RU2423654C2 - Способ и установка для сжижения потока природного газа - Google Patents

Способ и установка для сжижения потока природного газа Download PDF

Info

Publication number
RU2423654C2
RU2423654C2 RU2008144568/06A RU2008144568A RU2423654C2 RU 2423654 C2 RU2423654 C2 RU 2423654C2 RU 2008144568/06 A RU2008144568/06 A RU 2008144568/06A RU 2008144568 A RU2008144568 A RU 2008144568A RU 2423654 C2 RU2423654 C2 RU 2423654C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stream
liquid
gas
heat
gaseous
Prior art date
Application number
RU2008144568/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008144568A (ru
Inventor
Марк Антониус КЕВЕНАР (NL)
Марк Антониус КЕВЕНАР
Чун Кит ПОХ (NL)
Чун Кит ПОХ
Original Assignee
Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
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 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. filed Critical Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Publication of RU2008144568A publication Critical patent/RU2008144568A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2423654C2 publication Critical patent/RU2423654C2/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
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—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
    • 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"
    • F25J1/0045—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
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/008—Hydrocarbons
    • F25J1/0087—Propane; Propylene
    • 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
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0235—Heat exchange integration
    • F25J1/0237—Heat exchange integration integrating refrigeration provided for liquefaction and purification/treatment of the gas to be liquefied, e.g. heavy hydrocarbon removal from 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
    • 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
    • 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
    • F25J3/0238—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 2 carbon atoms 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
    • 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
    • F25J3/0242—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 3 carbon atoms 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
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • 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
    • F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/78—Refluxing the column with a liquid stream originating from an upstream or downstream fractionator column
    • 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
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/62—Ethane or ethylene
    • 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
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being (a mixture of) hydrocarbons
    • 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
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. 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
    • F25J2260/00—Coupling of processes or apparatus to other units; Integrated schemes
    • F25J2260/02—Integration in an installation for exchanging heat, e.g. for waste heat 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
    • F25J2260/00—Coupling of processes or apparatus to other units; Integrated schemes
    • F25J2260/20—Integration in an installation for liquefying or solidifying a fluid 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
    • F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/60—Closed external refrigeration cycle with single component refrigerant [SCR], e.g. C1-, C2- or C3-hydrocarbons

Landscapes

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

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу сжижения потока углеводородов, например потока природного газа, включающему, по меньшей мере, стадии подачи исходного потока (10) частично сконденсированных углеводородов в первый аппарат (2) для разделения газа и жидкости; разделение потока (10) сырья в первом аппарате (2) для разделения газа и жидкости на газообразный поток и жидкостный поток; расширение газообразного потока (20), сформированного на стадии (b), с получением в результате расширенного потока (40), и его подачу во второй аппарат (3) для разделения газа и жидкости; подачу потока (30) жидкости во второй аппарат (3) для разделения газа и жидкости; отвод жидкостного потока (60) с низа второго аппарата для разделения газа и жидкости и подачу его в колонну (5) фракционирования; отвод газообразного потока (50) с верха второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости и подачу его в компрессор (6) с получением в результате сжатого потока (70); охлаждение сжатого потока (70) с получением охлажденного сжатого потока (80); осуществление теплообмена между охлажденным сжатым потоком (80) и потоком, находящимся ниже по потоку от первого аппарата (2) для разделения газа и жидкости и выше по потоку от колонны (5) фракционирования. Технический результат представляет собой увеличение количества произведенного сжиженного природного газа. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу сжижения потока углеводородов, например потока природного газа.
Уровень техники
Известны различные способы сжижения потока природного газа с получением в результате сжиженного природного газа (СПГ). Сжижение потока природного газа необходимо по ряду причин. В качестве примера природный газ может храниться и транспортироваться в виде жидкости на большие расстояния легче, чем в газообразном состоянии, поскольку в виде жидкости он занимает меньший объем, и отсутствует необходимость его хранения при высоких давлениях.
Обычно сжижаемый поток природного газа (содержащий, главным образом, метан) содержит этан, более тяжелые углеводороды и, возможно, другие компоненты, которые перед сжижением природного газа следует извлечь до определенной степени. В связи с этим поток природного газа подвергают переработке. Один из процессов переработки включает извлечение, по меньшей мере, некоторого количества этана, пропана и более тяжелых углеводородов, таких как бутан и пропаны (часто называемое выделением или извлечением "жидкостей природного газа").
В патентном документе US 5291736 описан известный способ сжижения природного газа, включающий извлечение углеводородов, более тяжелых, чем метан. Другой пример известного способа приведен в патентном документе US 2005/0247078.
Проблема известных способов заключается в том, что если необходима переработка относительно бедного потока исходного сырья (т.е. содержащего относительно небольшое количество этана, пропана и других углеводородов), располагаемая охлаждающая способность (производительность охлаждающего аппарата) используется не оптимально. Другими словами, при одинаковом режиме охлаждения производится меньшее количество СПГ.
Задача настоящего изобретения заключается именно в минимизации вышеуказанной проблемы.
Другая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении альтернативного способа сжижения потока природного газа с извлечением в то же время некоторой части этана, пропана и высших углеводородов, находящихся в потоке исходного сырья.
Раскрытие сущности изобретения
Одна или более из указанных задач и другие задачи решаются в соответствии с настоящим изобретением за счет обеспечения способа сжижения потока углеводородов, например потока природного газа, при этом указанный способ включает, по меньшей мере, следующие стадии:
(a) подачу исходного потока частично сконденсированных углеводородов в первый аппарат, предназначенный для разделения газа и жидкости;
(b) разделение потока сырья в указанном первом разделительном аппарате на газообразный поток и жидкостный поток;
(c) расширение газообразного потока, полученного на стадии (b), с образованием в результате расширенного потока и его подачу во второй аппарат для разделения газа и жидкости в первой точке ввода аппарата;
(d) подачу жидкостного потока, полученного на стадии (b), во второй аппарат для разделения газа и жидкости во второй точке ввода;
(e) удаление жидкостного потока с низа второго аппарата для разделения газа и жидкости и подачу его в колонну фракционирования;
(f) удаление с верха второго аппарата для разделения газа и жидкости газообразного потока и направление его в компрессор с получением тем самым сжатого потока, имеющего давление более 50 бар;
(g) охлаждение сжатого потока, произведенного на стадии (f), с получением в результате охлажденного сжатого потока;
(h) осуществление теплообмена между охлажденным сжатым потоком, полученным на стадии (g), и потоком, находящимся ниже по ходу движения потока от первого аппарата для разделения газа и жидкости и выше по потоку от колонны фракционирования; и
(i) сжижение охлажденного сжатого потока, осуществляемое после проведения теплообмена на стадии (h), с получением в результате сжиженного потока.
Неожиданно было установлено, что в соответствии с настоящим изобретением может быть увеличено производство СПГ, несмотря на то, что реализуется такой же режим внешнего охлаждения.
Дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в относительной простоте предлагаемого способа, что приводит к снижению капитальных затрат.
В этой связи следует отметить, что согласно патентным документам US 4689063 и US 6116050 предлагается обменивать теплотой друг с другом различные потоки. Однако в указанных патентных документах не решается задача сжижения потока углеводородов (обычно богатого метаном) и, как результат, не предусматривается получение потока высокого давления, по меньшей мере, давления, равного 50 бар (как в случае проведения стадии (f) способа, соответствующего настоящему изобретению). Кроме того, поскольку указанные документы US 4689063 и US 6116050 не касаются процесса сжижения, обсуждение эффективности процесса, проведенное в двух этих опубликованных документах (и, по усмотрению, в других подобных публикациях) не является автоматически правомерным и применимым для схем производственных установок, предназначенных для сжижения потока углеводородов (обычно богатого метаном).
В соответствии с настоящим изобретением потоком углеводородов может быть любой подходящий углеводородсодержащий поток, подлежащий сжижению, но, как правило, это - поток природного газа, полученный из месторождений природного газа и нефти. В качестве альтернативы потоком природного газа, кроме того, может быть поток, полученный из другого источника, включая также искусственный источник, например, технологический процесс Фишера-Тропша.
Обычно поток природного газа содержит, в основном, метан. Предпочтительно поток исходного сырья содержит, по меньшей мере, 60 мол.% метана, более предпочтительно, по меньшей мере, 80 мол.% метана.
В зависимости от располагаемого источника природный газ может содержать различные количества углеводородов, более тяжелых, чем метан, таких, как пропан, бутаны и пентаны, а также ароматические углеводороды. Поток природного газа, кроме того, может содержать не углеводородные соединения, например, Н2O, N2, CO2, H2S и другие соединения серы, и тому подобные соединения.
В случае необходимости, поток сырья перед подачей в первый аппарат для разделения газа и жидкости может быть предварительно обработан. Эта предварительная обработка может включать удаление нежелательных компонент, таких как CO2 и H2S, или другие стадии, например, предварительное охлаждение, предварительное сжатие или тому подобное. Поскольку эти стадии хорошо известны специалистам в данной области техники, они далее здесь не рассматриваются.
Первый и второй аппараты для разделения газа и жидкости могут представлять собой любые походящие средства для получения газообразного потока и жидкостного потока, например, скруббер, колонна фракционирования, ректификационная колонна и т.п. При необходимости могут быть использованы два или большее количество аппаратов для разделения газа и жидкости. Предпочтительно второй аппарат для разделения газа и жидкости представляет собой колонну, например ректификационную колонну.
Специалисту в данной области техники будет понятно, что стадии расширения, охлаждения и теплообмена могут осуществляться различными путями. Поскольку специалисту достаточно ясно, как осуществить эти стадии, далее здесь это не обсуждается.
Для специалиста будет также очевидно, что полученные потоки, при необходимости, затем могут быть подвергнуты дальнейшей обработке.
Кроме того, охлажденный сжатый поток, полученный на стадии (h), после осуществления теплообмена сжижают с получением тем самым сжиженного потока, например, СПГ. Такое сжижение может быть произведено различными способами. Помимо этого между процессами разделения газа и жидкости в первом разделительном аппарате и сжижением могут быть осуществлены дополнительные промежуточные стадии обработки.
Предпочтительно на стадии (h) осуществляется непосредственный теплообмен, т.е. два (или более) потока, которые обмениваются теплотой, протекают, контактируя друг с другом (в прямотоке или противотоке), по меньшей мере, в одном общем теплообменнике. Поэтому можно избежать использования, например, промежуточного теплоносителя (используемого, к примеру, в US 2005/0247078).
Кроме того, предпочтительно, чтобы на стадии (h) охлажденный сжатый поток обменивался теплотой с жидкостным потоком, отводимым на стадии (е) из второго аппарата для разделения газа и жидкости.
За счет этого снижается потребление хладагента, используемого для охлаждения охлажденного сжатого потока (например, в цикле охлаждения с использованием пропана), так, что производство сжиженного потока может быть увеличено.
Кроме того, предпочтительно, чтобы на стадии (h) сжатый охлажденный поток обменивался теплотой, по меньшей мере, с частью расширенного потока, полученного на стадии (с).
За счет этого дополнительно может быть уменьшено потребление хладагента, используемого для охлаждения охлажденного сжатого потока (например, в цикле охлаждения с использованием пропана).
Выгодно, чтобы с верха колонны фракционирования отводился газообразный поток, который обменивается теплотой, по меньшей мере, с частью потока, отводимого с низа второго аппарата для разделения газа и жидкости.
Помимо того, предпочтительно, чтобы газообразный поток, отводимый на стадии (f) с верха второго аппарата для разделения газа и жидкости, перед его подачей в компрессор обменивался теплотой с потоком сырья.
Кроме того, предпочтительно, чтобы газообразный поток, отводимый из колонны фракционирования, после теплообмена, по меньшей мере, с частью потока, отводимого с низа второго аппарата для разделения газа и жидкости, обменивался теплотой с газообразным потоком, отводимым из второго аппарата для разделения газа и жидкости.
Согласно следующему параллельному аспекту настоящее изобретение обеспечивает установку, подходящую для осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, содержащую
первый аппарат для разделения газа и жидкости, имеющий вход для частично сконденсированного потока исходных углеводородов, первый выход для газообразного потока и второй выход для жидкостного потока;
второй аппарат для разделения газа и жидкости, имеющий, по меньшей мере, первый выход для газообразного потока и второй выход для жидкостного потока, и первую, и вторую точки ввода сырья;
расширительное устройство, предназначенное для расширения газообразного потока, отведенного из первого выхода первого аппарата для разделения газа и жидкости, с получением в результате расширенного потока;
колонну фракционирования, имеющую, по меньшей мере, первый выход для потока газа, второй выход для потока жидкости и первую точку ввода исходного сырья;
компрессор для сжатия потока газа, отводимого из первого выхода второго аппарата для разделения газа и жидкости, обеспечивающий получение сжатого потока с давлением более 50 бар;
охладитель для охлаждения сжатого потока, отведенного из компрессора, с получением в результате охлажденного сжатого потока;
первый теплообменник для осуществления теплообмена между охлажденным сжатым потоком и потоком, находящимся ниже по ходу движения потока от первого газожидкостного сепаратора и выше по потоку от колонны фракционирования; и
устройство для сжижения, предназначенное для сжижения охлажденного сжатого потока, расположенное ниже по потоку от первого теплообменника, при этом устройство для сжижения включает, по меньшей мере, один криогенный теплообменник.
В нижеследующем описании изобретение будет иллюстрировано не ограничивающими изобретение чертежами.
Фиг.1 - схема технологического процесса в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2 - схема технологического процесса в соответствии с другим воплощением настоящего изобретения.
Для целей этого описания отдельно взятым ссылочным номером позиции будет обозначен определенный трубопровод, а также поток, протекающий по этому трубопроводу. При этом одинаковые элементы установки обозначены на чертежах одинаковыми номерами позиций.
На Фиг.1 показана схема технологического процесса сжижения потока углеводородов (в целом обозначена на фигуре ссылочной позицией 1), например, природного газа, в котором перед фактическим осуществлением сжижения природного газа из него до определенной степени удаляют этан и более тяжелые углеводороды (производят "извлечение жидкостей природного газа").
Схема технологического процесса, представленная на фиг.1, включает первый аппарат 2 для разделения газа и жидкости, второй аппарат 3 для разделения газа и жидкости (дистилляционная колонна в воплощениях, иллюстрируемых на фиг.1 и фиг.2, например, абсорбционная колонна), расширительное устройство 4, колонну 5 фракционирования, компрессор 6 (который может представлять собой последовательный ряд (цепочку) из одного или большего количества компрессоров), охладитель 7, первый теплообменник 8, второй теплообменник 9, третий теплообменник 11 и устройство 16 для сжижения газа. Специалисту в данной области техники будет ясно, что при необходимости в схему могут быть включены дополнительные элементы.
В процессе функционирования установки частично сконденсированный поток 10 исходного сырья, содержащий природный газ, подают на вход 21 первого аппарата 2 для разделения газа и жидкости при определенных входном давлении и входной температуре. Обычно давление на входе первого аппарата 2 для разделения газа и жидкости будет находиться в интервале от 10 до 80 бар, а температура обычно составляет от 0 до - 60°С.
В первом аппарате 2 для разделения газа и жидкости поток 10 исходного сырья разделяют на отводимый с верха газообразный поток 20 (отводимый через первый выход 22) и отбираемый с низа поток 30 (отводимый через второй выход 23). Отбираемый с верха поток 20 обогащен метаном по отношению к потоку 10 исходного сырья (и обычно обогащен также этаном).
Газообразный поток 20, отводимый через первый выход 22 аппарата 2 для разделения газа и жидкости, расширяют в расширительном устройстве 4 и затем в виде потока 40 подают во второй аппарат 3 для разделения газа и жидкости в первой точке 33 ввода (в первом месте 33 ввода) потока. Обычно второй аппарат 3 для разделения газа и жидкости представляет собой абсорбционную колонну.
Поток 30, отбираемый с низа первого аппарата для разделения газа и жидкости, обычно является жидкостным потоком и, как правило, содержит некоторые компоненты, которые способны замораживаться, если они находятся при температуре, при которой сжижается метан. Отбираемый с низа аппарата поток 30 содержит, кроме того, углеводороды, которые могут быть переработаны отдельно с образованием продукта в виде сжиженного нефтяного газа (СНГ). Поток 30 подают во второй аппарат 3 для разделения газа и жидкости, во вторую точку 34 ввода, при этом обычно указанная вторая точка 34 ввода аппарата расположена на более низком уровне по сравнению с первой точкой 33 ввода.
Газообразный поток 50, отбираемый с верха второго аппарата 3 для разделения газа и жидкости, отводят через первый выход 31 и направляют в ряд последовательно установленных компрессоров 6.
Жидкостный поток 60 с низа второго аппарата 3 для разделения газа и жидкости отводят через второй выход 32 и направляют в колонну 5 фракционирования с подачей в первую точку 53 ввода колонны. Предпочтительно колонна 5 фракционирования функционирует при давлении, равном или большем, чем давление в абсорбционной колонне 3.
В компрессоре 6 происходит сжатие, в результате чего получают сжатый поток 70. Обычно давление сжатого потока 70 находится в интервале от 50 бар до 95 бар, предпочтительно более 60 бар, более предпочтительно более 95 бар. Один или большее количество компрессоров, используемых для получения потока 70, могут быть функционально соединены с расширительным устройством 4 (как показано на фиг.1). Сжатый поток 70 последовательно охлаждают в охладителе 7 (например, в воздушном или водяном охладителе, или в теплообменнике, в котором циркулирует подводимый извне хладагент) и в результате получают охлажденный сжатый поток 80, который затем обменивается теплотой с потоком, находящимся ниже по ходу движения потока от первого аппарата 2 для разделения газа и жидкости и выше по потоку от колонны 5 фракционирования, т.е. между вторым выходом 23 первого аппарата для отделения газа от жидкости и первой точкой 53 ввода потока в колонну 5 фракционирования.
В воплощении, соответствующем фиг.1, сжатый охлажденный поток 80 обменивается теплотой с потоком жидкости 60, отводимым из второго аппарата 3 для разделения газа и жидкости, и затем в виде потока 180 направляется в устройство для сжижения (в целом показанное позицией 16) с целью получения сжиженного потока 190, например, потока СПГ. Для этой цели устройство 16 для сжижения включает, по меньшей мере, один криогенный теплообменник (не показан). Поскольку специалисту в данной области техники без труда будет понятно, как может осуществляться этот процесс сжижения, в дальнейшем он рассматриваться здесь не будет.
Как показано на фиг.1, поток 60 жидкости, отведенный через второй выход 32 второго аппарата 3 для разделения газа и жидкости и нагнетаемый в виде потока 90 в первый теплообменник 8 для проведения теплообмена с охлажденным сжатым потоком 80, направляют затем в колонну 5 фракционирования в виде потока 110, вводимого в эту колонну в точке 53. В воплощении, показанном на фиг.1, часть потока 90 (а именно, поток 90а) перед вводом в первый теплообменник 8 направляют в дополнительный теплообменник (второй теплообменник 9).
С верха колонны 5 фракционирования отводят газообразный поток 130 (через первый выход 51), который обменивается теплотой с потоком 90 во втором теплообменнике 9 и затем в виде потока 140 направляется в цилиндрическую емкость 18. Из цилиндрической емкости 18 отводимую с ее верха часть потока (поток 150) направляют в теплообменник 14 (для обмена теплотой с потоком 50), и затем в виде потока 160 эта часть поступает во второй аппарат 3 для разделения газа и жидкости через третью точку 35 ввода, которая обычно находится выше первой точки 33 ввода. Кроме того, с низа цилиндрической емкости 18 выходит поток 170, который отводится из установки, например, как поток топлива. При необходимости поток 170 может обмениваться теплотой в теплообменнике 11 и 12. Некоторая часть потока 170 может быть направлена в виде потока 170а в колонну фракционирования с вводом во второй точке 54 ввода колонны, которая обычно находится выше первой точки 54 ввода. Кроме того, для потока 200 рециркуляции, возвращаемого в виде потока 210 в колонну фракционирования 5 с вводом в третью точку 55 ввода колонны, может быть установлен кипятильник 17.
С низа колонны 5 фракционирования отводится поток 120 жидкости (через второй выход 52), которой может быть в дальнейшем переработан для получения из него определенных компонент.
Как показано в воплощении на фиг.1, для получения частично сконденсированного потока 10 сырья этот поток может быть предварительно охлажден различными способами, например, посредством теплообмена в теплообменниках 12, 13 и 11 в виде потоков 10с, 10b и 10а соответственно. В теплообменниках 11 и 12 поток сырья обменивается теплотой (потоки 10а и 10с) с потоком 50, отводимым с верха второго аппарата 3 для разделения газа и жидкости через первый выход 31 и направляемым в компрессор 6. В теплообменнике 13 поток 10 сырья в виде потока 10b обменивается теплотой с внешним хладагентом, циркулирующим, например, в контуре с пропановым хладагентом (С3).
Кроме того, на фиг.1 показано, что перед осуществлением теплообмена в теплообменниках 11 и 12 поток 50, отводимый с верха аппарата 3, обменивается теплотой с потоком 150, отбираемым с верха цилиндрической емкости 18, в теплообменнике 14.
В случае необходимости поток 10 сырья перед его подачей в первый аппарат 2 для разделения газа и жидкости может быть дополнительно предварительно обработан. В качестве примера, СO2, H2S, а также углеводородные компоненты, имеющие молекулярный вес пентана или выше, могут быть, по меньшей мере, частично извлечены из потока 10 сырья перед его подачей в аппарат 2 для разделения газа и жидкости.
Кроме того, охлажденный сжатый поток 80 может быть дополнительно охлажден перед осуществлением его теплообмена с потоком 90 в первом теплообменнике 8. На фиг.1 показано три используемых для этой цели теплообменника 15а, 15b и 15с, расположенные выше по потоку от устройства 16 для сжижения, в которых может циркулировать один или большее количество подводимых извне хладагентов (в данном случае хладагент - пропан, "С3"). После охлаждения в теплообменниках 15а и 15b поток 80 обменивается теплотой (как поток 80b) в первом теплообменнике 8, после чего этот поток дополнительно охлаждается, как поток 80с, в теплообменнике 15с с получением потока 180. Как правило, поток 80с имеет температуру ниже 0°С и предпочтительно выше -35°С. В случае необходимости перед сжижением в устройстве 16 для сжижения поток 180 может проходить через дополнительные стадии технологического процесса.
На фиг.2 схематически показано альтернативное воплощение установки в соответствии с настоящим изобретением, в соответствии с которым охлажденный сжатый поток 80 обменивается теплотой, по меньшей мере, с частью (поток 40а) расширенного потока 40, полученного из расширительного устройства 4. В воплощении, показанном на фиг.2, расширенный поток 40 разделяют на субпотоки 40а и 40b, при этом поток 40b направляют в обход первого теплообменника 8.
Само собой разумеется, что воплощения, иллюстрируемые на фиг.1 и фиг.2, при желании могут быть скомбинированы.
Таблицы 1 и 2 дают общее представление о температурах и давлениях потока в различных элементах схемы в примерах реализации процессов согласно схеме, представленной на фиг.1. Кроме того, в указанных Таблицах приведены данные по содержанию метана в мол.%. Поток сырья в трубопроводе 10 на фиг.1 характеризуется приблизительно следующим составом компонент: метан - 91%, этан - 4%, пропан - 3%, бутаны и пентаны - почти 2% и азот - 0,1%. Другие компоненты, такие как H2S, СO2 и Н20, предварительно были удалены.
Таблица I
Трубопровод Давление (бар) Температура (°С) Метан (мол.%)
10с 57,7 19,8 90,6
10b 57,5 -1,3 90,6
10а 57,2 -11,5 90,6
10 57,0 -33,4 90,6
20 56,9 -33,4 93,5
30 56,9 -33,5 48,6
40 22,0 -75,4 93,5
50 21,7 -79,8 94,9
60 21,9 -68,3 34,3
70 73,0 89,4 93,9
80 72,7 53,0 93,9
80a 72,4 21,0 93,9
80b 72,0 -11,5 93,9
80с 71,8 -27,3 93,9
90 24,0 -68,2 34,3
130 22,4 2,7 52,7
140 22,2 -76,8 52,7
180 71,4 -27,5 93,9
В качестве объекта для сравнения была использована такая же схема установки, как и на фиг.1, но в отличие от настоящего изобретения, в этой установке не осуществляется теплообмен охлажденного сжатого потока 80 с потоком, находящимся ниже по ходу движения потока от первого аппарата 2 для разделения газа и жидкости и выше по потоку от колонны 5 фракционирования (в частности, не осуществляется теплообмен с потоком 60 жидкости, отводимым из второго аппарата 3 для разделения газа и жидкости).
Как показано в Таблице II, настоящее изобретение позволяет увеличить производство СПГ на 2,83% по сравнению с указанным объектом сравнения при одинаковом реализуемом режиме внешнего охлаждения.
Таблица II
  Фиг.1 (Изобретение) Фиг.1, без теплообмена (Объект для сравнения)
Расход СПГ (1000 тонн СПГ в день) 22,9 22,2
Удельная мощность (кВт на тонну СПГ в день) 15,2 15,6
Увеличение производства СПГ (%) 2,83 -
Специалисту в данной области техники будет понятно, что в схеме установки могут быть осуществлены многие модификации без выхода за пределы объема изобретения. Например, каждый теплообменник может представлять собой ряд последовательно установленных теплообменников.

Claims (13)

1. Способ сжижения потока углеводородов, например, потока природного газа, включающий, по меньшей мере, стадии
(a) подачи сырьевого потока (10) частично сконденсированных углеводородов в первый аппарат (2), предназначенный для разделения газа и жидкости;
(b) разделение потока (10) сырья в первом аппарате (2) для разделения газа и жидкости на газообразный поток и жидкостный поток;
(c) расширение газообразного потока (20), полученного на стадии (b), с образованием в результате расширенного потока (40), и его подачу во второй аппарат (3) для разделения газа и жидкости в первой точке (33) ввода указанного аппарата;
(d) подачу потока (30) жидкости, полученного на стадии (b), во второй аппарат (3) для разделения газа и жидкости во второй точке (34) ввода аппарата;
(e) удаление жидкостного потока (60) с низа второго аппарата для разделения газа и жидкости и подачу его в колонну (5) фракционирования;
(f) удаление с верха второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости газообразного потока (50) и направление его в компрессор (6) с получением в результате сжатого потока (70) с давлением более 50 бар;
(g) охлаждение сжатого потока (70), полученного на стадии (f), с получением в результате охлажденного сжатого потока (80);
(h) осуществление теплообмена между охлажденным сжатым потоком (80), полученным на стадии (g), и потоком, находящимся ниже по ходу движения потока от первого аппарата (2) для разделения газа и жидкости и выше по потоку от колонны (5) фракционирования; и
(i) сжижение охлажденного сжатого потока, осуществляемое после проведения теплообмена на стадии (h), с получением в результате сжиженного потока (190).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии (h) охлажденный сжатый поток (80) обменивается теплотой с потоком (60) жидкости, отводимым на стадии (е) из второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии (h) охлажденный сжатый поток (80) обменивается теплотой, по меньшей мере, с частью расширенного потока (40b), полученного на стадии (с).
4. Способ по одному или более из пп.1-3, отличающийся тем, что с верха колонны (5) фракционирования отводится газообразный поток (130), который обменивается теплотой, по меньшей мере, с частью потока (90а) продукта, отводимого с низа второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости.
5. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что газообразный поток (50), отводимый на стадии (f) с верха второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости, перед его подачей в компрессор (6) обменивается теплотой с сырьевым потоком (10а, 10с).
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что газообразный поток (130), отводимый из колонны (5) фракционирования, после осуществления его теплообмена, по меньшей мере, с частью потока (90а) продукта, отводимого с низа второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости, обменивается теплотой с газообразным потоком (50), отводимым из второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости.
7. Установка (1) для сжижения потока углеводородов (10), например, потока природного газа, содержащая, по меньшей мере,
первый аппарат (2) для разделения газа и жидкости, имеющий вход (21) для потока (10) частично сконденсированного углеводородного сырья, первый выход (22) для газообразного потока (20) и второй выход (23) для жидкостного потока (30);
второй аппарат (3) для разделения газа и жидкости, имеющий, по меньшей мере, первый выход (31) для газообразного потока (50) и второй выход (32) для жидкостного потока (60), а также первую и вторую точки (32, 33) ввода потоков;
расширительное устройство (4), предназначенное для расширения газообразного потока (20), отведенного из первого выхода (22) первого аппарата (2) для разделения газа и жидкости, с получением в результате расширенного потока (40), при этом выход расширительного устройства (4) соединен с точкой (33) ввода второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости;
колонну (5) фракционирования, имеющую, по меньшей мере, первый выход (51) для газообразного потока (130), второй выход (52) для жидкостного потока (120) и первую точку (53) ввода для подачи жидкостного потока (60), отведенного из второго выхода (32) второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости;
компрессор (6) для сжатия газообразного потока, отведенного из первого выхода (50) второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости, с получением в результате сжатого потока (70);
охладитель (7), предназначенный для охлаждения сжатого потока (70), полученного из компрессора (6) с образованием в результате охлажденного сжатого потока (80);
первый теплообменник (8) для осуществления теплообмена, предпочтительно непосредственного теплообмена, охлажденного сжатого потока (80) с потоком, находящимся ниже по ходу движения потока от первого аппарата (2) для разделения газа и жидкости и выше по потоку от колонны (5) фракционирования;
устройство (16) для сжижения, предназначенное для сжижения охлажденного сжатого потока (80), расположенное ниже по потоку от первого теплообменника (8), при этом указанное устройство (16) для сжижения включает, по меньшей мере, один криогенный теплообменник.
8. Установка (1) по п.7, отличающаяся тем, что сжатый охлажденный поток (80) может обмениваться теплотой в первом теплообменнике (8) с жидкостным потоком (60), отведенным из второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости.
9. Установка (1) по п.7, отличающаяся тем, что сжатый охлажденный поток (80) может обмениваться теплотой в первом теплообменнике (8), по меньшей мере, с частью расширенного потока (40).
10. Установка (1) по одному из пп.7-9, отличающаяся тем, что содержит второй теплообменник (9), размещенный между вторым выходом (32) второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости и первой точкой (53) ввода колонны (5) фракционирования, при этом во втором теплообменнике (9) газообразный поток (130), отведенный с верха колонны (5) фракционирования, может обмениваться теплотой, по меньшей мере, с частью потока (60) продукта, отведенного с низа второго аппарата (2) для разделения газа и жидкости.
11. Установка (1) по п.7, отличающаяся тем, что содержит третий теплообменник (11), в котором газообразный поток (50), отведенный с верха второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости, может обмениваться теплотой с потоком (10) сырья перед подачей указанного газообразного потока в компрессор (6).
12. Установка по п.10, отличающаяся тем, что содержит третий теплообменник (11), в котором газообразный поток (50), отведенный с верха второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости, может обмениваться теплотой с потоком (10) сырья перед подачей указанного газообразного потока в компрессор (6).
13. Установка (1) по п.10, отличающаяся тем, что содержит теплообменник (14) для осуществления теплообмена отведенного из колонны (5) фракционирования газообразного потока (130) после проведения теплообмена во втором теплообменнике (9) с газообразным потоком (50), отведенным из второго аппарата (3) для разделения газа и жидкости.
RU2008144568/06A 2006-04-12 2007-04-10 Способ и установка для сжижения потока природного газа RU2423654C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06112511 2006-04-12
EP06112511.8 2006-04-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008144568A RU2008144568A (ru) 2010-05-20
RU2423654C2 true RU2423654C2 (ru) 2011-07-10

Family

ID=36950573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008144568/06A RU2423654C2 (ru) 2006-04-12 2007-04-10 Способ и установка для сжижения потока природного газа

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9726425B2 (ru)
EP (1) EP2005095A2 (ru)
JP (1) JP5032562B2 (ru)
KR (1) KR101393384B1 (ru)
CN (1) CN101421574B (ru)
AU (1) AU2007235921B2 (ru)
RU (1) RU2423654C2 (ru)
WO (1) WO2007116050A2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689866C2 (ru) * 2015-07-16 2019-05-29 Линде Акциенгезелльшафт Способ выделения этана из газовой фракции с высоким содержанием углеводородов
RU2702074C2 (ru) * 2014-04-24 2019-10-03 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Способ (варианты) и устройство (варианты) для получения обедненного азотом продукта спг

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2533044C2 (ru) * 2009-05-18 2014-11-20 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ и установка для охлаждения потока газообразных углеводородов
WO2012023752A2 (ko) * 2010-08-16 2012-02-23 한국가스공사연구개발원 천연가스 액화공정
EP2505948B1 (en) * 2011-03-30 2018-10-10 General Electric Technology GmbH Cryogenic CO2 separation using a refrigeration system
EP2789957A1 (en) 2013-04-11 2014-10-15 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method of liquefying a contaminated hydrocarbon-containing gas stream
US20140366577A1 (en) 2013-06-18 2014-12-18 Pioneer Energy Inc. Systems and methods for separating alkane gases with applications to raw natural gas processing and flare gas capture
CN103438661A (zh) * 2013-08-30 2013-12-11 北京麦科直通石化工程设计有限公司 一种低能耗的新型天然气液化工艺
JP6517251B2 (ja) * 2013-12-26 2019-05-22 千代田化工建設株式会社 天然ガスの液化システム及び液化方法
CN108291766B (zh) 2015-12-03 2020-07-07 国际壳牌研究有限公司 液化co2污染的含烃气流的方法
US10539364B2 (en) * 2017-03-13 2020-01-21 General Electric Company Hydrocarbon distillation
WO2019140033A1 (en) * 2018-01-12 2019-07-18 Edward Peterson Thermal cascade for cryogenic storage and transport of volatile gases
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
US11542892B1 (en) * 2021-11-10 2023-01-03 Ingersoll-Rand Industrial U.S., Inc. Turbocharged compressor

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2571129B1 (fr) 1984-09-28 1988-01-29 Technip Cie Procede et installation de fractionnement cryogenique de charges gazeuses
FR2578637B1 (fr) * 1985-03-05 1987-06-26 Technip Cie Procede de fractionnement de charges gazeuses et installation pour l'execution de ce procede
GB9015377D0 (en) * 1990-07-12 1990-08-29 Boc Group Plc Air separation
FR2681859B1 (fr) * 1991-09-30 1994-02-11 Technip Cie Fse Etudes Const Procede de liquefaction de gaz naturel.
US5890378A (en) * 1997-04-21 1999-04-06 Elcor Corporation Hydrocarbon gas processing
DZ2535A1 (fr) * 1997-06-20 2003-01-08 Exxon Production Research Co Procédé perfectionné pour la liquéfaction de gaz naturel.
US6182469B1 (en) * 1998-12-01 2001-02-06 Elcor Corporation Hydrocarbon gas processing
US6116050A (en) 1998-12-04 2000-09-12 Ipsi Llc Propane recovery methods
GB0000327D0 (en) * 2000-01-07 2000-03-01 Costain Oil Gas & Process Limi Hydrocarbon separation process and apparatus
US6401486B1 (en) * 2000-05-18 2002-06-11 Rong-Jwyn Lee Enhanced NGL recovery utilizing refrigeration and reflux from LNG plants
US6712880B2 (en) * 2001-03-01 2004-03-30 Abb Lummus Global, Inc. Cryogenic process utilizing high pressure absorber column
US6526777B1 (en) * 2001-04-20 2003-03-04 Elcor Corporation LNG production in cryogenic natural gas processing plants
UA76750C2 (ru) * 2001-06-08 2006-09-15 Елккорп Способ сжижения природного газа (варианты)
US6742358B2 (en) * 2001-06-08 2004-06-01 Elkcorp Natural gas liquefaction
AU2003218373A1 (en) 2002-03-26 2003-10-13 Fleming And Associates, Inc. Flow vector analyzer for flow bench
FR2855526B1 (fr) * 2003-06-02 2007-01-26 Technip France Procede et installation de production simultanee d'un gaz naturel apte a etre liquefie et d'une coupe de liquides du gaz naturel
CN100565061C (zh) 2003-10-30 2009-12-02 弗劳尔科技公司 柔性液态天然气工艺和方法
US7159417B2 (en) * 2004-03-18 2007-01-09 Abb Lummus Global, Inc. Hydrocarbon recovery process utilizing enhanced reflux streams
US7204100B2 (en) * 2004-05-04 2007-04-17 Ortloff Engineers, Ltd. Natural gas liquefaction

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2702074C2 (ru) * 2014-04-24 2019-10-03 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Способ (варианты) и устройство (варианты) для получения обедненного азотом продукта спг
RU2689866C2 (ru) * 2015-07-16 2019-05-29 Линде Акциенгезелльшафт Способ выделения этана из газовой фракции с высоким содержанием углеводородов

Also Published As

Publication number Publication date
CN101421574B (zh) 2011-07-13
EP2005095A2 (en) 2008-12-24
CN101421574A (zh) 2009-04-29
WO2007116050A3 (en) 2008-01-10
US9726425B2 (en) 2017-08-08
JP5032562B2 (ja) 2012-09-26
AU2007235921B2 (en) 2010-05-27
RU2008144568A (ru) 2010-05-20
KR101393384B1 (ko) 2014-05-12
AU2007235921A1 (en) 2007-10-18
WO2007116050A2 (en) 2007-10-18
US20090277218A1 (en) 2009-11-12
KR20080109090A (ko) 2008-12-16
JP2009533644A (ja) 2009-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2423654C2 (ru) Способ и установка для сжижения потока природного газа
RU2460022C2 (ru) Способ и устройство для обработки потока углеводородов
JP4548867B2 (ja) 天然ガスの改良液化方法
RU2215952C2 (ru) Способ разделения потока многокомпонентного исходного материала под давлением путем использования дистилляции
RU2430316C2 (ru) Способ для сжижения углеводородного потока и устройство для его осуществления
US7856848B2 (en) Flexible hydrocarbon gas separation process and apparatus
EP3168558B1 (en) System and method for liquefaction of natural gas
RU2491487C2 (ru) Способ сжижения природного газа с улучшенным извлечением пропана
KR100441039B1 (ko) 천연가스를 액화하고 가공하는 방법 및 장치
RU2549905C2 (ru) Способ обработки природного газа, содержащего диоксид углерода
RU2499209C2 (ru) Способ и установка для сжижения потока углеводородов
AU2007298913C1 (en) Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon stream
RU2452908C2 (ru) Способ и устройство для получения охлажденного потока углеводородов
RU2436024C2 (ru) Способ и устройство для обработки потока углеводородов
JP2010501657A (ja) 炭化水素流の処理方法及び処理装置
RU2446370C2 (ru) Способ для обработки потока углеводородов и устройство для его осуществления
EA018269B1 (ru) Получение сжиженного природного газа
JPS6096686A (ja) 炭化水素混合物の分離法
AU2007255429B2 (en) Method and apparatus for treating a hydrocarbon stream
AU2016324362B2 (en) A method of preparing natural gas to produce liquid natural gas (LNG)
RU2423653C2 (ru) Способ для сжижения потока углеводородов и установка для его осуществления
RU2720732C1 (ru) Способ и система охлаждения и разделения потока углеводородов
AU2009216745B2 (en) Method and apparatus for cooling and separating a hydrocarbon stream
US11015865B2 (en) System and method for natural gas liquid production with flexible ethane recovery or rejection
Bulkatov Low-temperature condensation technology in fractionating oil-associated gas