JP2020098092A5 - - Google Patents

Description

この実施例において、動力配分は、０．４４であり、全体で４つの、各々約４０ＭＷの容量を有するガスタービン駆動装置が利用された。この実施形態は、図１に対応するものより約３．５％高いプロセス効率、および図１に対するものより約９℃低温の予備冷却温度を有する。このため、この実施例は、本明細書において説明された実施形態が低資本コストで効率を改善する効率的方法およびシステムを提供することを証明する。
本開示は以下も包含する。
［１］ 複数の熱交換区分の各々における第１の冷媒との間接的な熱交換によって、炭化水素流体、および第２の冷媒を備える第２の冷媒供給流を備える炭化水素供給流を冷却する方法であって、
（ａ）前記炭化水素供給流および前記第２の冷媒供給流を前記複数の熱交換区分のうちの最も高温の熱交換区分内に導入することと、
（ｂ）予備冷却された炭化水素流および予備冷却された第２の冷媒流を生成するために、前記炭化水素供給流および前記第２の冷媒供給流を前記複数の熱交換区分の各々において冷却することと、
（ｃ）液化された炭化水素流を生成するために、前記予備冷却された炭化水素流を主熱交換器において前記第２の冷媒と接触させて、さらに冷却して液化することと、
（ｄ）低圧の第１の冷媒流を前記複数の熱交換区分のうちの最も低温の熱交換区分から取り出し、前記低圧の第１の冷媒流を圧縮システムの少なくとも１つの圧縮ステージにおいて圧縮することと、
（ｅ）中圧の第１の冷媒流を前記複数の熱交換区分のうち、前記最も低温の熱交換区分より高温である第１の熱交換区分から取り出すことと、
（ｆ）ステップ（ｄ）および（ｅ）が行われた後に、併合された第１の冷媒流を生成するために、前記低圧の第１の冷媒流および前記中圧の第１の冷媒流を併合することと、
（ｇ）前記圧縮システムから、高高圧の第１の冷媒流を取り出すことと、
（ｈ）冷却された高高圧の第１の冷媒流を生成するために、前記高高圧の第１の冷媒流を少なくとも１つの冷却ユニットにおいて冷却して少なくとも部分的に凝縮することと、
（ｉ）第１の蒸気冷媒流および第１の液体冷媒流を生成するために、前記冷却された高高圧の第１の冷媒流を第１の気液分離機器内に導入することと、
（ｊ）前記第１の液体冷媒流を前記複数の熱交換区分のうちの前記最も高温の熱交換区分内に導入することと、
（ｋ）第１の冷却された液体冷媒流を生成するために、前記第１の液体冷媒流を前記複数の熱交換区分のうちの前記最も高温の熱交換区分において冷却することと、
（ｌ）第１の膨張された冷媒流を生成するために、前記第１の冷却された液体冷媒流の少なくとも一部分を膨張させることと、
（ｍ）ステップ（ｂ）の前記冷却の第１の部分を提供すべく、冷却能力を提供するために、前記第１の膨張された冷媒流を前記最も高温の熱交換区分内に導入することと、
（ｎ）ステップ（ｉ）の前記第１の蒸気冷媒流の少なくとも一部分を少なくとも１つの圧縮ステージにおいて圧縮することと、
（ｏ）ステップ（ｎ）の前記少なくとも１つの圧縮ステージの下流にあり、これと流体流連通している少なくとも１つの冷却ユニットにおいて、凝縮された第１の冷媒流を生成するために、圧縮された第１の冷媒流を冷却して凝縮することと、
（ｐ）前記凝縮された第１の冷媒流を前記複数の熱交換区分のうちの前記最も高温の熱交換区分内に導入することと、
（ｑ）第１の冷却および凝縮された冷媒流を生成するために、前記凝縮された第１の冷媒流を前記第１の熱交換区分および前記最も低温の熱交換区分において冷却することと、
（ｒ）第２の膨張された冷媒流を生成するために、前記第１の冷却および凝縮された冷媒流を膨張させることと、
（ｓ）ステップ（ｂ）の前記冷却の第２の部分を提供すべく、冷却能力を提供するために、前記第２の膨張された冷媒流を前記最も低温の熱交換区分内に導入することと、を含む方法。
［２］ ステップ（ｅ）は、前記中圧の第１の冷媒流を前記複数の熱交換区分のうち、前記最も低温の熱交換区分より高温である前記第１の熱交換区分から取り出すことをさらに含み、前記第１の熱交換区分はまた、前記最も高温の熱交換区分でもある、上記態様１に記載の方法。
［３］ ステップ（ｎ）は、ステップ（ｏ）の前記圧縮された第１の冷媒流を形成するために、ステップ（ｉ）の前記第１の蒸気冷媒流を少なくとも１つの圧縮ステージにおいて圧縮することをさらに含む、上記態様１に記載の方法。
［４］ ステップ（ｇ）を行う前に前記圧縮システムの少なくとも１つの圧縮ステージにおいて、ステップ（ｆ）の前記併合された第１の冷媒流を圧縮することをさらに含む、上記態様１に記載の方法。
［５］ ステップ（ｅ）は、前記中圧の第１の冷媒流を前記複数の熱交換区分のうちの第１の熱交換区分から取り出すことと、前記中圧の第１の冷媒流を前記圧縮システムの少なくとも１つの圧縮ステージにおいて圧縮することと、をさらに含み、前記第１の熱交換区分が、前記最も低温の熱交換区分より高温である、上記態様１に記載の方法。
［６］ （ｔ）第１の中間冷媒流をステップ（ｇ）の前に前記圧縮システムから取り出すことと、
（ｕ）冷却された第１の中間冷媒流を生成するために、前記第１の中間冷媒流を少なくとも１つの冷却ユニットにおいて冷却し、前記冷却された第１の中間冷媒流をステップ（ｇ）の前に前記圧縮システム内に導入することと、をさらに含む、上記態様１に記載の方法。
［７］ （ｔ）高圧の第１の冷媒流を前記複数の熱交換区分のうちの前記最も高温の熱交換区分から取り出すことと、
（ｕ）前記高圧の第１の冷媒流をステップ（ｇ）の前に前記圧縮システム内に導入することと、をさらに含む、上記態様１に記載の方法。
［８］ （ｖ）高圧の第１の冷媒流を前記複数の熱交換区分のうちの前記最も高温の熱交換区分から取り出すことと、
（ｗ）併合された第１の中間冷媒流を形成するために、前記高圧の第１の冷媒流を前記冷却された第１の中間冷媒流と併合し、前記併合された第１の中間冷媒流をステップ（ｇ）の前に前記圧縮システム内に導入することと、をさらに含む、上記態様７に記載の方法。
［９］ ステップ（ｎ）は、
（ｔ）第２の中間冷媒流を前記圧縮システムから取り出すことと、
（ｕ）冷却された第２の中間冷媒流を生成するために、前記第２の中間冷媒流を少なくとも１つの冷却ユニットにおいて冷却することと、をさらに含む、上記態様１に記載の方法。
［１０］ （ｖ）第２の蒸気冷媒流および第２の液体冷媒流を生成するために、前記冷却された第２の中間冷媒流を第２の気液分離機器に導入することと、
（ｗ）前記第２の液体冷媒流を前記複数の熱交換区分のうちの最も高温の熱交換区分内に導入することと、
（ｘ）流れ（ｏ）の前記圧縮された第１の冷媒流を生成する前に、前記第２の蒸気冷媒流を前記圧縮システムの少なくとも１つの圧縮ステージにおいて圧縮することと、をさらに含む、上記態様９に記載の方法。
［１１］ ステップ（ｑ）は、前記第１の熱交換器区分における冷却の前に、前記凝縮された第１の冷媒流を前記最も高温の熱交換器区分において冷却することをさらに含む、上記態様１に記載の方法。
［１２］ ステップ（ｄ）の前記低圧の第１の冷媒流、ステップ（ｆ）の前記併合された第１の冷媒流、およびステップ（ｉ）の前記第１の蒸気冷媒流は、単一圧縮機の複数圧縮ステージにおいて圧縮される、上記態様１に記載の方法。
［１３］ 炭化水素供給流を冷却する装置であって、
最も高温の熱交換区分および最も低温の熱交換区分を含む複数の熱交換区分と、
炭化水素流体の供給源の下流にあり、これと流体流連通している、前記複数の熱交換区分の各々を通って延びる第１の炭化水素回路と、
第２の冷媒を含有し、前記複数の熱交換区分の各々を通って延びる第２の冷媒回路と、
第１の冷媒を含有し、前記最も高温の熱交換区分を通って延びる第１の予備冷却冷媒回路と、
前記第１の冷媒を含有し、前記最も高温の熱交換区分および前記最も低温の熱交換区分を通って延びる第２の予備冷却冷媒回路と、
前記第１の予備冷却冷媒回路の上流端に位置する第１の予備冷却冷媒回路入口、前記第１の予備冷却冷媒回路の下流端に位置する第１の圧力降下機器、ならびに前記第１の圧力降下機器および前記最も高温の熱交換区分の第１の低温回路の下流にあり、これらと流体流連通している第１の膨張された冷媒導管と、
前記第２の予備冷却冷媒回路の上流端に位置する第２の予備冷却冷媒回路入口、前記第２の予備冷却冷媒回路の下流端に位置する第２の圧力降下機器、ならびに前記第２の圧力降下機器および前記最も低温の熱交換区分の第２の低温回路の下流にあり、これらと流体流連通している第２の膨張された冷媒導管と、
圧縮システムであって、
第１の圧力ステージおよび前記最も低温の熱交換区分の高温端と流体流連通している低圧の第１の冷媒導管、
第２の圧力ステージおよび第１の熱交換区分の高温端と流体流連通している中圧の第１の冷媒導管、
前記第２の圧縮ステージの下流の第１の後部冷却器、
前記第１の後部冷却器と流体流連通しており、これの下流にある第１の入口を有する第１の気液分離機器であって、第１の蒸気出口が、前記第１の気液分離機器の上半分に位置し、第１の液体出口が、前記第１の気液分離機器の下半分に位置し、前記第１の液体出口が、前記第１の予備冷却冷媒回路入口の上流にあり、これと流体流連通している、気液分離機器、
前記第１の蒸気出口の下流にある第３の圧縮ステージ、ならびに
前記第３の圧縮ステージの下流にある第２の後部冷却器、
を備える、圧縮システムと、を備え、
前記最も高温の熱交換区分は、前記第１の炭化水素回路を通って流れる前記炭化水素流体、前記第２の冷媒回路を通って流れる前記第２の冷媒、前記第１の第１の予備冷却冷媒回路を通って流れる前記第１の冷媒、および前記最も高温の熱交換区分の前記第１の低温回路を通って流れる前記第１の冷媒と接触する前記第２の予備冷却冷媒回路を部分的に予備冷却するように運転自在に構成され、
前記最も低温の熱交換区分は、予備冷却された炭化水素流を生成するために前記第１の炭化水素回路を通って流れる前記炭化水素流体を予備冷却する、前記第２の冷媒回路を通って流れる前記第２の冷媒を予備冷却する、および前記最も低温の熱交換区分の前記第１の低温回路を通って流れる前記第１の冷媒と接触して前記第２の予備冷却冷媒回路を通って流れる前記第１の冷媒を予備冷却するように運転自在に構成される、装置。
［１４］ 前記複数の熱交換区分の前記第１の炭化水素回路の下流にあり、これと流体流連通している第２の炭化水素回路を有する主熱交換器をさらに備え、前記主熱交換器は、前記第２の冷媒と接触させる間接的な熱交換によって、前記予備冷却された炭化水素流を少なくとも部分的に液化するように運転自在に構成されている、上記態様１３に記載の装置。
［１５］ 前記圧縮システムは、前記第２の圧縮ステージの下流にある第１の中間冷却器、および前記第１の中間冷却器の下流にあり、これと流体流連通している冷却された第１の中間冷媒導管をさらに備える、上記態様１３に記載の装置。
［１６］ 前記最も高温の熱交換区分の高温端および前記冷却された第１の中間冷媒導管と流体流連通している高圧の第１の冷媒導管をさらに備える、上記態様１５に記載の装置。
［１７］ 前記第１の気液分離機器の下流にある第３の後部冷却器と、
第２の気液分離機器であって、前記第３の後部冷却器と流体流連通しており、これの下流にある第３の入口、前記第２の気液分離機器の上半分に位置する第２の蒸気出口、前記第２の気液分離機器の下半分に位置する第２の液体出口を有する第２の気液分離機器と、をさらに備える、上記態様１３に記載の装置。
［１８］ 前記複数の熱交換区分は、第１の熱交換器の複数区分である、上記態様１３に記載の装置。
［１９］ 前記第２の予備冷却冷媒回路に含有される前記第１の冷媒は、前記第１の予備冷却冷媒回路に含有される前記第１の冷媒より高濃度のエタンおよびより軽い炭化水素を有する、上記態様１３に記載の装置。
［２０］ 少なくとも前記最も高温の熱交換区分および前記第１の熱交換区分を通って延びる第３の予備冷却冷媒回路をさらに備え、前記第３の予備冷却冷媒回路は、前記第１の冷媒を含有している、上記態様１３に記載の装置。
［２１］ 前記第１の熱交換区分は、前記複数の熱交換区分のうちの前記最も高温の熱交換区分である、上記態様１３に記載の装置。
［２２］ 前記第２の予備冷却冷媒回路は、前記最も高温の熱交換区分、前記第１の熱交換区分、および前記最も低温の熱交換区分を通って延びる、上記態様１３に記載の装置。

Claims (1)

1. 複数の熱交換区分の各々における第１の冷媒との間接的な熱交換によって、炭化水素流体、および第２の冷媒を備える第２の冷媒供給流を備える炭化水素供給流を冷却する方法であって、
   （ａ）前記炭化水素供給流および前記第２の冷媒供給流を前記複数の熱交換区分のうちの最も高温の熱交換区分内に導入することと、
   （ｂ）予備冷却された炭化水素流および予備冷却された第２の冷媒流を生成するために、前記炭化水素供給流および前記第２の冷媒供給流を前記複数の熱交換区分の各々において冷却することと、
   （ｃ）液化された炭化水素流を生成するために、前記予備冷却された炭化水素流を主熱交換器において前記第２の冷媒と接触させて、さらに冷却して液化することと、
   （ｄ）低圧の第１の冷媒流を前記複数の熱交換区分のうちの最も低温の熱交換区分から取り出し、前記低圧の第１の冷媒流を圧縮システムの少なくとも１つの圧縮ステージにおいて圧縮することと、
   （ｅ）中圧の第１の冷媒流を前記複数の熱交換区分のうち、前記最も低温の熱交換区分より高温である第１の熱交換区分から取り出すことと、
   （ｆ）ステップ（ｄ）および（ｅ）が行われた後に、併合された第１の冷媒流を生成するために、前記低圧の第１の冷媒流および前記中圧の第１の冷媒流を併合することと、
   （ｇ）前記圧縮システムから、高高圧の第１の冷媒流を取り出すことと、
   （ｈ）冷却された高高圧の第１の冷媒流を生成するために、前記高高圧の第１の冷媒流を少なくとも１つの冷却ユニットにおいて冷却して少なくとも部分的に凝縮することと、
   （ｉ）第１の蒸気冷媒流および第１の液体冷媒流を生成するために、前記冷却された高高圧の第１の冷媒流を第１の気液分離機器内に導入することと、
   （ｊ）前記第１の液体冷媒流を前記複数の熱交換区分のうちの前記最も高温の熱交換区分内に導入することと、
   （ｋ）第１の冷却された液体冷媒流を生成するために、前記第１の液体冷媒流を前記複数の熱交換区分のうちの前記最も高温の熱交換区分において冷却することと、
   （ｌ）第１の膨張された冷媒流を生成するために、前記第１の冷却された液体冷媒流の少なくとも一部分を膨張させることと、
   （ｍ）ステップ（ｂ）の前記冷却の第１の部分を提供すべく、冷却能力を提供するために、前記第１の膨張された冷媒流を前記最も高温の熱交換区分内に導入することと、
   （ｎ）ステップ（ｉ）の前記第１の蒸気冷媒流の少なくとも一部分を少なくとも１つの圧縮ステージにおいて圧縮することと、
   （ｏ）ステップ（ｎ）の前記少なくとも１つの圧縮ステージの下流にあり、これと流体流連通している少なくとも１つの冷却ユニットにおいて、凝縮された第１の冷媒流を生成するために、圧縮された第１の冷媒流を冷却して凝縮することと、
   （ｐ）前記凝縮された第１の冷媒流を前記複数の熱交換区分のうちの前記最も高温の熱交換区分内に導入することと、
   （ｑ）第１の冷却および凝縮された冷媒流を生成するために、前記凝縮された第１の冷媒流を前記第１の熱交換区分および前記最も低温の熱交換区分において冷却することと、
   （ｒ）第２の膨張された冷媒流を生成するために、前記第１の冷却および凝縮された冷媒流を膨張させることと、
   （ｓ）ステップ（ｂ）の前記冷却の第２の部分を提供すべく、冷却能力を提供するために、前記第２の膨張された冷媒流を前記最も低温の熱交換区分内に導入することと、を含む方法。