JP7045982B2 - 混合冷媒システムおよび方法 - Google Patents
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Description
[0001]本出願は、2015年7月8日出願の米国仮出願第62/190,069号の利益を主張するものである。その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
[0065]圧縮器第1セクション701は、冷却され圧縮されたサクションドラムMRストリーム720が段間分離装置またはドラム800へ提供されるように、圧縮されたサクションドラムMR蒸気ストリーム710を第1セクション冷却器710Cに提供するための圧縮流体出口を含む。ストリーム720は段間分離装置またはドラム800へ進み、得られる低圧MR蒸気ストリーム855は、圧縮器第2セクション702に提供される。圧縮器第2セクション702は、圧縮された高圧MR蒸気ストリーム730を第2セクション冷却器730Cへ提供する。結果として、少なくとも部分的に凝縮している高圧MRストリーム740は高圧分離装置900へ進む。
[0077]図1および図3の熱交換システム70は、上記のMR圧縮器システムのそれぞれで(および、代替のMR圧縮器システム実施形態で)使用することができ、これを、ここで、図7を参照して詳細に論じることとする。図7に例示され、前に記されているように、マルチストリーム熱交換器100は、熱交換器中の冷凍ストリームでの熱交換による熱の除去によって、供給原料ストリーム冷却通路103中で冷却および/または液化される、高圧天然ガス供給原料ストリーム5などの供給原料流体ストリームを受け入れる。結果として、液体天然ガスなどの生成物流体20のストリームがもたらされる。
[0087]高圧液体冷却通路197は、図1~図6のMR圧縮器システムのいずれかから、高圧MR液体ストリーム975を受け入れる。高圧液体975は好ましくは中間沸騰冷媒液体ストリームである。高圧液体ストリームは、高温端に入り、冷却されて、過冷却された高圧MR液体ストリーム330を形成する。冷媒液体ストリーム310および330の両方は、膨張装置310Eおよび膨張装置330Eを介して独立にフラッシュされて、膨張した低温分離器MRストリーム320および膨張した高圧MRストリーム340を形成する。膨張した低温分離器MRストリーム320は、中温度スタンドパイプ300中で膨張した高圧MRストリーム340と混合し平衡化されて、中温度MR蒸気ストリーム355および中温度MR液体ストリーム375を形成する。代替の実施形態では、2つのストリーム310および330を混合し、次いでフラッシュさせることができる。
[0099]図13および図16の熱交換システム80は、図13、図14および図15(および代替のMR圧縮器システム実施形態)のMR圧縮器システム60、62および64のそれぞれで使用することができる。熱交換システム80を、ここで、図16を参照して詳細に論じることとする。
[0110]高圧液体冷却通路197は、図13~図15のMR圧縮器システムのいずれかから高圧MR液体ストリーム975を受け入れる。高圧液体975は、好ましくは中間沸騰冷媒液体ストリームである。高圧液体ストリームは高温端に入り、冷却されて、過冷却された高圧MR液体ストリーム330を形成する。冷媒液体ストリーム310および330の両方は、膨張装置310Eおよび330Eによって独立にフラッシュされて、膨張した低温分離器MRストリーム320および膨張した高圧MRストリーム340を形成する。膨張した低温分離器MRストリーム320は、中温度スタンドパイプ300中で、膨張した高圧MRストリーム340と混合されて、中温度MR蒸気ストリーム355および中温度MR液体ストリーム375を形成する。代替の実施形態では、2つのストリーム310および330は、混合し、次いでフラッシュさせることができる。
Claims (22)
- 混合冷媒でガスを冷却するためのシステムであって:
a.高温端および低温端を、それらの間に延在する供給原料ストリーム冷却通路と共に含む主熱交換器であって、前記供給原料ストリーム冷却通路は、前記高温端で供給原料ストリームを受け入れ、前記低温端から冷却された生成物ストリームを移送するように適合されており、前記主熱交換器は、低圧液体冷却通路、高圧蒸気冷却通路、高圧液体冷却通路、低温分離器蒸気冷却通路、低温分離器液体冷却通路および冷凍通路も含む、主熱交換器;
b.前記冷凍通路の出口と流体連通している入口、および出口を有する圧縮器第1セクション、前記圧縮器第1セクションの前記出口と流体連通している入口、および出口を有する第1セクション冷却器、前記第1セクション冷却器の前記出口と流体連通している入口、ならびに液体出口および蒸気出口を有する段間分離装置、前記段間分離装置の前記蒸気出口と流体連通している入口、および出口を有する圧縮器第2セクション、前記圧縮器第2セクションの前記出口と流体連通している入口、および出口を有する第2セクション冷却器、前記第2セクション冷却器の前記出口と流体連通している入口、ならびに液体出口および蒸気出口を有する高圧分離装置を含む、混合冷媒圧縮器システム;
c.前記高圧分離装置の前記蒸気出口と流体連通している入口を有する前記熱交換器の前記高圧蒸気冷却通路;
d.前記高圧蒸気冷却通路の出口と流体連通している入口を有する低温蒸気分離器であって、液体出口および蒸気出口を有する低温蒸気分離器;
e.前記低温蒸気分離器の前記液体出口と流体連通している入口、および前記冷凍通路と流体連通している出口を有する前記熱交換器の前記低温分離器液体冷却通路;
f.前記段間分離装置の前記液体出口と流体連通している入口を有する前記熱交換器の前記低圧液体冷却通路;
g.前記低圧液体冷却通路の出口と連通している入口、および前記冷凍通路と流体連通している出口を有する第1の膨張装置;
h.前記高圧分離装置の前記液体出口と流体連通している入口、および前記冷凍通路と流体連通している出口を有する前記熱交換器の前記高圧液体冷却通路;
i.前記低温蒸気分離器の前記蒸気出口と流体連通している入口を有する前記熱交換器の前記低温分離器蒸気冷却通路;ならびに、
j.前記低温分離器蒸気冷却通路の出口と流体連通している入口、および前記冷凍通路の入口と流体連通している出口を有する第2の膨張装置
を含み、
前記熱交換器が、前記冷凍通路と流体連通している出口、ならびに前記低温分離器液体冷却通路の前記出口および前記高圧液体冷却通路の前記出口および前記第1の膨張装置の前記出口と流体連通している入口を有する中温度冷媒通路を含み、そして、前記中温度冷媒通路内に配置された中温度膨張装置をさらに含む、
上記のシステム。 - 混合冷媒でガスを冷却するためのシステムであって:
a.高温端および低温端を、それらの間に延在する供給原料ストリーム冷却通路と共に含む主熱交換器であって、前記供給原料ストリーム冷却通路は、前記高温端で供給原料ストリームを受け入れ、前記低温端から冷却された生成物ストリームを移送するように適合されており、前記主熱交換器は、低圧液体冷却通路、高圧蒸気冷却通路、高圧液体冷却通路、低温分離器蒸気冷却通路、低温分離器液体冷却通路および冷凍通路も含む、主熱交換器;
b.前記冷凍通路の出口と流体連通している入口、および出口を有する圧縮器第1セクション、前記圧縮器第1セクションの前記出口と流体連通している入口、および出口を有する第1セクション冷却器、前記第1セクション冷却器の前記出口と流体連通している入口、ならびに液体出口および蒸気出口を有する段間分離装置、前記段間分離装置の前記蒸気出口と流体連通している入口、および出口を有する圧縮器第2セクション、前記圧縮器第2セクションの前記出口と流体連通している入口、および出口を有する第2セクション冷却器、前記第2セクション冷却器の前記出口と流体連通している入口、ならびに液体出口および蒸気出口を有する高圧分離装置を含む、混合冷媒圧縮器システム;
c.前記高圧分離装置の前記蒸気出口と流体連通している入口を有する前記熱交換器の前記高圧蒸気冷却通路;
d.前記高圧蒸気冷却通路の出口と流体連通している入口を有する低温蒸気分離器であって、液体出口および蒸気出口を有する低温蒸気分離器;
e.前記低温蒸気分離器の前記液体出口と流体連通している入口、および前記冷凍通路と流体連通している出口を有する前記熱交換器の前記低温分離器液体冷却通路;
f.前記段間分離装置の前記液体出口と流体連通している入口を有する前記熱交換器の前記低圧液体冷却通路;
g.前記低圧液体冷却通路の出口と連通している入口、および前記冷凍通路と流体連通している出口を有する第1の膨張装置;
h.前記高圧分離装置の前記液体出口と流体連通している入口、および前記冷凍通路と流体連通している出口を有する前記熱交換器の前記高圧液体冷却通路;
i.前記低温蒸気分離器の前記蒸気出口と流体連通している入口を有する前記熱交換器の前記低温分離器蒸気冷却通路;ならびに、
j.前記低温分離器蒸気冷却通路の出口と流体連通している入口、および前記冷凍通路の入口と流体連通している出口を有する第2の膨張装置
を含み、
前記低温分離器液体冷却通路の前記出口、前記高圧液体冷却通路の前記出口および前記第1の膨張装置の前記出口と流体連通している中温度分離装置をさらに含み、前記中温度分離装置が、前記冷凍通路と流体連通している蒸気および液体出口を含む、
上記のシステム。 - 混合冷媒でガスを冷却するためのシステムであって:
a.高温端および低温端を、それらの間に延在する供給原料ストリーム冷却通路と共に含む主熱交換器であって、前記供給原料ストリーム冷却通路は、前記高温端で供給原料ストリームを受け入れ、前記低温端から冷却された生成物ストリームを移送するように適合されており、前記主熱交換器は、低圧液体冷却通路、高圧蒸気冷却通路、高圧液体冷却通路、低温分離器蒸気冷却通路、低温分離器液体冷却通路および冷凍通路も含む、主熱交換器;
b.前記冷凍通路の出口と流体連通している入口、および出口を有する圧縮器第1セクション、前記圧縮器第1セクションの前記出口と流体連通している入口、および出口を有する第1セクション冷却器、前記第1セクション冷却器の前記出口と流体連通している入口、ならびに液体出口および蒸気出口を有する段間分離装置、前記段間分離装置の前記蒸気出口と流体連通している入口、および出口を有する圧縮器第2セクション、前記圧縮器第2セクションの前記出口と流体連通している入口、および出口を有する第2セクション冷却器、前記第2セクション冷却器の前記出口と流体連通している入口、ならびに液体出口および蒸気出口を有する高圧分離装置を含む、混合冷媒圧縮器システム;
c.前記高圧分離装置の前記蒸気出口と流体連通している入口を有する前記熱交換器の前記高圧蒸気冷却通路;
d.前記高圧蒸気冷却通路の出口と流体連通している入口を有する低温蒸気分離器であって、液体出口および蒸気出口を有する低温蒸気分離器;
e.前記低温蒸気分離器の前記液体出口と流体連通している入口、および前記冷凍通路と流体連通している出口を有する前記熱交換器の前記低温分離器液体冷却通路;
f.前記段間分離装置の前記液体出口と流体連通している入口を有する前記熱交換器の前記低圧液体冷却通路;
g.前記低圧液体冷却通路の出口と連通している入口、および前記冷凍通路と流体連通している出口を有する第1の膨張装置;
h.前記高圧分離装置の前記液体出口と流体連通している入口、および前記冷凍通路と流体連通している出口を有する前記熱交換器の前記高圧液体冷却通路;
i.前記低温蒸気分離器の前記蒸気出口と流体連通している入口を有する前記熱交換器の前記低温分離器蒸気冷却通路;ならびに、
j.前記低温分離器蒸気冷却通路の出口と流体連通している入口、および前記冷凍通路の入口と流体連通している出口を有する第2の膨張装置
を含み、
前記冷凍通路が、前記低温分離器液体冷却通路の前記出口、前記高圧液体冷却通路の前記出口、および前記低圧液体冷却通路の前記出口と流体連通している中温度冷媒入口を含み、前記中温度冷媒入口と前記熱交換器の前記高温端の間に延在する主冷凍通路および前記熱交換器の前記低温端と前記中温度冷媒入口の間に延在する低温冷凍通路を含む、
上記のシステム。 - 前記低温分離器液体冷却通路と流体連通している入口を有する第3の膨張装置、および前記高圧液体冷却通路と流体連通している入口を有する第4の膨張装置をさらに含み、前記第3および第4の膨張装置が、それぞれ、前記冷凍通路と流体連通している出口を有する、請求項1~3のいずれかに記載のシステム。
- 前記冷凍通路が、前記第3および第4の膨張装置の前記出口、および前記第1の膨張装置の前記出口と流体連通している中温度冷媒入口を含み、前記中温度冷媒入口と前記熱交換器の前記高温端の間に延在する主冷凍通路および前記熱交換器の前記低温端と前記中温度冷媒入口の間に延在する低温冷凍通路を含む、請求項4に記載のシステム。
- 前記低温分離器液体冷却通路および前記高圧液体冷却通路の出口と流体連通している入口、および前記中温度膨張装置の前記入口と流体連通している出口を有する合流部をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記低温分離器液体冷却通路および前記高圧液体冷却通路が、前記低圧液体冷却通路の前記出口と流体連通している、請求項1~3のいずれかに記載のシステム。
- 前記第2の膨張装置の前記出口と流体連通している低温分離装置をさらに含み、前記低温分離装置が、前記冷凍通路と流体連通している蒸気および液体出口を含む、請求項1~3のいずれかに記載のシステム。
- 前記供給原料ストリーム冷却通路が、供給原料処理システムと流体連通されるように適合された供給原料処理出口および供給原料処理入口を含む、請求項1~3のいずれかに記載のシステム。
- 前記冷凍通路の前記出口と流体連通している入口、および蒸気出口を有するサクション分離装置をさらに含み、前記圧縮器第1セクション入口が、前記サクション分離装置の前記蒸気出口と流体連通している、請求項1~3のいずれかに記載のシステム。
- 前記混合冷媒圧縮器システムが:
(a)前記熱交換器から混合冷媒を受け入れるように適合されたサクション入口、および出口を有する圧縮器第1セクション;
(b)前記圧縮器第1セクションの前記出口と流体連通している入口、および出口を有する第1セクション冷却器;
(c)前記第1セクション冷却器の前記出口と流体連通している入口、および蒸気出口を有する段間分離装置
(d)前記段間分離装置の前記蒸気出口と流体連通しているサクション入口、および出口を有する圧縮器第2セクション;
(e)前記圧縮器第2セクションの前記出口と流体連通している入口、および出口を有する第2セクション冷却器;
(f)前記第2セクション冷却器の前記出口と流体連通している入口ならびに蒸気出口および液体出口を有する高圧分離装置であって、前記蒸気出口が、高圧混合冷媒蒸気ストリームを前記熱交換器へ提供するように適合されており、前記液体出口が、高圧混合冷媒液体ストリームを前記熱交換器へ提供するように適合されている高圧分離装置;ならびに、
(g)前記高圧分離装置と流体連通している入口、および前記段間分離装置と流体連通している出口を有する高圧再循環膨張装置
を含む、
請求項1~3のいずれかに記載のシステム。 - 前記段間分離装置が液体出口を含み、前記段間分離装置の前記液体出口と流体連通している入口、および前記高圧分離装置と流体連通している出口を有する段間ポンプをさらに含む、請求項11に記載のシステム。
- 前記高圧再循環膨張装置入口が、前記高圧分離装置の前記液体出口と流体連通している、請求項11に記載のシステム。
- 前記段間分離装置が、混合冷媒を前記熱交換器へ流入させるように適合された液体出口を有する、請求項11に記載のシステム。
- 前記圧縮器第1セクションおよび圧縮器第2セクションが、多段圧縮器の段である、請求項11に記載のシステム。
- 前記熱交換器から前記混合冷媒を受け入れるよう適合された入口、および蒸気出口を有するサクション分離装置をさらに含み、前記圧縮器第1セクション入口の前記サクション入口が、前記サクション分離装置の前記蒸気出口と流体連通している、請求項11に記載のシステム。
- 混合冷媒を用いて、高温端および低温端を有する熱交換器中でガスを冷却する方法であって、前記熱交換器は前記高温端と前記低温端との間に延在する供給原料ストリーム冷却通路を含み、前記供給原料ストリーム冷却通路は、前記高温端で供給原料ストリームを受け入れ、前記低温端から冷却された生成物ストリームを移送するように適合されており、前記熱交換器は、低圧液体冷却通路、高圧蒸気冷却通路、高圧液体冷却通路、低温分離器蒸気冷却通路、低温分離器液体冷却通路および冷凍通路も含み、そして前記方法が:
a.最初および最後の圧縮冷却サイクルを用いて混合冷媒を圧縮し冷却する工程;
b.高圧液体ストリームおよび高圧蒸気ストリームを形成するように、前記最初および最後の圧縮冷却サイクル後に前記混合冷媒を分離する工程;
c.低温分離器蒸気ストリームおよび低温分離器液体ストリームを形成するように、前記熱交換器および低温分離器を用いて前記高圧蒸気ストリームを冷却し分離する工程;
d.膨張した低温ストリーム(420)を形成するように、前記低温分離器蒸気ストリームを冷却し膨張させる工程;
e.過冷却された低温分離器ストリーム(310)を形成するように、前記低温分離器液体ストリームを冷却する工程;
f.低圧液体ストリームを形成するように、前記最初および最後の圧縮冷却サイクルの間に、前記混合冷媒を平衡化し分離する工程;
g.膨張した低圧ストリーム(520)を形成するように、前記低圧液体ストリームを冷却し膨張させる工程;
h.過冷却された高圧ストリーム(330)を形成するように、前記高圧液体ストリームを過冷却する工程;
i.前記過冷却された低温分離器ストリーム(310)と前記過冷却された高圧ストリーム(330)を混合し、得られたストリーム(335)を膨張させて中温度ストリーム365を形成する工程;
j.前記中温度ストリーム(365)を、前記膨張した低圧ストリーム(520)および前記膨張した低温ストリーム(420)と合わせて主冷凍ストリームを形成する工程;および
k.前記ガスが冷却されるように、前記ガスのストリームを、前記主冷凍ストリームと、向流熱交換で前記熱交換器を通過させる工程
を含み、
工程d、e、gおよびhの前記冷却が、熱交換器を使用して遂行され、そして
分離装置において、前記膨張した低温分離器ストリーム(320)、前記膨張した高圧ストリーム(340)および前記膨張した低圧ストリーム(520)が合流し分離され、その結果、中温度蒸気ストリーム(355)および中温度液体ストリーム(375)が形成され、かつ前記膨張した低温ストリームと合わされる、
方法。 - 低温蒸気ストリーム(455)および低温液体ストリーム(475)を形成するように前記膨張した低温ストリーム(420)を分離する工程をさらに含み、工程iが、前記低温蒸気ストリームおよび前記低温液体ストリームを、前記冷凍通路の入口で受け入れる工程を含む、請求項17に記載の方法。
- 前記ガスが、工程kの間に液化される、請求項17に記載の方法。
- 低温蒸気ストリーム(455)および低温液体ストリーム(475)を形成するように前記膨張した低温ストリーム(420)を分離する工程をさらに含み、工程iが、前記低温蒸気ストリームおよび前記低温液体ストリームを、前記膨張した低温分離器ストリーム(320)、前記膨張した高圧ストリーム(340)および前記膨張した低圧ストリーム(520)と合わせて、前記主冷凍ストリームを形成する工程を含む、請求項17に記載の方法。
- 低温蒸気ストリーム(455)および低温液体ストリーム(475)を形成するように、前記膨張した低温ストリーム(420)を分離する工程をさらに含み、工程iが、前記低温蒸気ストリームおよび前記低温液体ストリームを前記中温度蒸気ストリーム(355)および中温度液体ストリーム(375)と合わせて前記主冷凍ストリームを形成する工程を含む、請求項17に記載の方法。
- 工程iが、前記過冷却された低温分離器ストリーム(310)および前記過冷却された高圧ストリーム(330)を合わせて、合流され過冷却されたストリーム(335)を形成する工程、および前記合流され過冷却されたストリーム(335)を膨張させて中温度冷媒ストリーム(365)を形成する工程、および前記中温度冷媒ストリームを前記膨張した低圧ストリーム(520)と合わせる工程を含む、請求項17に記載の方法。
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