RU2406949C2 - Способ ожижения природного газа для получения сжиженного природного газа - Google Patents

Способ ожижения природного газа для получения сжиженного природного газа Download PDF

Info

Publication number
RU2406949C2
RU2406949C2 RU2008108998/06A RU2008108998A RU2406949C2 RU 2406949 C2 RU2406949 C2 RU 2406949C2 RU 2008108998/06 A RU2008108998/06 A RU 2008108998/06A RU 2008108998 A RU2008108998 A RU 2008108998A RU 2406949 C2 RU2406949 C2 RU 2406949C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas stream
heat exchange
expanded
cooled
refrigerant
Prior art date
Application number
RU2008108998/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008108998A (ru
Inventor
Моузес МИНТА (US)
Моузес Минта
Кевин Н. СТЭНЛИ (US)
Кевин Н. СТЭНЛИ
Джон Б. СТОУН (US)
Джон Б. СТОУН
Рональд Р. БОУЭН (US)
Рональд Р. БОУЭН
Линда Дж. КОУТ (US)
Линда Дж. КОУТ
Original Assignee
Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани
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
Application filed by Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани filed Critical Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани
Publication of RU2008108998A publication Critical patent/RU2008108998A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2406949C2 publication Critical patent/RU2406949C2/ru

Links

Images

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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0257—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation 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
    • F25J1/0002—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
    • F25J1/003—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
    • F25J1/0032—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0035—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by gas expansion 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
    • F25J1/003—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
    • F25J1/0032—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0035—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by gas expansion with extraction of work
    • F25J1/0037—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by gas expansion with extraction of work of a return 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
    • F25J1/0032—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/004—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by flash gas recovery
    • 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
    • F25J1/0032—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0042—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by liquid expansion 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
    • F25J1/003—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
    • F25J1/0032—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0045—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 the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by vaporising a liquid return 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
    • F25J1/005—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 expansion of a gaseous 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
    • F25J1/007—Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0072—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
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/008—Hydrocarbons
    • F25J1/0082—Methane
    • 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
    • F25J1/0214—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
    • F25J1/0211—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
    • F25J1/0215—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 with one SCR 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
    • F25J1/0219—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 in combination with an internal quasi-closed refrigeration loop, e.g. using a deep flash recycle 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
    • 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
    • F25J1/025—Details related to the refrigerant production or treatment, e.g. make-up supply from feed gas itself
    • 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
    • F25J1/0254—Operation; Control and regulation; Instrumentation controlling particular process parameter, e.g. pressure, temperature
    • 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
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0285—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings
    • F25J1/0288—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion of the refrigerant, so-called companders
    • 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
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0294—Multiple compressor casings/strings in parallel, e.g. split arrangement
    • 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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute 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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • 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
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • 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
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/06—Splitting of the feed stream, e.g. for treating or cooling in different ways
    • 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
    • F25J2220/62—Separating low boiling components, e.g. He, H2, N2, 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/08—Cold compressor, i.e. suction of the gas at cryogenic temperature and generally without afterstage-cooler
    • 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30—Compression of the feed 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
    • F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F25J2270/06—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop with multiple gas expansion loops

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к способу ожижения природного газа и других газовых потоков с высоким содержанием метана; и в частности, к способу получения сжиженного природного газа (СПГ). На первом этапе способа первую фракцию подаваемого газа отбирают, сжимают до давления свыше или равного 1500 фунт/кв.дюйм, охлаждают и расширяют до более низкого давления, чтобы охладить отобранную первую фракцию. Остальную фракцию исходного потока охлаждают косвенным теплообменом с расширенной первой фракцией в первом теплообменном процессе. На втором этапе отдельный поток, содержащий пар мгновенного испарения, сжимают, охлаждают и расширяют до более низкого давления, тем самым обеспечивая еще один холодный поток. Этот холодный поток используют для охлаждения остающегося потока подаваемого газа во втором процессе косвенного теплообмена. Расширенный поток, выходящий из второго теплообменного процесса, используют для дополнительного охлаждения в первом этапе косвенного теплообмена. Остальной подаваемый газ затем расширяют до более низкого давления, при этом частично ожижая этот поток подаваемого газа. Ожиженную фракцию этого потока отбирают из процесса в виде СПГ, температура которого соответствует давлению температуры начала кипения. Техническим результатом является повышение КПД. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Варианты осуществления этого изобретения относятся к способу ожижения природного газа и других газовых потоков с высоким содержанием метана, в частности к способу получения сжиженного природного газа (СПГ).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Природный газ благодаря своим качествам чистого горения и удобству его использования стал широко использоваться в последние годы. Многие месторождения природного газа находятся в удаленных районах, на больших расстояниях от коммерческих рынков газа. В некоторых случаях для транспортирования добываемого природного газа на коммерческий рынок имеются газопроводы. Если газопроводное транспортирование неосуществимо, то добываемый природный газ нередко перерабатывают в сжиженный природный газ («СПГ») для его транспортирования на рынок.
При проектировании СПГ-установки одним из важнейших соображений является способ конверсии потока подаваемого природного газа в СПГ. В настоящее время наиболее распространенные способы ожижения используют тот или иной вид холодильных установок. Для ожижения природного газа используются многие холодильные циклы, но три наиболее распространенных типа СПГ-установок сегодня являются следующими: (1) «каскадный цикл», применяющий несколько однокомпонентных хладагентов в теплообменниках, последовательно установленных для понижения температуры газа до температуры ожижения; (2) «многокомпонентный холодильный цикл», использующий многокомпонентный хладагент в теплообменниках специальной конструкции; и (3) «детандерный цикл», который осуществляет расширение газа с давления подаваемого газа до низкого давления, с соответствующим понижением температуры. Большинство циклов ожижения природного газа использует варианты или комбинации этих трех основных типов.
Используемые хладагенты могут быть смесью таких компонентов, как метан, этан, пропан, бутан и азот в многокомпонентных холодильных циклах. Хладагенты могут также быть такими чистыми веществами, как пропан, этилен или азот, - в «каскадных циклах». Необходимы значительные количества этих хладагентов, состав которых должен точно выдерживаться. Причем может возникнуть необходимость в поставках и хранении этих хладагентов с соответствующими требованиями материально-технического обеспечения. Либо некоторые компоненты хладагента можно готовить обычно дистилляцией, являющейся составной частью процесса ожижения.
Для инженеров-технологов интерес представляет использование газовых детандеров для охлаждения подаваемого газа с устранением или некоторым решением проблем материально-технического обеспечения с точки зрения транспортирования/складирования хладагентов. Работа детандерной системы основывается на том, что подаваемый газ можно расширять при помощи турбины расширения, тем самым выполняя работу и снижая температуру газа. Затем газ с пониженной температурой осуществляет теплообмен с подаваемым газом, тем самым создавая требуемое охлаждение. Дополнительное охлаждение обычно требуется для полного ожижения подаваемого газа, и оно может осуществляться холодильной установкой. Получаемая от расширения энергия обычно используется для частичного обеспечения энергии основного сжатия, используемой в холодильном цикле. Типичный детандерный цикл для получения СПГ работает при давлении подаваемого газа, которое обычно составляет около 6895 кПа (1000 фунт/кв.дюйм).
Все предлагавшиеся ранее детандерные циклы имеют меньший термодинамический кпд, чем используемые в настоящее время циклы ожижения природного газа, действующие на основе холодильных систем. Поэтому детандерные циклы пока не предлагают какое-либо преимущество с точки зрения установленной стоимости; и циклы ожижения с применением хладагентов все еще являются предпочтительным вариантом ожижения природного газа.
Поскольку детандерные циклы дают высокую скорость газового потока и высокий кпд для этапа (теплого) предварительного охлаждения, поэтому газовые детандеры обычно используются для последующего охлаждения подаваемого газа, после его предварительного охлаждения, до температуры гораздо ниже -20°С при помощи наружного хладагента в замкнутом цикле, например. Поэтому общей особенностью большинства предлагаемых детандерных циклов является необходимость второго, наружного, холодильного цикла для предварительного охлаждения газа до его поступления в детандер. Этот комбинированный наружный холодильный цикл и детандерный цикл иногда называют «гибридным циклом». Хотя это использующее хладагент предварительное охлаждение устраняет главную причину неэффективности применения детандеров, оно значительно уменьшает преимущества детандерного цикла, т.е. устранение использования наружных хладагентов. Также после детандерного охлаждения может потребоваться дополнительное охлаждение, которое можно обеспечить еще одной системой наружного хладагента, такого как азот или холодно-смешанный хладагент.
Соответственно, по-прежнему существует необходимость в обеспечении детандерного цикла, который устранит потребность в использовании наружных хладагентов и даст повышенный кпд, который, по меньшей мере, будет сопоставимым с используемыми сейчас технологиями.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Осуществления настоящего изобретения обеспечивают способ ожижения природного газа и др. газовых потоков с высоким содержанием метана для получения сжиженного природного газа (СПГ) и/или других сжиженных газов с высоким содержанием метана. Термин «природный газ» используется в данном описании, включая прилагаемую формулу изобретения, в значении газообразного сырья, целесообразного для получения СПГ. Природный газ может содержать газ, получаемый из скважины сырой нефти (попутный газ), или из газовой скважины (непопутный газ). Составы природного газа могут значительно отличаться друг от друга. В данном описании природный газ является газом с высоким содержанием метана (C1) как главного компонента.
Согласно одному или нескольким вариантам осуществления способа получения СПГ согласно данному изобретению выполняют первый этап, на котором отбирают первую фракцию подаваемого газа, которую сжимают, охлаждают и расширяют до более низкого давления, чтобы охладить отобранную первую фракцию. Остающуюся фракцию исходного потока охлаждают косвенным теплообменом с расширенной первой фракцией в первом теплообменном процессе. На втором этапе, предусматривающем наличие контура дополнительного охлаждения, сжимают состоящий из пара мгновенного испарения отдельный поток, который затем охлаждают и расширяют до более низкого давления, таким образом создавая еще один холодный поток. Этот холодный поток используют для охлаждения остающегося потока подаваемого газа во втором процессе косвенного теплообмена, и тем самым осуществляется дополнительно охлаждающий теплообмен. Расширенный поток, выходящий из второго теплообменного процесса, используют для дополнительного охлаждения в ступени первого косвенного теплообмена. Остающийся подаваемый газ затем расширяют до более низкого давления, тем самым частично ожижая этот поток подаваемого газа. Ожиженную фракцию этого потока выводят из процесса в качестве СПГ, температура которого соответствует давлению температуры начала кипения. Паровую фракцию этого потока возвращают в помощь охлаждению, выполняемому на ступенях косвенного теплообмена. Ставшие теплыми охлаждающие газы из различных источников сжимают и возвращают в цикл.
Согласно одному или нескольким осуществлениям данного изобретения обеспечивают способ ожижения газового потока с высоким содержанием метана; причем упомянутый способ включает в себя следующие этапы: обеспечивают газовый поток с высоким содержанием метана и с давлением менее 1000 фунт/кв.дюйм; обеспечивают хладагент с давлением ниже 1000 фунт/кв.дюйм; сжимают упомянутый хладагент до свыше или равного 1500 фунт/кв.дюйм, чтобы обеспечить сжатый хладагент; охлаждают упомянутый хладагент косвенным теплообменом с охлаждающей текущей средой; расширяют упомянутый сжатый хладагент в целях последующего охлаждения упомянутого сжатого хладагента, получая расширенный, охлажденный хладагент; направляют упомянутый расширенный, охлажденный хладагент в зону теплообмена; и пропускают упомянутый газовый поток через упомянутую теплообменную зону, чтобы охладить, по меньшей мере, часть упомянутого газового потока косвенным теплообменом с упомянутым расширенным, охлажденным хладагентом, тем самым формируя охлажденный газовый поток. Согласно одному или нескольким другим определенным осуществлениям этап обеспечения хладагента под давлением менее 1000 фунт/кв.дюйм включает в себя этап отбора части газа для использования в качестве хладагента. В других осуществлениях часть используемого как хладагент газового потока отбирают из газового потока перед поступлением газового потока в теплообменную зону. Согласно прочим осуществлениям способ согласно изобретению также предусматривает этап предоставления, по меньшей мере, части холодопроизводительности для теплообменной зоны при помощи замкнутого контура, заполненного паром мгновенного испарения, полученным данным способом ожижения газового потока со значительным содержанием метана. Прочие осуществления согласно изобретению будут очевидными специалисту в данной области техники.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - блок-схема одного осуществления способа получения СПГ согласно изобретению.
Фиг.2 - блок-схема второго осуществления получения СПГ, аналогичного способу согласно Фиг.1, за тем исключением, что газообразный хладагент в сжатом, охлажденном и расширенном контуре отделяют от подаваемого газа, и поэтому его состав может отличаться от состава подаваемого газа.
Фиг.3 - блок-схема третьего осуществления получения СПГ по способу изобретения; для повышения кпд используются множество этапов, выполняющих работу расширения для улучшения эффективности.
Фиг.4 - блок-схема четвертого осуществления получения СПГ согласно способу данного изобретения; используются несколько этапов, выполняющих работу расширения, аналогичных Фиг.3; и также используется дополнительный этап и также сжатие подаваемого газа в целях повышения рабочих показателей этапов расширения.
Фиг.5 - блок-схема пятого осуществления получения СПГ согласно способу данного изобретения, аналогичного осуществлению, согласно Фиг.4; но используется дополнительный боковой поток и расширение технологического газа, чтобы обеспечить дополнительное охлаждение.
Фиг.6 - еще одно осуществление, аналогичное осуществлениям согласно Фиг.1 и 2; хладагент для контура дополнительного охлаждения охлаждают в теплообменнике дополнительного охлаждения перед расширением.
Фиг.7 - еще одно осуществление, согласно которому контур дополнительного охлаждения соединен с подаваемым газом.
Фиг.8 - еще одно осуществление показывает альтернативное выполнение контура дополнительного охлаждения.
Фиг.9 - осуществление, аналогичное осуществлению согласно Фиг.8, но используются разделенные потоки, идущие через дополнительный охладитель, в котором используется регулирующий вентиль, клапан Джулса-Томпсона или аналогичный регулирующий вентиль для повышения кпд в дополнительном охладителе.
Фиг.10 - еще одно осуществление, включающее в себя этап отвода азота для ситуаций, когда может стать необходимым отвод азота.
Фиг.11 - еще одно осуществление, согласно которому хладагент для контура дополнительного охлаждения применяет пар мгновенного испарения, поступающий из устройства отвода азота и поэтому имеющий значительное содержание азота.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Осуществления настоящего изобретения обеспечивают способ ожижения природного газа в основном при помощи газовых детандеров газа и с устранением необходимости применения наружных хладагентов. То есть, в некоторых раскрываемых здесь осуществлениях сам подаваемый газ (например, природный газ) используется как хладагент во всех холодильных циклах. Этим холодильным циклам не требуется дополнительное охлаждение, использующее наружные хладагенты (например, хладагенты, не являющиеся самим подаваемым газом, или газом, получаемым в СПГ-установке или при ней), в противоположность обычным предлагаемым газодетандерным циклам, причем эти холодильные циклы имеют повышенный кпд. В одном или нескольких осуществлениях охлаждающая вода или охлаждающий воздух являются единственными наружными источниками охлаждающей текучей среды, и они используются для промежуточного этапа сжатия или после охлаждения.
Фиг.1 показывает осуществление настоящего изобретения, согласно которому используются детандерный контур 5 (т.е. детандерный цикл) и контур 6 дополнительного охлаждения. Для пояснения: детандерный контур 5 и дополнительно охлаждающий контур 6 показаны линиями двойной ширины на Фиг.1. В этом описании и в прилагаемой формуле изобретения термины «контур» и «цикл» взаимозаменяемые. Согласно Фиг.1 поток 10 подаваемого газа поступает в процесс ожижения под приблизительным давлением ниже 1200 фунт/кв.дюйм или ниже 1100 фунт/кв.дюйм, или ниже 1000 фунт/кв.дюйм, или ниже 900 фунт/кв.дюйм, или ниже 800 фунт/кв.дюйм, или ниже 700 фунт/кв.дюйм, или ниже 600 фунт/кв.дюйм. Обычное давление потока 10 подаваемого газа будет около 800 фунт/кв.дюйм. Поток 10 подаваемого газа, как правило, представляет собой природный газ, обработанный для удаления загрязнителей при помощи способов и оборудования известного уровня техники. Перед его поступлением в теплообменник часть потока 10 подаваемого газа отбирают, чтобы сформировать боковой поток 11, тем самым, как поясняется ниже, обеспечивая хладагент с давлением, соответствующим давлению потока 10 подаваемого газа, т.е. любому упоминаемому выше давлению, включая давление около 1000 фунт/кв.дюйм. В осуществлении согласно Фиг.1 часть потока подаваемого газа используется в качестве хладагента для детандерного контура 5. В осуществлении согласно Фиг.1 (не показано) используется боковой поток, отбираемый из потока подаваемого газа 10 перед поступлением потока 10 подаваемого газа в теплообменник; и боковой поток подаваемого газа, используемый в качестве хладагента в детандерном контуре 5, можно отбирать из подаваемого газа после прохождения подаваемого газа в теплообменную зону. Так, согласно одному или нескольким осуществлениям изобретения данный способ является любым из других излагаемых осуществлений, согласно которому часть используемого как хладагент потока подаваемого газа отбирают из теплообменной зоны, расширяют и подают обратно в теплообменную зону, чтобы обеспечить, по меньшей мере, часть холодопроизводительности для теплообменной зоны.
Боковой поток 11 поступает в компрессорную установку 20, где его сжимают до приблизительного давления свыше или равного 1500 фунт/кв.дюйм, таким образом создавая поток 12 сжатого хладагента. Либо боковой поток 11 сжимают до приблизительного давления свыше или равного 1600 фунт/кв.дюйм, либо до давления свыше или равного 1700 фунт/кв.дюйм, либо до давления свыше или равного 1800 фунт/кв.дюйм, либо до давления свыше или равного 1900 фунт/кв.дюйм, либо до давления свыше или равного 2000 фунт/кв.дюйм, либо до давления свыше или равного 2500 фунт/кв.дюйм, либо до давления свыше или равного 3000 фунт/кв.дюйм, тем самым обеспечивая сжатый поток 12 хладагента. В данном описании и в прилагаемой формуле изобретения термин «компрессорная установка» означает любой тип или комбинацию аналогичных или разных типов компрессорного оборудования и может включать в себя вспомогательное оборудование, известное из уровня техники, для сжатия вещества или смеси веществ. «Компрессорная установка» может использовать одну или несколько ступеней сжатия. Примеры, помимо прочих, компрессоров: компрессоры объемного типа, такие как поршневые, ротационные компрессоры; компрессоры динамического типа, такие как центробежные или осевые компрессоры, например.
После компрессорной установки 20 сжатый поток 12 хладагента проходит в охладитель 30, где его охлаждают косвенным теплообменом при помощи соответствующей охлаждающей текучей среды, чтобы получить сжатый и охлажденный хладагент. В одном или нескольких осуществлениях охладитель 30 является охладителем такого типа, который в качестве охлаждающей текучей среды использует воду или воздух, хотя можно использовать любой тип охладителя. Температура потока 12 сжатого хладагента на выходе из охладителя 30 зависит от окружающих условий и используемой охлаждающей среды и обычно равна приблизительно от 35°F до 105°F. Охлажденный поток 12 сжатого хладагента затем проходит в детандер 40, где его расширяют и потом охлаждают, с получением расширенного потока 13 хладагента. В одном или нескольких осуществлениях детандер 40 является устройством выполняющего работу расширения, таким как газовый детандер, выполняющий работу, которую можно использовать для сжатия.
Поток 13 расширенного хладагента поступает в зону 50 теплообмена и обеспечивает, по меньшей мере, часть холодопроизводительности для зоны 50 теплообмена. Согласно данному описанию, включая формулу изобретения, термин «зона теплообмена» означает любой тип или комбинацию аналогичных или разных типов оборудования известного уровня техники для осуществления теплопередачи. Поэтому «зона теплообмена» может находиться в одном элементе оборудования, или может быть зонами, находящимися во множестве элементах оборудования. Наоборот, множественные зоны теплообмена могут находиться в единичной позиции оборудования.
После его выхода из зоны 50 теплообмена поток 13 расширенного хладагента подают в компрессорную установку 60, повышающую давление, с образованием потока 14, который затем присоединяется с боковым потоком 11. Очевидно, что после заполнения детандерного контура 5 подаваемым газом из бокового потока 11 потребуется только компенсирующий подаваемый газ для восполнения потерь из-за утечек; и большей частью газ, поступающий в компрессорную установку 20, обеспечивается, как правило, потоком 14. Та часть потока 10 подаваемого газа, которую не отбирают в виде бокового потока 11, поступает в зону 50 теплообмена, где она, по меньшей мере, частично охлаждается косвенным теплообменом с потоком 13 расширенного хладагента. После теплообменной зоны 50 поток 10 подаваемого газа идет в теплообменную зону 55. Главная функция теплообменной зоны 55: дополнительное охлаждение потока подаваемого газа. Поток 10 подаваемого газа в теплообменной зоне 55 дополнительно охлаждается дополнительно охлаждающим контуром 6 (поясняется ниже) с получением дополнительно охлажденного потока 10а. Дополнительно охлажденный поток 10а затем расширяют до более низкого давления в детандере 70, при этом частично ожижая дополнительно охлажденный поток 10а, чтобы создать жидкую фракцию и остающуюся паровую фракцию. Детандер 70 может быть любым понижающим давление устройством, включая, помимо прочего, клапан, регулирующий клапан, клапан Джулса-Томпсона, устройство Вентури, детандер жидкости, гидротурбину и т.п. Частично ожиженный дополнительно охлажденный поток 10а проходит в уравнительный резервуар 80, где ожиженную фракцию отводят из процесса в качестве СПГ с температурой, соответствующей давлению температуры начала кипения. Остальной поток 16 паровой фракции (пар мгновенного испарения) используется как источник энергии для компрессорных установок и/или как хладагент в дополнительно охлаждающем контуре 6 согласно приводимому ниже описанию. Перед тем, как он будет использован в качестве источника энергии, весь поток 16 пара мгновенного испарения или его часть можно, как вариант, направить из уравнительного резервуара 80 в теплообменные зоны 50 и 55, чтобы дополнить охлаждение, осуществляемое в этих теплообменных зонах.
Снова обращаясь к Фиг.1, часть пара мгновенного испарения 16 отбирают по линии 17, чтобы заполнять дополнительно охлаждающий контур 6. При этом часть подаваемого газа из потока 10 подаваемого газа отбирается (в виде пара мгновенного испарения из газового потока 16 мгновенного испарения) для использования в качестве хладагента в дополнительно охлаждающем контуре 6. Также очевидно, что после заполнения дополнительно охлаждающего контура 6 паром мгновенного испарения потребуется только компенсирующий газ (т.е. дополнительный пар мгновенного испарения из линии 17), чтобы восполнять потери, происходящие из-за утечки. В дополнительно охлаждающем контуре 6 расширенный поток 18 выходит из детандера 41 и отводится через теплообменные зоны 55 и 50. Поток 18 расширенного пара мгновенного испарения (поток дополнительно охлаждающего хладагента) затем возвращается в компрессорную установку 90, где его снова сжимают до более высокого давления, и он там становится теплее. Выйдя из компрессорной установки 90, поток повторно сжатого дополнительно охлаждающего хладагента охлаждается в охладителе 31, который может быть охладителем того же типа, что и охладитель 30, хотя можно использовать любой тип охладителя. После этого охлаждения поток повторно сжатого дополнительно охлаждающего хладагента проходит в теплообменную зону 50, он далее охлаждается косвенным теплообменом с потоком 13 расширенного хладагента, потоком 18 дополнительно охлаждающего хладагента и, как вариант, потоком 16 пара мгновенного испарения. После теплообменной зоны 50 поток повторно сжатого и охлажденного дополнительно охлаждающего хладагента расширяется в детандере 41 с обеспечением охлажденного потока, который затем проходит через теплообменную зону 55, чтобы дополнительно охладить часть потока подаваемого газа, который будет окончательно расширен для получения СПГ. Поток расширенного дополнительно охлаждающего хладагента, выходящий из теплообменной зоны 55, снова проходит через теплообменную зону 50 для обеспечения дополнительного охлаждения перед его повторным сжатием. Таким образом, цикл в дополнительно охлаждающем контуре 6 непрерывно повторяется. В одном или нескольких осуществлениях раскрываемый способ является любым из других описываемых здесь осуществлений, также содержащих этап обеспечения охлаждения с использованием замкнутого контура (например, дополнительно охлаждающего контура 6), заполненного паром мгновенного испарения, получаемым при производстве СПГ (например, пар мгновенного испарения 16).
Из осуществления согласно Фиг.1 (и из других излагаемых здесь осуществлений) с очевидностью следует, что при прохождении потока 10 подаваемого газа от одной теплообменной зоны к другой температура потока 10 подаваемого газа будет понижаться, пока в конечном итоге не будет получен дополнительно охлажденный поток. Помимо этого, при отборе боковых потоков из потока 10 подаваемого газа удельный массовый расход потока 10 подаваемого газа будет уменьшаться. В отношении потока 10 подаваемого газа можно осуществить и прочие модификации, например сжатие. Каждая модификация потока 10 подаваемого газа может считаться создающей новый и отличающийся от других поток, но, для пояснения, поток подаваемого газа будет, кроме оговариваемых случаев, в данном описании называться потоком 10 подаваемого газа, и при этом будет подразумеваться, что прохождение через теплообменные зоны, отбор боковых потоков и другие модификации будут обусловливать изменение температуры, давления и/или расхода потока 10 подаваемого газа.
Фиг.2 показывает еще одно осуществление изобретения, аналогичное осуществлению согласно Фиг.1, за тем исключением, что детандерный контур 5 заменен детандерным контуром 7. Прочие позиции Фиг.2 изложены выше. Детандерный контур 7 показан линиями двойной ширины на Фиг.2 в целях пояснения. Детандерный контур 7 использует по существу то же оборудование, что и детандерный контур 5 (например, упоминаемые компрессор 20, охладитель 30 и детандер 40). Но газообразный хладагент в детандерном контуре 7 отсоединен от подаваемого газа и поэтому может иметь состав, отличающийся от состава подаваемого газа. То есть, детандерный контур 7 по существу является замкнутым контуром, и он не соединен с потоком 10 подаваемого газа. Хладагент для детандерного контура 7 поэтому не является обязательно подаваемым газом, хотя и может им быть. Детандерный контур 7 может быть заполнен любым соответствующим охлаждающим газом, получаемым в СПГ-установке или при ней, в которой используется детандерный контур 7. Например, охлаждающий газ, используемый для заполнения детандерного контура 7, может быть подаваемым газом, таким как природный газ, который только частично обработан для удаления из него загрязнителей.
Аналогично детандерному контуру 5 детандерный контур 7 является газовым контуром высокого давления. Поток 12а выходит из компрессорной установки 20 под приблизительным давлением свыше или равным 1500 фунт/кв.дюйм, или свыше или равным 1600 фунт/кв.дюйм, или свыше или равным 1700 фунт/кв.дюйм, или свыше или равным 1800 фунт/кв.дюйм, или свыше или равным 1900 фунт/кв.дюйм, или свыше или равным 2000 фунт/кв.дюйм, или свыше или равным 2500 фунт/кв.дюйм, или свыше или равным 3000 фунт/кв.дюйм. Температура потока 12а сжатого хладагента на выходе из охладителя 30 зависит от окружающих условий и используемой охлаждающей среды и обычно составляет приблизительно от 35°F до 105°F. Поток 12а охлажденного сжатого хладагента затем поступает в детандер 40, где его расширяют и потом охлаждают, чтобы создать поток 13а расширенного хладагента. Поток 13а расширенного хладагента проходит в теплообменную зону 50, чтобы обеспечить, по меньшей мере, часть холодопроизводительности для теплообменной зоны 50, где поток 10 подаваемого газа, по меньшей мере, частично охлаждается косвенным теплообменом с потоком 13а расширенного хладагента. Выйдя из теплообменной зоны 50, поток 13а расширенного хладагента возвращается в компрессорную установку 20 для его повторного сжатия. В любом из описываемых здесь осуществлений детандерные контуры 5 и 7 могут использоваться взаимозаменяемо. Например, в осуществлении с детандерным контуром 5 детандерный контур 7 может заменить детандерный контур 5.
Фиг.3 показывает еще одно осуществление способа получения СПГ согласно изобретению. Способ согласно Фиг.3 использует несколько выполняющих работу циклов для обеспечения дополнительного охлаждения подаваемого газа и других потоков. Использование этих выполняющих работу циклов повышает общий кпд способа ожижения. Обращаясь к Фиг.3, поток 10 подаваемого газа поступает для ожижения с упоминаемыми выше значениями давления. В осуществлении согласно Фиг.3 боковой поток 11 входит в детандерный контур 5 согласно приводимому выше описанию, но очевидно, что в этом осуществлении замкнутый детандерный контур 7 можно использовать вместо детандерного контура 5, и в этом случае боковой поток 11 не будет необходимым. Детандерный контур 5 действует аналогично излагаемому выше осуществлению со ссылкой Фиг.1, за тем исключением, что поток 13 расширенного хладагента проходит через излагаемую подробнее ниже теплообменную зону 56, чтобы обеспечить, по меньшей мере, часть холодопроизводительности для теплообменной зоны 56.
Часть потока 10 подаваемого газа, которую не отбирают в качестве бокового потока 11, поступает в теплообменную зону 56, где она охлаждается, по меньшей мере частично, косвенным теплообменом с потоком 13 расширенного хладагента и другими потоками, упоминаемыми ниже. После теплообменной зоны 56 поток 10 подаваемого газа проходит через теплообменные зоны 57 и 58, где он далее охлаждается косвенным теплообменом с упоминаемыми ниже дополнительными потоками. Согласно данному осуществлению первый и второй выполняющие работу циклы расширения используются для повышения кпд следующим образом: до поступления газового потока 10 в теплообменную зону 57 боковой поток 11b отбирают из потока 10 подаваемого газа. После выхода потока 10 подаваемого газа из теплообменной зоны 57, но до его вхождения в теплообменную зону 58, боковой поток 11с отбирают из потока 10 подаваемого газа. Таким образом, боковые потоки 11b и 11с отбирают из потока 10 подаваемого газа на разных этапах охлаждения потока подаваемого газа. Т.е. каждый боковой поток отбирают из потока подаваемого газа в другом месте на кривой охлаждения, в результате чего каждый последующий отбираемый боковой поток имеет более низкую исходную температуру, чем предыдущий отбираемый боковой поток.
Боковой поток 11b, являющийся частью первого выполняющего работу цикла, поступает в детандер 42, его расширяют и потом охлаждают для образования расширенного потока 13b. Расширенный поток 13b проходит через теплообменные зоны 56 и 57, чтобы обеспечить, по меньшей мере, часть холодопроизводительности для теплообменных зон 56 и 57. Аналогично, боковой поток 11с, являющийся частью второго выполняющего работу цикла, поступает в детандер 43, где его расширяют и потом охлаждают для образования расширенного потока 13с. Расширенный поток 13с проходит через теплообменные зоны 56, 57 и 58, чтобы обеспечить, по меньшей мере, часть холодопроизводительности для теплообменных зон 56, 57 и 58. Соответственно, поток 10 подаваемого газа также охлаждают в теплообменных зонах 56 и 57 косвенным теплообменом с расширенными потоками 13b и 13с. В теплообменной зоне 58 поток 10 подаваемого газа также охлаждается дополнительным косвенным теплообменом с расширенным потоком 13с.
После их выхода из теплообменной зоны 56 расширенные потоки 13b и 13с поступают в компрессорные установки 61 и 62 соответственно, где они повторно сжимаются и объединяются, создавая поток 14а. Поток 14а охлаждается охладителем 32 перед его повторным соединением с потоком 10 подаваемого газа. Охладитель 32 может быть охладителем того же типа, что и охладители 30 и 31. Детандеры 42 и 43 являются устройствами, выполняющими работу расширения, тип которых хорошо известен специалистам в данной области техники. Примеры, помимо прочих, целесообразных устройств, выполняющих работу расширения: детандеры жидкости и гидротурбины. В осуществлениях согласно Фиг.3 поток подаваемого газа далее охлаждается с помощью нескольких устройств, выполняющих работу расширения. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что дополнительные циклы выполняющего работу расширения можно ввести в осуществление согласно Фиг.3, либо можно использовать один цикл выполняющего работу расширения. Поэтому, как правило, и аналогично вышеизложенному можно использовать одно или несколько устройств выполняющего работу расширения. Каждое устройство выполняющего работу расширения расширяет часть потока подаваемого газа и тем самым охлаждает эту часть, при этом каждая из частей потока подаваемого газа, расширяемая в устройствах выполняющего работу расширения, отбирается из потока подаваемого газа в другой ступени охлаждения потока подаваемого газа (т.е. при разной температуре потока подаваемого газа).
В одном или в нескольких других осуществлениях изобретения: устройства выполняющего работу расширения применяются в соответствии со следующими этапами: отбирают одну или несколько боковых потоков из потока подаваемого газа; направляют упомянутый один или несколько боковых потоков в одно или несколько устройств выполняющего работу расширения; расширяют упомянутый один или несколько боковых потоков, чтобы расширить и охладить упомянутый один или несколько боковых потоков, тем самым формируя один или несколько расширенных, охлажденных боковых потоков; направляют упомянутый один или несколько расширенных, охлажденных боковых потоков, по меньшей мере, в одну теплообменную зону; направляют упомянутый газовый поток через упомянутую, по меньшей мере, одну теплообменную зону; и, по меньшей мере, частично охлаждают упомянутый газовый поток косвенным теплообменом с упомянутым одним или несколькими расширенными, охлажденными боковыми потоками.
Снова обращаясь к Фиг.3, поток 10 подаваемого газа после его охлаждения в теплообменных зонах 56, 57 и 58 потом входит в теплообменную зону 59, где он далее охлаждается с получением дополнительно охлажденного потока 10а. Основная функция теплообменной зоны 59 - дополнительное охлаждение потока 10 подаваемого газа. Дополнительно охлажденный поток 10а затем расширяется до более низкого давления в детандере 85, при этом частично ожижая дополнительно охлажденный поток 10а, чтобы сформировать жидкую фракцию и остальную паровую фракцию. Детандером 85 может быть любое понижающее давление устройство, включая, помимо прочего, клапан, регулирующий клапан, клапан Джулса-Томпсона, устройство Вентури, детандер жидкости, гидротурбину и т.п. Частично ожиженный дополнительно охлажденный поток 10а затем поступает в уравнительный резервуар 80, где ожиженная фракция 15 отбирается из процесса как СПГ, температура которого соответствует давлению температуры начала кипения. Остальной поток 16 паровой фракции (пар мгновенного испарения) используется как источник энергии компрессорных установок и/или как хладагент в контуре 8 дополнительного охлаждения по существу тем же образом, как и согласно описанию дополнительно охлаждающего контура 6. Согласно Фиг.3 дополнительно охлаждающий контур 8 аналогичен дополнительно охлаждающему контуру 6, за тем исключением, что дополнительно охлаждающий контур 8 обеспечивает охлаждение для четырех теплообменных зон (теплообменные зоны 56, 57, 58 и 59).
Фиг.4 показывает еще одно осуществление изобретения. Осуществление согласно Фиг.4 по существу то же, что и осуществление согласно Фиг.3, за тем исключением, что дополнительно введена компрессорная установка 25 и детандер 35. Детандер 35 может быть любым типом детандера жидкости или гидротурбины. Детандер 35 установлен между теплообменными зонами 58 и 59, и поэтому поток 10 подаваемого газа идет из теплообменной зоны 58 в детандер 35, где он расширяется и потом охлаждается, с получением потока 10b расширенного подаваемого газа. Поток 10b затем проходит в теплообменную зону 59, где он дополнительно охлаждается и создает дополнительно охлажденный поток 10с. За счет расширения и последующего охлаждения потока 10 подаваемого газа в детандере 35 для получения потока 10b совокупная тепловая нагрузка на дополнительно охлаждающий контур 8 существенно уменьшается. Таким образом, в одном или в нескольких осуществлениях данный способ является любым из других излагаемых здесь осуществлений, также содержащих этап расширения, по меньшей мере, части потока охлажденного подаваемого газа для получения потока охлажденного, расширенного подаваемого газа (например, потока 10b); и также этап последующего охлаждения потока охлажденного, расширенного подаваемого газа косвенным теплообменом с замкнутым контуром (например, контуром 6 или 8 дополнительного охлаждения), заполненным паром мгновенного испарения, получаемым при производстве СПГ (например, пар мгновенного испарения 16).
Обращаясь также к Фиг.4, компрессорная установка 25 используется для повышения давления потока 10 подаваемого газа до его вступления в процесс ожижения. При этом поток 10 подаваемого газа проходит в компрессорную установку 25, где его сжимают до давления выше давления подачи подаваемого газа или согласно одному или нескольким осуществлениям до приблизительного давления выше 1200 фунт/кв.дюйм. Либо поток 10 подаваемого газа сжимают до приблизительного давления свыше или равного 1300 фунт/кв.дюйм, или свыше или равного 1400 фунт/кв.дюйм, или свыше или равного 1500 фунт/кв.дюйм, или свыше или равного 1600 фунт/кв.дюйм, или свыше или равного 1700 фунт/кв.дюйм, или свыше или равного 1800 фунт/кв.дюйм, или свыше или равного 1900 фунт/кв.дюйм, или свыше или равного 2000 фунт/кв. дюйм, или свыше или равного 2500 фунт/кв.дюйм, или свыше или равного 3000 фунт/кв.дюйм. После его сжатия поток 10 подаваемого газа поступает в охладитель 33, где его охлаждают перед подачей в теплообменную зону 56. Нужно отметить, что поскольку компрессорная установка 25 используется для сжатия потока 10 подаваемого газа (и поэтому боковых потоков 11) до более низкого давления, чем это нужно потоку 12 сжатого хладагента, поэтому для повышения давления можно использовать компрессорную установку 20.
Упоминаемое выше сжатие потока 10 подаваемого газа дает три преимущества. Во-первых, за счет повышения давления потока подаваемого газа давления боковых потоков 11b и 11с также повышаются, в результате чего улучшаются рабочие характеристики устройств 42 и 43 выполняющего работу расширения. Во-вторых, повышается коэффициент теплопередачи в теплообменных зонах. Таким образом, в одном или нескольких его осуществлениях описываемый здесь способ получения СПГ выполняют в соответствии с любым из других излагаемых выше осуществлений, согласно которым подаваемый газ сжимают до упомянутых давлений до его поступления в теплообменную зону. Согласно еще другим его осуществлениям данный способ включает в себя этап обеспечения дополнительного охлаждения для потока подаваемого газа из нескольких устройств, выполняющего работу расширения; при этом каждое из устройств выполняющего работу расширения расширяет часть потока подаваемого газа и тем самым охлаждает эту часть, чтобы сформировать один или несколько расширенных, охлажденных боковых потоков; при этом каждую часть потока подаваемого газа, расширенного в устройствах выполняющего работу расширения, отбирают из потока подаваемого газа на разных этапах охлаждения потока подаваемого газа (т.е. с разной температурой потока подаваемого газа); и охлаждают упомянутый поток подаваемого газа косвенным теплообменом с упомянутым одним или несколькими расширенными, охлажденными боковыми потоками.
Согласно прочим осуществлениям каждая из упомянутых частей подаваемого газа имеет, до расширения, приблизительное давление свыше 1200 фунт/кв. дюйм, или свыше или равное 1400 фунт/кв.дюйм, или свыше или равное 1500 фунт/кв.дюйм, или свыше или равное 1600 фунт/кв.дюйм, или свыше или равное 1700 фунт/кв.дюйм, или свыше или равное 1800 фунт/кв.дюйм, или свыше или равное 1900 фунт/кв.дюйм, или свыше или равное 2000 фунт/кв.дюйм, или свыше или равное 2500 фунт/кв.дюйм, или свыше или равное 3000 фунт/кв.дюйм. В соответствии с другими прочими осуществлениями данный способ является любым из других описываемых здесь осуществлений, также включающих в себя этап сжатия потока подаваемого газа до любого упоминаемого выше давления, чтобы получить поток подаваемого газа повышенного давления; этап введения имеющего повышенное давление потока подаваемого газа в устройство выполняющего работу расширения или в несколько таких устройств; этап расширения потока сжатого подаваемого газа в устройстве(ах) выполняющего работу расширения для дополнительного охлаждения потока подаваемого газа.
Третье преимущество от упомянутого сжатия потока подаваемого газа заключается в том, что повышается холодопроизводительность детандера 35, и поэтому детандер 35 может в еще большей степени уменьшить тепловую нагрузку на дополнительно охлаждающий контур 8. Нужно отметить, что компрессорная установка 25 и/или детандер 35 также целесообразно предусмотреть и в других описываемых выше осуществлениях, чтобы обеспечить аналогичное уменьшение тепловой нагрузки на дополнительно охлаждающие контуры, используемые в этих осуществлениях или в других усовершенствованиях охлаждения; и что компрессорную установку 25 и детандер 35 можно использовать независимо друг от друга в любом осуществлении, раскрываемом в данном описании. Помимо этого, нужно также отметить, что холодопроизводительность детандера 35 (или устройств 42 и 43 выполняющего работу расширения) будет повышена даже без сжатия исходного потока, если исходный поток будет поступать под давлением выше давления температуры начала кипения СПГ. Например, если подаваемый газ поступает под любым из упомянутых давлений в результате сжатия подаваемого газа, то преимущество этого давления будет явно реализуемым и без дополнительного сжатия. Поэтому при обращении к данному описанию, включая прилагаемую формулу изобретения, использование устройств выполняющего работу расширения и/или детандера 35 для расширения потоков с давлениями приблизительно выше 1200 фунт/кв.дюйм не должно истолковываться как требующее использование или присутствие компрессорной установки 25 или другого компрессора или этапа сжатия.
Фиг.5 схематически показывает пятое осуществление способа получения СПГ в соответствии с данным изобретением, которое аналогично осуществлению согласно Фиг.4, но использует еще один этап расширения для дополнительного охлаждения. Обращаясь к Фиг.5, показано, что дополнительно охлаждающий контур 8 в этом осуществлении согласно Фиг.5 отсутствует. Вместо этого боковой поток 11d отбирается из потока 10b и проходит в расширяющее устройство 105, где он расширяется и потом охлаждается, с образованием расширенного потока 13d. Устройство 105 расширения является выполняющим работу детандером, многие типы которого выпускаются промышленностью. Примеры, помимо прочих, этих устройств: детандеры жидкости и гидротурбины. Расширенный поток 13d проходит через теплообменные зоны 59, 58, 57 и 56, обеспечивая, по меньшей мере, часть холодопроизводительности для этих теплообменных зон. Согласно Фиг.5 поток 10b также охлаждается косвенным теплообменом с расширенным потоком 13d и также потоком 16 пара мгновенного испарения. Согласно его одному или нескольким осуществлениям способ согласно изобретению также предусматривает расширение, по меньшей мере, части охлажденного газового потока (потока 10 подаваемого газа) в детандере 35 перед завершающим этапом теплообмена (например, перед теплообменной зоной 59), чтобы получить расширенный, охлажденный газовый поток (например, поток 10b); прохождение части упомянутого расширенного, охлажденного газового потока в производящий работу детандер; последующее расширение упомянутого расширенного, охлажденного газового потока в упомянутом производящем работу детандере; и прохождение потока от упомянутого производящего работу детандера (например, потока 13d) в теплообменную зону для последующего охлаждения, упомянутого расширенного, охлажденного газового потока косвенным теплообменом в упомянутой теплообменной зоне.
После его выхода из теплообменной зоны 56 расширенный поток 13d проходит в компрессорную установку 95, где его повторно сжимают и объединяют с потоками из компрессорных установок 61 и 62, чтобы создать часть потока 14а, которую, как прежде, охлаждают и потом вновь вводят в исходный поток 10.
Еще одно осуществление в соответствии с Фиг.6 аналогично излагаемому выше осуществлению в соответствии с Фиг.1, за тем исключением, что дополнительно охлаждающий контур 6 видоизменен таким образом, что после его выхода из теплообменной зоны 50 поток повторно сжатого и охлажденного дополнительно охлаждающего хладагента далее охлаждают в теплообменной зоне 55 перед его расширением в детандере 41. Это осуществление целесообразно для того случая, когда используют охлаждающую текучую среду, не дающую значительной конденсации после детандера 41.
Фиг.7 показывает еще одно осуществление, в котором дополнительно охлаждающий контур 6а использует часть подаваемого газа 10. Часть подаваемого газа 10 снова сжимают в компрессоре 25 и охлаждают в охладителе 33 из 201 аналогично осуществлению согласно Фиг.4.
Фиг.8 показывает еще одно аналогичное Фиг.7 осуществление с альтернативной компоновкой для дополнительно охлаждающего контура 6. В зависимости от состава подаваемого газа 10 можно использовать дополнительный компрессор (не показан), чтобы предотвращать конденсацию в дополнительно охлаждающем контуре или чтобы обеспечивать надлежащие давления в трубопроводах.
Фиг.9 показывает осуществление, используемое с некоторыми составами и/или давлениями подаваемого газа 10. Для улучшения согласования кривой охлаждения подаваемого газа 10, охлаждаемого для сбора СПГ, с кривой охлаждения той части подаваемого газа 10, которая используется для охлаждения в дополнительно охлаждающей теплообменной зоне 55, может возникнуть необходимость в последующем расширении доли части охлаждающего газа, идущего в дополнительно охлаждающий контур 6. Это осуществляется при помощи регулирующего вентиля 82 или другого детандера (например, при помощи клапана Джулса-Томпсона) для дополнительного охлаждения в дополнительно охлаждающем контуре 6.
Фиг.10 представляет еще одно осуществление, содержащее ступень отвода азота при помощи дистилляционной колонны 81 или эквивалентного устройства, на случай, если есть необходимость в отводе азота, исходя из данного состава подаваемого газа 10. Эта необходимость может возникнуть в целях соответствия техническим условиям по азоту продукции СПГ для поставок и конечного использования.
Фиг.11 представляет еще одно осуществление, содержащее ступень отвода азота, где пар мгновенного испарения из устройства отвода азота используется в качестве хладагента для дополнительно охлаждающего контура. Поэтому получаемый хладагент имеет высокое содержание азота.
ПРИМЕР
Для пояснения осуществления согласно Фиг.4 был рассчитан гипотетический баланс массы и энергии согласно приводимой ниже Таблице. Данные были взяты из находящейся в свободной продаже моделирующей программы HYSYS™ (приобретается у компании Hyprotech Ltd., Калгари, Канада); также в свободной продаже имеются и прочие моделирующие программы, которые можно использовать для разработки данных, например, HYSIM™, PROII™, ASPEN PLUS™, известные специалистам в данной области техники. В этом Примере взят следующий состав в мольной концентрации: C1: 90,25%; C2: 5,70%; С3: 0,01%; N2: 4,0%; Не: 0,04%. Приводимые в Таблице данные поясняют осуществление согласно Фиг.4, но данное изобретение не следует истолковывать как обязательно ограничивающееся этими данными. Температуры, давления и расходы могут иметь многие варианты в рамках раскрываемого здесь изобретения. Определенные значения температуры, давления и расхода, вычисленные для точек состояния 201-214 (в местоположениях, показываемых на Фиг.4), изложены в Таблице.
Согласно одному из осуществлений способа согласно изобретению путем регулирования температуры потока, получаемого из последней теплообменной зоны, объем потока 16 пара мгновенного испарения регулируют сообразно потребностям в энергии компрессорных установок и другого оборудования. Например, обращаясь к Фиг.4, температуру в точке 207 состояния можно регулировать для получения большего или меньшего количества пара мгновенного испарения (поток 16), в зависимости от потребностей в энергии. Более высокие температуры в точке 207 состояния обусловят получение большего количества пара мгновенного испарения (и поэтому большего количества энергии), и наоборот. Либо температуру можно регулировать таким образом, чтобы расход пара мгновенного испарения превышал потребность в энергии, и в этом случае поток, превышающий потребности в энергии, можно возвращать после сжатия и охлаждения.
Точка состояния Температура, °F Давление (фунт/кв.дюйм) Расход (фунт-моль/ч)
201 262 985 3,35×105
202 100 1500 1,08×106
203 -36 1480 4,85×105
204 -130 1470 3,35×105
205 -213 1460 3,35×105
206 -229 48 3,35×105
207 -236 42 3,35×105
208 -254 18 3,35×105
209 -217 71 3,12×105
210 -140 420 2,29×104
211 100 126 2,57×104
212 -240 44 2,57×104
213 100 3000 8,57×105
214 -40 895 8,57×105
Исходя из данного описания, специалисту в этой области техники будут очевидными многие возможные модификации и варианты описываемых здесь осуществлений. Например, признаки, упоминаемые в одном осуществлении, могут дополнять другие осуществления, таким образом создавая дополнительные осуществления. Поэтому определенные раскрываемые здесь осуществления и пример никоим образом не ограничивают объем изобретения, определяемый приводимой ниже формулой изобретения.

Claims (22)

1. Способ ожижения газового потока, имеющего высокое содержание метана, при котором
обеспечивают упомянутый газовый поток под давлением ниже 1000 фунт/кв.дюйм;
обеспечивают хладагент под давлением ниже 1000 фунт/кв.дюйм;
сжимают упомянутый хладагент до давления свыше или равного 1500 фунт/кв.дюйм, чтобы обеспечить сжатый хладагент;
охлаждают упомянутый сжатый хладагент косвенным теплообменом с охлаждающей текучей средой;
расширяют упомянутый сжатый хладагент для дальнейшего охлаждения упомянутого сжатого хладагента, тем самым получая расширенный, охлажденный хладагент;
направляют упомянутый расширенный, охлажденный хладагент в теплообменную зону; и
пропускают упомянутый газовый поток через упомянутую теплообменную зону, чтобы охладить, по меньшей мере, часть упомянутого газового потока косвенным теплообменом с упомянутым расширенным, охлажденным хладагентом, в результате чего формируют охлажденный газовый поток.
2. Способ по п.1, при котором обеспечение хладагента под давлением менее 1000 фунт/кв.дюйм включает в себя отбор части упомянутого газового потока для использования в качестве упомянутого хладагента.
3. Способ по п.2, при котором упомянутую часть упомянутого газового потока отбирают перед прохождением упомянутого газового потока в упомянутую теплообменную зону.
4. Способ по п.2, при котором упомянутую часть упомянутого газового потока отбирают из упомянутой теплообменной зоны.
5. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя обеспечение, по меньшей мере, части холодопроизводительности для упомянутой теплообменной зоны, используя замкнутый контур, заполненный паром мгновенного испарения, получаемым в упомянутом способе ожижения газового потока с высоким содержанием метана.
6. Способ по п.5, дополнительно при котором
расширяют, по меньшей мере, часть упомянутого охлажденного газового потока для получения расширенного, охлажденного газового потока; и
осуществляют последующее охлаждение упомянутого расширенного, охлажденного газового потока косвенным теплообменом с упомянутым замкнутым контуром, заполненным паром мгновенного испарения.
7. Способ по п.1, согласно которому также
расширяют, по меньшей мере, часть упомянутого охлажденного газового потока для получения расширенного, охлажденного газового потока; и
осуществляют последующее охлаждение упомянутого расширенного, охлажденного газового потока косвенным теплообменом в одной или нескольких дополнительных теплообменных зонах.
8. Способ по п.1, при котором дополнительно охлаждают упомянутый газовый поток, используя множество устройств выполняющих работу расширения, при этом каждое устройство, выполняющее работу расширения, расширяет часть потока подаваемого газа и при этом охлаждает упомянутую часть для формирования одного или более расширенных, охлажденных боковых потоков; причем каждую из упомянутых частей потока подаваемого газа, расширенного в упомянутых устройствах, выполняющих работу расширения, отбирают из упомянутого потока подаваемого газа на другом этапе охлаждения потока подаваемого газа; и
охлаждают упомянутый поток подаваемого газа косвенным теплообменом с упомянутым одним или несколькими расширенными, охлажденными боковыми потоками.
9. Способ по п.1, согласно которому также
отбирают одну или более частей упомянутого газового потока;
подают каждую из одной или более частей упомянутого газового потока в одно или более устройств, выполняющее работу расширения, и расширяют каждую из упомянутых одну или более частей упомянутого газового потока, чтобы расширить и охладить упомянутую одну или более частей, в результате чего формируют один или более расширенный, охлажденный боковой поток;
направляют упомянутые, по меньшей мере, один или несколько расширенных, охлажденных боковых потоков в, по меньшей мере, одну теплообменную зону;
пропускают упомянутый газовый поток через упомянутую, по меньшей мере, одну теплообменную зону; и
по меньшей мере, частично охлаждают упомянутый газовый поток косвенным теплообменом с упомянутым одним или более расширенным, охлажденным боковым потоком.
10. Способ по пп.6, 7, 8 или 9, согласно которому упомянутый газовый поток сначала сжимают до давления выше давления подачи газа.
11. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя этап расширения упомянутого охлажденного газового потока перед последним теплообменным этапом и до расширения для получения СПГ.
12. Способ по п.1, при котором дополнительно
расширяют, по меньшей мере, часть упомянутого охлажденного газового потока перед последним теплообменным этапом для получения расширенного, охлажденного газового потока;
направляют часть упомянутого расширенного, охлажденного газового потока в производящий работу детандер и осуществляют последующее расширение упомянутой части упомянутого расширенного, охлажденного газового потока в упомянутом производящем работу детандере; и
направляют поток, выходящий из упомянутого производящего работу детандера, в теплообменную зону для последующего охлаждения остального упомянутого расширенного, охлажденного газового потока косвенным теплообменом в упомянутой теплообменной зоне.
13. Способ по п.1, при котором упомянутый хладагент сжимают до давления, свыше или равного 3000 фунт/кв.дюйм, чтобы получить сжатый хладагент.
14. Способ по п.1, при котором упомянутая теплообменная зона содержит несколько теплообменных камер.
15. Способ по п.1, при котором дополнительно в дополнительно охлаждающую теплообменную зону поступает упомянутый газовый поток и охлаждается расширением второго хладагента для получения дополнительно охлажденного газового потока; затем выполняют окончательное расширение упомянутого дополнительно охлажденного газового потока и отбирают СПГ.
16. Способ по п.15, при котором упомянутый второй хладагент является частью упомянутого газового потока с высоким содержанием азота.
17. Способ по п.15, при котором упомянутый второй хладагент дополнительно охлаждают в упомянутой дополнительно охлаждающей теплообменной зоне для расширения упомянутого второго хладагента.
18. Способ по п.16, при котором упомянутый газовый поток с высоким содержанием метана повторно сжимают перед направлением через упомянутую теплообменную зону, причем упомянутый охлажденный газовый поток расширяют и часть упомянутого расширенного, охлажденного газового потока далее расширяют и используют в качестве упомянутого второго хладагента в упомянутой дополнительно охлаждающей теплообменной зоне.
19. Способ по п.15, при котором часть упомянутого дополнительно охлажденного газового потока расширяют и его часть является упомянутым вторым хладагентом.
20. Способ по п.19, при котором упомянутую часть упомянутого дополнительно охлажденного газового потока разделяют на два частичных потока, причем один из упомянутых частичных потоков расширяют далее, и оба упомянутые частичные потоки представляют собой упомянутый второй хладагент.
21. Способ по п.1, который также включает в себя этап отвода азота при отборе СПГ.
22. Способ ожижения газового потока с высоким содержанием метана, при котором
обеспечивают упомянутый газовый поток под давлением менее 1000 фунт/кв.дюйм;
обеспечивают хладагент в замкнутом контуре;
сжимают упомянутый хладагент до давления свыше или равного 1500 фунт/кв.дюйм, чтобы получить сжатый хладагент;
охлаждают упомянутый сжатый хладагент косвенным теплообменом с охлаждающей текучей средой;
расширяют упомянутый сжатый хладагент для дальнейшего охлаждения упомянутого сжатого хладагента, в результате чего получают расширенный, охлажденный хладагент;
направляют упомянутый расширенный, охлажденный хладагент в теплообменную зону; и
направляют упомянутый газовый поток через упомянутую теплообменную зону, чтобы охладить, по меньшей мере, часть упомянутого газового потока косвенным теплообменом с упомянутым расширенным, охлажденным хладагентом.
RU2008108998/06A 2005-08-09 2006-05-24 Способ ожижения природного газа для получения сжиженного природного газа RU2406949C2 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US70679805P 2005-08-09 2005-08-09
US60/706,798 2005-08-09
US79510106P 2006-04-26 2006-04-26
US60/795,101 2006-04-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008108998A RU2008108998A (ru) 2009-09-20
RU2406949C2 true RU2406949C2 (ru) 2010-12-20

Family

ID=37757866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008108998/06A RU2406949C2 (ru) 2005-08-09 2006-05-24 Способ ожижения природного газа для получения сжиженного природного газа

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20090217701A1 (ru)
EP (1) EP1929227B1 (ru)
JP (1) JP5139292B2 (ru)
AU (1) AU2006280426B2 (ru)
CA (1) CA2618576C (ru)
NO (1) NO20081190L (ru)
RU (1) RU2406949C2 (ru)
WO (1) WO2007021351A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2684232C1 (ru) * 2018-02-12 2019-04-05 Акционерное общество "НИПИгазпереработка" (АО "НИПИГАЗ") Установка и способ сжижения природного газа
EA035364B1 (ru) * 2016-02-18 2020-06-02 Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод Способ избежания мгновенного испарения сжиженного природного газа во время транспортировки

Families Citing this family (90)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090282862A1 (en) * 2006-09-22 2009-11-19 Francois Chantant Method and apparatus for producing a cooled hydrocarbon stream
CA2681417C (en) * 2007-05-03 2016-07-26 Exxonmobil Upstream Research Company Natural gas liquefaction process
US9003828B2 (en) * 2007-07-09 2015-04-14 Lng Technology Pty Ltd Method and system for production of liquid natural gas
UA97403C2 (ru) * 2007-07-09 2012-02-10 ЕлЕнДжи ТЕКНОЛОДЖИИ ПТИ ЛТД Способ и система производства сжиженного природного газа
WO2009007439A2 (en) * 2007-07-12 2009-01-15 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for liquefying a gaseous hydrocarbon stream
AU2008274179B2 (en) * 2007-07-12 2011-03-31 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream
EP2185877B1 (en) * 2007-08-24 2021-01-20 ExxonMobil Upstream Research Company Natural gas liquefaction process and system
US9254448B2 (en) 2007-09-13 2016-02-09 Battelle Energy Alliance, Llc Sublimation systems and associated methods
US9217603B2 (en) 2007-09-13 2015-12-22 Battelle Energy Alliance, Llc Heat exchanger and related methods
US9574713B2 (en) 2007-09-13 2017-02-21 Battelle Energy Alliance, Llc Vaporization chambers and associated methods
US20090084132A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Ramona Manuela Dragomir Method for producing liquefied natural gas
US8020406B2 (en) 2007-11-05 2011-09-20 David Vandor Method and system for the small-scale production of liquified natural gas (LNG) from low-pressure gas
US9243842B2 (en) 2008-02-15 2016-01-26 Black & Veatch Corporation Combined synthesis gas separation and LNG production method and system
US9874077B2 (en) * 2008-04-30 2018-01-23 Altarock Energy Inc. Method and cooling system for electric submersible pumps/motors for use in geothermal wells
KR20110014155A (ko) * 2008-05-20 2011-02-10 쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이. 탄화수소 스트림의 냉각 및 액화 방법, 탄화수소 스트림의 냉각 및 액화 장치, 및 그러한 장치를 포함하는 플로팅 구조물, 케이슨 또는 해상 플랫폼
NO331740B1 (no) * 2008-08-29 2012-03-12 Hamworthy Gas Systems As Fremgangsmate og system for optimalisert LNG produksjon
NO331154B1 (no) * 2008-11-04 2011-10-24 Hamworthy Gas Systems As System for kombinert syklusmekanisk drift i kryogene kondensasjonsprosesser.
FR2938903B1 (fr) * 2008-11-25 2013-02-08 Technip France Procede de production d'un courant de gaz naturel liquefie sous-refroidi a partir d'un courant de charge de gaz naturel et installation associee
US9989304B2 (en) * 2009-01-21 2018-06-05 Conocophillips Company Method for utilization of lean boil-off gas stream as a refrigerant source
GB2469077A (en) 2009-03-31 2010-10-06 Dps Bristol Process for the offshore liquefaction of a natural gas feed
US8397535B2 (en) * 2009-06-16 2013-03-19 Praxair Technology, Inc. Method and apparatus for pressurized product production
ES2355467B1 (es) * 2009-09-11 2012-02-03 Repsol Ypf, S.A. Proceso y sistema para obtener gas natural licuado.
CN102782429B (zh) * 2010-03-05 2015-11-25 埃克森美孚上游研究公司 灵活的液化天然气车间设备
US9441877B2 (en) 2010-03-17 2016-09-13 Chart Inc. Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method
US20120067079A1 (en) * 2010-03-25 2012-03-22 Sethna Rustam H Nitrogen rejection and liquifier system for liquified natural gas production
US10113127B2 (en) 2010-04-16 2018-10-30 Black & Veatch Holding Company Process for separating nitrogen from a natural gas stream with nitrogen stripping in the production of liquefied natural gas
EP2603753A4 (en) * 2010-07-30 2018-04-04 Exxonmobil Upstream Research Company Systems and methods for using multiple cryogenic hydraulic turbines
WO2012023752A2 (ko) * 2010-08-16 2012-02-23 한국가스공사연구개발원 천연가스 액화공정
KR101037226B1 (ko) * 2010-10-26 2011-05-25 한국가스공사연구개발원 천연가스 액화공정
WO2012075266A2 (en) * 2010-12-01 2012-06-07 Black & Veatch Corporation Ngl recovery from natural gas using a mixed refrigerant
GB2486036B (en) * 2011-06-15 2012-11-07 Anthony Dwight Maunder Process for liquefaction of natural gas
US20130111948A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-09 Air Products And Chemicals, Inc. Purification of Carbon Dioxide
US10139157B2 (en) 2012-02-22 2018-11-27 Black & Veatch Holding Company NGL recovery from natural gas using a mixed refrigerant
AU2012382092B2 (en) * 2012-06-06 2017-02-02 Keppel Offshore & Marine Technology Centre Pte Ltd System and process for natural gas liquefaction
US10655911B2 (en) * 2012-06-20 2020-05-19 Battelle Energy Alliance, Llc Natural gas liquefaction employing independent refrigerant path
GB2503731A (en) * 2012-07-06 2014-01-08 Highview Entpr Ltd Cryogenic energy storage and liquefaction process
KR101386543B1 (ko) 2012-10-24 2014-04-18 대우조선해양 주식회사 선박의 증발가스 처리 시스템
MX2015006658A (es) * 2013-01-24 2015-08-10 Exxonmobil Upstream Res Co Produccion de gas natural licuado.
US11428463B2 (en) 2013-03-15 2022-08-30 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
US11408673B2 (en) 2013-03-15 2022-08-09 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
ES2784619T3 (es) 2013-03-15 2020-09-29 Chart Energy & Chemicals Inc Sistema de refrigerante mixto y método
KR101640768B1 (ko) * 2013-06-26 2016-07-29 대우조선해양 주식회사 선박의 제조방법
US10036265B2 (en) 2013-06-28 2018-07-31 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation Axial flow expander
CN105579686B (zh) 2013-06-28 2018-02-23 埃克森美孚上游研究公司 利用轴向流膨胀机的系统和方法
US10563913B2 (en) 2013-11-15 2020-02-18 Black & Veatch Holding Company Systems and methods for hydrocarbon refrigeration with a mixed refrigerant cycle
WO2015116719A1 (en) * 2014-01-28 2015-08-06 Starrotor Corporation Modified claude process for producing liquefied gas
US9574822B2 (en) 2014-03-17 2017-02-21 Black & Veatch Corporation Liquefied natural gas facility employing an optimized mixed refrigerant system
US20150308737A1 (en) * 2014-04-24 2015-10-29 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated Nitrogen Removal in the Production of Liquefied Natural Gas Using Intermediate Feed Gas Separation
US9816754B2 (en) 2014-04-24 2017-11-14 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated nitrogen removal in the production of liquefied natural gas using dedicated reinjection circuit
US9945604B2 (en) 2014-04-24 2018-04-17 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated nitrogen removal in the production of liquefied natural gas using refrigerated heat pump
DE102014005936A1 (de) * 2014-04-24 2015-10-29 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
NO20141176A1 (no) * 2014-09-30 2016-03-31 Global Lng Services As Fremgangsmåte og anlegg for fremstilling av LNG
JP6415329B2 (ja) * 2015-01-09 2018-10-31 三菱重工エンジニアリング株式会社 ガス液化装置及びガス液化方法
AR105277A1 (es) 2015-07-08 2017-09-20 Chart Energy & Chemicals Inc Sistema y método de refrigeración mixta
TWI641789B (zh) 2015-07-10 2018-11-21 艾克頌美孚上游研究公司 使用液化天然氣製造液化氮氣之系統與方法
TWI608206B (zh) 2015-07-15 2017-12-11 艾克頌美孚上游研究公司 藉由預冷卻天然氣供給流以增加效率的液化天然氣（ｌｎｇ）生產系統
TWI606221B (zh) 2015-07-15 2017-11-21 艾克頌美孚上游研究公司 一倂移除溫室氣體之液化天然氣的生產系統和方法
SG11201803521SA (en) 2015-12-14 2018-06-28 Exxonmobil Upstream Res Co Method of natural gas liquefaction on lng carriers storing liquid nitrogen
EP3390941A1 (en) 2015-12-14 2018-10-24 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system for separating nitrogen from liquefied natural gas using liquefied nitrogen
EP3403038A1 (en) * 2016-01-12 2018-11-21 Global LNG Services AS Method and plant for liquefaction of pre-processed natural gas
GB201601878D0 (en) 2016-02-02 2016-03-16 Highview Entpr Ltd Improvements in power recovery
FR3053771B1 (fr) 2016-07-06 2019-07-19 Saipem S.P.A. Procede de liquefaction de gaz naturel et de recuperation d'eventuels liquides du gaz naturel comprenant deux cycles refrigerant semi-ouverts au gaz naturel et un cycle refrigerant ferme au gaz refrigerant
EP3580507A1 (en) * 2017-02-13 2019-12-18 ExxonMobil Upstream Research Company Pre-cooling of natural gas by high pressure compression and expansion
JP6858267B2 (ja) 2017-02-24 2021-04-14 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 二重目的ｌｎｇ／ｌｉｎ貯蔵タンクのパージ方法
AU2018243452A1 (en) * 2017-03-31 2019-09-19 Exxonmobil Upstream Research Company Hydraulic turbine between middle and cold bundles of natural gas liquefaction heat exchanger
WO2019067123A1 (en) 2017-09-29 2019-04-04 Exxonmobil Upstream Research Company LIQUEFACTION OF NATURAL GAS USING A HIGH PRESSURE RELIEF METHOD
CA3075987A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Exxonmobil Upstream Research Company Natural gas liquefaction by a high pressure expansion process
AU2018354587B2 (en) 2017-10-25 2022-02-17 Exxonmobil Upstream Research Company Natural gas liquefaction by a high pressure expansion process using multiple turboexpander compressors
CA3101931C (en) * 2018-06-07 2023-04-04 Exxonmobil Upstream Research Company Pretreatment and pre-cooling of natural gas by high pressure compression and expansion
CA3109351C (en) 2018-08-14 2023-10-10 Exxonmobil Upstream Research Company Conserving mixed refrigerant in natural gas liquefaction facilities
US11635252B2 (en) * 2018-08-22 2023-04-25 ExxonMobil Technology and Engineering Company Primary loop start-up method for a high pressure expander process
JP7179157B2 (ja) 2018-08-22 2022-11-28 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 高圧エキスパンダプロセスのための熱交換器構成及びそれを用いた天然ガス液化方法
WO2020040951A1 (en) 2018-08-22 2020-02-27 Exxonmobil Upstream Research Company Managing make-up gas composition variation for a high pressure expander process
US11578545B2 (en) 2018-11-20 2023-02-14 Exxonmobil Upstream Research Company Poly refrigerated integrated cycle operation using solid-tolerant heat exchangers
US11215410B2 (en) 2018-11-20 2022-01-04 Exxonmobil Upstream Research Company Methods and apparatus for improving multi-plate scraped heat exchangers
US11668524B2 (en) 2019-01-30 2023-06-06 Exxonmobil Upstream Research Company Methods for removal of moisture from LNG refrigerant
EP3918261A1 (en) 2019-01-30 2021-12-08 Exxonmobil Upstream Research Company (EMHC-N1-4A-607) Methods for removal of moisture from lng refrigerant
US11465093B2 (en) 2019-08-19 2022-10-11 Exxonmobil Upstream Research Company Compliant composite heat exchangers
US20210063083A1 (en) 2019-08-29 2021-03-04 Exxonmobil Upstream Research Company Liquefaction of Production Gas
EP4031821A1 (en) 2019-09-19 2022-07-27 ExxonMobil Upstream Research Company Pretreatment and pre-cooling of natural gas by high pressure compression and expansion
WO2021055019A1 (en) 2019-09-19 2021-03-25 Exxonmobil Upsteam Research Company Pretreatment, pre-cooling, and condensate recovery of natural gas by high pressure compression and expansion
EP4031822A1 (en) 2019-09-19 2022-07-27 Exxonmobil Upstream Research Company (EMHC-N1-4A-607) Pretreatment and pre-cooling of natural gas by high pressure compression and expansion
US11083994B2 (en) 2019-09-20 2021-08-10 Exxonmobil Upstream Research Company Removal of acid gases from a gas stream, with O2 enrichment for acid gas capture and sequestration
EP4034798B1 (en) 2019-09-24 2024-04-17 ExxonMobil Technology and Engineering Company Cargo stripping features for dual-purpose cryogenic tanks on ships or floating storage units for lng and liquid nitrogen
US11703277B2 (en) * 2020-02-06 2023-07-18 Cosmodyne, LLC Systems and methods for natural gas cooling
WO2022099233A1 (en) * 2020-11-03 2022-05-12 Exxonmobil Upstream Research Company Natural gas liquefaction methods and systems featuring feed compression, expansion and recycling
US20230113326A1 (en) * 2021-10-13 2023-04-13 Henry Edward Howard System and method to produce liquefied natural gas
US20230115492A1 (en) * 2021-10-13 2023-04-13 Henry Edward Howard System and method to produce liquefied natural gas
US20230129424A1 (en) * 2021-10-21 2023-04-27 Henry Edward Howard System and method to produce liquefied natural gas
US20230159185A1 (en) * 2021-11-19 2023-05-25 General Electric Company Sub-coolers for refueling onboard cryogenic fuel tanks and methods for operating the same

Family Cites Families (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3162519A (en) * 1958-06-30 1964-12-22 Conch Int Methane Ltd Liquefaction of natural gas
US3323315A (en) * 1964-07-15 1967-06-06 Conch Int Methane Ltd Gas liquefaction employing an evaporating and gas expansion refrigerant cycles
DE1626325B1 (de) * 1964-11-03 1969-10-23 Linde Ag Verfahren und Einrichtung zum Verfluessigen von tiefsiedenden Gasen
DE1501730A1 (de) * 1966-05-27 1969-10-30 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zum Verfluessigen von Erdgas
US3407052A (en) * 1966-08-17 1968-10-22 Conch Int Methane Ltd Natural gas liquefaction with controlled b.t.u. content
GB1096697A (en) * 1966-09-27 1967-12-29 Int Research & Dev Co Ltd Process for liquefying natural gas
US3735600A (en) * 1970-05-11 1973-05-29 Gulf Research Development Co Apparatus and process for liquefaction of natural gases
DE2110417A1 (de) * 1971-03-04 1972-09-21 Linde Ag Verfahren zum Verfluessigen und Unterkuehlen von Erdgas
US4140223A (en) * 1977-08-24 1979-02-20 Rau Arthur G Tiered rotatable spice-cans storage unit
JPS6060463A (ja) * 1983-09-14 1985-04-08 株式会社日立製作所 液化ガス発生装置
US4740223A (en) * 1986-11-03 1988-04-26 The Boc Group, Inc. Gas liquefaction method and apparatus
US4846862A (en) * 1988-09-06 1989-07-11 Air Products And Chemicals, Inc. Reliquefaction of boil-off from liquefied natural gas
US5036671A (en) * 1990-02-06 1991-08-06 Liquid Air Engineering Company Method of liquefying natural gas
JPH06159928A (ja) * 1992-11-20 1994-06-07 Chiyoda Corp 天然ガス液化方法
FR2714722B1 (fr) * 1993-12-30 1997-11-21 Inst Francais Du Petrole Procédé et appareil de liquéfaction d'un gaz naturel.
FR2714720B3 (fr) * 1993-12-30 1996-05-03 Inst Francais Du Petrole Procédé et appareil de liquéfaction d'un gaz naturel.
AUPM485694A0 (en) * 1994-04-05 1994-04-28 Bhp Petroleum Pty. Ltd. Liquefaction process
WO1997013108A1 (en) * 1995-10-05 1997-04-10 Bhp Petroleum Pty. Ltd. Liquefaction apparatus
US5669234A (en) * 1996-07-16 1997-09-23 Phillips Petroleum Company Efficiency improvement of open-cycle cascaded refrigeration process
US5755114A (en) * 1997-01-06 1998-05-26 Abb Randall Corporation Use of a turboexpander cycle in liquefied natural gas process
JPH10204455A (ja) * 1997-01-27 1998-08-04 Chiyoda Corp 天然ガス液化方法
US5836173A (en) * 1997-05-01 1998-11-17 Praxair Technology, Inc. System for producing cryogenic liquid
DZ2535A1 (fr) * 1997-06-20 2003-01-08 Exxon Production Research Co Procédé perfectionné pour la liquéfaction de gaz naturel.
US5931021A (en) * 1997-06-24 1999-08-03 Shnaid; Isaac Straightforward method and once-through apparatus for gas liquefaction
TW366409B (en) * 1997-07-01 1999-08-11 Exxon Production Research Co Process for liquefying a natural gas stream containing at least one freezable component
US5992175A (en) * 1997-12-08 1999-11-30 Ipsi Llc Enhanced NGL recovery processes
US6446465B1 (en) * 1997-12-11 2002-09-10 Bhp Petroleum Pty, Ltd. Liquefaction process and apparatus
FR2772896B1 (fr) * 1997-12-22 2000-01-28 Inst Francais Du Petrole Procede de liquefaction d'un gaz notamment un gaz naturel ou air comportant une purge a moyenne pression et son application
US6006545A (en) * 1998-08-14 1999-12-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Liquefier process
US6269656B1 (en) * 1998-09-18 2001-08-07 Richard P. Johnston Method and apparatus for producing liquified natural gas
US6085545A (en) * 1998-09-18 2000-07-11 Johnston; Richard P. Liquid natural gas system with an integrated engine, compressor and expander assembly
TW421704B (en) * 1998-11-18 2001-02-11 Shell Internattonale Res Mij B Plant for liquefying natural gas
MY117548A (en) * 1998-12-18 2004-07-31 Exxon Production Research Co Dual multi-component refrigeration cycles for liquefaction of natural gas
US6070429A (en) * 1999-03-30 2000-06-06 Phillips Petroleum Company Nitrogen rejection system for liquified natural gas
US6306531B1 (en) * 1999-07-06 2001-10-23 General Motors Corporation Combustor air flow control method for fuel cell apparatus
US6308531B1 (en) * 1999-10-12 2001-10-30 Air Products And Chemicals, Inc. Hybrid cycle for the production of liquefied natural gas
US6354105B1 (en) * 1999-12-03 2002-03-12 Ipsi L.L.C. Split feed compression process for high recovery of ethane and heavier components
MY122625A (en) * 1999-12-17 2006-04-29 Exxonmobil Upstream Res Co Process for making pressurized liquefied natural gas from pressured natural gas using expansion cooling
US6220053B1 (en) * 2000-01-10 2001-04-24 Praxair Technology, Inc. Cryogenic industrial gas liquefaction system
US6484533B1 (en) * 2000-11-02 2002-11-26 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for the production of a liquid cryogen
US6412302B1 (en) * 2001-03-06 2002-07-02 Abb Lummus Global, Inc. - Randall Division LNG production using dual independent expander refrigeration cycles
US6581409B2 (en) * 2001-05-04 2003-06-24 Bechtel Bwxt Idaho, Llc Apparatus for the liquefaction of natural gas and methods related to same
GB0120272D0 (en) * 2001-08-21 2001-10-10 Gasconsult Ltd Improved process for liquefaction of natural gases
US6564578B1 (en) * 2002-01-18 2003-05-20 Bp Corporation North America Inc. Self-refrigerated LNG process
US6751985B2 (en) * 2002-03-20 2004-06-22 Exxonmobil Upstream Research Company Process for producing a pressurized liquefied gas product by cooling and expansion of a gas stream in the supercritical state
FR2841330B1 (fr) * 2002-06-21 2005-01-28 Inst Francais Du Petrole Liquefaction de gaz naturel avec recyclage de gaz naturel
US6622519B1 (en) * 2002-08-15 2003-09-23 Velocys, Inc. Process for cooling a product in a heat exchanger employing microchannels for the flow of refrigerant and product
US6694774B1 (en) * 2003-02-04 2004-02-24 Praxair Technology, Inc. Gas liquefaction method using natural gas and mixed gas refrigeration
US6889523B2 (en) * 2003-03-07 2005-05-10 Elkcorp LNG production in cryogenic natural gas processing plants
US6742357B1 (en) * 2003-03-18 2004-06-01 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated multiple-loop refrigeration process for gas liquefaction
US6722157B1 (en) * 2003-03-20 2004-04-20 Conocophillips Company Non-volatile natural gas liquefaction system
US7204100B2 (en) * 2004-05-04 2007-04-17 Ortloff Engineers, Ltd. Natural gas liquefaction
JP2008509374A (ja) * 2004-08-06 2008-03-27 ビーピー・コーポレーション・ノース・アメリカ・インコーポレーテッド 天然ガス液化方法
US7228714B2 (en) * 2004-10-28 2007-06-12 Praxair Technology, Inc. Natural gas liquefaction system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA035364B1 (ru) * 2016-02-18 2020-06-02 Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод Способ избежания мгновенного испарения сжиженного природного газа во время транспортировки
RU2684232C1 (ru) * 2018-02-12 2019-04-05 Акционерное общество "НИПИгазпереработка" (АО "НИПИГАЗ") Установка и способ сжижения природного газа

Also Published As

Publication number Publication date
JP5139292B2 (ja) 2013-02-06
RU2008108998A (ru) 2009-09-20
CA2618576C (en) 2014-05-27
NO20081190L (no) 2008-05-07
WO2007021351A1 (en) 2007-02-22
US20090217701A1 (en) 2009-09-03
AU2006280426B2 (en) 2010-09-02
EP1929227A4 (en) 2017-05-17
EP1929227B1 (en) 2019-07-03
AU2006280426A1 (en) 2007-02-22
JP2009504838A (ja) 2009-02-05
EP1929227A1 (en) 2008-06-11
CA2618576A1 (en) 2007-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2406949C2 (ru) Способ ожижения природного газа для получения сжиженного природного газа
JP5725856B2 (ja) 天然ガス液化プロセス
RU2253809C2 (ru) Способ ожижения природного газа путем охлаждения за счет расширения
US6751985B2 (en) Process for producing a pressurized liquefied gas product by cooling and expansion of a gas stream in the supercritical state
RU2458296C2 (ru) Способ сжижения природного газа
JP4741468B2 (ja) ガス液化用一体型多重ループ冷却方法
CN100410609C (zh) 气体液化的方法和系统
RU2226660C2 (ru) Способ ожижения потока газа (варианты)
US7308805B2 (en) Integrated multiple-loop refrigeration process for gas liquefaction
CN1102213C (zh) 将加压液态天然气的加压气化气再液化的方法
RU2467268C2 (ru) Способ и устройство для охлаждения углеводородного потока
RU2434190C2 (ru) Способ для сжижения потока углеводородов и устройство для его осуществления
JP6702919B2 (ja) 混合冷媒冷却プロセスおよびシステム
RU2727500C1 (ru) Улучшенный способ и система охлаждения углеводородного потока с применением хладагента в газовой фазе
US4608067A (en) Permanent gas refrigeration method
RU2724091C2 (ru) Устройство для сжижения потока углеводородного сырья (варианты)
CA3109918C (en) Managing make-up gas composition variation for a high pressure expander process
TW202424409A (zh) 用於液化氫之方法及設備

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150525