EA026653B1 - Способ охлаждения - Google Patents

Способ охлаждения Download PDF

Info

Publication number
EA026653B1
EA026653B1 EA201290951A EA201290951A EA026653B1 EA 026653 B1 EA026653 B1 EA 026653B1 EA 201290951 A EA201290951 A EA 201290951A EA 201290951 A EA201290951 A EA 201290951A EA 026653 B1 EA026653 B1 EA 026653B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
refrigerant
stream
heat exchanger
cooling
refrigerant stream
Prior art date
Application number
EA201290951A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201290951A1 (ru
Inventor
Дзин-Кук Ким
Суэсун Чжэн
Original Assignee
Дзе Юниверсити Оф Манчестер
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
Priority claimed from GBGB1005016.9A external-priority patent/GB201005016D0/en
Application filed by Дзе Юниверсити Оф Манчестер filed Critical Дзе Юниверсити Оф Манчестер
Publication of EA201290951A1 publication Critical patent/EA201290951A1/ru
Publication of EA026653B1 publication Critical patent/EA026653B1/ru

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
    • 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
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0012—Primary atmospheric gases, e.g. air
    • 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
    • F25J1/0012—Primary atmospheric gases, e.g. air
    • F25J1/0015—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
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0012—Primary atmospheric gases, e.g. air
    • F25J1/0017—Oxygen
    • 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
    • F25J1/0027—Oxides of carbon, e.g. CO2
    • 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
    • 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
    • F25J1/003—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
    • F25J1/0057—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 after expansion of the liquid refrigerant stream with extraction of work
    • 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
    • F25J1/0214—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 dual level refrigeration cascade with at least one 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
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • 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
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • F25J1/0249—Controlling refrigerant inventory, i.e. composition or quantity
    • 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
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0252—Control strategy, e.g. advanced process control or dynamic modeling
    • 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
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0275—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines adapted for special use of the liquefaction unit, e.g. portable or transportable devices
    • F25J1/0277—Offshore use, e.g. during shipping
    • F25J1/0278—Unit being stationary, e.g. on floating barge or fixed platform
    • 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
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/64—Separating heavy hydrocarbons, e.g. NGL, LPG, C4+ hydrocarbons or heavy condensates in general
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
    • 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
    • F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion 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
    • F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F25J2270/16—External refrigeration with work-producing gas expansion loop with mutliple gas expansion loops of the same refrigerant
    • 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

Landscapes

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

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу на основе цикла на одном смешанном хладагенте для промышленных применений охлаждения, например сжижения природного газа. Настоящее изобретение также относится к узлу охлаждения, сконфигурированному для выполнения процессов, описанных в настоящем документе, и к составу смешанного хладагента, используемому в таких процессах.

Description

Данное изобретение относится к способу охлаждения и, более конкретно, но не исключительно, к способу охлаждения, который применим для сжижения природного газа.
Уровень техники
Доставка природного газа от места добычи к конечному потребителю представляет существенную проблему логистики. Трубопроводы могут использоваться для транспортировки природного газа на короткие расстояния (как правило, менее 2000 км в море и менее 3800 км на суше), но они не являются экономически целесообразными средствами транспортировки на более протяженные расстояния. Более того, практически трудноосуществимо построить трубопроводы в определенных местах, например, через обширные водные пространства.
Более рентабельно транспортировать сжиженный природный газ (СПГ) на очень большие расстояния, и в тех случаях, когда требуется доставка к ряду различных пунктов назначения. Первый этап в цепи доставки сжиженного природного газа включает добычу природного газа. Далее природный газ подают на завод по производству СПГ, где он сжижается перед транспортировкой (как правило, морскими судами). Далее сжиженный природный газ регазифицируется в пункте назначения: и распределяется конечным потребителям по трубопроводу.
Сжижение природного газа достигается посредством того, что подаваемый поток природного газа подвергается воздействию одного или более холодильных циклов. Данные холодильные циклы могут быть исключительно энергоемкими, главным образом, из-за величины мощности на входном валу, требуемой для работы холодильных компрессоров.
В данной области техники известен ряд процессов охлаждения для сжижения природного газа. Один прочно установившийся подход включает охлаждение и конденсацию подаваемого потока природного газа в одном или более теплообменниках в противотоке с несколькими потоками хладагента, подаваемыми при помощи рециркуляционных систем охлаждения. Охлаждение сырьевого природного газа выполняется посредством различных холодильных циклов, таких как хорошо известный каскадный цикл, в котором охлаждение обеспечивается тремя различными контурами циркуляции хладагента. В одном таком каскадном цикле используются последовательно метановый, этиленовый и пропановый циклы для получения охлаждения на трех различных температурных уровнях. Другой хорошо известный холодильный цикл использует холодильный цикл смешанного хладагента с предохлаждением пропаном, в котором смесь многокомпонентного хладагента производит охлаждение в выбранном температурном диапазоне. Смешанный хладагент может содержать такие углеводороды, как метан, этан, пропан и другие легкие углеводороды, а также может содержать азот. Модификации этой системы охлаждения используются на многих работающих заводах СПГ по всему миру.
Одна из простейших систем охлаждения включает цикл на одном смешанном хладагенте (например, процесс РЫСО компании В1аск & Уеа1сН). Проблемой таких процессов является низкая термодинамическая эффективность относительно более сложных процессов (например, цикла на смешанном хладагенте с предварительным пропановым охлаждением компании Λίτ РтоДийз, или цикла с двумя смешанными хладагентами компании 8Ее11). Более того, термодинамическая результативность и эффективность цикла на одном смешанном хладагенте могут быть изменены путем регулировки только небольшого числа рабочих переменных, таких как состав хладагента, температура конденсации и испарения, и уровень давления. Более сложные многоконтурные процессы способны предложить повышенную эффективность цикла посредством обеспечения большего числа рабочих переменных, включающих, например, изменение состава и температуры нескольких потоков хладагента, которые могут существенно повлиять на потери эксергии в теплообменниках. Путем правильной регулировки данных дополнительных рабочих переменных термодинамическая эффективность в этих более сложных процессах охлаждения может быть существенно повышена по сравнению с циклом на одном смешанном хладагенте. Однако многоступенчатые или каскадные процессы охлаждения обычно требуют гораздо более сложных конфигураций оборудования, а это приводит к значительным затратам на узел и оснащение.
Следовательно, необходимо соблюдать баланс между обеспечением процесса охлаждения, который прост в конструктивном исполнении и, таким образом, экономит затраты на узел и оснащение, и обеспечением процесса, который также обладает достаточными рабочими переменными, чтобы обеспечить возможность приемлемой и/или повышенной эффективности эксплуатации.
Настоящее изобретение предлагает способы охлаждения, которые устраняют один или более из вышеупомянутых недостатков путем осуществления одноконтурного процесса охлаждения смешанным хладагентом, который включает дополнительные рабочие переменные для обеспечения повышенной эффективности эксплуатации.
Краткая сущность изобретения
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается способ охлаждения для охлаждения подаваемого потока продукта, способ, включающий прохождение подаваемого потока продукта через теплообменник, включающий первый поток хладагента, состоящий из смешанного хладагента, и второй поток хладагента, состоящий из смешанного хладагента; где первый поток хладагента сформирован для испарения при температуре, которая ниже, чем температура второго потока хладагента;
и где первый поток хладагента после выхода из теплообменника подвергается первичному сжатию
- 1 026653 перед смешиванием со вторым подаваемым потоком хладагента из теплообменника для образования единого потока хладагента, который подвергают вторичному сжатию для образования сжатого потока хладагента, и где:
(ί) хладагент в сжатом потоке хладагента подвергается далее охлаждению в теплообменнике с последующим расширением до повторного введения в теплообменник для охлаждения подаваемого потока; и (ίί) сжатый поток хладагента разделяют на два потока, которые образуют первый и второй потоки хладагента, которые подают в теплообменник до, во время или после упомянутого охлаждения сжатого хладагента в теплообменнике.
В способе по настоящему изобретению предлагается новый цикл смешанного хладагента, который обеспечивает баланс между термодинамической эффективностью и сложностью процесса, представляя, таким образом, рентабельную альтернативу существующим процессам сжижения. По существу, способ по первому аспекту настоящего изобретения обеспечивает простоту цикла с одним смешанным хладагентом и одним теплообменником, но предлагает больше рабочих переменных (или степеней свободы), чтобы дать возможность повышения термодинамической эффективности процесса.
В частности, создание первого и второго потоков хладагента различной температуры, давления и/или состава (как предлагается в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения) в процессе на основе цикла на одном смешанном хладагенте обеспечивает дополнительную гибкость, позволяющую оптимизировать термодинамическую эффективность. В частности, данная гибкость позволяет температурно-энтальпийному профилю хладагента быть как можно ближе совмещенным с кривой охлаждения потока питающего газа.
Более того, обеспечение по меньшей мере двух ступеней сжатия (а именно, первичное сжатие, которое применяют только к первому потоку хладагента (потоку с наиболее низким давлением), выходящему из теплообменника, за которым следует вторичное сжатие, применяемое к смеси из сжатого первого потока хладагента и хладагента из второго потока хладагента, выходящего из теплообменника) позволяет процессу сжатия стать более эффективным, чем было бы в случае, если бы все потоки хладагента, выходящие из теплообменника, сжимались вместе.
По второму аспекту в настоящем изобретении предлагается способ охлаждения для охлаждения подаваемого потока продукта, способ, включающий прохождение подаваемого потока продукта через теплообменник, включающий первый поток хладагента, состоящий из смешанного хладагента, и второй поток хладагента, состоящий из смешанного хладагента; где первый поток хладагента сформирован для испарения при температуре, которая ниже, чем температура второго потока хладагента;
и где первый поток хладагента после выхода из теплообменника подвергается первичному сжатию перед смешиванием со вторым подаваемым потоком хладагента, из теплообменника для образования единого потока хладагента, который подвергают вторичному сжатию для образования сжатого потока хладагента, и где:
(ί) хладагент в сжатом потоке хладагента подвергается далее охлаждению в теплообменнике с последующим расширением до повторного введения в теплообменник для охлаждения подаваемого потока; и (ίί) сжатый поток хладагента разделяют на два отдельных потока, которые образуют первый и второй потоки хладагента до или во время упомянутого охлаждения сжатого хладагента в теплообменнике.
В способе по второму аспекту настоящего изобретения предлагается еще один новый цикл смешанного хладагента, который обеспечивает баланс между термодинамической эффективностью и сложностью процесса, представляя, таким образом рентабельную альтернативу существующим процессам сжижения. По существу, способ по второму аспекту настоящего изобретения также обеспечивает простоту цикла на одном смешанном хладагенте, но предлагает больше рабочих переменных (или степеней свободы), чтобы дать возможность повысить термодинамическую эффективность процесса.
Способ по второму аспекту изобретения может включать единственный теплообменник или один или несколько теплообменников, установленных последовательно. Соответственно, чтобы свести затраты к минимуму, количество теплообменников должно быть ограничено между одним и тремя. В варианте осуществления могут присутствовать один или два теплообменника. В частном варианте осуществления используется только один единственный теплообменник.
В варианте осуществления сжатый поток хладагента разделяют на отдельные потоки, которые образуют первый и второй потоки хладагента до охлаждения сжатого хладагента. В частном варианте осуществления, потоки хладагента разделяют в испарительном устройстве до охлаждения в теплообменнике. Так создают отдельные потоки с разными составами.
Что касается способа по первому аспекту изобретения, создание первого и второго потоков хладагента различной температуры, давления и/или состава (как предлагается в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения) в процессе на основе цикла на одном смешанном хладагенте обеспечивает дополнительную гибкость, позволяющую оптимизировать термодинамическую эффективность. В
- 2 026653 частности, данная гибкость позволяет температурно-энтальпийному профилю хладагента быть как можно ближе совмещенным с кривой охлаждения потока питающего газа.
Более того, обеспечение по меньшей мере двух ступеней сжатия (а именно, первичное сжатие, которое применяют только к первому потоку хладагента (потоку с наиболее низким давлением), выходящему из теплообменника, за которым следует вторичное сжатие, применяемое к смеси из сжатого первого потока хладагента и хладагента из второго потока хладагента, выходящего из теплообменника) опять позволяет процессу сжатия быть более эффективным, чем было бы в случае, если бы все потоки хладагента, выходящие из теплообменника, сжимались вместе.
В частном аспекте настоящее изобретение предлагает способ сжижения природного газа, определенный в настоящем документе.
В еще одном аспекте настоящее изобретение предлагает узел охлаждения, определенный в настоящем документе, который сконфигурирован для выполнения процесса, определенного в настоящем документе.
В частном аспекте настоящее изобретение предлагает узел охлаждения/устройство, включающее единственный теплообменник, приспособленный для получения потока продукта для охлаждения в процессе использования и холодильный цикл, упомянутый узел/устройство включает первый и второй поток хладагента, текущие через теплообменник для обеспечения охлаждения; где хладагент в первом потоке хладагента сформирован для испарения при температуре, которая ниже, чем температура хладагента во втором потоке хладагента;
первое средство сжатия, приспособленное для получения первого потока хладагента, выходящего из теплообменника, и сжатия хладагента до первого уровня сжатия;
второе средство сжатия, приспособленное для получения смеси из второго потока хладагента, выходящего из теплообменника, и сжатого потока хладагента из первого средства сжатия, и сжатия смеси для формирования сжатого потока хладагента;
средство для направления хладагента в сжатом потоке хладагента в теплообменник на охлаждение; средство для доставки охлажденного хладагента к средству расширения, и далее доставки расширенного хладагента в теплообменник; и средство для разделения сжатого потока хладагента на два отдельных потока хладагента, которые образуют первый и второй потоки хладагента, которые подаются в теплообменник, и где упомянутое разделение сжатого потока хладагента происходит до, во время или после упомянутого охлаждения сжатого хладагента в теплообменнике.
В еще одном аспекте настоящего изобретения предлагается узел охлаждения/устройство, включающее один или несколько теплообменников, приспособленных для получения потока продукта для охлаждения во время использования и холодильный цикл, упомянутый узел/устройство включает первый и второй поток хладагента, текущие через теплообменник(и) для обеспечения охлаждения; где хладагент в первом потоке хладагента сформирован для испарения при температуре, которая ниже, чем температура хладагента во втором потоке хладагента;
первое средство сжатия, приспособленное для получения первого потока хладагента, выходящего из теплообменника(ов), и сжатия хладагента до первого уровня сжатия;
второе средство сжатия, приспособленное для получения смеси из второго потока хладагента, выходящего из теплообменника(ов), и сжатого потока хладагента из первого средства сжатия, и сжатия смеси для формирования сжатого потока хладагента;
средство для направления хладагента в сжатом потоке хладагента в теплообменник(и) на охлаждение;
средство для доставки охлажденного хладагента к средству расширения, и далее доставки расширенного хладагента в теплообменник(и); и средство для разделения сжатого потока хладагента на два отдельных потока хладагента, которые образуют первый и второй потоки хладагента, которые подаются в теплообменник, и где упомянутое разделение сжатого потока хладагента происходит либо до, либо во время, или после упомянутого охлаждения сжатого хладагента в теплообменнике.
В еще одном аспекте настоящего изобретения предлагается состав хладагента, включающий метан 15-25 мол.%, этан 30-45 мол.%, пропан 0-20 мол.%, н-бутан 0-25 мол.% и азот 5-20 мол.%.
Согласно формуле изобретения заявляется способ охлаждения подаваемого потока продукта, включающий пропускание подаваемого потока продукта через теплообменник, содержащий первый поток хладагента, состоящий из смешанного хладагента, и второй поток хладагента, состоящий из смешанного хладагента; причем первый поток хладагента является испаряемым при температуре, которая ниже, чем температура второго потока хладагента;
причем первый поток хладагента после выхода из упомянутого теплообменника подвергают пер- 3 026653 вичному сжатию до смешивания со вторым потоком хладагента из упомянутого теплообменника для образования единого потока хладагента, который подвергают вторичному сжатию для образования сжатого потока хладагента, причем:
(ί) сжатый поток хладагента разделяют на паровую и жидкую фазы в испарительно устройстве, причем часть отделенной паровой фазы смешивают с частью отделенной жидкой фазы для формирования первого потока хладагента, а оставшуюся часть паровой фазы смешивают с оставшейся частью жидкой фазы для формирования второго потока хладагента, (ίί) первый и второй потоки хладагента далее подвергают охлаждению в упомянутом теплообменнике с последующим расширением до повторного введения в упомянутый теплообменник для охлаждения упомянутого подаваемого потока.
Предпочтительно температура и/или давление первого потока хладагента ниже, чем давление и/или температура второго потока смешанного хладагента.
Предпочтительно первый поток хладагента находится при давлении, которое ниже, чем давление второго потока хладагента.
Предпочтительно подаваемый поток продукта выбирают из группы, состоящей из природного газа, воздуха, азота, углекислого газа и кислорода.
Предпочтительно дополнительно предусмотрен второй теплообменник для охлаждения подаваемого потока продукта.
Предпочтительно в качестве подаваемого потока продукта используют природный газ.
Предпочтительно хладагент имеет следующий состав:
метана 15-25 мол.%, этана 30-45 мол.%, пропана 0-20 мол.%, н-бутана 0-25 мол.%, азота 5-20 мол.%.
Предпочтительно подаваемый поток продукта охлаждают ниже -30°С.
Предпочтительно подаваемый поток продукта охлаждают ниже -150°С.
Также согласно формуле изобретения заявляется способ сжижения природного газа, включающий охлаждение подаваемого потока природного газа для образования сжиженного природного газа, отличающийся тем, что охлаждение природного газа осуществляют вышеуказанным способом.
Также в формуле изобретения заявляется узел охлаждения для осуществления вышеуказанного способа, содержащий теплообменник, выполненный с возможностью получения потока продукта, подлежащего охлаждению во время использования, и холодильный цикл, упомянутый узел содержит первый и второй поток хладагента, протекающие через упомянутый теплообменник(и) для обеспечения охлаждения; причем хладагент в первом потоке хладагента является испаряемым при температуре, которая ниже, чем температура хладагента во втором потоке хладагента;
первое средство сжатия, выполненное с возможностью получения первого потока хладагента, выходящего из упомянутого теплообменника, и сжатия хладагента до первого уровня сжатия;
второе средство сжатия, выполненное с возможностью получения смеси из второго потока хладагента, выходящего из упомянутого теплообменника, и первого потока хладагента из первого средства сжатия, и сжатия смеси для формирования сжатого потока хладагента;
средство для направления хладагента в сжатом потоке хладагента в упомянутый теплообменник(и) на охлаждение;
средство для доставки охлажденного хладагента к средству расширения, и далее доставки расширенного хладагента в теплообменник(и); и средство для разделения сжатого потока хладагента на паровую и жидкую фазы и смешения части отделенной паровой фазы с частью отделенной жидкой фазы для образования упомянутого первого потока хладагента и оставшейся части паровой фазы с оставшейся частью жидкой фазы для образования упомянутого второго потока хладагента, которые подаются в упомянутый теплообменник, причем упомянутое разделение сжатого потока хладагента происходит до упомянутого охлаждения сжатого хладагента в упомянутом теплообменнике.
Предпочтительно узел охлаждения содержит дополнительный теплообменник.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления изобретения далее описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых фиг. 1 является принципиальной схемой, иллюстрирующей первый вариант осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 является принципиальной схемой, иллюстрирующей второй вариант осуществления настоящего изобретения;
фиг. 3 является принципиальной схемой, иллюстрирующей третий вариант осуществления настоящего изобретения;
- 4 026653 фиг. 4 является принципиальной схемой, иллюстрирующей четвертый вариант осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5 является принципиальной схемой, иллюстрирующей концептуальную модель генетического алгоритма оптимизации;
фиг. 6(а) является принципиальной схемой, иллюстрирующей оптимизированные рабочие условия для процесса на одном смешанном хладагенте (МК), а на фиг. 6(Ь) представлены композитные кривые и температурно-энтальпийные профили для данного процесса;
фиг. 7(а) является принципиальной схемой, иллюстрирующей оптимизированные рабочие условия для первого варианта осуществления настоящего изобретения, представленного на фиг. 1, а фиг. 7(Ь) иллюстрирует композитные кривые и температурно-энтальпийные профили для данного варианта осуществления;
фиг. 8(а) является принципиальной схемой, иллюстрирующей оптимизированные рабочие условия для второго варианта осуществления настоящего изобретения (фиг. 2), а на фиг. 8(Ь) представлены композитные кривые и температурно-энтальпийные профили для данного варианта осуществления;
фиг. 9(а) является принципиальной схемой, иллюстрирующей оптимизированные рабочие условия для третьего варианта осуществления настоящего изобретения (фиг. 3), а на фигуре 9(Ь) представлены композитные кривые и температурно-энтальпийные профили для данного варианта осуществления; и фиг. 10(а) является принципиальной схемой, иллюстрирующей оптимизированные рабочие условия для четвертого варианта осуществления настоящего изобретения (фиг. 4), а на фиг. 10(Ь) представлены композитные кривые и температурно-энтальпийные профили для данного варианта осуществления.
Подробное описание
Термины смешанный хладагент и СХ используются взаимозаменяемо в данном документе и означают смесь, которая содержит два или более компонента хладагента.
Термин компонент хладагента означает вещество, используемое для теплопередачи, которое поглощает тепло при пониженных температуре и давлении и отдает тепло при повышенных температуре и давлении. Например, компонент хладагента в системе компрессионного охлаждения будет поглощать тепло при пониженных температурах и давлении посредством испарения и будет отдавать тепло при повышенных температуре и давлении посредством конденсации. Типичные компоненты хладагента могут включать, но не ограничиваются алканами, алкенами и алкинами, имеющими от одного до пяти атомов углерода, азотом, хлорированными углеводородами, фторированными углеводородами, другими галогензамещенными углеводородами, и их смесями или сочетаниями.
Термин природный газ хорошо известен в данной области техники. Природный газ обычно является легким углеводородным газом или смесью двух или более легких углеводородных газов. Типичные легкие углеводородные газы могут включать, но не ограничиваются метаном, этаном, пропаном, бутаном, пентаном, гексаном, их изомерами, ненасыщенными соединениями и их смесями. Термин природный газ может также включать некоторое количество примесей, таких как азот, сероводород, углекислый газ, карбонилсульфид, меркаптаны и вода. Точный процентный состав природного газа меняется в зависимости от месторождения и любых операций предварительной обработки, используемых как часть процесса добычи, например, таких, как извлечение аминов или осушка на молекулярных ситах.
Термины газ и пар используются взаимозаменяемо и означают вещество или смесь веществ в газообразном состоянии в отличие от жидкого или твердого состояния.
Термин теплообменник означает любой тип или сочетание сходных или различных типов оборудования, известных в данной области техники для обеспечения теплопередачи. Например, теплообменник может находиться, или, по меньшей мере, частично находиться внутри одного или нескольких теплообменников спирального типа, теплообменников пластинчато-ребристого типа, теплообменника кожухотрубного типа, или любого другого типа теплообменников, известных в данной области техники, которые способны выдерживать технологические условия, подробно описанные в данном документе ниже. Теплообменники обычно также называют в данной области техники холодными блоками (со1Д Ьохе§).
Термины компрессор или средство сжатия использованы в данном документе для обозначения любого конкретного типа или сочетания сходных или различных типов компрессионного оборудования, и могут включать вспомогательное оборудование, известное в данной области техники для сжатия вещества или смеси веществ. Компрессор или средство сжатия могут использовать одну или несколько ступеней сжатия. Типичные компрессоры могут включать, но не ограничиваются компрессорами объемного типа, например, такие, как поршневые и роторные компрессоры, и динамического типа, например, такие как центробежные и осевые компрессоры. Типичное вспомогательное оборудование может включать, но не ограничивается всасывающими сепараторами-каплеотбойниками, охладителями или холодильниками на выходе, промежуточными холодильниками, циркуляционными охладителями или холодильниками, и любыми их сочетаниями.
Термин расширение использован в настоящем документе для обозначения расширения потока хладагента, которое вызывает последующее понижение давления. Расширение потока хладагента осуще- 5 026653 ствляется путем использования любых подходящих средств расширения, известных в данной области техники. Например, средством расширения может быть расширительный клапан или детандер или расширительная камера.
Большинство работающих сегодня установок сжиженного природного газа обеспечивают охлаждение посредством компримирования газообразного хладагента до высокого давления, сжижения газообразного хладагента с источником охлаждения, расширения жидкого хладагента до низкого давления и отведения тепла от подаваемого потока природного газа для испарения жидкого хладагента. Испарившийся хладагент затем повторно сжимают и повторно используют в процессе. Таким образом, совокупный эффект данного непрерывного цикла заключается в охлаждении и сжижении подаваемого потока природного газа. В способе настоящего изобретения использован данный непрерывный холодильный цикл с рядом видоизменений для повышения термодинамической эффективности процесса, без добавления процессу чрезмерной сложности.
Как было сказано выше, настоящее изобретение предлагает по первому аспекту способ охлаждения для охлаждения подаваемого потока продукта, способ, включающий прохождение подаваемого потока продукта через теплообменник, включающий первый поток хладагента, состоящий из смешанного хладагента, и второй поток хладагента, состоящий из смешанного хладагента; где первый поток хладагента сформирован для испарения при температуре, которая ниже, чем температура второго потока хладагента;
и где первый поток хладагента после выхода из теплообменника подвергается первичному сжатию перед смешиванием со вторым подаваемым потоком хладагента из теплообменника для образования единого потока хладагента, который подвергают вторичному сжатию для образования сжатого потока хладагента, и где:
(ί) хладагент в потоке сжатого хладагента подвергается далее охлаждению в теплообменнике с последующим расширением до повторного введения в теплообменник; и (п) сжатый поток хладагента разделяют на два потока, которые образуют первый и второй потоки хладагента, которые подают в теплообменник до, во время или после упомянутого охлаждения сжатого хладагента в теплообменнике.
Таким образом, в способе настоящего изобретения предлагается процесс на основе цикла на одном смешанном хладагенте для сжижения подаваемого потока газа. В частности, способ настоящего изобретения сформирован для обеспечения первого и второго потока хладагента для осуществления разных охлаждающих действий с подаваемым потоком газа. В некоторых вариантах изобретений способ может также включать дополнительные (например, 3, 4 или 5) потоки хладагента.
Первый поток хладагента может быть сформирован для обеспечения охлаждения при температуре, которая ниже, чем температура второго потока хладагента, при помощи изменения, в некоторых вариантах осуществления, температуры, давления и/или состава первого потока хладагента относительно второго потока хладагента. Соответственно температура и/или давление первого потока хладагента ниже, чем давление и/или температура второго потока смешанного хладагента. В качестве альтернативы или в дополнение, состав первого потока смешанного хладагента может отличаться от такового второго потока хладагента, так, что первый поток хладагента будет испаряться и обеспечивать охлаждающее действие при более низкой температуре, чем температура во втором потоке хладагента.
В варианте осуществления изобретения первый поток хладагента находится в условиях давления и/или температуры, которые ниже, чем таковые во втором потоке хладагента.
В еще одном варианте осуществления первый поток хладагента имеет отличный состав от такового во втором потоке хладагента, и находится в некоторых случаях также при температуре и/или давлении, которые ниже, чем таковые во втором потоке хладагента.
В варианте осуществления изобретения первый поток хладагента находится при давлении, которое ниже, чем таковое во втором потоке хладагента.
Соответственно, первый поток хладагента находится при низком давлении, а второй поток хладагента находится при промежуточном давлении.
Процессы, при помощи которых могут быть изменены температура, давление и/или состав первого и второго потоков хладагента, описаны далее в настоящем документе.
Температурный диапазон, внутри которого первый и второй потоки хладагента испаряются, будет подобран для соответствующего конкретного варианта применения.
После выхода из теплообменника первый поток хладагента направляют в компрессор, где он подвергается первичному сжатию до смешивания со вторым потоком хладагента, вытекающим из теплообменника. Данное первичное сжатие надлежащим образом сжимает первый поток хладагента до давления, которое имеет тот же порядок величины, что и таковое во втором потоке хладагента. Эти два потока далее смешивают и подвергают дальнейшему сжатию для образования единого (объединенного) сжатого потока хладагента.
Вариативность рабочих характеристик в способе на основе одноконтурного цикла смешанного хладагента настоящего изобретения появляется при последующей обработке сжатого потока хладагента для регенерирования первого и второго подаваемых потоков хладагента, которые поступают в теплообмен- 6 026653 ник. Для того чтобы регенерировать первый и второй потоки хладагентов, которые поступают в теплообменник, сжатый хладагент необходимо охладить (что достигают путем направления хладагента через теплообменник, где он охлаждается при помощи первого и/или второго потоков хладагента) и далее расширить для понижения давления. В дополнение, единый поток необходимо расщепить на отдельные потоки, которые образуют первый и второй подаваемые потоки хладагента для теплообменника. Место, в котором это разделение происходит, может меняться. В частности, разделение на отдельные потоки может иметь место до, во время или после охлаждения потока хладагента в теплообменнике.
В варианте осуществления единый сжатый поток хладагента разделяют на отдельные подаваемые потоки (которые, в конечном счете, формируют первый и второй подаваемые потоки хладагента) до охлаждения сжатого хладагента в теплообменнике. В такой схеме дополнительную вариативность рабочих характеристик обеспечивают посредством возможности охладить далее хладагент индивидуальных потоков в теплообменнике до различной степени. Каждый поток хладагента может затем быть расширен для формирования требуемых первого и второго подаваемых потоков хладагента для теплообменника с оптимальными температурой и давлением.
В еще одном варианте осуществления единый сжатый поток хладагента разделяют на отдельные подаваемые потоки (которые, в конечном счете, формируют первый и второй подаваемые потоки хладагента) после охлаждения хладагента в теплообменнике. В такой схеме дополнительную вариативность рабочих характеристик обеспечивают посредством возможности расширить далее хладагент индивидуальных потоков до различной степени для формирования необходимого давления в первом и втором подаваемых потоках хладагента.
Соответственно сжатый поток хладагента является либо:
(ί) охлажденным первым и/или вторым потоками хладагента в теплообменнике как единым потоком до разделения на первый и второй потоки, которые затем независимо подвергаются расширению для формирования первого и второго потоков хладагента соответственно, которые втекают в теплообменник для обеспечения охлаждающего действия;
(ίί) охлажденным первым и/или вторым потоками хладагента в теплообменнике как единым потоком до подвергания первичному расширению и далее расщепленным на первый и второй потоки, первый поток, подверженный дальнейшему расширению для формирования первого потока хладагента, и второй поток, формирующий второй поток хладагента;
или (ш) расщепленным на два отдельных потока хладагента, которые далее охлаждаются первым. и/или вторым потоками хладагента в теплообменнике и подвергаются независимо расширению для формирования первого и второго потоков хладагента, которые втекают в теплообменник для обеспечения охлаждающего действия.
В частном варианте осуществления изобретения сжатый поток хладагента первоначально охлаждают первым и/или вторым потоками хладагента в теплообменнике как единым потоком хладагента до разделения на первый и второй потоки, которые далее подвергаются расширению по отдельности для формирования первого и второго потоков хладагента соответственно, которые втекают в теплообменник для обеспечения охлаждающего действия.
В другом варианте осуществления изобретения сжатый поток хладагента первоначально охлаждают первым и/или вторым потоками хладагента в теплообменнике как единым потоком до подвержения первичному расширению и далее разделяют на первый и второй потоки, первый поток, подверженный дальнейшему расширению для формирования первого потока хладагента, и второй поток, формирующий второй поток хладагента.
В другом варианте осуществления изобретения сжатый поток хладагента разделяют на два отдельных потока хладагента, которые далее охлаждают первым и/или вторым потоками хладагента в теплообменнике и подвергают расширению для формирования первого и второго потоков хладагента, которые втекают в теплообменник для обеспечения охлаждающего действия.
Способ настоящего изобретения может также включать стадию разделения единого сжатого потока хладагента в испарительном устройстве. Испарительное устройство является устройством, которое позволяет разделять единый сжатый смешанный хладагент на жидкую и газовую/паровую фазы. Соответственно испарительное устройство размещается выше по потоку от теплообменника, таким образом, что единый сжатый поток смешанного хладагента разделяется в испарительном устройстве до последующего охлаждения и далее расширения потоков хладагента. Использование испарительного устройства обеспечивает дополнительную вариативность рабочих характеристик, давая возможность изменять состав отдельных подаваемых потоков. Например, можно извлечь газовую/паровую фазу и жидкую фазу из испарительного устройства. Паровая и жидкая фаза потоков хладагента, извлеченные из испарительного устройства, могут, в одном варианте осуществления, быть охлаждены и затем расширены, чтобы сформировать первый и второй подаваемые потоки хладагента. Ясно, что поток пара нужно охладить в значительной степени для превращения в жидкость. В альтернативном варианте осуществления отдельные потоки парового и жидкого хладагента, извлеченные из испарительного устройства, могут далее быть смешаны друг с другом в определенных соотношениях для формирования отдельных подаваемых
- 7 026653 потоков с различными составами. Использование испарительного устройства, следовательно, позволяет варьировать состав отдельных потоков хладагента, давая возможность по меньшей мере частичного разделения компонентов сжатого потока хладагента на основе их агрегатного состояния в испарительном устройстве. Возможность варьировать состав хладагента в первом и втором подаваемых потоках хладагента таким путем обеспечивает дополнительную вариативность рабочих характеристик и предоставляет дальнейшие средства для оптимизации состава первого и второго потоков хладагента для требуемого варианта применения охлаждения.
Состав, температура и давление двух подаваемых потоков хладагента могут быть изменены при помощи различных способов, описанных в настоящем документе для оптимизации термодинамической эффективности цикла для соответствующего конкретного подаваемого потока газа.
Первый и второй потоки хладагента обеспечивают охлаждение подаваемого потока газа в теплообменнике так же, как и предварительное охлаждение сжатого хладагента как часть рециркуляции хладагента.
Ясно, что точный состав, температура и давление первого и второго подаваемых потоков могут быть оптимизированы для соответствующего конкретного варианта применения. Для сжижения природного газа давление потока хладагента до расширения, как правило, будет составлять от 4 до 5 МПа. После расширения давление хладагента в первом потоке хладагента, как правило, будет находиться в диапазоне от 0,11 до 0,3 МПа, а давление во втором потоке хладагента, как правило, будет находиться в диапазоне от 0,5 до 1,5 МПа.
Может быть использован любой подходящий состав смешанного хладагента. Ясно, что состав смешанного хладагента может быть отрегулирован в зависимости от используемого потока продукта и конкретной применяемой схемы охлаждения. В частном варианте осуществления хладагент имеет следующий состав:
метан 15-25 мол.%, этан 30-45 мол.%, пропан 0-20 мол.%, н-бутан 0-25 мол.% и азот 5-20 мол.%.
В способе по первому аспекту настоящего изобретения применяется цикл на одном хладагенте, использующий один теплообменник. В качестве альтернативы способ может включать несколько холодильных циклов в одном теплообменнике.
Как прежде было указано, настоящее изобретение также предлагает узел охлаждения/устройство, включающее единственный теплообменник, приспособленный для получения потока продукта для охлаждения во время использования и холодильный цикл, упомянутый узел/устройство включает первый и второй поток хладагента, текущие через теплообменник для обеспечения охлаждения; где хладагент в первом потоке хладагента сформирован для испарения при температуре, которая ниже, чем температура хладагента во втором потоке хладагента;
первое средство сжатия, приспособленное для получения первого потока хладагента, выходящего из теплообменника, и сжатия хладагента до первого уровня сжатия;
второе средство сжатия, приспособленное для получения смеси из второго потока хладагента, выходящего из теплообменника, и сжатого потока хладагента из первого средства сжатия, и сжатия смеси для формирования сжатого потока хладагента;
средство для направления хладагента в сжатом потоке хладагента в теплообменник на охлаждение; средство для доставки охлажденного хладагента к средству расширения, и далее доставки расширенного хладагента в теплообменник; и средство для разделения сжатого потока хладагента на два отдельных потока хладагента, которые образуют первый и второй потоки хладагента, которые подаются в теплообменник, и где упомянутое разделение сжатого потока хладагента происходит до, во время или после упомянутого охлаждения сжатого хладагента в теплообменнике.
Конкретные конфигурации установок охлаждения настоящего изобретения будут ясны из описания конкретных вариантов осуществления изобретения, представленных в настоящем документе.
Как утверждалось выше, по второму аспекту настоящего изобретения предлагается способ охлаждения для охлаждения подаваемого потока продукта, способ, включающий прохождение подаваемого потока продукта через теплообменник, включающий первый поток хладагента, состоящий из смешанного хладагента, и второй поток хладагента, состоящий из смешанного хладагента; где первый поток хладагента сформирован для испарения при температуре, которая ниже, чем температура второго потока хладагента;
и где первый поток хладагента после выхода из теплообменника подвергается первичному сжатию до смешивания со вторым подаваемым потоком хладагента из теплообменника для образования единого потока хладагента, который подвергают вторичному сжатию для образования сжатого потока хладагента, и где:
- 8 026653 (ί) хладагент в сжатом потоке хладагента подвергается далее охлаждению в теплообменнике с последующим расширением до повторного введения в теплообменник для охлаждения подаваемого потока; и (ίί) сжатый поток хладагента разделяют на отдельные потоки, которые образуют первый и второй потоки хладагента до или во время упомянутого охлаждения сжатого хладагента в теплообменнике.
Способ по второму аспекту настоящего изобретения является тем же самым, что и способ по первому аспекту, определенный выше, кроме того, что в нем требуется разделение потока хладагента до или во время охлаждения в теплообменнике. Более того, он не требует использования только одного теплообменника. Однако все другие особенности способа второго аспекта изобретения (такие как подаваемый поток продукта, первый и второй потоки хладагента из смешанного хладагента, первичное сжатие первого потока хладагента до смешивания со вторым подаваемым потоком хладагента из теплообменника для формирования единого потока хладагента; вторичное сжатие объединенного потока хладагента для формирования сжатого потока хладагента, подвержение хладагента в сжатом потоке хладагента охлаждению в теплообменнике, за которым следует расширение до повторного введения в теплообменник, чтобы охладить подаваемый поток) соответствуют определенным выше для способа по первому аспекту изобретения.
Способ по второму аспекту изобретения может включать единственный теплообменник или один или несколько теплообменников, установленных, например, последовательно. Соответственно, чтобы свести затраты к минимуму, в нем может присутствовать от одного до трех теплообменников. В варианте осуществления предусмотрены один или два теплообменника. В предпочтительном варианте осуществления присутствует только один единственный теплообменник.
В варианте осуществления сжатый поток хладагента разделяют на два отдельных потока, которые образуют первый и второй потоки хладагента ранее охлаждения сжатого газа. В частном варианте осуществления, потоки хладагента разделяют в испарительном устройстве до охлаждения в теплообменнике. Так создают отдельные потоки с разными составами.
В настоящем изобретении далее предлагается узел охлаждения, включающая один или несколько теплообменников, приспособленных для получения потока продукта для охлаждения в процессе использования и холодильный цикл, упомянутый теплообменник(и), включающий первый и второй поток хладагента, текущие через теплообменник(и) для обеспечения охлаждения; где хладагент в первом потоке хладагента сформирован для испарения при температуре, которая ниже, чем температура хладагента во втором потоке хладагента;
первое средство сжатия, приспособленное для получения первого потока хладагента, выходящего из теплообменника(ов), и сжатия хладагента до первого уровня сжатия;
второе средство сжатия, приспособленное для получения смеси из второго потока хладагента, выходящего из теплообменника(ов), и сжатого потока хладагента из первого средства сжатия, и сжатия смеси для формирования сжатого потока хладагента;
средство для направления хладагента в сжатом потоке хладагента в теплообменник(и) на охлаждение;
средство для доставки охлажденного хладагента к средству расширения, и далее доставки расширенного хладагента в теплообменник(и); и средство для разделения сжатого потока хладагента на два отдельных потока хладагента, которые образуют первый и второй потоки хладагента, которые подаются в теплообменник, и где упомянутое разделение сжатого потока хладагента происходит либо до, либо во время упомянутого охлаждения сжатого хладагента в теплообменнике.
Конкретные конфигурации установок охлаждения настоящего изобретения будут ясны из описания конкретных вариантов осуществления изобретения, представленных в настоящем документе.
Способы и узлы охлаждения настоящего изобретения могут быть использованы в любой области промышленного применения, где требуется охлаждение ниже -30°С. Как правило, способ будет применим в областях, где требуется охлаждение до температур ниже, например, -50°С или -80°С. Для сжижения природного газа требуется охлаждение ниже приблизительно -150°С и приблизительно -160°С.
Хотя способ охлаждения и узлы настоящего изобретения могут быть использованы в любой области промышленного применения, они особенно подходят для сжижения газов, таких как воздух, кислород, СО2, азот и природный газ.
В частном варианте осуществления способы изобретения являются процессами для сжижения природного газа.
Простое конструктивное исполнение способа настоящего изобретения означает, что он может быть осуществлен с использованием более простых и более компактных конфигураций оборудования. Это означает, что способы и узлы настоящего изобретения подходят для размещения на мобильной платформе, такой как, например, плавучее судно. Таким образом, жидкий природный газ, например, может быть перекачан по трубопроводу непосредственно на плавучее судно, где он сжижается. Данная технология известна в области техники как плавучая добыча, хранение и отгрузка (РР8О), и она устраняет необходимость в крупных базирующихся на суше заводах по сжижению. Технология РР8О является привлека- 9 026653 тельной, поскольку она предоставляет дополнительную гибкость в логистике для экономичной доставки сжиженного природного газа.
Настоящее изобретение также может быть использовано в малогабаритных узлах сжиженного природного газа (известных в области техники как узлы сжижения природного газа для обеспечения пиковых нагрузок), которые используют для дополнения крупномасштабного производства сжиженного природного газа в периоды пикового потребления, которое превышает рабочую производительность крупномасштабного узла.
Настоящее изобретение может быть также использовано в других областях промышленного применения, где необходимы низкие температуры охлаждения, например, в производстве этилена, в процессах криогенного разделения воздуха и криогенного удаления углекислого газа. Для данных низкотемпературных процессов необходима значительная холодопроизводительность, чтобы сделать возможной сепарацию и/или получение требуемых углеводородов и/или химических продуктов, а также способ настоящего изобретения может быть применен для повышения термодинамической эффективности холодильных циклов.
В варианте осуществления изобретения подаваемый поток продукта отбирают из природного газа, воздуха, кислорода, азота, углекислого газа или их смесей.
В частном варианте осуществления изобретения подаваемым потоком продукта для охлаждения является природный газ.
В еще одном варианте осуществления изобретения подаваемым потоком продукта для охлаждения является воздух.
В еще одном варианте осуществления изобретения подаваемым потоком продукта для охлаждения является углекислый газ.
В еще одном варианте осуществления изобретения подаваемым потоком продукта для охлаждения является кислород.
В частном варианте осуществления изобретения подаваемым потоком продукта для охлаждения является азот.
Варианты осуществления настоящего изобретения
В нижеследующем разделе описаны некоторые конкретные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые фигуры. В соответствующих случаях одинаковые ссылочные номера используются для обозначения одинаковых или соответствующих частей на разных фигурах.
Способы согласно настоящему изобретению являются системами на основе одноконтурного цикла хладагента, которые используют преимущество обеспечения нескольких уровней давления и/или температуры для испарения хладагента. Более того, в некоторых вариантах осуществления испарительное устройство используют для изменения состава охлаждающих потоков хладагента. Данные способы позволяют кривым температуры, энтальпии и охлаждения подаваемого потока газа быть тесно подогнанными друг к другу, и именно это тесное сближение дает возможность повысить термодинамическую эффективность холодильного цикла.
По сравнению с известными циклами на одном смешанном хладагенте, новые циклы смешанного хладагента настоящего изобретения, определенные в настоящем документе, включают ряд существенных изменений параметров процесса. Однако процесс все еще остается сравнительно простым, и конфигурация оборудования, необходимая для осуществления процесса, также гораздо проще, чем конфигурация, требуемая для более сложных многоступенчатых или каскадных процессов. Обеспечение простой конфигурации оборудования особенно важно для судовых комплексов плавучей добычи, хранения и отгрузки (ΡΡ8Θ), где компактность и вес оборудования имеют более высокий приоритет, чем производительность узла и эффективность цикла.
(ί) Вариант осуществления 1 (фиг. 1) - многоступенчатое расширение
Для того, чтобы иметь несколько уровней давления для испарения хладагента в первом и втором потоках хладагента, в настоящем изобретении предлагается простой способ охлаждения, в котором применяется несколько уровней расширения. Как показано на фиг. 1, единый сжатый поток смешанного хладагента 1 предварительно охлаждают в теплообменнике 2 для образования охлажденного потока смешанного хладагента 3. Охлажденный поток смешанного хладагента далее подвергается первичному расширению в детандере (или расширительном клапане) 4 для образования потока 5 смешанного хладагента при промежуточном давлении. Поток 5 промежуточного уровня давления далее разделяют на два потока (6 и 7). Поток 6 образует второй подаваемый поток хладагента, который испаряется при промежуточном уровне давления. Поток 7 далее расширяется до пониженного уровня давления в детандере 8 и образует первый поток хладагента, который поступает в теплообменник 2.
Первый и второй потоки хладагента (6 и 7) подаются в теплообменник 2, где они обеспечивают охлаждение единого сжатого потока хладагента 1 и подаваемого технологического потока 9, который выходит из теплообменника как охлажденный технологический поток.
Для сжижения природного газа подаваемый технологический поток 9 является подаваемым потоком природного газа, который подвергается первичному охлаждению в теплообменнике 2 и далее подается в испарительное устройство 30, которое отделяет любые сжиженные компоненты 9а от газообраз- 10 026653 ных компонентов 9Ь. Газообразные компоненты 9Ь отводят и подвергают дальнейшему охлаждению в теплообменнике 2, тогда как сжиженные компоненты 9а могут быть отведены для хранения.
Первый поток хладагента 7 после выхода из теплообменника 2 направляют к первому компрессору 10, где он подвергается первичному сжатию до давления, которое является таким же или близким к таковому для второго потока хладагента 6. Сжатый первый поток 7 далее смешивается со вторым потоком хладагента 6 из теплообменника во втором компрессоре 11. Второй компрессор сжимает объединенные потоки хладагента 6 и 7 для повторного формирования единого сжатого потока хладагента 1. Весь цикл повторяется непрерывно.
Поскольку первый и второй потоки хладагента (6 и 7) испаряются при различных уровнях давления, они имеют разные температурно-энтальпийные профили. Форма холодной композитной кривой, сочетание температурно-энтальпийных профилей первого и второго потоков хладагента (6 и 7), могут быть теперь отрегулированы путем изменения двух уровней давления для испарения хладагента (вместо только одного для традиционного цикла на одном смешанном хладагенте с единственным потоком хладагента). Следовательно, возможность управлять таким путем температурно-энтальпийными профилями обеспечивает дополнительную гибкость эксплуатации. Более того, создание данной дополнительной гибкости эксплуатации, совместно с дополнительной вариабельностью, обеспечиваемой созданием двух потоков хладагента и возможностью менять соотношение, при котором потоки разделяют, предоставляет дальнейшие возможности для оптимизации эффективности процесса. Таким образом, это дает возможность повышения эффективности относительно традиционного цикла на одном смешанном хладагенте.
(ίί) Вариант осуществления 2 (фиг. 2) - многопоточное предварительное охлаждение
Охлаждающее действие во время расширения ограничено, так что температуры потоков 6 и 7 в процессе на фиг. 1 будут очень близки друг к другу (поскольку они имеют тот же самый температурный уровень перед первой ступенью расширения). В результате, данная особенность данной конкретной конфигурации процесса накладывает некоторые ограничения на управление температурно-энтальпийными профилями потока. С целью преодолеть данное структурное ограничение и позволить двум потокам хладагента иметь разные температуры был разработан дальнейший модифицированный вариант осуществления процесса, представленный на фиг. 2.
Вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг. 2, является во многих отношениях тем же самым, что и варианты осуществления, показанные на фиг. 1, однако главное различие заключается в том, что единый сжатый поток хладагента 1 разделяют для образования двух отдельных потоков 18 и 19 до предварительного охлаждения потока хладагента в теплообменнике 2.
Температуры обоих потоков хладагента 18 и 19 после предварительного охлаждения могут быть различными за счет изменения степени охлаждения для каждого из потоков 18 и 19 в теплообменнике (и это означает, что данные два потока хладагента могут испаряться в различных температурных диапазонах). Каждый из охлаждаемых технологических потоков 18 и 19 далее по отдельности расширяют в детандерах или расширительных клапанах 4а и 4Ь, чтобы обеспечить первый и второй потоки хладагента 6 и 7. Хладагент из потоков 6 и 7 далее повторно используют, как описано со ссылкой на фиг. 1.
Таким образом, данный вариант осуществления обеспечивает дополнительную гибкость эксплуатации, позволяя при необходимости изменять: (ί) температуру (путем различного предварительного охлаждения в теплообменнике 2); (ίί) давление (путем различного расширения в детандерах или расширительных клапанах 4а и 4Ь), и (ίίί) соотношение, в котором хладагент разделяют между потоками 18 и 19.
Более того, данный процесс не имеет конструктивных ограничений, накладываемых за счет использования более сложных процессов многоступенчатого расширения.
Когда требуется охлаждение, чтобы охладить подаваемый технологический поток в диапазоне умеренных температур, уровни давления и температуры для испарения хладагента оказывают сильное влияние на форму температурно-энтальпийных профилей потока. Следовательно, возможность изменять температуру и давление первого и второго потоков хладагента в данном варианте осуществления дают дополнительную гибкость, позволяющую повысить термодинамическую эффективность.
(ίίί) Варианты осуществления 3, 4 и 5 (фиг. 3, 4 и 11) - варианты осуществления с испарительным устройством
Простое разделение потока, применяемое в вариантах осуществления, описанных на фиг. 1 и 2 выше, все же имеет ограничение в том, что оба потока хладагента имеют идентичный состав.
Если требуется охлаждение в широком температурном диапазоне, воздействие одних только уровней давления и температуры на термодинамическую результативность может быть ограниченным. Другой решающий фактор, состав хладагента, играет в таких случаях более значительную роль в предоставлении возможности оптимизации температурно-энтальпийных профилей хладагентов. Таким образом, возможность получать отдельные потоки хладагента с различными составами внутри цикла на одном смешанном хладагенте, дает возможность более эффективного управления температурно-энтальпийными профилями и повышения эффективности эксплуатации.
Некоторые варианты осуществления изобретения используют изобарическое испарение при помощи узла испарительного устройства. Изобарическое испарение является установившимся техническим приемом, который создает два потока продукта с различными составами, один в виде пара, а другой в
- 11 026653 виде жидкости. Для смешанных хладагентов скорость поступления и состав потоков продукта определяются парожидкостным равновесием и могут быть получены с помощью расчета мгновенного фазового состава смеси. При регулировке условий испарения, включая уровни давления и температуры, а также состав подаваемого потока, скорость поступления и составы потоков продукта изменяются соответственно. Если цикл на одном смешанном хладагенте способен уловить данные особенности процесса испарения, тогда оптимизация цикла может быть более гибкой за счет создания двух потоков хладагента с разными составами. Следующие два варианта осуществления изобретения, проиллюстрированные на фиг. 3 и 4, были разработаны, чтобы использовать преимущество процессов испарения для повышения термодинамической эффективности.
Вариант осуществления с предварительным испарением (вариант осуществления 3, фиг. 3)
Вариант осуществления, представленный на фиг. 3, является таким же, как и вариант, представленный на фиг. 2, за исключением того, что перед предварительным охлаждением в теплообменнике 2 единый сжатый поток хладагента 1 разделяют на два отдельных потока 18 и 19 в испарительном устройстве 30. Сжатый подаваемый поток смешанного хладагента 1 является смесью пара и жидкости, которые разделяют в испарительном устройстве 30 для получения двух потоков продукта 18 и 19. Поток 18 включает пар, отводимый из верхней части испарительного устройства 30, а поток 19 включает жидкость, отводимую из нижней части испарительного устройства.
Поток 18, включающий пар, подвергается большему предварительному охлаждению в теплообменнике 2 для превращения пара в жидкость. Это обеспечивает два жидких потока хладагента 18 и 19 различных составов, которые дальше расширяют в детандерах или расширительных клапанах 4Ь и 4а соответственно, для образования первого и второго подаваемых потоков хладагента 6 и 7 соответственно. Хладагент далее повторно используют, как описано выше со ссылкой на фиг. 1.
В данном варианте осуществления состав двух потоков хладагента в теплообменнике может быть изменен посредством регулировки условий испарения. Это обеспечивает дальнейшую вариативность рабочих характеристик за счет обеспечения возможности дальнейшего управления температурноэнтальпийными профилями хладагента. Это дает возможность более тесного сближения профиля хладагента с композитной кривой охлаждения технологического потока. Следовательно, данный процесс имеет гораздо большую вариативность рабочих характеристик, чем цикл на одном смешанном хладагенте.
Ясно, что в данном варианте осуществления с предварительным испарением, условия потоков 18 и 19 полностью определяют при помощи расчета мгновенного фазового состава смеси. Единственным способом регулировки условий данных потоков является изменение условий подаваемого потока. Поэтому выбор условий для испарения потоков продукта является ограничивающим фактором в данном процессе.
Предварительное испарение с распределением потока (вариант осуществления 4, фиг. 4)
Еще один альтернативный вариант осуществления изобретения проиллюстрирован на фиг. 4. Данный вариант осуществления включает дополнительную гибкость для устранения ограничений распределения продуктов испарения.
Вариант осуществления, представленный на фиг. 4, является таким же, что и представленный на фиг. 3, в том, что он использует испарительное устройство 30 для получения потоков 18 и 19 с разными составами. Однако паровой и жидкий потоки, отведенные из испарительного устройства 30, не выступают в качестве потоков хладагента непосредственно, как это происходит в варианте осуществления с предварительным испарением (фиг. 3). Вместо этого, действительные составы хладагента формируют путем смешивания части отведенного парового потока с частью отведенного жидкого потока из испарительного устройства 30. Таким образом, поток 18 формируют из части 18а парового потока и части 18Ь жидкого потока из испарительного устройства 30. Аналогичным образом, остающуюся часть парового потока 19а и остающуюся часть жидкого потока 19Ь объединяют для образования потока хладагента 19.
Посредством изменения количества паровой и жидкой фазы в каждом потоке хладагента состав потоков хладагента может быть дополнительно оптимизирован для охлаждения требуемого технологического потока 9. Даже при неизменных параметрах подаваемого потока, скорость поступления и составы обоих потоков хладагента могут все же быть изменены за счет изменения соотношения потоков. Следовательно, это обеспечивает дальнейшую вариативность рабочих характеристик для оптимизации термодинамической эффективности.
Хотя в варианте осуществления, проиллюстрированном на фигуре 4, разделение и смешивание хладагента приводят в результате к дополнительным потерям эксергии, дополнительная вариативность рабочих характеристик и выбор условий предварительного охлаждения и испарения хладагента помогают сблизить горячие и холодные композитные кривые технологических потоков более тесно и сократить потери эксергии во время теплообмена. Таким образом, схема предварительного испарения с распределением потока имеет возможность чрезвычайно повысить эффективность цикла, если польза от более эффективного теплообмена перевешивает негативный эффект, вызванный разделением и смешиванием хладагента.
Предварительное испарение с двумя теплообменниками (вариант осуществления 5, фиг. 11)
На фиг. 11 проиллюстрирован еще один вариант осуществления, который сходен в конструктивном
- 12 026653 исполнении с вариантом осуществления с предварительным испарением (вариант осуществления 3), описанным выше со ссылкой на фиг. 3. В данном варианте осуществления единый сжатый поток хладагента 1 вводят в первое испарительное устройство 30а, где он разделяется на два потока хладагента 18 и 19 тем же самым способом, как описано выше со ссылкой на вариант осуществления 3 (фиг. 3).
Первый поток хладагента 19 предварительно охлаждают в первом теплообменнике 2а и далее пропускают через расширительную камеру или расширительный клапан 4а для образования расширенного потока хладагента 6, который формирует первый поток хладагента в теплообменнике 2а. Первый поток хладагента 6 далее возвращают обратно к сжатому потоку хладагента 1 точно так же, как описано ранее в отношении вариантов осуществления 1 и 3 (фиг. 1 и 3).
Второй поток хладагента 18 также предварительно охлаждают в теплообменнике 2а и далее подают во второе испарительное устройство 30Ь, где он разделяется на два потока хладагента 18а и 18Ь. Потоки хладагента 18а и 18Ь далее подвергают предварительному охлаждению во втором теплообменнике 2Ь, который установлен последовательно с теплообменником 2а. Два предварительно охлажденных потока хладагента 18а и 18Ь далее подвергают расширению при помощи расширительной камеры/расширительных клапанов 4Ь, 4с для получения двух отдельных потоков хладагента 7а и 7Ь, которые направляют во второй теплообменник 2Ь и далее подают в первый теплообменник 2а, чтобы доставить холодоноситель к технологическому потоку 9.
Поток хладагента 7а находится, как правило, при более высоком давлении, чем поток хладагента 7Ь. Соответственно необходимо поток хладагента 7Ь подвергнуть первичному сжатию в первом компрессоре 10 для того, чтобы повысить давление данного хладагента до уровня, который является таким же или близким к таковому для потока хладагента 7а. Все потоки хладагента 7а, 7Ь, 6 далее смешивают и сжимают в компрессоре 11 для формирования единого сжатого потока хладагента 1, который далее возвращают обратно в испарительное устройство 30а.
Соответственно поток хладагента 6 находится при высоком давлении, поток хладагента 7а находится при пониженном/промежуточном давлении, и поток хладагента 7Ь находится при самом низком давлении.
Обеспечение двух теплообменников (2а и 2Ь) и потоков хладагента (6, 7а и 7Ь) позволяет оптимизировать свойства потоков хладагента для охлаждения технологического потока 9. Данная оптимизация является улучшенной за счет обеспечения дополнительных переменных, которые позволяют оптимизировать состав и давление хладагента для обеспечения кривой охлаждения соответствующего технологического потока. Однако, данный вариант осуществления также требует относительно более сложного и дорогого конструктивного исполнения.
Конкретные примеры практического осуществления изобретения будут пояснены ниже со ссылкой на следующий пример.
Пример - моделирование и оптимизация процесса
Для каждого варианта осуществления, описанного выше со ссылкой на фиг. 1-4, сначала определяют независимые переменные процесса, а затем выполняют вычисления физических свойств, баланса вещества и баланса энергии для расчета других промежуточных рабочих условий и оценки общей результативности способа охлаждения. Расчет физических свойств основан на уравнении состояния (например, метод Пенга-Робинсона), которое дает термодинамические данные, от характеристик потока (состав, температура, давление) до физических свойств (энтальпия, энтропия). В принципе, если задан состав, физическое состояние потока определяется любыми двумя из следующих параметров: температура, давление, удельная энтальпия и удельная энтропия. Данную особенность используют для расчета изменения энтальпии потока в теплообменнике, и для определения характеристик потока после расширения и сжатия. Если происходит смешивание или разделение потока, тогда для расчета состава и скорости поступления потоков продукта используется баланс вещества.
Моделирование процесса новых холодильных циклов также включает оценку технической осуществимости теплопередачи в теплообменнике. Для теплообменного узла, включающего три или более потоков, как рассматриваемый здесь узел, технически осуществимая теплопередача может быть полностью удовлетворительной, только если разность температур между горячей и холодной композитной кривой не меньше, чем определенное минимальное значение. Таким образом, чтобы гарантировать, что теплообмен может быть успешно реализован в теплообменнике, необходимо построить и сравнить горячую и холодную композитные кривые для данного теплообменного узла. Как только горячая композитная кривая и холодная кривая построены, проверка технической осуществимости выполняется по обеим кривым.
Как только агрегатное состояние всех технологических потоков получено путем расчетов физических свойств, потребляемая мощность на валу холодильных компрессоров и режим естественного охлаждения могут быть рассчитаны на основе балансов вещества и энергии. Многоступенчатое сжатие применяется с промежуточным охлаждением.
В данном разделе моделирования потребляемая мощность на валу выбрана в качестве основной цели для уменьшения. Однако, если доступны данные для соотнесения размеров и стоимости оборудования, тогда капиталовложения также могут рассматриваться во время проектирования процесса с целевой функцией, замененной суммарными среднегодовыми затратами.
- 13 026653
Моделирование используется для оценки результативности всех холодильных циклов, описанных со ссылками на фиг. 1-4. Однако для вариантов осуществления, представленных на фиг. 3 и 4, оба из которых включают испарительное устройство 30, действительный состав хладагента требуется определять сначала при помощи расчета мгновенного фазового состава смеси, перед моделированием процесса расширения. После моделирования основного оборудования, такого как средство расширения, теплообменник и многоступенчатые компрессоры, показатель результативности - потребляемую мощность на валу, также как и показатель технической осуществимости - степень нарушения температурного напора в теплообменнике (широко известную как минимальный температурный напор, ДТш1и) получают в результате моделирования. В соответствии с данными двумя параметрами конечную целевую функцию определяют и используют для оценки приспособленности кандидатов в ходе оптимизации на основе Г А (генетического алгоритма).
Результативность систем охлаждения сильно зависит от выбранных рабочих условий. Путем регулировки данных рабочих условий результативность системы могла бы быть повышена. Задача проектирования системы охлаждения является исключительно нелинейной, с обилием локальных оптимумов, существующих в пространстве поиска. Вследствие данной особенности оптимизация может легко оказаться в ловушке одного из локальных оптимумов, если для решения задачи применяются традиционные детерминистские методы. Поэтому метод стохастической оптимизации дает преимущества большей достоверности конечного оптимального решения (решений) над традиционными детерминистскими методами. Методы стохастической оптимизации, такие как генетический алгоритм (ГА) и алгоритм имитации отжига (математический аннилинг), широко применяются в задачах разработки и проектирования технологического процесса. ГА выбран для оптимизации данной задачи.
Полная ГА оптимизация включает два этапа: инициализацию или создание начальной популяции, и эволюцию. Оптимизация на основе ГА начинается с создания начальной популяции кандидатов, где каждый кандидат представляет множество рабочих условий. Процесс скрининга вводится для отфильтровывания кандидатов плохого качества и сохранения в начальной популяции кандидатов с лучшей приспособленностью. Хотя создание кандидатов высокого качества требует больше времени на этапе инициализации, время, расходуемое на этапе эволюции, может быть сокращено благодаря старту из начальной популяции лучшего качества. Качество кандидата главным образом оценивается по его технической осуществимости, которую получают из моделирования. Если кандидат является технически осуществимым или имеет только приемлемые температурные нарушения в теплообменнике, он сохраняется в начальной популяции. После того как начальная популяция создана на этапе инициализации, созданные кандидаты обрабатываются с помощью ГА операторов: отбора, скрещивания и мутации для воспроизводства следующего поколения.
Приспособленность кандидата оказывает сильное воздействие на вероятность перехода его признаков к следующему поколению. Кандидаты в новом поколении более вероятно наследуют характеристики от кандидатов с лучшей приспособленностью. Когда достигнуто последнее поколение, лучший кандидат возвращается в качестве конечного оптимального решения.
Концептуальная модель ГА оптимизации проиллюстрирована на фиг. 5. Каждый кандидат является множеством независимых рабочих условий. Приспособленность каждого кандидата является отражением показателя результативности, оцениваемого при помощи моделирования процесса. В данном исследовании потребляемая мощность на валу выбрана в качестве основной цели для минимизации, хотя штрафной компонент тоже вносит вклад в целевую функцию, чтобы позволить разумную степень неосуществимости в теплообменнике.
Практические примеры
Два различных примера используются в данном разделе, чтобы проиллюстрировать результативность новых схем, предложенных в настоящем документе. Первый пример (практический пример 1) был первоначально опубликован УаШуагатап с1 а1., (2002), в нем требовалось охладить поток природного газа от окружающей температуры до приблизительно -60°С, довольно умеренного температурного уровня. Другой пример (практический пример 2), цитированный по Ьее (2002), предполагает оптимизацию результативности процесса производства СПГ. В данном случае подаваемый поток газа необходимо охладить от окружающей температуры до -160°С, очень низкого температурного уровня.
Для обоих примеров оптимизация выполнялась для всех новых схем МК цикла, чтобы добиться их наилучшей энергоэффективности. Дополнительные усилия были приложены, чтобы удостовериться, что оптимизация была выполнена на той же самой конструктивной основе. В ходе оптимизации применена модель многоступенчатого сжатия, чтобы отразить наилучшую результативность, которую способен предложить каждый индивидуальный процесс.
Дополнительно, для каждого процесса сделано конкретное описание максимальной степени повышения давления, так, чтобы все оптимальные решения могли сохранять аналогичное число ступеней сжатия, которое оказывает существенное воздействие на потребляемую мощность на валу процесса. Как только для каждого процесса получены конечные решения, устанавливаются преимущества различных схем. И данные полезные рекомендации могут использоваться для выбора подходящих схем для заданной задачи охлаждения.
- 14 026653
Практический пример 1
Предварительно обработанный поток природного газа нужно охладить от 19,85°С до -58,15°С, используя смесь углеводородов С2Н6, С3Н8, и п-С4Н10 в качестве компонентов хладагента. Целью является уменьшение компрессорного энергопотребления. Внешний холодильный узел доступен для охлаждения горячего хладагента до 40°С. Минимальная разность температур для осуществимой теплопередачи составляет 2,5°С. Предполагается, что изоэнтропический КПД компрессора составляет 80%. Для сопоставимости с прежней работой Уа1йуататап с1 а1., (2002), расчеты физических свойств проведены при помощи уравнения состояния Соаве-Редлиха-Квонга (8КК). Температурно-энтальпийный профиль потока природного газа приводится в табл. 1.
Таблица 1. Температурно-энтальпийный профиль потока природного газа
Обычный цикл на одном смешанном хладагенте и все новые процессы охлаждения, описанные со ссылками на фиг. 1-4, были разработаны, чтобы удовлетворить потребность в охлаждении, описанную в данном примере. Диапазон показателей результативности для каждого процесса охлаждения был подобран для сравнения.
Как важный показатель результативности, потребляемая мощность на валу отражает энергоэффективность каждого процесса, причем более высокая потребляемая мощность на валу означает более низкую эффективность цикла. Кроме того, число ступеней компрессора также было выбрано для сравнения, поскольку данный параметр не только существенно влияет на эффективность цикла, но также определяет и конструктивную сложность процессов охлаждения. Если какой-нибудь процесс охлаждения достигает лучшей эффективности цикла, чем другие, но требует больше ступеней сжатия, тогда повышение эффективности может не происходить за счет изменений конфигураций процесса, но фактически может достигаться благодаря большему промежуточному охлаждению между ступенями сжатия. Таким образом, чтобы добиться объективного сравнения различных процессов, максимальная степень повышения давления ступеней сжатия тщательно подбиралась для каждого процесса в ходе оптимизации.
И итоговое число ступеней сжатия должно быть равным или близким к 4. Более того, показатель технически осуществимого теплообмена, т.е. минимальная разность температур также была включена в сравнительную таблицу, поскольку полное достижение осуществимой теплопередачи в теплообменнике существенно для проектирования процесса охлаждения. Вышеупомянутые показатели результативности всех процессов охлаждения получены после применения ГА оптимизации, как показано в табл. 2.
- 15 026653
Таблица 2. Сравнение результативности процессов охлаждения (практический пример 1)
но на фигуре 6(а). Горячие и холодные композитные кривые и температурно-энтальпийные (Т-Н) профили потока показаны на фиг. 6(Ь). Как можно видеть на фиг. 6, хотя тесное сближение наблюдается на нижнем конце, существует большое расхождение между композитными кривыми в высокотемпературной области. Такое большое расхождение означает, что эффективность цикла оказывается очень низкой из-за значительной термодинамической необратимости и результирующей потери эксергии во время теплообмена. Между композитными кривыми нет температурных пересечений, и техническая осуществимость теплопередачи в теплообменнике полностью достижима.
Многоступенчатое расширение
Наилучшее конструктивное исполнение схемы многоступенчатого расширения проиллюстрировано на фигуре 7(а). Композитные кривые и температурно-энтальпийные (Т-Н) профили потока в теплообменнике проиллюстрированы на фиг. 7(Ь). Как можно видеть на фиг. 7, хотя горячий хладагент предварительно охлажден в едином потоке, два холодных хладагента после разделения потока испаряются при различных уровнях давления и образуют Т-Н профили в различных температурных диапазонах. В результате, объединенная холодная композитная кривая сближается с горячей очень тесно, внося вклад в уменьшение потребляемой мощности на валу.
Однако, как следствие предварительного охлаждения единого потока, температуры нижнего конца обоих холодных хладагентов довольно близки (так как охлаждающее действие расширения потока очень ограничено). Это чрезвычайно ограничивает выбор условий для испарения хладагента. Простым способом устранить такое структурное ограничение является введение многопоточного предварительного охлаждения.
Многопоточное предварительное охлаждение
Наилучшее конструктивное исполнение схемы многопоточного предварительного охлаждения показано на фиг. 8(а). Композитные кривые и температурно-энтальпийные (Т-Н) профили потока в теплообменнике проиллюстрированы на фиг. 8(Ь). В противоположность прежним схемам цикла МК, два горячих потока хладагента предварительно охлаждены до разных температурных уровней, и выбор условий для испарения холодного хладагента становится более гибким. Как можно видеть на фиг. 8, два холодных хладагента осуществляют процесс охлаждения в разных температурных диапазонах, и композитные кривые тесно сближены. Более того, при сравнении данного конструктивного исполнения с лучшим аналогичным для схемы многоступенчатого расширения, можно видеть, что требуемое количество циркулирующего хладагента становится меньше. Кроме того, хладагент содержит меньшую долю С2Н6, который труднее поддается сжатию, чем два других компонента. Все данные особенности вносят вклад в дальнейшее уменьшение потребляемой мощности на валу.
Схема предварительного испарения
Наилучшее конструктивное исполнение для варианта осуществления с предварительным испарением проиллюстрировано на фиг. 9(а). Композитные кривые и температурно-энтальпийные (Т-Н) профили потока в теплообменнике показаны на фиг. 9(Ь).
- 16 026653
Для данного конструктивного исполнения необходимо отметить, что скорость поступления парового продукта является нулевой после испарительной сепарации. Это означает, что в данном конкретном примере схема предварительного испарения выродилась в обычный цикл на одном смешанном хладагенте, поскольку хладагент более низкого уровня не присутствует. Потребляемая мощность на валу, аналогичная таковой для конструктивного исполнения цикла на одном смешанном хладагенте, также отвечает за вырождение данного процесса.
Схема предварительного испарения с распределением потока
Наилучшее конструктивное исполнение схемы предварительного испарения с распределением потока проиллюстрировано на фиг. 10(а). Композитные кривые и температурно-энтальпийные (Т-Н) профили потока в теплообменнике показаны на фиг. 10(Ь). В данной схеме действительные потоки хладагента получают при помощи частичного смешивания паровых и жидких продуктов из испарительного устройства. Это дает дополнительную гибкость для регулирования состава и скорости поступления действительных потоков хладагента в теплообменник. Следовательно, для данной схемы композитные кривые могут сближаться более тесно, чем для схемы предварительного испарения, в которой продукты испарения непосредственно выступают в качестве потоков хладагента, и можно соответственно экономить потребляемую мощность на валу.
Из сводки результатов, представленной в табл. 2, можно видеть, что три из четырех вариантов осуществления настоящего изобретения могут повысить результативность цикла примерно на 10%, с введенными новыми степенями свободы и созданными возможностями большей тепловой интеграции. Схема предварительного испарения не может предложить лучшую эффективность цикла в данном конкретном примере и вырождается к циклу на одном смешанном хладагенте в наилучшем конструктивном исполнении. Это означает, что конструктивное ограничение, т.е. отсутствие распределения потока после испарительной сепарации, оказывает значительное негативное воздействие на повышение эффективности цикла в данном конкретном примере. Однако, данный недостаток может быть устранен при помощи распределения и смешивания потоков продукта из испарительного устройства, что использовано в варианте осуществления с предварительным испарением и распределением потока.
Для того, чтобы подтвердить правильность наилучших конструктивных исполнений, проиллюстрированных в табл. 2, все конфигурации процесса были промоделированы в коммерческом пакете моделирования процесса ΑδΡΕΝ ΗΥδΥδ®. Табл. 3 иллюстрирует сравнение результатов между основными параметрами результативности, полученными в данной работе, и результатами моделирования в ΑδΡΕΝ ΗΥδΥδ®. Как можно видеть, оба параметра, потребляемая мощность на валу и минимальная разность температур, имеют очень близкие результаты моделирования. Таким образом, средства моделирования процесса, использованные в данной работе, достигают достаточной точности.
Таблица 3. Сравнение параметров результативности для проверки результатов (практический пример 1)
Процесс охлаждения Результаты моделирования в данной работе Результаты моделирования в Α3ΡΕΝ ΗΥΞΥΞ*
Потребляемая мощность на валу (МВт) Мин.ΔΤ (*С) Потребляемая мощность на валу (МВт) Мин.ДТ (фС)
Цикл на одном смешанном хладагенте 1, 986 2,5 1,985 2,34
Многоступенчатое расширение (Вариант осуществления 1) 1,79 2,5 1,786 2,5
Многопоточное предохлаждение (Вариант осуществления 2) 1,772 2,5 1,774 2,46
Предварительное испарение (Вариант осуществления 3) 1, 984 2,5 1,985 2,3
Предварительное испарение с распределением потока (Вариант осуществления 4) 1,777 2,53 1,779 2,6
- 17 026653
Практический пример 2
В данном примере существующие процессы, так же как и четыре варианта осуществления настоящего изобретения, были оптимизированы для производства СПГ. Предварительно обработанный поток природного газа нужно охладить от окружающей температуры 25°С до -163°С. Смесь углеводородов СН4, С2Н6, СэН8, П-С4Н10 и N2 использована в качестве смешанного хладагента. Целью являлось уменьшение компрессорного энергопотребления на основе многоступенчатого сжатия. Внешний холодильный узел доступен для охлаждения горячего хладагента до 30°С. Минимальная разность температур для теплопередачи составляет 5°С. Предполагается, что изоэнтропический КПД компрессора составляет 80%. Расчеты физических свойств выполнены на основе уравнения состояния Пенга-Робинсона. Температурно-энтальпийный профиль потока природного газа приводится в табл. 4.
Таблица 4. Температурно-энтальпийный профиль потока природного газа
Температура (°С) Энтальпия (кВт)
25 20178,8
-6,03 18317
-34,09 16352,8
-57,65 14468
-70,1 11978
-74,55 10198
-82,26 7114
-96,5 5690
-115 3840
-163 0
Для того, чтобы иметь эталон потребляемой мощности на валу для производства СПГ, технология АРС1 охлаждения смешанным хладагентом с предохлаждением пропаном, широко используемый процесс производства СПГ в современной промышленной практике, также была промоделирована и оптимизирована в соответствии с подходом, описанным в настоящем документе. Предполагается, что цикл с предохлаждением пропаном осуществляет процесс охлаждения при четырех различных уровнях давления, и смешанный хладагент основного криогенного цикла состоит из СН4, С2Н6, С3Н8, П-С4Н10 и N2. Рабочие условия для пропана и смешанного хладагента, так же как и состав смешанного хладагента, были оптимизированы в соответствии с концептуальной моделью ГА оптимизации. В конце ГА оптимизации наилучшее конструктивное исполнение с минимальной потребляемой мощностью на валу получено в качестве эталона для сравнения в табл. 5.
Таблица 5. Сводка результатов для различных процессов производства СПГ (практический пример 2)
Процесс охлаждения Потребляемая мощность на валу (МВт) Относи- тельное понижение Количество ступеней сжатия
Цикл на одном смешанном хладагенте 28,27 4
Многоступенчатое расширение (Вариант осуществления 1) 28,2 0,25% 4
Многопоточное предохлаждение (Вариант осуществления 2) 27,42 3,01% 5
Предварительное испарение (Вариант осуществления 3) 26,6 5,91% 4
Предварительное испарение с распределением потока (Вариант осуществления 4) 26,05 7,85% 4
Процесс АРС1 СЗ/МЕ 24,82 12,2% 7
Как показано в табл. 5, цикл на одном смешанном хладагенте имеет наименьшую эффективность цикла и потребляет 28,27 МВт мощности на валу для приведения в действие холодильных компрессоров. Процессом охлаждения с наибольшей эффективностью является процесс АРС1 С3/МК, который может понизить потребляемую мощность на валу на 12,2% по сравнению с циклом на одном смешанном хладагенте. Потребляемая мощность на валу наилучшего конструктивного исполнения многоступенчатого расширения оказывается очень близка к таковой для конструктивного исполнения цикла на одном сме- 18 026653 шанном хладагенте, и наилучшее конструктивное исполнение имеет очень низкую скорость поступления хладагента 0,0299 кмоль/с при промежуточном уровне давления. Это означает, что оно вырождается в цикл на одном смешанном хладагенте. Для варианта осуществления с многопоточным предварительным охлаждением, поскольку не удается избежать структурных ограничений, вызванных простым разделением потока и идентичными составами обоих потоков хладагента, эффективность цикла оказывается только незначительно повышенной, примерно на 3%. В варианте осуществления с предварительным испарением и в варианте осуществления с распределением потока потребляемая мощность на валу снижена приблизительно на 6 и 8% соответственно. Каждый из этих вариантов выигрывает от создания потоков хладагента с различными составами и демонстрирует более высокую эффективность цикла, чем другие схемы цикла на одном смешанном хладагенте без процессов испарения. Также можно отметить, что введение распределения потока еще более повысит результативность цикла за счет более гибкого выбора скоростей поступления и составов для действительных потоков хладагента.
Процесс АРС1 С3/МК показывает свои преимущества над другими процессами охлаждения с точки зрения энергоэффективности, но он отличается гораздо более сложной конфигурацией процесса, чем другие. Прежде всего, он требует, в целом, 7 ступеней холодильного компрессора, четыре ступени для сжатия пропана и три ступени для сжатия смешанного хладагента. Большее количество ступеней сжатия существенно увеличивает сложность процесса и также оказывает негативное воздействие на общую надежность процесса, поскольку вовлечено больше единиц оборудования. Во-вторых, цикл предохлаждения пропаном требует сложной сети сепарации и распределения пропана, которая также значительно повышает сложность процесса. Для применений охлаждения, которые не имеют ограничений по сложности процесса, процесс АРС1 С3/МК может быть хорошей альтернативой из-за его эффективного обеспечения процесса охлаждения. Однако, если применения имеют конкретные ограничения по сложности конструкции или весу, тогда способы охлаждения настоящего изобретения будут выигрышными из-за их простой и компактной конструкции с повышенной эффективностью цикла. Более того, при меньшем количестве используемого оборудования данные процессы должны также выигрывать за счет более высокой надежности, чем более сложные процессы, такие как процесс АРС1 С3/МК.
Из вышеприведенных результатов оптимизации двух различных примеров, можно видеть, что каждая схема может демонстрировать различное влияние на повышение результативности цикла для разных задач охлаждения. В первом примере понижение температуры природного газа умеренное, так что схема многоступенчатого расширения и схема многопоточного предварительного охлаждения имеют хорошие шансы выиграть от применения нескольких уровней температуры и давления для испарения хладагента, и повысить результативность цикла. Однако, во втором примере, где в процессе сжижения природного газа покрывается широкий температурный диапазон, обе из них не могут существенно повысить эффективность цикла, и даже должны сталкиваться с возможностью вырождения к циклу на одном смешанном хладагенте. Для повышения результативности цикла в приведенных примерах с большими изменениями температур рекомендуются схемы с процессами испарения, особенно схема с распределением потока. Данные схемы могут воспользоваться преимуществом создания хладагентов с различными составами, чтобы более эффективно регулировать форму Т-Н профилей и, следовательно, снижать потребляемую мощность на валу.
Более того, необходимо отметить, что схема предварительного испарения с распределением потока неизменно показывает в обоих примерах высокую эффективность цикла, благодаря гибкости, появившейся за счет процесса испарения и распределения потока. И такая схема сохраняет относительно простую конфигурацию оборудования.
Заключение
Четыре варианта осуществления способа изобретения, основанные на цикле на одном смешанном хладагенте, обеспечивают сравнительно простую конфигурацию оборудования, к тому же способны предложить дополнительные рабочие переменные, позволяющие повысить термодинамическую эффективность цикла охлаждения.
Повышенная эффективность появляется в определенных обстоятельствах за счет использования преимущества нескольких уровней давления и температуры испарения хладагента, и, в некоторых вариантах осуществления, за счет использования испарительного устройства.
Для задач охлаждения с умеренным изменением температуры схема многоступенчатого расширения и схема многопоточного предварительного охлаждения может обеспечить повышенную эффективность цикла при относительно простой конструкции цикла. Потоки хладагента в каждой схеме испаряются при нескольких уровнях давления и предоставляют больше возможностей для тесного сближения всех композитных кривых. Если охлаждение покрывает широкий температурный диапазон, воздействие нескольких уровней давления и температуры на повышение результативности очень ограничено. И в таких случаях использование испарительных устройств для введения хладагентов с различными составами поможет более эффективному управлению Т-Н профилями. Обеспечение распределения потока еще более повысит эффективность цикла. В результатах практических примеров также показано, что схема предварительного испарения с распределением потока может неизменно предлагать высокую эффективность цикла в обоих примерах, в отличие от других схем, для которых повышение результативно- 19 026653 сти цикла могло бы основываться на особенностях конкретных задач охлаждения.
Цитированная литература
Ьее, С. С., Орбта1 бсз1дп апб апа1уз1з оГ гсГпдсгаОоп зузйтз Гог 1оу 1стрсга1пгс ргоссззсз, РЮ 1Нсз1з, ЭераПтей оГ Ргосезз 1йсдгабоп - ИМ1§Т, ИК, 2001.
Уйбуататап, 8. апб Магапаз, СЭ., 8уп1Нсз13 оГ т1хсб тсйтдсгай еазеабе еус1сз, СНст1са1 Епдтссгшд Соттийсайопз, уо1. 189, Ыо. 8, рр 1057-1078, 2002.
Везде в описании и формуле изобретения данного описания изобретения слова включает и содержит и их производные означают в том числе, но без ограничения, и они не подразумевают исключение (и не исключают) другие части, дополнения, компоненты, целые числа или этапы. Везде в описании и формуле изобретения данного описания изобретения единственное число охватывает множественное, если контекст не требует иного. В частности, там, где использован неопределенный артикль, описание следует понимать как предполагающее множественность так же как и единичность, если контекст не требует иного.
Признаки, целые числа и характеристики, описанные в отношении конкретного аспекта, варианта осуществления или примера изобретения следует понимать как применимые к любому другому аспекту, варианту осуществления или примеру, описанному в настоящем документе, если это не входит в противоречие с ним. Все признаки, раскрытые в данном описании изобретения (включая любую прилагаемую формулу изобретения, реферат и чертежи), и/или все этапы любого способа или процесса, раскрытого таким образом, могут быть объединены в любом сочетании, кроме сочетаний, где, по меньшей мере, некоторые из таких особенностей и/или этапов являются взаимоисключающими. Изобретение не ограничено деталями любых вышеприведенных вариантов осуществления.

Claims (12)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ охлаждения подаваемого потока продукта, включающий пропускание подаваемого потока продукта через теплообменник, содержащий первый поток хладагента, состоящий из смешанного хладагента, и второй поток хладагента, состоящий из смешанного хладагента; причем первый поток хладагента является испаряемым при температуре, которая ниже, чем температура второго потока хладагента;
    причем первый поток хладагента после выхода из упомянутого теплообменника подвергают первичному сжатию до смешивания со вторым потоком хладагента из упомянутого теплообменника для образования единого потока хладагента, который подвергают вторичному сжатию для образования сжатого потока хладагента, причем:
    (ί) сжатый поток хладагента разделяют на паровую и жидкую фазы в испарительном устройстве, причем часть отделенной паровой фазы смешивают с частью отделенной жидкой фазы для формирования первого потока хладагента, а оставшуюся часть паровой фазы смешивают с оставшейся частью жидкой фазы для формирования второго потока хладагента, (ίί) первый и второй потоки хладагента далее подвергают охлаждению в упомянутом теплообменнике с последующим расширением до повторного введения в упомянутый теплообменник для охлаждения упомянутого подаваемого потока.
  2. 2. Способ по п.1, в котором температура и/или давление первого потока хладагента ниже, чем давление и/или температура второго потока смешанного хладагента.
  3. 3. Способ по п.2, в котором первый поток хладагента находится при давлении, которое ниже, чем давление второго потока хладагента.
  4. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором подаваемый поток продукта выбирают из группы, состоящей из природного газа, воздуха, азота, углекислого газа и кислорода.
  5. 5. Способ по любому из пп.1-4, в котором дополнительно предусмотрен второй теплообменник для охлаждения подаваемого потока продукта.
  6. 6. Способ по любому из пп.1-5, в котором в качестве подаваемого потока продукта используют природный газ.
  7. 7. Способ по любому из пп.1-6, в котором хладагент имеет следующий состав: метана 15-25 мол.%, этана 30-45 мол.%, пропана 0-20 мол.%, н-бутана 0-25 мол.%, азота 5-20 мол.%.
  8. 8. Способ по любому из пп.1-7, в котором подаваемый поток продукта охлаждают ниже -30°С.
  9. 9. Способ по любому из пп.1-8, в котором подаваемый поток продукта охлаждают ниже -150°С.
  10. 10. Способ сжижения природного газа, включающий охлаждение подаваемого потока природного газа для образования сжиженного природного газа, отличающийся тем, что охлаждение природного газа осуществляют способом по любому из пп.1-9.
  11. 11. Узел охлаждения для осуществления способа по пп.1-10, содержащий теплообменник, выпол- 20 026653 ненный с возможностью получения потока продукта, подлежащего охлаждению во время использования, и холодильный цикл, упомянутый узел содержит первый и второй потоки хладагента, протекающие через упомянутый теплообменник(и) для обеспечения охлаждения; причем хладагент в первом потоке хладагента является испаряемым при температуре, которая ниже, чем температура хладагента во втором потоке хладагента;
    первое средство сжатия, выполненное с возможностью получения первого потока хладагента, выходящего из упомянутого теплообменника, и сжатия хладагента до первого уровня сжатия;
    второе средство сжатия, выполненное с возможностью получения смеси из второго потока хладагента, выходящего из упомянутого теплообменника, и первого потока хладагента из первого средства сжатия и сжатия смеси для формирования сжатого потока хладагента;
    средство для направления хладагента в сжатом потоке хладагента в упомянутый теплообменник(и) на охлаждение;
    средство для доставки охлажденного хладагента к средству расширения и далее доставки расширенного хладагента в теплообменник(и); и средство для разделения сжатого потока хладагента на паровую и жидкую фазы и смешения части отделенной паровой фазы с частью отделенной жидкой фазы для образования упомянутого первого потока хладагента и оставшейся части паровой фазы с оставшейся частью жидкой фазы для образования упомянутого второго потока хладагента, которые подаются в упомянутый теплообменник, причем упомянутое разделение сжатого потока хладагента происходит до упомянутого охлаждения сжатого хладагента в упомянутом теплообменнике.
  12. 12. Узел охлаждения по п.11, содержащий дополнительный теплообменник.
EA201290951A 2010-03-25 2011-03-25 Способ охлаждения EA026653B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB1005016.9A GB201005016D0 (en) 2010-03-25 2010-03-25 Refrigeration process
GB2011050444 2011-03-07
PCT/GB2011/050617 WO2011117655A2 (en) 2010-03-25 2011-03-25 Refrigeration process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201290951A1 EA201290951A1 (ru) 2013-07-30
EA026653B1 true EA026653B1 (ru) 2017-05-31

Family

ID=44673702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201290951A EA026653B1 (ru) 2010-03-25 2011-03-25 Способ охлаждения

Country Status (13)

Country Link
US (1) US9562717B2 (ru)
EP (1) EP2550496B1 (ru)
JP (1) JP5868938B2 (ru)
KR (1) KR20160049040A (ru)
CN (1) CN103415752A (ru)
AU (1) AU2011231314B2 (ru)
BR (1) BR112012024317A2 (ru)
CA (1) CA2829666C (ru)
CO (1) CO6630156A2 (ru)
EA (1) EA026653B1 (ru)
GB (1) GB2491796B (ru)
MY (1) MY162011A (ru)
WO (1) WO2011117655A2 (ru)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8011191B2 (en) 2009-09-30 2011-09-06 Thermo Fisher Scientific (Asheville) Llc Refrigeration system having a variable speed compressor
US9441877B2 (en) 2010-03-17 2016-09-13 Chart Inc. Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method
US11408673B2 (en) 2013-03-15 2022-08-09 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
US11428463B2 (en) 2013-03-15 2022-08-30 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
EP2972028B1 (en) 2013-03-15 2020-01-22 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
CN103216998B (zh) * 2013-04-12 2015-12-02 北京安珂罗工程技术有限公司 一种单循环混合冷剂压缩与输送的方法和系统
NO3001128T3 (ru) * 2013-05-20 2018-12-08
US9903646B2 (en) * 2014-10-07 2018-02-27 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Apparatus for ethane liquefaction with demethanization
EP3230669A4 (en) * 2014-12-12 2018-08-01 Dresser Rand Company System and method for liquefaction of natural gas
AR105277A1 (es) 2015-07-08 2017-09-20 Chart Energy & Chemicals Inc Sistema y método de refrigeración mixta
WO2017154181A1 (ja) * 2016-03-10 2017-09-14 日揮株式会社 天然ガス液化装置の混合冷媒組成の決定方法
FR3052240B1 (fr) * 2016-06-02 2020-02-21 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de liquefaction de dioxyde de carbone issu d'un courant de gaz naturel
FR3052239B1 (fr) * 2016-06-02 2020-02-21 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de liquefaction de gaz naturel et de dioxyde de carbone
US11112173B2 (en) * 2016-07-01 2021-09-07 Fluor Technologies Corporation Configurations and methods for small scale LNG production
RU2640976C1 (ru) * 2017-05-05 2018-01-12 Компания "Сахалин Энерджи Инвестмент Компани Лтд." Способ управления процессом сжижения природного газа
KR20240034252A (ko) 2018-06-01 2024-03-13 스틸헤드 엘엔지 (에이에스엘엔지) 엘티디. 액화 장치, 방법, 및 시스템
JP6470482B1 (ja) * 2018-07-13 2019-02-13 千代田化工建設株式会社 天然ガス液化装置の混合冷媒組成の決定方法
KR102552636B1 (ko) * 2019-01-03 2023-07-07 한화오션 주식회사 선박의 냉매 순환 시스템 및 방법
AU2019445489A1 (en) * 2019-05-13 2021-06-10 Jgc Corporation Operation guidance searching method and operation guidance searching system
JP7388230B2 (ja) 2020-02-17 2023-11-29 富士通株式会社 混合物性能最適化装置、混合物性能最適化プログラム、混合物性能最適化方法、及び混合冷媒
JP7397192B2 (ja) * 2020-05-27 2023-12-12 千代田化工建設株式会社 液化天然ガスプラントの運転条件決定方法及びそのシステム
US20220099364A1 (en) * 2020-09-29 2022-03-31 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et I'Exploitation des Procédés Georges Claude Offshore liquefaction process without compression

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3929438A (en) * 1970-09-28 1975-12-30 Phillips Petroleum Co Refrigeration process
US4112700A (en) * 1974-08-09 1978-09-12 Linde Aktiengesellschaft Liquefaction of natural gas
WO2001040725A1 (en) * 1999-12-01 2001-06-07 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Offshore plant for liquefying natural gas

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1939114B2 (de) 1969-08-01 1979-01-25 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verflüssigungsverfahren für Gase und Gasgemische, insbesondere für Erdgas
CA928208A (en) 1970-02-09 1973-06-12 Bodnick Sheldon Mixed refrigerant cycle
FR2280042A1 (fr) 1974-05-31 1976-02-20 Teal Technip Liquefaction Gaz Procede et installation pour le refroidissement d'un melange gazeux
FR2545589B1 (fr) 1983-05-06 1985-08-30 Technip Cie Procede et appareil de refroidissement et liquefaction d'au moins un gaz a bas point d'ebullition, tel que par exemple du gaz naturel
US4901533A (en) 1986-03-21 1990-02-20 Linde Aktiengesellschaft Process and apparatus for the liquefaction of a natural gas stream utilizing a single mixed refrigerant
US4846862A (en) * 1988-09-06 1989-07-11 Air Products And Chemicals, Inc. Reliquefaction of boil-off from liquefied natural gas
US4843829A (en) * 1988-11-03 1989-07-04 Air Products And Chemicals, Inc. Reliquefaction of boil-off from liquefied natural gas
JP3320934B2 (ja) 1994-12-09 2002-09-03 株式会社神戸製鋼所 ガスの液化方法
FR2743140B1 (fr) * 1995-12-28 1998-01-23 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif de liquefaction en deux etapes d'un melange gazeux tel qu'un gaz naturel
DE19612173C1 (de) 1996-03-27 1997-05-28 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines kohlenwasserstoffreichen Einsatzstromes
GB2326465B (en) 1997-06-12 2001-07-11 Costain Oil Gas & Process Ltd Refrigeration cycle using a mixed refrigerant
FR2778232B1 (fr) * 1998-04-29 2000-06-02 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif de liquefaction d'un gaz naturel sans separation de phases sur les melanges refrigerants
US6182469B1 (en) 1998-12-01 2001-02-06 Elcor Corporation Hydrocarbon gas processing
US6347532B1 (en) * 1999-10-12 2002-02-19 Air Products And Chemicals, Inc. Gas liquefaction process with partial condensation of mixed refrigerant at intermediate temperatures
EG23193A (en) 2000-04-25 2001-07-31 Shell Int Research Controlling the production of a liquefied natural gas product stream.
US6427483B1 (en) 2001-11-09 2002-08-06 Praxair Technology, Inc. Cryogenic industrial gas refrigeration system
DE10209799A1 (de) 2002-03-06 2003-09-25 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
TWI314637B (en) * 2003-01-31 2009-09-11 Shell Int Research Process of liquefying a gaseous, methane-rich feed to obtain liquefied natural gas
RU2352877C2 (ru) 2003-09-23 2009-04-20 Статойл Аса Способ сжижения природного газа
US7082787B2 (en) * 2004-03-09 2006-08-01 Bp Corporation North America Inc. Refrigeration system
DE102005010055A1 (de) * 2005-03-04 2006-09-07 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
US8600997B2 (en) 2005-09-30 2013-12-03 International Business Machines Corporation Method and framework to support indexing and searching taxonomies in large scale full text indexes
EP1790926A1 (en) 2005-11-24 2007-05-30 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Method and apparatus for cooling a stream, in particular a hydrocarbon stream such as natural gas
CN101008545A (zh) 2007-01-24 2007-08-01 河南中原绿能高科有限责任公司 一种用于天然气液化的新型ⅱ阶混合制冷工艺
CN101608860B (zh) * 2008-06-17 2011-08-17 北京安瑞科新能能源科技有限公司 混合制冷剂气体液化工艺及混合制冷剂

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3929438A (en) * 1970-09-28 1975-12-30 Phillips Petroleum Co Refrigeration process
US4112700A (en) * 1974-08-09 1978-09-12 Linde Aktiengesellschaft Liquefaction of natural gas
WO2001040725A1 (en) * 1999-12-01 2001-06-07 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Offshore plant for liquefying natural gas

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JAMES C. BRONFENBRENNER AND WARREN R. MILLER: "LNG industry on a smaller scale - coil wound heat-exchangers mid sized LNG plants", LNG INDUSTRY, PALLADIAN PUBLICATIONS LTD., GB, 1 December 2008 (2008-12-01), GB, pages 1 - 5, XP007922136, ISSN: 1747-1826 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20130008204A1 (en) 2013-01-10
EA201290951A1 (ru) 2013-07-30
MY162011A (en) 2017-05-31
US9562717B2 (en) 2017-02-07
WO2011117655A3 (en) 2014-03-13
CA2829666A1 (en) 2011-09-29
CN103415752A (zh) 2013-11-27
CO6630156A2 (es) 2013-03-01
CA2829666C (en) 2018-04-17
KR20160049040A (ko) 2016-05-04
JP5868938B2 (ja) 2016-02-24
AU2011231314B2 (en) 2016-02-04
WO2011117655A2 (en) 2011-09-29
GB2491796B (en) 2016-02-24
EP2550496B1 (en) 2017-06-14
AU2011231314A1 (en) 2012-11-15
GB201218823D0 (en) 2012-12-05
GB2491796A (en) 2012-12-12
JP2013540973A (ja) 2013-11-07
BR112012024317A2 (pt) 2016-05-24
EP2550496A2 (en) 2013-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA026653B1 (ru) Способ охлаждения
RU2752223C2 (ru) Комплексная система охлаждения метана для сжижения природного газа
CA3005327C (en) Pre-cooling of natural gas by high pressure compression and expansion
JP4741468B2 (ja) ガス液化用一体型多重ループ冷却方法
US6751985B2 (en) Process for producing a pressurized liquefied gas product by cooling and expansion of a gas stream in the supercritical state
US20180231303A1 (en) Pre-Cooling of Natural Gas by High Pressure Compression and Expansion
JP5726184B2 (ja) 冷却された炭化水素流を製造する方法及び装置
CN107869881B (zh) 混合制冷剂冷却过程和系统
AU2011321145B2 (en) Natural gas liquefaction process
US20100154469A1 (en) Process and system for liquefaction of hydrocarbon-rich gas stream utilizing three refrigeration cycles
RU2743094C2 (ru) Улучшенный способ и система для охлаждения углеводородного потока с применением хладагента в газовой фазе
KR102108924B1 (ko) 천연 가스 액화 처리 장치
Chang et al. Combined Brayton-JT cycles with refrigerants for natural gas liquefaction
KR20130079365A (ko) 냉동 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU