的工艺包括在至少一个冷却步骤中冷却含有天然气的进料物流，生产冷却的进料物流；通过减少冷却进料物流的压力在至少一个膨胀步骤中膨胀冷却的进料物流，生产冷却的蒸气组分和液体组分；在至少一个分离步骤中从液体组分中分离至少一部分冷却的蒸气组分。优选的是，用于至少一个冷却段的至少一部分冷却来自于在工艺中使用的至少一个冷却段中产生的至少一部分冷却的蒸气组分。单一冷却段可进一步包括压缩冷却蒸气组分的步骤以生产压缩的蒸气组分并将压缩的蒸气组分循环回一个或多个冷却段中的进料物流。
参考附图，含有天然气的进料物流引入到工艺冷却段的管线11中。一旦将进料物流引入到管线11中，其被导入但热交换器12，其中进料物流通过热交换器与来自管线18引入到热交换器12的冷却蒸气组分接触进行冷却产生冷却的进料物流。这种初始的热交换优选将进料物流冷却到约0°F或更低，优选到约-12.5°F或更低，更优选到约-31°F或更低，最优选到约-50°F或更低的中间温度。该进料物流可被初始冷却到任何适合工艺需要的温度。但是，为得到最好的结果，优选进料物流在初始热交换中不能被冷却到低于约-116°F，因为这样的冷却将需要效率低下地利用在工艺至少下游冷却段内部产生的制冷剂(即，使更冷的制冷剂效率低下地用于初始冷却负荷)。
本发明方法适当的热交换器包括但不限制于，管壳式热交换器、釜中芯热交换器和铜焊铝散热片热交换器。对于工艺中使用的一种或多种热交换器，优选的热交换器是铜焊铝散热片热交换器。
在初始的冷却步骤后，冷却的进料物流通入管线13，其中管线注入膨胀设备14中，其中冷却的进料物流以等熵或等焓方式膨胀到较低的压力产生冷却的蒸气组分和和液体组分。尽管没有在图中说明，但冷却的进料物流可以多个膨胀步骤进行膨胀而不干扰分离步骤。但是，优选的是这样设计使用多个膨胀步骤的冷却段要使每一个膨胀步骤单独地连接到分离步骤。
适当的等焓膨胀设备可以是本领域中熟知的任何常规的各种设备，包括但不限制于阀、控制阀、Joules-Thompson阀、文丘里阀等。但是，优选的等焓膨胀设备是自动启动的膨胀阀或Joule-Thompson阀。用于本发明适当的等熵膨胀设备包括但不限制于膨胀机或涡轮膨胀机，从这样的膨胀中进行获得、回收或提取工作。
等焓或等熵膨胀可在全液相、全蒸气相、混合中相进行，或这样进行以有利于从液相到蒸气相的相变化。如本发明预期可控制等焓或等熵膨胀以在从膨胀设备或冷却步骤的一端到另一端保持恒定的压降或温度下降，以保持LNG产品相和体积，或提供适当的工艺进料物流压力以将其液流导入到特定的下游用途中。
已经发现特别是在整个膨胀设备或冷却段的膨胀度进行分段导致生产LNG的总能量需求和设备成本明显下降。这样新颖的工艺构造协同地将众多的膨胀/分离步骤或冷却步骤和压缩要求和比例结合在一起用以内部生产蒸气组分，所述的蒸气组分引入到工艺的各个上游点作为循环气体或被压缩作为燃料气体内部使用。
因此，优选的是以psia测量的进料物流压力在整个单一膨胀步骤或冷却步骤之间不能减少到低于其入口压力(如1200psia到400psia)的约1/3，更优选在整个单一膨胀步骤或冷却步骤之间不低于其入口压力(如1200psia到600psia)的约1/2。但是相信当进料物流处于高压时，进料物流的这种以增加方式的压力降低是最有利的。因此，当进料物流处于低的入口压力时，优选150psia或更低，更优选为100psia或更低，及为得到最好的结果最优选75psia或更低，在整个膨胀步骤或冷却段进料物流的压降可低到大气压或接近大气压。
在优选实施方式中，在工艺中使用的多个冷却段或膨胀步骤与在每一个冷却段或膨胀步骤之间进料物流特定程度的压力降低整体相关。例如，初始进料物流入口压力为约1200psia优选的工艺构造将优选使用至少四个冷却段以处理LNG，条件是以psia测量的在每一个单独的冷却段之间进料物流入口压力增量式压降不超过1/2。
在一个或多个膨胀步骤后，分离器16分离冷却的蒸气组分和液体组分。至少一部分冷却的蒸气组分通过管线18送入热交换器12直接冷却进料物流。剩余的冷却蒸气组分可送入到一个或多个另外的顺序冷却段用以进一步加工为LNG。一经离开热交换器12，冷却蒸气组分优选在压缩机19中被压缩并通过管线20引入到进料物流中。在引入到进料物流之前，冷却的蒸气组分优选被压缩到至少约与被输送进入的进料物流相同的压力。另外，冷却的蒸气组分可用作设备的燃料气体，例如用于LNG生产、储藏和输送的压缩机，被送去放空火炬，或被送到一个或多个另外下游的冷却段以进一步加工为LNG。冷却的蒸气组分可直接提供到燃料中，或被压缩然后用作燃料气体。来自分离器16的液体组分可送到NGL回收中或通过管线17送到一个或多个另外顺序冷却段中用以进一步加工。
尽管在图中没有显示，但优选使用至少两个分离步骤，每一个步骤与至少相同数量的膨胀步骤结合以增强LNG的生产，与不使用这样构造的其他工艺相比同时可减少工艺的总能耗。相信使用这样的工艺构造可促进不同温度和压力冷却的蒸气组分的生产。较低压力和温度的冷却的蒸气组分可有效地首先被导入较低温度冷却负荷中，同时较高压力和温度的冷却蒸气压力被有效地首先导入到中等和高温冷却负荷中。另外，这样设计选择冷却组分(和该组分的压力)以使减少输送冷却的蒸气组分需要的能量，因此减少了工艺的总能耗。
在优选的实施方式中，使用至少两个顺序冷却段生产LNG。参考附图，进入第二冷却段的进料物流进入热交换器22以产生第二冷却进料物流23。第一冷却段之后每一个冷却段的进料物流优选包括在先前冷却段产生的液体组分或在先前冷却段产生的冷却的蒸气组分，或两者。
第二冷却进料物流23被送到膨胀机24中，其中第二冷却进料物流膨胀到较低的压力同时对应温度下降，产生液体组分和冷却的蒸气组分。在一个或多个膨胀步骤之后，分离器26分离冷却的蒸气组分和液体组分。至少一部分冷却的蒸气组分通过管线28被送到热交换器22，通过管线29送到热交换器12以冷却先前冷却段的一种或多种进料物流。一经离开热交换器12(或热交换器22)，冷却的蒸气组分通过中间压缩机30(通过压缩机19补充或不进行补充)进行压缩产生压缩的蒸气组分20。压缩的蒸气组分20然后可通过管线11或17循环回一个或多个先前冷却段的进料物流中。冷却的蒸气组分压缩到与循环进入的进料物流至少大约相同的压力。另外，冷却的蒸气组分或压缩的蒸气组分可用作燃料气体。液体组分可送去储藏或优选通过管线27送入一个或多个另外的冷却段进行进一步的处理。
在又一个实施方式中，使用至少三个顺序冷却段以生产LNG。参考附图，第三冷却段的进料物流进入热交换器32以生产第三冷却的进料物流。第三冷却的进料物流通过管线33被送到膨胀机34中，其中第三冷却的进料物流膨胀到较低的压力同时对应温度降低，生产液体组分和冷却的蒸气组分。
在一个或多个膨胀步骤后，分离器36分离冷却的蒸气组分和液体组分。至少一部分冷却的蒸气组分通过管线38送入热交换器32、通过管线39送入热交换器22、通过管线40送入热交换器12或所有上述的热交换器以冷却先前冷却段的一种或多种进料物流。一经离开热交换器12、热交换器22或热交换器32，冷却蒸气组分优选通过一个或多个压缩机被压缩产生压缩的蒸气组分20。压缩的蒸气组分20然后可循环回一个或多个先前冷却段的进料物流中。冷却的蒸气组分被压缩丁到与循环进入的进料物流至少大约相同的压力。尽管没有在附图中描述，但通常优选在一个或多个冷却步骤中冷却压缩的蒸气组分，然后其用作循环物流。另外，冷却的蒸气组分可用作燃料气体。液体组分作为LNG可送去储藏，或优选通过管线37送入一个或多个另外的冷却段进行进一步的处理。本发明预期由工艺的一个或多个冷却段产生的任何工艺物流可利用压缩机19、30和/或42进行压缩，循环回工艺中进行进一步的加工或用作燃料气体。
总的来说，与不使用多个冷却段或多个分离阶段及至少相同数量膨胀步骤的闭环冷却LNG工艺和开路冷却LNG工艺相比，本发明具有显著的优点。与开路冷却工艺相比本发明的LNG工艺可实现可比或优异的能量效率，而比典型的开路冷却LNG工艺可保持更高的LNG产量。另外，本发明可生产燃料气体即刻用于设备中，例如用于LNG的生产、输送及储藏所需的压缩机，而同时保持与典型开路冷却LNG工艺可比的生产率。
本发明也提供显著的资本费用节省，例如消除了昂贵的闭环冷却环路、处理LNG产品的高压容器和输送设备和生产高压LNG工艺所需的处理设施和设备。
由于不使用爆炸性的外部制冷剂生产、储藏或输送LNG，本发明也涉及可提供操作人员和财产显著安全的优点。
本发明也提供一种简单和紧凑生产LNG的设计选择(方案)，在装置空间成本昂贵或不能得到的地点有利于工艺的实施。
本发明也提供一种高质量的由生产LNG得到的LNG产品，所述产品具有低浓度的惰性组分例如氮。
尽管本发明进行了特别详细的描述，如下的实施例进一步说明本发明，而且应理解不限制本发明的范围。
实施例
基本上根据本发明及附图，使用四个冷却段和分离步骤的生产LNG模拟工艺A与开路系统中使用单一冷却段和单一分离步骤的生产LNG的模拟工艺B进行比较。使用详细的计算机模拟进行比较，比较的结果列于表1中。
表1
    A     B
    进料速度(kg/hr)：1.42×105     进料速度(kg/hr)：1.22×105
    进料组成(mol％)：甲烷：83.7乙烷：7.9丙烷：2.1丁烷：1氮：5.3     进料组成(mol％)：甲烷：83.7乙烷：7.9丙烷：2.1丁烷：1氮：5.3
    进料压力(psia)：1,450     进料压力(psia)：2,940
    进料温度(°F)：95     进料温度(°F)：95
    冷却段：4     冷却段：1
    膨胀后的蒸气压力(psia)：第一次膨胀：500第二次膨胀：170第三次膨胀：60第四次膨胀：14.7     膨胀后的蒸气压力(psia)：第一次膨胀：294第二次膨胀：14.7
    膨胀后的温度(°F)：第一次膨胀：-130第二次膨胀：-180第三次膨胀：-215第四次膨胀：-258     膨胀后的温度(°F)：第一次膨胀：-170第二次膨胀：-266
    分离步骤数：4     分离步骤数：1
    产率(kg/hr)：1.22×105     产率(kg/hr)：1.22×105
    LNG组成(Mol％)：甲烷：86.8乙烷：8.9丙烷：2.4丁烷：1.1氮：0.7     LNG组成(Mol％)：甲烷：83.7乙烷：7.9丙烷：2.1丁烷：1.0氮：5.3
    功率消耗：58.4MW     功率消耗：64.1MW
    生产的燃料(kg/hr)：2.05×104@504.7psia     生产的燃料(kg/hr)：0
    燃料的组成(mol％)：甲烷：62.9乙烷：1.1丙烷：0.1丁烷：0.0氮：35.8
参考表1，本发明的模拟工艺A令人惊奇地仅消耗58.4MW的功率以1.22×105kg/hr的速率生产LNG，而模拟工艺B，单一阶段的开路系统，消耗64.1MW的功率以1.22×105kg/hr生产LNG，表明模拟工艺A比模拟工艺B具有操作成本上的优势。另外，模拟工艺A在压力为504.7psia的情况下以2.05×104可获得的速度生产燃料，而模拟工艺B不能生产燃料，而且必须引入外部燃料源并在水压作用下输送到操作设备中，例如压缩机以生产LNG。另外，模拟工艺A具有比1.22×105kg/hr燃料生产率更高的生产率。
除了上述显著的成本和功率优势之外，模拟工艺A还生产比模拟工艺B生产的LNG产品更加优异的LNG产品。如表1所示，模拟工艺A生产的LNG仅含有0.7％的氮，而模拟工艺B生产的LNG含有5.3％的氮。消费公众对于LNG中这样高的氮和惰性组分的组成是不希望的，因为氮不能被用作燃料源。进一步说，氮大幅增加了LNG的蒸气压需要另外的费用将其储藏并输送到远处的市场。
模拟工艺A犹优于模拟工艺B的性能归因于本发明新颖的设计特点，包括但不限制于使多个冷却段之间的工艺进料物流压降程度进行分段，并利用多个分离步骤并结合多个膨胀步骤在整个工艺中从多个点处产生的冷却蒸气组分中得到需要的工艺制冷。本发明高效的设计构造也可生产即可用于设备使用的燃料气体，例如压缩机，其需要用于生产、输送和储藏LNG，而同时保持高的适合于销售给消费公众的LNG生产率。

Claims (20)

1、一种生产LNG的方法，包括：
(a)将含有天然气的进料物流导入冷却段，所述的冷却段包括如下步骤：(i)在至少一个冷却步骤中冷却进料物流生产冷却的进料物流，(ii)通过减少冷却进料物流的压力在至少一个膨胀步骤中膨胀冷却进料物流生产冷却的蒸气组分和液体组分，和(iii)从液体组分中分离至少一部分冷却的蒸气组分，和
(b)重复步骤(a)一次或多次，直到第一冷却段的至少显著部分的进料物流被加工为LNG，其中步骤(a)的进料物流包括至少一部分来自先前冷却段步骤(iii)的液体组分；
其中至少一个冷却段的步骤(i)的至少一部分冷却来自于在至少一个冷却段产生的至少一部分冷却的蒸气组分。
2、如权利要求1的方法，其中步骤(a)中用于每一个连续冷却段的进料物流还包括来自先前冷却段步骤(iii)的至少一部分冷却的蒸气组分。
3、如权利要求1的方法，其中步骤(a)重复至少另外两次。
4、如权利要求1的方法，其中步骤(a)重复至少另外三次。
5、如权利要求1的方法，其中至少一个冷却段还包括压缩冷却蒸气组分的步骤以生产压缩的蒸气组分。
6、如权利要求5的方法，其中至少一个冷却段还包括从至少一个冷却段中将压缩的蒸气组分循环进入进料物流中的步骤。
7、一种生产LNG的方法，包括：
(a)将进料物流导入冷却段，所述的冷却段包括如下步骤：(i)在至少一个冷却步骤中冷却进料物流生产冷却的进料物流，(ii)通过减少冷却进料物流的压力在至少一个膨胀步骤中膨胀冷却进料物流生产冷却的蒸气组分和液体组分，和(iii)从液体组分中分离至少一部分冷却的蒸气组分；和
(b)重复步骤(a)一次或多次，其中进料物流包括来自至少一个冷却段步骤(iii)的液体组分；
其中至少一个冷却段步骤(i)的至少一部分冷却来自于在至少一个冷却段产生的至少一部分冷却的蒸气组分，和
其中步骤(b)以psia测量的进料物流的入口压力为以psia测量的紧邻先前冷却段步骤(a)进料物流入口压力的至少1/3，条件是所述步骤(a)进料物流的入口压力为至少150psia。
8、如权利要求7的方法，其中步骤(b)以psia测量的进料物流的入口压力为以psia测量的紧邻先前冷却段步骤(a)进料物流入口压力的至少1/3，条件是所述步骤(a)进料物流的入口压力为至少75psia。
9、如权利要求7的方法，其中步骤(b)以psia测量的进料物流的入口压力为以psia测量的紧邻先前冷却段步骤(a)进料物流入口压力的至少1/2，条件是所述步骤(a)进料物流的入口压力为至少150psia。
10、如权利要求7的方法，其中步骤(b)以psia测量的进料物流的入口压力为以psia测量的紧邻先前冷却段步骤(a)进料物流入口压力的至少1/2，条件是所述步骤(a)进料物流的入口压力为至少75psia。
11、如权利要求7的方法，其中第一冷却段的进料物流的压力至少为约1000psia，步骤(a)重复至少另外两次。
12、如权利要求8的方法，其中第一冷却段的进料物流的压力至少为约1000psia，步骤(a)重复至少另外三次。
13、如权利要求9的方法，其中第一冷却段的进料物流的压力至少为约1000psia，步骤(a)重复至少另外三次。
14、如权利要求7的方法，其中至少一个冷却段还包括从至少一个先前的冷却段中将压缩蒸气组分循环进入进料物流中的步骤。
15、一种生产LNG的方法，包括：
(a)将含有天然气的进料物流送入冷却段，所述的冷却段包括如下步骤：(i)在至少一个冷却步骤中冷却进料物流生产冷却的进料物流，(ii)通过减少冷却进料物流的压力在至少一个膨胀步骤中膨胀冷却进料物流生产冷却的蒸气组分和液体组分，和(iii)在至少一个分离步骤中从液体组分中分离至少一部分冷却的蒸气组分；
(b)重复步骤(a)一次或多次，其中步骤(a)进料物流包括来自先前冷却段步骤(iii)的至少一部分液体组分；
其中至少一个冷却段的步骤(i)的至少一部分冷却来自于在至少一个冷却段产生的至少一部分冷却的蒸气组分，和
其中至少一个冷却段使用多个膨胀步骤，所述的膨胀步骤与至少相同数量的分离步骤一体化操作。
16、如权利要求15的方法，其中步骤(a)重复至少两次。
17、如权利要求15的方法，其中步骤(a)重复至少三次。
18、如权利要求15的方法，其中至少一个冷却段还包括压缩冷却蒸气组分的步骤以生产压缩的蒸气组分。
19、如权利要求15的方法，其中至少一个冷却段还包括从至少一个冷却段中将压缩蒸气组分循环进入进料物流中的步骤。
20、如权利要求19的方法，其中压缩的蒸气组分被循环回第一冷却段的进料物流中。
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