CN1703606A - 用于天然气液化的改进的驱动器和压缩机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有最优的机械驱动器和压缩机配置的天然气液化系统。该液化系统可使用热量回收系统以提高热效率。还可使用一独特的起动系统。

Description

用于天然气液化的改进的驱动器和压缩机系统
技术领域
本发明涉及一种使天然气液化的方法和装置。另一方面，本发明涉及一种用于阶式天然气液化装置的改进的驱动器和压缩机配置。
背景技术
通常对天然气进行低温液化以将天然气转换成更便于运输和储存的形式。这样的液化方法可使体积减小大约600倍，并且可得到可在接近大气压力下储存和运输的产品。
为将所存储的天然气取出，经常是用管道将天然气从供给源运输到一远方的市场。这样需要管道在基本恒定且高的负荷系数下操作，但是该管道的输送能力或容量常常会超过需求，而在其它时候需求可能超过管道的输送能力。为了消除需求超过供给时的峰值或供给超过需求时的谷值，需要以当供给超过需求时仍可输送过量气体的方式来储存过量气体。这种方法使得可以用所储存的物质来填补将来的需求峰值。实现这一点的一种可行方法是将天然气转化为液态以便储存，然后在需要时使该液体汽化。
当从一与待供应的市场距离非常远的供给源输送天然气并且没有管道或者管道不实用时，对天然气进行液化更加重要。这在必须使用远洋轮船运输时尤其如此。通常在气态下进行轮船运输是不可行的，因为需要大量加压以大大减小气体的比容。该加压需要使用较昂贵的储存容器。
为了储存和运输液态天然气，优选地将天然气冷却到-151℃到-162℃(-240°F到-260°F)，其中液态天然气(LNG)的蒸汽压力接近大气压力。现有技术中有许多用于使天然气液化的系统，其中通过使天然气在高压下依次通过多个冷却阶段，从而依次将天然气冷却到更低的温度直到达到液化温度，来使天然气液化。通常通过与一种或多种制冷剂例如丙烷、丙烯、乙烷、乙烯、甲烷、氮或前述制冷剂的组合(例如，混合制冷系统)进行热交换来实现冷却。一种尤其可用于本发明的液化方法是采用一开放式的甲烷循环作为最终的制冷循环，其中加压的LNG运载流被闪蒸，然后该闪蒸蒸汽(即闪蒸气流)被用作制冷剂、被重新压缩、冷却、与处理过的天然气原料流混合并被液化，从而生成被加压的LNG运载流。
当设计一种天然气液化装置时必须考虑五个关键的经济方面的激励：1)资本费用；2)运行费用；3)可用性；4)生产效率；以及5)热效率。资本费用和运行费用是用于分析方案在经济上的可行性的常用的金融标准。但是可用性、生产效率以及热效率则是应用于利用复杂的设备和热能以特定的速率生产特定量的产品的方案的较不普遍的标准。在天然气液化领域，“可用性”仅是对该装置在线(即生产LNG)的时间量的度量，而与在该装置在线时生产的LNG的量无关。LNG装置的“生产效率”是对该装置在线并以全部设计生产能力进行生产的时间的度量。LNG装置的“热效率”是对该装置生产特定量的LNG所耗费的能量的度量。
LNG装置中的压缩机和机械驱动器(例如燃气轮机、蒸汽轮机、电动机等)的配置对该装置的资本费用、运行费用、可用性、生产效率以及热效率有很大的影响。通常，随着在LNG装置中压缩机和驱动器的数量的增加，该装置的可用性也会因为该装置可在更大比例的时间内在线而增加。这种可用性的增加可通过一“两套配置(two-trains-in-one)”的设计来实现，其中一制冷循环的(多个)压缩机平行地连接到该制冷循环中，从而如果一个压缩机出现故障，则该制冷循环可在容量减小的情况下继续工作。该“两套配置”设计中所要求的重复配置的一个缺点是压缩机和驱动器的数量必然会增加，从而增加该方案的资金成本。
还已知，通过从LNG装置的特定的发热操作回收热量并将该回收的热量传送给该装置的耗热操作，可提高天然气液化装置的热效率。但是，这些增加的热量回收系统所需的设备、管道系统和结构的费用会使得LNG装置的资本费用大大增加。
因此，很明显，对于所有LNG装置的设计而言存在资本费用、运行费用、可用性、生产效率和热效率之间的平衡。提供一种在经济上有竞争力的LNG装置的关键是给出一种利用资本费用、运行费用、可用性、生产效率和热效率之间的最佳平衡的设计。
需要提供一种新的具有最优的驱动器和压缩机配置的天然气液化系统，该系统可使得资本费用和运行费用最小，同时可用性、生产效率和热效率最大。
此外，需要提供一种新的具有一废热回收系统的天然气液化系统，该系统可大大提高热效率而不会显著增加资本费用或运行费用。
应指出，上述要求是示例性的，并且不是全部要由本发明来实现。从下面的说明和附图中可清楚地了解本发明的其它目标和优点。
发明内容
因此，在本发明的一个实施例中，提供一种用于使天然气液化的方法，其包括以下步骤：(a)使用第一燃气轮机驱动第一压缩机，从而压缩第一制冷循环的第一制冷剂；(b)使用第二燃气轮机驱动第二压缩机，从而压缩该第一制冷循环的该第一制冷剂；(c)使用第一蒸汽轮机驱动第三压缩机，从而压缩第二制冷循环的第二制冷剂；以及(d)使用第二蒸汽轮机驱动第四压缩机，从而压缩该第二制冷循环的该第二制冷剂。
在本发明的另一实施例中，提供一种用于使天然气液化的方法，其包括以下步骤：(a)使用第一燃气轮机驱动第一压缩机和第二压缩机，从而分别在该第一和第二压缩机中压缩第一制冷剂和第二制冷剂；(b)使用第二燃气轮机驱动第三压缩机和第四压缩机，从而分别在该第三和第四压缩机中压缩该第一制冷剂和该第二制冷剂；(c)从该第一和第二燃气轮机中的至少一个回收废热；(d)利用至少一部分该回收的废热以协助向第一蒸汽轮机提供动力；以及(e)在被该第一蒸汽轮机驱动的第五压缩机中压缩第三制冷剂。
在本发明的另一实施例中，提供一种用于使天然气液化的方法，其包括以下步骤：(a)在由第一燃气轮机驱动的第一压缩机中压缩第一制冷剂；(b)从该第一燃气轮机回收废热；(c)利用至少一部分从该第一燃气轮机回收的废热以协助向第一蒸汽轮机提供动力；以及(d)在由该第一蒸汽轮机驱动的第二压缩机中压缩第二制冷剂，其中该第二制冷剂主要包括甲烷。
在本发明的另一实施例中，提供一种用于使天然气液化的方法，其包括以下步骤：(a)在由第一轮机(turbine)驱动的第一压缩机中压缩第一制冷剂，其中该第一制冷剂主要包括选自丙烷、丙烯及其组合的碳氢化合物；(b)在由该第一轮机驱动的第二压缩机中压缩第二制冷剂，其中该第二制冷剂主要包括选自乙烷、乙烯及其组合的碳氢化合物；(c)在第一冷却器中用该第一制冷剂冷却该天然气；以及(d)在第二冷却器中用该第二制冷剂冷却该天然气。
在本发明的另一实施例中，提供一种用于使天然气液化的方法，其包括以下步骤：(a)使用至少一部分该天然气作为第一制冷剂以冷却该天然气；(b)利用由第一蒸汽轮机驱动的第一组压缩机压缩至少一部分该第一制冷剂；以及(c)利用由第二蒸汽轮机驱动的第二组压缩机压缩至少一部分该第一制冷剂。
在本发明的另一实施例中，提供一种用于使天然气液化的装置，其在多个级中使用多种制冷剂冷却天然气。该装置包括第一、第二、第三、第四和第五压缩机，第一和第二燃气轮机、第一蒸汽轮机，以及热量回收系统。该第一和第三压缩机可用于压缩第一制冷剂，该第二和第四压缩机可用于压缩第二制冷剂，而该第五压缩机可用于压缩第三制冷剂。该第一燃气轮机驱动该第一和第二压缩机，该第二燃气轮机驱动该第三和第四压缩机，而该第一蒸汽轮机驱动该第五压缩机。该热量回收系统可用于从该第一和第二燃气轮机中的至少一个回收废热，并利用该回收的废热协助向该第一蒸汽轮机提供动力。
在本发明的另一实施例中，提供一种用于使天然气液化的装置，该装置使用至少一部分该天然气作为第一制冷剂。该装置包括第一和第二蒸汽轮机，以及第一组和第二组压缩机。该第一组压缩机由该第一蒸汽轮机驱动并且可用于压缩至少一部分该第一制冷剂。该第二组压缩机由该第二蒸汽轮机驱动并且可用于压缩至少一部分该第一制冷剂。
附图说明
下面将参照附图详细说明本发明的一优选实施例，在附图中：
图1是一用于LNG生产的阶式制冷过程的简化流程图，其中使用一种新的驱动器/压缩机配置和热量回收系统。图1中的标号可总结如下：
100-199：用于主要为甲烷的流的管道
200-199：用于主要为甲烷的流的设备和容器
300-399：用于主要为丙烷的流的管道
400-499：用于主要为丙烷的流的设备和容器
500-599：用于主要为乙烯的流的管道
600-699：用于主要为乙烯的流的设备和容器
700-799：驱动器及相关设备
800-899：用于热量回收、流的生成以及各种元件的管道和设备
具体实施方式
在本文中，术语“开放式循环阶式制冷工艺”是指包括至少一个封闭式制冷循环和一个开放式制冷循环的阶式制冷工艺，其中在该开放式循环中使用的制冷剂/冷却剂的沸点低于在该封闭式循环中使用的一种或多种制冷剂的沸点，并且由该封闭式循环中的一个或多个循环提供使被压缩的开放式循环制冷剂/冷却剂冷凝的一部分冷却功率(cooling duty)。在本发明中，在开放式循环中使用甲烷流或主要为甲烷的流作为制冷剂/冷却剂。该流由处理过的天然气原料流和被压缩的开放式的甲烷循环气流构成。
阶式制冷工艺的设计包括在热力效率和资本费用之间实现平衡。在热传递过程中，随着加热流体和冷却流体之间的温度梯度变小，热力的不可逆性也减小，但是获得这么小的温度梯度通常需要显著增加热传递区域的量、对各种处理设备进行大的修改并且适当选择通过该设备的流量，以便确保流量以及入口温度和出口温度均与所需的加热/冷却负荷相符合。
一种用于使天然气液化的最高效和最有效的方法是使用一种与膨胀式冷却相结合的优化的阶式操作。该液化过程包括在高压例如大约4.30Mpa(625psia)下依次冷却天然气气流，通过使气流经过多级丙烷循环、多级乙烷或乙烯循环以及开放的甲烷循环来顺序冷却该气流，该甲烷循环使用原料气的一部分作为甲烷的来源，并且其中包括多级膨胀循环以进一步冷却该气流并将压力降低到接近大气压力。在冷却循环的次序中，首先使用沸点最高的冷却剂，然后使用沸点居中的冷却剂，最后使用沸点最低的冷却剂。在本文中，术语“丙烷冷却器”是指使用其沸点与丙烷或丙烯的沸点相同或接近的制冷剂的冷却系统。术语“乙烯冷却器”是指使用其沸点与乙烷或乙烯的沸点相同或接近的制冷剂的冷却系统。术语“上游”和“下游”用于说明天然气液化装置的各种元件沿天然气通过该装置的流动路径的相对位置。
各种预处理步骤提供一种用于从输送给该装置的天热气原料流中除去不希望有的成分例如酸气、硫醇、汞和湿气的方法。该气流的组成可能有很大的变化。这里，天然气气流可以是任何主要由甲烷构成的流，该甲烷大部分来源于天然气原料流，这种原料流例如包含按体积计算至少85％的甲烷，余下的是乙烷、较重的碳氢化合物、氮、二氧化碳和少量的其它杂质例如汞、硫化氢和硫醇。该预处理步骤可以是位于冷却循环的上游或初始循环中的一个早期冷却阶段的下游的独立的步骤。下面列出一些(非全部)本领域内的技术人员可容易地应用的方法。通常通过一个使用含胺的水溶液(aqueous amine-bearing solution)的吸附过程除去酸气和较少量的硫醇。该处理步骤通常在该初始循环中的冷却阶段的上游进行。在该初始冷却循环的上游，也可在该初始冷却循环中的第一冷却阶段的下游，在气体压缩和冷却之后，通常通过两级气-液分离(处理)将大部分水分作为液体除去。通常通过汞吸附层除去汞。通常使用适当选择的吸附层例如可再生的分子筛除去剩余的水分和酸气。
通常将经过预处理的天然气原料流在高压下传送到液化工艺流程，或将其压缩到高压，即大于3.44MPa(500psia)，优选地大约3.44MPa到大约6.20MPa(大约500psia到大约900psia)，更优选地大约3.44MPa到大约4.65MPa(大约500psia到大约675psia)，还优选地大约4.13MPa到大约4.65MPa(大约600psia到大约675psia)，最优选地大约4.30MPa(625psia)。气流的温度通常是从接近环境温度到稍高于环境温度。典型的温度范围是15.5℃到58.8℃(60°F到138°F)。
如上所述，在多个多级(例如三级)循环或步骤中通过与多种冷却剂，优选地为三种进行间接热交换来冷却天然气原料流。随着级数增加，对于一个确定的循环，其总的冷却效率也提高，但是伴随这种效率提高的是净资本费用和工艺复杂度相应增加。在使用沸点较高的制冷剂的第一封闭式制冷循环中，原料气优选地通过有效数量的制冷级，额定是两个，优选地是两到四个，尤其优选地是三级。该制冷剂优选地主要包括丙烷、丙烯或其混合物，更优选该冷却剂包含至少大约75摩尔百分比的丙烷，尤其优选地至少90摩尔百分比的丙烷，并且最优选地该制冷剂基本上由丙烷组成。此后，在第二封闭式制冷循环中，经过处理的原料气通过有效数量的制冷级与沸点较低的冷却剂进行热交换，该制冷级额定是两个，优选地是两到四个，尤其优选地是两级或三级。该制冷剂优选地主要包括乙烷、乙烯或其混合物，更优选该制冷剂包含至少大约75摩尔百分比的乙烯，尤其优选地至少90摩尔百分比的乙烯，并且最优选地该制冷剂基本上由乙烯组成。每个冷却级(制冷级)包括一个单独的冷却区域。如上所述，在该第二循环中该处理过的天然气原料流与一个或多个再循环流(即被压缩的开放式的甲烷循环气流)在不同位置混合，从而生成液化流。在该第二冷却循环的最后一级中，使该液化流的大部分，优选地全部冷凝(即液化)，从而生成加压的LNG运载流。通常，在此位置的工艺压力仅稍低于供给第一循环的第一级的被预处理的原料气的压力。
通常，天然气原料流所包含的C2+成分的量会使得在一个或多个冷却级中形成富含C2+的液体。通过气-液分离装置，优选地为一个或多个常规的气-液分离器移出该液体。通常，在每一级中控制对天然气的连续冷却以便从天然气中移出尽可能多的C2和分子量较高的碳氢化合物，以生成以甲烷为主的气流和包含大量乙烷和较重的成分的液流。有效数量的气/液分离装置位于冷却区域的下游的重要位置以便除去富含C2+成分的液流。气/液分离装置，优选地为常规的气/液分离器的准确位置和数量取决于许多操作参数，例如天然气原料流的C2+组分、LNG产品所需的BTU含量、C2+成分对于其它应用的价值，以及LNG装置和天然气生产的技术领域内的技术人员通常考虑的其它因素。可通过单级闪蒸或分馏塔对C2+碳氢化合物流脱甲烷。在后者的情况中，得到的富含甲烷的流可在一定压力下直接返回到液化过程。在前者的情况中，该富含甲烷的流可被再次加压和循环或可用作燃料气体。该C2+碳氢化合物流或被脱甲烷的C2+碳氢化合物流可用作燃料，或例如通过在一个或多个分馏区域内分馏而被进一步处理，以生成富含特定化学成分(例如，C2、C3、C4和C5+)的特定流。
然后在被称为开放式甲烷循环的第三循环或步骤中，通过使被加压的LNG运载流在一主甲烷节热器(economizer)中与以一种下面所述的方式在此第三循环中生成的闪蒸气体(即闪蒸气流)接触，并通过使该被加压的LNG运载流膨胀到接近大气压力，来进一步冷却该被加压的LNG运载流。在该第三制冷循环中的用作制冷剂的闪蒸气体优选地主要包括甲烷，更优选地该制冷剂包含至少大约75摩尔百分比的甲烷，尤其优选地包含至少90摩尔百分比的甲烷，最优选地该制冷剂基本上由甲烷组成。在该被加压的LNG运载流膨胀到接近大气压力期间，该被加压的LNG运载流通过至少一次，优选地为二到四次，更优选地为三次膨胀被冷却，其中每次膨胀使用Joule-Thomson膨胀阀或液力膨胀器作为减压装置。在膨胀之后，使用分离器对该气-液产品进行分离。当使用并正确地操作液力膨胀器时，在闪蒸步骤中所获得的较高的功率回收效率、流的温度的大大降低以及生成较少的蒸汽(这些效果)往往可以大大抵消因该膨胀器产生的更多的资本费用和运行费用。在一个实施例中，可通过首先用一个或多个液力膨胀器闪蒸该流的一部分，然后借助于间接热交换装置用所述闪蒸气流在闪蒸之前冷却该被加压的LNG运载流的剩余部分，从而在闪蒸之前进一步冷却该被加压的LNG运载流。然后，根据温度和压力情况使该被加热的闪蒸气流返回适当的位置以在该开放式甲烷循环中再循环，然后被再压缩。
当进入该第三循环的被加压的LNG运载流，优选地为液流的压力优选地为大约3.79MPa-4.48MPa(大约550-650psia)时，三级闪蒸过程的典型的闪蒸压力是大约1171-1447(170-210)，310-517(45-75)，68.9-276(10-40)kPa(psia)。将该被加压的LNG运载流优选地为液流闪蒸到接近大气压力可生成温度为大约-151℃到-162℃(大约-240°F到-260°F)的LNG产品。
阶式工艺使用一种或多种制冷剂以便将热能从天然气流传递给该制冷剂并最终将所述热能传递到环境中。本质上，整个的制冷系统用作一热泵，其在天然气流被逐渐冷却到越来越低的温度时从该天然气流中除去热能。
液化工艺可使用以下多种冷却(方法)之一，该冷却(方法)包括但不局限于(a)间接热交换，(b)蒸发和(c)膨胀或减压。这里，间接热交换是指这样一个过程，其中制冷剂冷却该要被冷却的物质但在该制冷剂和该要被冷却的物质之间没有实际的物理接触。间接热交换方式的具体示例包括在壳管式换热器、釜式(core-in-kettle)换热器以及钎焊铝制板翅换热器中进行的热交换。制冷剂和要被冷却的物质的物理状态可根据系统的需求以及所选择的换热器的类型而变化。因此，当制冷剂处于液态并且该要被冷却的物质处于液态或气态时，或者当其中一种物质发生相变并且工艺条件不适于使用釜式换热器时，通常使用壳管式换热器。例如，铝和铝合金优选地是构成该换热器管(core)的材料，但是这些材料可能在指定的工艺条件下不适用。当制冷剂处于气态并且该将被冷却的物质处于液态或气态时，通常使用板翅式换热器。最后，当要被冷却的物质处于液态或气态而制冷剂在热交换期间发生从液态到气态的相变时，通常使用釜式换热器。
蒸发冷却是指通过在系统保持恒定压力的条件下使物质的一部分蒸发或汽化来冷却该物质。因此，在蒸发过程中，该物质的蒸发的部分从该物质的保持液态的部分吸收热量，从而冷却该液态部分。
最后，膨胀或减压冷却是指在使气体、液体或两相系统通过一减压装置以减小其压力时发生的冷却。在一实施例中，该膨胀装置是一Joule-Thomson膨胀阀。在另一实施例中，该膨胀装置是液力膨胀器或气体膨胀器。因为膨胀器可从膨胀过程中回收工作能量，所以通过膨胀可使工艺流的温度较低。
图1中示出的流程示意图和装置是本发明的液化工艺的一优选实施例。本领域内的技术人员应当认识到，图1仅是示意性视图，因此为了清楚起见，省略了工业设备为成功运行所必需的许多装置。这些装置包括例如压缩机控制器、流量和水位测量器以及相应的控制器、温度和压力控制器、泵、电机、过滤器、附加的换热器，以及阀等。可根据标准的工程实践配备这些装置。
为了便于理解图1，使用以下的标号命名。标号为100-199的项对应于主要容纳甲烷的流动管路或管道。标号为200-299的项是容纳和/或处理主要包含甲烷的液流的工艺容器和设备。标号为300-399的项是容纳和/或处理主要包含丙烷的液流的流动管路或管道。标号为400-499的项是容纳和/或处理主要包含丙烷的液流的工艺容器和设备。标号为500-599的项是主要容纳乙烯的流动管路或管道。标号为600-699的项是容纳和/或处理主要包含乙烯的液流的工艺容器和设备。标号为700-799的项是机械驱动器。标号为800-899的项是与图1中所示的系统中的热量回收系统、蒸汽生成或其它各种元件有关的管道或设备。
参照图1，如上所述的，天然气原料流从一天然气管道进入管道100。在一入口压缩机202中，天然气被压缩并被空气冷却，从而从压缩机202流出的天然气的压力通常在大约3.44MPa到大约5.51Mpa(大约500psia到大约800psia)的范围内，温度通常在大约23.8℃到大约79.4℃(大约75°F到大约175°F)的范围内。然后，天然气经由管道102流入一酸气去除单元204。酸气去除单元优选地使用胺溶剂(例如Diglycol Amine)以除去酸气例如CO2和H2S。优选地，酸气去除单元204可用于将CO2除至小于50ppmv，将H2S除至小于2ppmv。在除去酸气之后，天然气经由管道104传送给可用于除去天然气中基本所有的水分的脱水单元206。脱水单元206优选地使用多层的可再生分子筛系统来干燥该天然气。然后被干燥的天然气经由管道106传送到一汞去除系统208。汞去除系统208优选地使用至少一个包含浸硫活性碳的固定的床式容器(bed vessel)以从天然气中除去汞。所得到的经过预处理的天然气通过管道108进入该液化系统。
作为第一制冷循环的一部分，在分别被第一和第二燃气轮机驱动器700、702驱动的第一和第二多级丙烷压缩机400、402中压缩气态丙烷。尽管可以使用由一个驱动器驱动的机械连接在一起的分离的单元，但是该三级压缩优选地由一个整体单元(即主体部分)提供。一旦压缩完，则分别经由管道300、302将从第一和第二丙烷压缩机400、402流出的压缩过的丙烷引入一共用管道304中。然后该压缩过的丙烷通过共用管道304到达冷却器404。紧接该冷却器404下游的液化丙烷的压力和温度优选地为大约37.7-54.4℃(大约100-130°F)和1.17-1.45Mpa(170-210psia)。尽管图1中未示出，但是优选地，一分离容器可位于冷却器404的下游以及膨胀阀406的上游以便从液化丙烷中除去剩余的轻的成分。该容器可以由单级气液分离器组成，或者更复杂地由一蓄积器部分、一冷凝器部分以及一吸收器部分组成，后两者可连续操作或定期地在线以便从丙烷中除去剩余的轻的成分。根据具体情况，流出该容器的流或流出冷却器404的流通过一管道306到达一减压装置例如膨胀阀406，在其中通过蒸发或闪蒸该液化丙烷的一部分以减小该液化丙烷的压力。然后，所得到的两相产物通过管道308流到高级丙烷冷却器408，以便通过间接热交换装置239、210和606与经由管道158引入的气态甲烷制冷剂、经由管道108引入的天然气原料流，以及经由管道506引入的气态乙烯制冷剂进行间接热交换，从而生成分别经由管道160、110和312输送的冷却过的气流。
从冷却器408流出的被闪蒸的丙烷气通过管道310返回到该第一和第二丙烷压缩机400、402的高级入口。剩余的液态丙烷通过管道312，并因通过一减压装置(示出为膨胀阀410)其压力进一步降低，于是该液态丙烷的另一部分被闪蒸。然后，所得的两相流通过管道314被供给到一中间级丙烷冷却器412，从而为冷却器412提供冷却剂。
从高级丙烷冷却器408流出的冷却过的天然气原料流经由管道110流到一分液容器210，在该容器中气相和液相分离。经由管道112移出富含C3+成分的液相。经由管道114移出气相并将该气相传送到中间级丙烷冷却器412。经由管道508将乙烯制冷剂引入冷却器412。在冷却器412中，分别用间接热交换装置214和608冷却该处理过的天然气流和乙烯制冷剂流，从而生成通过管道116和510的被冷却的处理过的天然气流和乙烯制冷剂流。丙烷制冷剂的被这样蒸发的部分被分离出来并通过管道316到达丙烷压缩机400、402的中间级的入口。液态丙烷通过管道318，并因通过一减压装置(示出为膨胀阀414)其压力进一步降低，于是另一部分液化丙烷被闪蒸。然后，所得的两相流通过管道320被供给到一低级丙烷冷却器/冷凝器416，从而向冷却器416提供冷却剂。
如图1所示，被冷却的处理过的天然气流从中间级丙烷冷却器412经由管道116流到低级的丙烷冷却器/冷凝器416。在冷凝器416中，通过间接热交换装置216冷却该流。乙烯制冷剂流以类似的方式从中间级丙烷冷却器412经由管道510流到低级丙烷冷却器/冷凝器416。在该冷却器/冷凝器中，通过间接热交换装置610几乎使该乙烯制冷剂全部冷凝。从该低级丙烷冷却器/冷凝器416移出该蒸发的丙烷并经由管道322将其返回到丙烷压缩机400、402的低级入口。尽管图1示出在同一容器中冷却通过管道116和510提供的流，但是冷却流116以及冷却和冷凝流510可分别在单独的工艺容器(例如，一个单独的冷却器和一个单独的冷凝器)中进行。
如图1中所示，经由管道162提供一部分经冷却的压缩的开放式甲烷循环气流，该气流与通过管道118流出低级丙烷冷却剂/冷凝器416的处理过的天然气原料流组合，从而形成液化流，该液化流然后经由管道120被引入高级乙烯冷却器618。乙烯制冷剂通过管道512流出低级丙烷冷却器/冷凝器416并供给到一分离容器612，在该容器中通过管道513移出轻的成分，并经由管道514移出冷凝的乙烯。分离容器612类似于前面所述的用于从液化丙烷制冷剂中移出轻的成分的容器，它可以是单级气/液分离器或对从该系统移出的轻的成分有更大的选择性的多级操作(组件)。在此过程中在该位置的乙烯制冷剂的温度通常在大约-26℃到大约-34.4℃(大约-15°F到大约-30°F)的范围内，并且压力在大约1.86MPa到大约2.07MPa(大约270psia到大约300psia)的范围内。然后，该乙烯制冷剂经由管道514流入一主乙烯节热器690，其中使用间接热交换装置614冷却该制冷剂，然后经由管道516移出该制冷剂，并将该制冷剂传送到一减压装置例如膨胀阀616，于是该制冷剂被闪蒸到预先选择的温度和压力并经由管道518供给高级乙烯冷却器618。经由管道520从该冷却器中移出蒸汽，并将蒸汽传送给主乙烯节热器690，在该节热器中该蒸汽用作通过间接热交换装置619的冷却剂。然后，经由管道522从该乙烯节热器690中移出乙烯蒸汽，并将该蒸汽传送给第一和第二乙烯压缩机600、602的高级入口。经由管道524移出没有在该高级乙烯冷却器618中蒸发的乙烯冷却剂，并将其返回到乙烯节热器690以便通过间接热交换装置620进一步冷却，该冷却剂经由管道526从该乙烯节热器690中被移出，并在一减压装置(示出为膨胀阀622)中被闪蒸，随之经由管道528将所得的两相产物引入一低级乙烯冷却器624。通过管道122从该高级乙烯冷却器618移出该液化流，并将其直接供给低级乙烯冷却器624，在该冷却器中通过间接热交换装置220该液化流进行进一步冷却并且部分冷凝。然后，所得的两相流经由管道124流入一两相分离器222，从该分离器生成通过管道128的富含甲烷的蒸汽流，和通过管道126的富含C2+成分的液流，该液流随后在容器224中被闪蒸或分馏，从而生成通过管道132的较重的流以及经由管道164传送的第二富含甲烷的流，该第二富含甲烷的流与通过管道150的第二流混合之后供给高级甲烷压缩机234、236。
管道128中的流和经由管道129提供的冷却过的被压缩的开放式甲烷循环气流相混合，并经由管道130供给到一低级乙烯冷凝器628，在该冷凝器中该流通过间接热交换装置226与从低级乙烯冷却器624流出的液体进行热交换，该液体经由管道532传送到低级乙烯冷凝器628。在冷凝器628中，该混合流被冷凝，并且从该冷凝器628中通过管道134排出，成为加压的LNG运载流。通过管道530的从低级的乙烯冷却器624流出的蒸汽和通过管道534的从低级乙烯冷凝器628流出的蒸汽相混合，并经由管道536传送到主乙烯节热器690，在其中该蒸汽用作通过间接热交换装置630的冷却剂。然后，该流通过管道538从主乙烯节热器690传送到乙烯压缩机600、602的低级入口。如图1中所示，将来源于经由压缩机600、602的低级入口引入的蒸汽的该压缩机排出物移出，通过中间级冷却器640、642对其冷却，并使其返回乙烯压缩机600、602以便与管道522中的高级流一起注入(该压缩机)。尽管该两级的每一级均可以是一个单独的组件并且这些组件机械连接在一公共驱动器上，但优选地该两级是一个整体组件。乙烯压缩机600、602的压缩的乙烯产物经由管道500和502传送到一共用管道504。然后，该压缩的乙烯经由共用管道504传送到下游冷却器604。冷却器604的产物经由管道506流动，并如上所述被引入高级丙烷冷却器408。
管道134中的该加压的LNG运载流的温度通常在从大约-95.5℃到大约-78.8℃(大约-140°F到大约-110°F)的范围内，并且压力通常在从大约4.14Mpa到大约4.34Mpa(大约600psia到大约630psia)的范围内，该流优选地全部是液流。该流经由管道134通过一主甲烷节热器290，在其中使用间接热交换装置228进一步冷却该流，这在下文中将说明。从该主甲烷节热器290流出的加压的LNG运载流通过管道136，并且因通过一减压装置(示出为膨胀阀229)其压力进一步降低，该减压装置蒸发或闪蒸该气流的一部分从而生成闪蒸气流。然后，该经过闪蒸的流经由管道138传送到一高级甲烷闪蒸器230，在该闪蒸器中该流分离成一从管道140排出的闪蒸气流和一从管道166排出的液相流(即被加压的LNG运载流)。然后，该闪蒸气流经由管道140传送到主甲烷节热器290，在该装置中该流用作通过间接热交换装置232的冷却剂。该闪蒸气流(即被加热的闪蒸气流)经由管道150流出该主甲烷节热器290，在该管道150中该闪蒸气流与通过管道164传送的气流相混合。然后，这些流供给到高级甲烷压缩机234、236的入口。管道166中的液相通过第二甲烷节热器244，在其中使用下游的闪蒸气流通过间接热交换装置246进一步冷却该液体。被冷却的液体经由管道168离开该第二甲烷节热器244，并且被一减压装置(示出为膨胀阀248)膨胀或闪蒸以进一步降低压力，同时该液体的第二部分被蒸发。然后，该经过闪蒸的流被传送到中间级的甲烷闪蒸器250，在其中该流被分离成一通过管道172的闪蒸气流和一通过管道170的液相流。该闪蒸气流通过管道172流到第二甲烷节热器244，其中该气体经由间接热交换装置252冷却通过管道166引入到该节热器244的液体。管道174用作第二甲烷节热器244中的间接热交换装置252和主甲烷节热器290中的间接热交换装置254之间的流动管道。被加热的闪蒸气流经由管道176从主甲烷节热器290流出，该管道176与中间级的甲烷压缩机256、258的入口相连接。因通过一减压装置(示出为膨胀阀260)，经由管道170离开该中间级闪蒸器250的液相的压力进一步降低，优选为大约172kPa(25psia)。再次蒸发或闪蒸该液化气体的第三部分。从膨胀阀260流出的流体传送到最后的或低级闪蒸器262。在闪蒸器262中，分离出作为闪蒸气流的汽相，并且使其通过管道180传送到第二甲烷节热器244，在其中该闪蒸气流用作通过间接热交换装置264的冷却剂，然后经由与该主甲烷节热器290相连接的管道182离开第二甲烷节热器244，在该节热器290中该闪蒸气体用作通过间接热交换装置266的冷却剂，并最终通过与低级甲烷压缩机268、270的入口相连接的管道184流出该主甲烷节热器290。闪蒸器262的液化天然气产物(即LNG流)通过管道178传送给储存单元，该产物接近大气压力。优选地，从该储存单元流出的低压、低温LNG汽化蒸汽流可通过与管道180、182或184中的低压闪蒸气体相混合而被复原；根据要尽可能接近地使气流温度匹配的需要选择管道。
如图1所示，甲烷压缩机234、236、256、258、268、270优选地为机械连接到一起以被两个驱动器704和706驱动的独立单元。在进行第二级压缩之前，来自低级甲烷压缩机268、270的压缩气体通过中间级冷却器280、282并与管道176中的中压气体相混合。在进行第三级压缩之前，来自中间级甲烷压缩机256、258的压缩气体通过中间级冷却器284、286并与经由管道150提供的高压气体相混合。该压缩气体(即压缩过的开放式甲烷循环气流)通过管道152、154从高级甲烷压缩机234、236排出，并在管道156内相混合。然后，如上所述，该被压缩的甲烷气在冷却器238中被冷却并经由管道158传送到高级丙烷冷却器408。该流在冷却器408中通过间接热交换装置239进行冷却，并经由管道160流到该主甲烷节热器290中。这里以及如上所述，压缩机也指每个压缩级以及任何与级间冷却相关的设备。
如图1所示，从冷却器408流出并进入主甲烷节热器290的被压缩的开放式甲烷循环气流通过流经间接热交换装置240而被全部冷却。然后，经由管道162移出该被冷却的气流的一部分，并使其在高级乙烯冷却器618的上游与处理过的天然气原料流相混合。在主甲烷节热器290中该被冷却的气流的剩余部分通过间接热交换装置242被进一步冷却，并且通过管道129从其中排出。该流在乙烯冷凝器628的上游的一个位置与管道128中的流相混合，然后在乙烯冷凝器628中，该液化流的大部分通过流经间接热交换装置226而发生液化。
如图1所示，优选地，第一丙烷压缩机400和第一乙烯压缩机600由一个第一燃气轮机700驱动，而第二丙烷压缩机402和第二乙烯压缩机602由一个第二燃气轮机702驱动。该第一和第二燃气轮机700、702可以是任何合适的市场上可买到的燃气轮机。优选地，燃气轮机700、702是可从GE Power Systems，Atlanta、Georgia得到的Frame7或Frame9燃气轮机。从图1可见，丙烷压缩机400、402和乙烯压缩机600、602都平行地流体连通到它们各自的丙烷制冷循环和乙烯制冷循环中，从而每个压缩机可为在各制冷循环中使用的大约一半制冷剂流提供全部压力增量。这种多个丙烷和乙烯压缩机的平行配置可提供一种“两套配置”的设计，该设计可大大提高LNG装置的可用性。因此，例如，即使需要关闭第一燃气轮机700以便进行维护或维修，整个LNG装置也不需要关闭，因为仍可使用第二燃气轮机702、第二丙烷压缩机402和第二乙烯压缩机602以保持该装置在线。
这种“两套配置”的理念还可通过使用两个驱动器704、706向甲烷压缩机234、236、256、258、268、270提供动力来表现。第一蒸汽轮机704用于向第一高级甲烷压缩机234、第一中间级甲烷压缩机256和第一低级甲烷压缩机268提供动力，而第二蒸汽轮机706用于向第二高级甲烷压缩机236、第二中间级甲烷压缩机258和第二低级甲烷压缩机270提供动力。该第一和第二蒸汽轮机704、706可以是任何合适的市场上可买到的蒸汽轮机。从图1可见，该第一甲烷压缩机234、256、268互相串联并且与第二甲烷压缩机236、258、270平行地流体连通到该开放式甲烷制冷循环中。因此，第一甲烷压缩机234、256、268相配合以便为该开放式甲烷制冷循环中的大约一半甲烷制冷剂流提供全部压力增量，每个第一压缩机268、256、234提供该全部压力增量的一部分。同样，第二甲烷压缩机236、258、270相配合以便为该开放式甲烷制冷循环中的另一半甲烷制冷剂流提供全部压力增量，每个第二压缩机270、258、236提供该全部压力增量的一部分。甲烷驱动器和压缩机的这种配置与该“两套配置”的设计理念一致。因此，例如，即使需要关闭第一蒸汽轮机704以便进行维护或维修，整个LNG装置也不需要关闭，因为仍可使用第二蒸汽轮机706、第二甲烷压缩机236、258、270以保持该装置在线。
除了由开放式甲烷循环的驱动器/压缩机配置所提供的“两套配置“的优点之外，使用两个蒸汽轮机704、706而不是一个驱动器使得可省略串联连接的甲烷压缩机234、256、268以及236、258、270之间的齿轮箱。就购买、安装和维护而言该齿轮箱是比较昂贵的。两个蒸汽轮机704、706的运行速度可高于一个大的传统轮机，从而可以省略齿轮箱(通常位于中间级压缩机和高级压缩机之间)。此外，尤其是从这种设计带来的好处考虑，两个较小的蒸汽轮机的资本费用与一个大的轮机相比是很小的。
在开放式甲烷制冷循环中使用蒸汽轮机704、706而不是燃气轮机，还使得可通过废热回收而提高该装置的热效率。图1示出热废气离开燃气轮机700、702并经由管道800传送到一间接换热器802。在换热器802中，燃气轮机的废气的热量被传送给在管道804中流动的水/蒸汽流。然后，在管道804中被加热的流可经由蒸汽管道806，810传送到第一和第二蒸汽轮机704、706。因此，可利用从燃气轮机700、702的废气中回收的热量协助向蒸汽轮机704、706提供动力，从而提高LNG装置的热效率。
使用燃气轮机驱动压缩机的LNG装置面临的一个难题是该燃气轮机的起动。为了起动燃气轮机，必须首先使用外部起动器使该燃气轮机旋转。然而，起动蒸汽轮机就不需要使用外部起动器。图1示出，可使用一蒸汽源例如小型锅炉812，通过经由管道814、804、806、810将高压蒸汽引入蒸汽轮机704、706来起动蒸汽轮机704、706。此外，辅助/起动蒸汽轮机708、710可与燃气轮机700、702机械连接。该辅助/起动蒸汽轮机708、710可由小型锅炉812提供动力(经由管道816、818、820)，并用于使燃气轮机700、702旋转到一个合适的起动RPM。此外，在LNG装置的正常操作期间也可使用辅助/起动(蒸汽)轮机708、710，以提供驱动丙烷压缩机400、402和乙烯压缩机600、602的附加动力。
上述的本发明的优选形式仅用作示例，而不应用于限定本发明的范围。本领域内的技术人员可容易地对上述的示例性实施例进行各种变型而不会偏离本发明范围。
因此，发明人的目的是根据等同原则确定和评价本发明的合理的公平的范围。该范围适用于任何本质上不偏离由下面的权利要求书阐明的本发明的范围但却偏离其字面范围的装置。

Claims (79)

1.一种用于使天然气液化的工艺，所述工艺包括以下步骤：
(a)使用第一燃气轮机驱动第一压缩机，从而压缩第一制冷循环的第一制冷剂；
(b)使用第二燃气轮机驱动第二压缩机，从而压缩该第一制冷循环的该第一制冷剂；
(c)使用第一蒸汽轮机驱动第三压缩机，从而压缩第二制冷循环的第二制冷剂；以及
(d)使用第二蒸汽轮机驱动第四压缩机，从而压缩该第二制冷循环的该第二制冷剂。
2.一种根据权利要求1的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(e)使用该第一燃气轮机驱动第五压缩机，从而压缩第三制冷剂；以及
(f)使用该第二燃气轮机驱动第六压缩机，从而压缩该第三制冷剂。
3.一种根据权利要求2的工艺，其特征在于，所述第二和第三制冷剂的成分基本不相同。
4.一种根据权利要求2的工艺，其特征在于，所述第一和第三制冷剂的成分基本不相同。
5.一种根据权利要求4的工艺，其特征在于，所述第一制冷剂主要包括丙烷。
6.一种根据权利要求5的工艺，其特征在于，所述第二制冷剂主要包括甲烷，所述第三制冷剂主要包括乙烯。
7.一种根据权利要求1的工艺，其特征在于，所述第一制冷循环是一封闭式制冷循环。
8.一种根据权利要求7的工艺，其特征在于，所述第二制冷循环是一开放式制冷循环。
9.一种根据权利要求1的工艺，其特征在于，所述第一和第二压缩机平行地连接到该第一制冷循环中，所述第三和第四压缩机平行地连接到该第二制冷循环中。
10.一种根据权利要求1的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(g)从该第一和第二燃气轮机中的至少一个回收废热；以及
(h)利用至少一部分该回收的废热协助向该第一和第二蒸汽轮机中的至少一个提供动力。
11.一种根据权利要求1的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(i)从该第一和第二燃气轮机两者回收废热；以及
(j)利用至少一部分该回收的废热协助向该第一和第二蒸汽轮机提供动力。
12.一种根据权利要求1的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(k)使用第三蒸汽轮机协助驱动该第一压缩机；以及
(l)使用第四蒸汽轮机协助驱动该第二压缩机。
13.一种用于使天然气液化的工艺，所述工艺包括以下步骤：
(a)使用第一燃气轮机驱动第一压缩机和第二压缩机，从而分别在该第一和第二压缩机中压缩第一和第二制冷剂；
(b)使用第二燃气轮机驱动第三压缩机和第四压缩机，从而分别在该第三和第四压缩机中压缩该第一和该第二制冷剂；
(c)从该第一和第二燃气轮机中的至少一个回收废热；
(d)利用至少一部分该回收的废热以协助向第一蒸汽轮机提供动力；以及
(e)在由该第一蒸汽轮机驱动的第五压缩机中压缩第三制冷剂。
14.一种根据权利要求13的工艺，其特征在于，所述第一、第二和第三制冷剂分别包含至少50摩尔百分比的不同的第一、第二和第三碳氢化合物。
15.一种根据权利要求14的工艺，其特征在于，所述第一碳氢化合物是丙烷或丙烯，所述第二碳氢化合物是乙烷或乙烯，所述第三碳氢化合物是甲烷。
16.一种根据权利要求15的工艺，其特征在于，所述第一、第二和第三制冷剂分别包含至少75摩尔百分比的该第一、第二和第三碳氢化合物。
17.一种根据权利要求13的工艺，其特征在于，所述第一和第三压缩机平行地连接到第一制冷循环中，所述第二和第四压缩机平行地连接到第二制冷循环中。
18.一种根据权利要求13的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(f)利用至少一部分该回收的废热以协助向第二蒸汽轮机提供动力；以及
(g)在由该第二蒸汽轮机驱动的第六压缩机中压缩该第三制冷剂。
19.一种根据权利要求18的工艺，其特征在于，所述第一和第三压缩机平行地连接到第一制冷循环中，所述第二和第四压缩机平行地连接到第二制冷循环中，所述第五和第六压缩机平行地连接到第三制冷循环中。
20.一种根据权利要求19的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(h)在由该第一蒸汽轮机驱动的第七和第八压缩机中压缩该第三制冷剂；以及
(i)在由第二蒸汽轮机驱动的第九和第十压缩机中压缩该第三制冷剂。
21.一种根据权利要求20的工艺，其特征在于，所述第五、第七和第八压缩机串联地连接到该第三制冷循环中，所述第六、第九和第十压缩机串联地连接到该第三制冷循环中。
22.一种根据权利要求21的工艺，其特征在于，所述第五、第七和第八压缩机与所述第六、第九和第十压缩机平行地连接到该第三制冷循环中。
23.一种根据权利要求22的工艺，其特征在于，所述第一制冷剂主要包括丙烷，所述第二制冷剂主要包括乙烯，所述第三制冷剂主要包括甲烷。
24.一种根据权利要求13的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(j)使至少一部分该第三制冷剂与该天然气相混合。
25.一种根据权利要求13的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(k)在一开放式甲烷制冷循环中使用至少一部分该天然气作为该第三制冷剂。
26.一种根据权利要求13的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(l)用该第一和第二制冷剂冷却该第三制冷剂。
27.一种根据权利要求13的工艺，其特征在于，所述工艺是一种阶式天然气液化工艺。
28.一种用于使天然气液化的工艺，所述工艺包括以下步骤：
(a)在由第一燃气轮机驱动的第一压缩机中压缩第一制冷剂；
(b)从该第一燃气轮机回收废热；
(c)利用至少一部分从该第一燃气轮机回收的废热协助向第一蒸汽轮机提供动力；以及
(d)在由该第一蒸汽轮机驱动的第二压缩机中压缩第二制冷剂，所述第二制冷剂主要包括甲烷。
29.一种根据权利要求28的工艺，其特征在于，所述第一制冷剂主要包括选自丙烷、丙烯、乙烷、乙烯及其组合的碳氢化合物。
30.一种根据权利要求28的工艺，其特征在于，所述第一制冷剂主要包括丙烷或丙烯，所述第二制冷剂包括至少大约75摩尔百分比的甲烷。
31.一种根据权利要求28的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(e)在第一冷却器中用该第一制冷剂冷却该天然气；以及
(f)在该第一冷却器的下游，在一节热器中用该第二制冷剂冷却该天然气。
32.一种根据权利要求31的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(g)在由第二燃气轮机驱动的第三压缩机中压缩第三制冷剂；
(h)从该第二燃气轮机回收废热；以及
(i)利用至少一部分从该第二燃气轮机回收的废热协助向该第一蒸汽轮机提供动力。
33.一种根据权利要求32的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(j)在该第一冷却器的下游和该节热器的上游，在第二冷却器中用该第三制冷剂冷却该天然气。
34.一种根据权利要求33的工艺，其特征在于，所述第一制冷剂主要包括丙烷或丙烯，所述第二制冷剂主要包括甲烷，所述第三制冷剂主要包括乙烷或乙烯。
35.一种根据权利要求34的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(k)在该第二冷却器的下游，分离至少一部分该天然气以用作该第二制冷剂。
36.一种根据权利要求33的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(l)在由该第一燃气轮机驱动的第四压缩机中压缩至少一部分该第三制冷剂；以及
(m)在由该第二燃气轮机驱动的第五压缩机中压缩至少一部分该第一制冷剂。
37.一种根据权利要求28的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(n)利用至少一部分从该第一燃气轮机回收的废热协助向一第二蒸汽轮机提供动力；以及
(o)在由该第二蒸汽轮机驱动的第六压缩机中压缩至少一部分该第二制冷剂。
38.一种根据权利要求37的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(p)在由该第一蒸汽轮机驱动的第七和第八压缩机中压缩至少一部分该第二制冷剂；以及
(q)在由该第二蒸汽轮机驱动的第九和第十压缩机中压缩至少一部分该第二制冷剂。
39.一种根据权利要求38的工艺，其特征在于，所述第一制冷剂主要包含丙烷，所述第二制冷剂主要包含甲烷，所述第三制冷剂主要包含乙烯。
40.一种用于使天然气液化的工艺，所述工艺包括以下步骤：
(a)在由第一轮机驱动的第一压缩机中压缩第一制冷剂，所述第一制冷剂主要包括选自丙烷、丙烯及其组合的碳氢化合物；
(b)在由该第一轮机驱动的第二压缩机中压缩第二制冷剂，所述第二制冷剂主要包括选自乙烷、乙烯及其组合的碳氢化合物；
(c)在第一冷却器中用该第一制冷剂冷却该天然气；以及
(d)在第二冷却器中用该第二制冷剂冷却该天然气。
41.一种根据权利要求40的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(e)在由第二轮机驱动的第三压缩机中压缩至少一部分该第一制冷剂；以及
(f)在由该第二轮机驱动的第四压缩机中压缩至少一部分该第二制冷剂。
42.一种根据权利要求41的工艺，其特征在于，所述第一和第二轮机是气动轮机。
43.一种根据权利要求42的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(g)在一节热器中用一部分该天然气作为第三制冷剂来冷却该天然气。
44.一种根据权利要求43的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(h)在由第三轮机驱动的第五压缩机中压缩至少一部分该第三制冷剂，所述第三轮机是一蒸汽驱动的轮机。
45.一种根据权利要求44的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(i)从该第一和第二轮机中的至少一个回收废热；以及
(j)利用至少一部分该回收的废热协助向该第三轮机提供动力。
46.一种根据权利要求45的工艺，其特征在于，所述第二冷却器位于该第一冷却器的下游，所述节热器位于该第二冷却器的下游。
47.一种根据权利要求46的工艺，其特征在于，所述第一制冷剂主要包括丙烷，所述第二制冷剂主要包括乙烯，所述第三制冷剂主要包括甲烷。
48.一种根据权利要求47的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(k)在由第四轮机驱动的第六压缩机中压缩至少一部分该第三制冷剂，所述第四轮机是一蒸汽驱动的轮机。
49.一种用于使天然气液化的工艺，所述工艺包括以下步骤：
(a)使用一部分该天然气作为第一制冷剂以冷却该天然气；
(b)利用由第一蒸汽轮机驱动的第一组压缩机压缩至少一部分该第一制冷剂；以及
(c)利用由第二蒸汽轮机驱动的第二组压缩机压缩至少一部分该第一制冷剂。
50.一种根据权利要求49的工艺，其特征在于，所述第一和第二组压缩机平行地连接到第一制冷循环中。
51.一种根据权利要求50的工艺，其特征在于，所述第一组压缩机包含串联连接到该第一制冷循环中的至少两个单独的压缩机，所述第二组压缩机包含串联连接到该第一制冷循环中的至少两个单独的压缩机。
52.一种根据权利要求51的工艺，其特征在于，步骤(b)包括使该第一组压缩机中的各压缩机以基本相同的速度旋转，步骤(c)包括使该第二组压缩机中的各压缩机以基本相同的速度旋转。
53.一种根据权利要求49的工艺，其特征在于，该第一组压缩机中相邻的各压缩机在不使用齿轮箱的情况下彼此驱动连接，该第二组压缩机中相邻的各压缩机在不使用齿轮箱的情况下彼此驱动连接。
54.一种根据权利要求53的工艺，其特征在于，所述第一组压缩机包含串联连接到该第一制冷循环中的至少三个单独的压缩机，所述第二组压缩机包含串联连接到该第一制冷循环中的至少三个单独的压缩机。
55.一种根据权利要求49的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(d)用由第一燃气轮机驱动的第二制冷剂压缩机压缩第二制冷剂；
(e)用该第二制冷剂冷却该天然气；
(f)从该第一燃气轮机回收废热；以及
(g)利用该回收的废热协助向该第一和第二蒸汽轮机中的至少一个提供动力。
56.一种根据权利要求55的工艺，其特征在于，所述第一制冷剂主要包括甲烷，所述第二制冷剂主要包括选自丙烷、丙烯、乙烷、乙烯及其组合的碳氢化合物。
57.一种用于起动一LNG装置的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)在蒸汽发生器中生成高压蒸汽；
(b)用该高压蒸汽的第一部分向与第一燃气轮机驱动地连接的第一起动蒸汽轮机提供动力；
(c)用该高压蒸汽的第二部分向与第二燃气轮机驱动地连接的第二起动蒸汽轮机提供动力；
(d)用该高压蒸汽的第三部分向与第一组压缩机驱动地连接的第一主蒸汽轮机提供动力；以及
(e)用该高压蒸汽的第四部分向与第一组压缩机驱动地连接的第二主蒸汽轮机提供动力；
58.一种用于使天然气液化的装置，所述装置在多个制冷循环中使用多种制冷剂以便在多个级中冷却该天然气，所述装置包括：
用于压缩第一制冷循环的第一制冷剂的第一压缩机；
用于压缩第二制冷循环的第一制冷剂的第二压缩机；
用于驱动该第一和第二压缩机的第一燃气轮机；
用于压缩该第一制冷循环的该第一制冷剂的第三压缩机；
用于压缩该第二制冷循环的该第二制冷剂的第四压缩机；
用于驱动该第三和第四压缩机的第二燃气轮机；
用于压缩第三制冷循环的第三制冷剂的第五压缩机；
用于驱动该第五压缩机的第一蒸汽轮机；以及
用于从该第一和第二燃气轮机中的至少一个回收废热并利用该回收的废热协助向该第一蒸汽轮机提供动力的热量回收系统。
59.一种根据权利要求58的装置，其特征在于，所述第一燃气轮机包括一排气口，所述第一蒸汽轮机包括一进气口，所述热量回收系统包括一间接换热器，该换热器具有与该第一燃气轮机的排气口流体连通的第一侧和与该第一蒸汽轮机的进气口流体连通的第二侧。
60.一种根据权利要求58的装置，其特征在于，所述第一和第三压缩机平行地流体连通到该第一制冷循环中，所述第二和第四压缩机平行地流体连通到该第二制冷循环中。
61.一种根据权利要求60的装置，其特征在于，该装置还包括：用于压缩该第三制冷循环中的第三制冷剂的第六压缩机；以及用于向该第六压缩机提供动力的第二蒸汽轮机。
62.一种根据权利要求61的装置，其特征在于，所述第五和第六压缩机平行地流体连通到该第三制冷循环中。
63.一种根据权利要求62的装置，其特征在于，该装置还包括：用于压缩该第三制冷剂的第七压缩机，所述第七压缩机由该第一蒸汽轮机驱动；以及用于压缩该第三制冷剂的第八压缩机，所述第八压缩机由该第二蒸汽轮机驱动。
64.一种根据权利要求63的装置，其特征在于，该装置还包括：用于压缩该第三制冷剂的第九压缩机，所述第九压缩机由该第一蒸汽轮机驱动；以及用于压缩该第三制冷剂的第十压缩机，所述第十压缩机由该第二蒸汽轮机驱动。
65.一种根据权利要求64的装置，其特征在于，所述第五、第七和第九压缩机串联地流体连通到该第三制冷循环中，所述第六、第八和第十压缩机串联地流体连通到该第三制冷循环中。
66.一种根据权利要求65的装置，其特征在于，所述第五、第七和第九压缩机与所述第六、第八和第十压缩机平行地流体连通到该第三制冷循环中。
67.一种用于使天然气液化的装置，所述装置在第一制冷循环中使用第一制冷剂以协助冷却该天然气，所述装置包括：
第一蒸汽轮机；
由该第一蒸汽轮机驱动并可用于压缩至少一部分该第一制冷剂的第一组压缩机；
第二蒸汽轮机；以及
由该第二蒸汽轮机驱动并可用于压缩至少一部分该第一制冷剂的第二组压缩机。
68.一种根据权利要求67的装置，其特征在于，所述第一组压缩机包含串联连接到该第一制冷循环中的至少两个单独的压缩机，所述第二组压缩机包含串联连接到该第一制冷循环中的至少两个单独的压缩机。
69.一种根据权利要求68的装置，其特征在于，该第一组压缩机中的所述各压缩机以一种方式彼此驱动连接，该方式要求当由该第一蒸汽轮机驱动时该第一组压缩机中的所有压缩机以基本相同的速度旋转；并且，该第二组压缩机中的所述各压缩机以一种方式彼此驱动连接，该方式要求当由该第二蒸汽轮机驱动时该第二组压缩机中的所有压缩机以基本相同的速度旋转。
70.一种根据权利要求68的装置，其特征在于，所述第一和第二组压缩机平行地连接到该第一制冷循环中。
71.一种根据权利要求70的装置，其特征在于，所述第一制冷剂主要包括甲烷。
72.一种根据权利要求68的装置，其特征在于，该第一组压缩机中的所述各压缩机在不使用齿轮箱的情况下彼此驱动连接，该第二组压缩机中的所述各压缩机在不使用齿轮箱的情况下彼此驱动连接。
73.一种根据权利要求72的装置，其特征在于，所述第一组压缩机包含串联连接到该第一制冷循环中的至少三个单独的压缩机，所述第二组压缩机包含串联连接到该第一制冷循环中的至少三个单独的压缩机。
74.一种根据权利要求73的装置，其特征在于，所述第一制冷剂包含至少75摩尔百分比的甲烷。
75.一种根据权利要求1的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(m)蒸发通过步骤(a)-(d)生成的液化天然气。
76.一种根据权利要求13的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(m)蒸发通过步骤(a)-(e)生成的液化天然气。
77.一种根据权利要求28的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(r)蒸发通过步骤(a)-(d)生成的液化天然气。
78.一种根据权利要求40的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(l)蒸发通过步骤(a)-(d)生成的液化天然气。
79.一种根据权利要求49的工艺，其特征在于，该工艺还包括以下步骤：
(h)蒸发通过步骤(a)-(c)生成的液化天然气。
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