RU2490565C2 - Control method and device for cooling agent compressor, and their use in hydrocarbon flow cooling method - Google Patents
Control method and device for cooling agent compressor, and their use in hydrocarbon flow cooling method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490565C2 RU2490565C2 RU2010119502/06A RU2010119502A RU2490565C2 RU 2490565 C2 RU2490565 C2 RU 2490565C2 RU 2010119502/06 A RU2010119502/06 A RU 2010119502/06A RU 2010119502 A RU2010119502 A RU 2010119502A RU 2490565 C2 RU2490565 C2 RU 2490565C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stream
- compressor
- refrigerant
- streams
- cooling
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims description 34
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims description 34
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims description 27
- 239000002826 coolant Substances 0.000 title abstract 6
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 218
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 85
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 23
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 17
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 12
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 19
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 7
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 7
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 7
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical class CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002051 biphasic effect Effects 0.000 description 1
- 235000013844 butane Nutrition 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- -1 for example Natural products 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical class CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
- F25B1/04—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type
- F25B1/053—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type of turbine type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/02—Surge control
- F04D27/0207—Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
- F25B49/022—Compressor control arrangements
-
- 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
- F25J1/0047—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
- F25J1/006—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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
- F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
- F25J1/0249—Controlling refrigerant inventory, i.e. composition or quantity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
-
- 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
- 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.
- F25J1/0298—Safety aspects and control of the refrigerant compression system, e.g. anti-surge control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/13—Economisers
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/02—Compressor control
- F25B2600/026—Compressor control by controlling unloaders
- F25B2600/0261—Compressor control by controlling unloaders external to the compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
- F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для регулирования компрессора, предназначенного для сжатия хладагента, и к их использованию в способе охлаждения потока углеводородов.The present invention relates to a method and apparatus for controlling a compressor for compressing a refrigerant, and to their use in a method for cooling a hydrocarbon stream.
В других аспектах изобретение относится к использованию указанных способа и устройства для того, чтобы избежать явления помпажа в таком компрессоре для хладагента.In other aspects, the invention relates to the use of said method and apparatus in order to avoid the surge phenomenon in such a refrigerant compressor.
Компрессор (компрессоры) для хладагента может быть использован в одном или большем числе контуров с хладагентом, служащих для охлаждения, по усмотрению, включающего сжижение, потока углеводородов, например, потока природного газа. Поэтому согласно другому аспекту изобретение относится к способу охлаждения, по усмотрению включающего сжижение потока углеводородов.The compressor (s) for the refrigerant can be used in one or more refrigerant circuits that serve to cool, at the discretion of including liquefaction, a hydrocarbon stream, for example, a natural gas stream. Therefore, according to another aspect, the invention relates to a cooling method, optionally comprising liquefying a hydrocarbon stream.
Известны различные способы охлаждения, обычно сжижения, потока природного газа с получением в результате сжиженного природного газа (СПГ). Сжижение природного газа желательно по ряду причин. К примеру, природный газ легче хранить и транспортировать на большие расстояния в виде жидкости, чем в газообразном состоянии, поскольку он занимает меньший объем, и нет необходимости хранить его при высоком давлении.Various methods are known for cooling, usually liquefying, a natural gas stream, resulting in liquefied natural gas (LNG). Natural gas liquefaction is desirable for a number of reasons. For example, natural gas is easier to store and transport over long distances in the form of a liquid than in a gaseous state, since it occupies a smaller volume and there is no need to store it at high pressure.
В качестве примера сжижения природного газа природный газ, содержащий главным образом метан, поступает на СПГ-установку при повышенных давлениях, и его предварительно очищают для получения очищенного исходного сырьевого потока, подходящего для сжижения при криогенных температурах. Очищенный газ обрабатывают с помощью ряда ступеней охлаждения, использующих теплообменники, включающих один или большее количество контуров с хладагентом для последовательного снижения температуры газа до тех пор, пока не будет достигнуто сжижение.As an example of liquefying natural gas, natural gas containing mainly methane is fed to the LNG plant at elevated pressures and preliminarily purified to obtain a purified feed stream suitable for liquefaction at cryogenic temperatures. The purified gas is treated using a series of cooling stages using heat exchangers, including one or more refrigerant circuits to sequentially lower the gas temperature until liquefaction is achieved.
Во многих случаях, системах и схемах для сжатия потоков газа используют компрессоры. Обычно имеется трубопроводная линия для возращения или рециркуляции паров обратно в компрессор для того, чтобы избежать помпажа. Говорят, что компрессор находится «в глубоком помпаже», когда основной проходящий через компрессор поток меняет направление своего течения на противоположное. Обычно, в этом случае давление на выходе компрессора меньше, чем давление ниже по потоку от выхода компрессора. Это может привести к быстрым пульсациям в потоке, которые обычно называют «помпажом».In many cases, systems and circuits, compressors are used to compress gas flows. Typically, there is a piping line to return or recycle the vapor back to the compressor in order to avoid surging. It is said that the compressor is “in a deep surge” when the main stream passing through the compressor changes its direction of flow in the opposite direction. Usually, in this case, the pressure at the compressor outlet is less than the pressure downstream of the compressor outlet. This can lead to rapid pulsations in the flow, commonly referred to as “surge”.
Часто признаками помпажа являются чрезмерные вибрация и шум. Указанное реверсирование направления потока сопровождается весьма резким изменением энергии, что приводит к изменению направления действия осевого усилия. Процесс помпажа может быть циклическим по природе, и если позволить ему продолжаться некоторое время, в компрессоре может произойти невосстановимое повреждение.Often signs of surging are excessive vibration and noise. The indicated reversal of the flow direction is accompanied by a very sharp change in energy, which leads to a change in the direction of action of the axial force. The surge process can be cyclical in nature, and if allowed to continue for some time, irreparable damage can occur in the compressor.
В том случае, если компрессор функционирует при температуре газов, соответствующей окружающей, или в других некритических условиях, рециркуляция выходящего газа через трубопровод для рециркуляции паров с тем, чтобы избежать помпажа, является простой и общеизвестной операцией, проводимой без затруднений. При этом какое-либо изменение температуры потока в компрессоре не является особо важным.In the event that the compressor operates at a gas temperature appropriate to the surrounding or other non-critical conditions, the recirculation of the exhaust gas through the vapor recirculation pipe in order to avoid surging is a simple and well-known operation that is carried out without difficulty. However, any change in the temperature of the flow in the compressor is not particularly important.
При использовании компрессоров в контурах с хладагентом существуют, в частности, связанные с ними проблемы, в особенности, когда компрессоры приводятся в действие посредством приводов с фиксированным числом оборотов, таких, как газовая турбина. Контуры с хладагентом используют в системах сжижения, установках и заводах, например, для производства потока сжиженных углеводородов, например, сжиженного природного газа (СПГ). Для охлаждения потока углеводородов хладагент испаряют в контурах с хладагентом в одной или большем количестве ступеней, и один или большее число компрессоров для хладагента используют для вторичного сжатия испаренного хладагента в одной или большем количеству ступеней. Компрессоры для хладагента, работающие по существу с постоянным числом оборотов, требуют относительно постоянного поступления газового потока к их стороне всасывания. В том случае, если поступление газового потока по каким-либо причинам снижается ниже определенной минимальной величины, может возникнуть помпаж.When using compressors in refrigerant circuits, there are, in particular, problems associated with them, in particular when the compressors are driven by fixed speed drives, such as a gas turbine. Refrigerant circuits are used in liquefaction systems, plants and plants, for example, to produce a stream of liquefied hydrocarbons, for example, liquefied natural gas (LNG). To cool the hydrocarbon stream, the refrigerant is vaporized in refrigerant circuits in one or more stages, and one or more refrigerant compressors are used to secondary compress the evaporated refrigerant in one or more stages. Refrigerant compressors operating at substantially constant speed require a relatively constant flow of gas to their suction side. In the event that the flow of gas for some reason decreases below a certain minimum value, surge may occur.
Поскольку вход компрессора для хладагента является более холодным по сравнению с температурой возвращаемого обратно или рециркулирующего пара, в режиме рециркуляции существует проблема в использовании обычного способа работы компрессора для хладагента. В системе, использующей хладагент, при открытии клапана рециркуляции происходит быстрое увеличение начального расхода, но затем расход компрессора для хладагента быстро падает до уровня ниже начальной величины, и затем медленно увеличивается по времени до новой более высокой установившейся величины. Однако необходимый для этого период времени является много более продолжительным, чем типичный масштаб времени, в котором происходит явление помпажа.Since the compressor inlet for the refrigerant is colder compared to the temperature of the returning or recirculating steam, in the recirculation mode there is a problem in using the conventional method of compressor operation for the refrigerant. In a system using a refrigerant, when the recirculation valve is opened, the initial flow rate increases rapidly, but then the compressor flow for the refrigerant quickly drops to a level below the initial value, and then slowly increases in time to a new higher steady-state value. However, the time period necessary for this is much longer than the typical time scale in which the surge phenomenon occurs.
Фиг.4 поясняет экспериментально полученный результат, который заключается в том, что взаимосвязь между расходом компрессора для хладагента и степенью сжатия в компрессоре для хладагента отличается для различных температур газа на входе.Figure 4 explains the experimentally obtained result, which consists in the fact that the relationship between the flow rate of the compressor for the refrigerant and the compression ratio in the compressor for the refrigerant is different for different inlet gas temperatures.
На фиг.4 начальная рабочая точка системы с хладагентом обозначена треугольником α. Как только открывают клапан рециркуляции, система реагирует на это увеличением начального расхода. Указанное увеличение расхода является следствием быстрого роста давления всасывания, что связано с открытием клапана рециркуляции. Однако открытие клапана рециркуляции приводит к тому, что более нагретый рециркуляционный пар смешивается с исходным холодным паром, протекающим через компрессор для хладагента. Это приводит к увеличению температуры объединенного потока в компрессоре для хладагента, в результате чего компрессор работает при меньшем объемном расходе при заданном отношении давления (степени сжатия), и, таким образом, увеличение температуры всасывания приводит к падению расхода.4, the starting operating point of the refrigerant system is indicated by a triangle α. As soon as the recirculation valve is opened, the system reacts to this by increasing the initial flow rate. The indicated increase in flow rate is a consequence of the rapid increase in suction pressure, which is associated with the opening of the recirculation valve. However, opening the recirculation valve causes the warmer recirculation vapor to mix with the original cold vapor flowing through the refrigerant compressor. This leads to an increase in the temperature of the combined flow in the compressor for the refrigerant, as a result of which the compressor operates at a lower volume flow at a given pressure ratio (compression ratio), and thus, an increase in the suction temperature leads to a decrease in flow.
Как только давление всасывания и давление нагнетания устанавливаются в соответствии с новым равновесным состоянием, получают более высокий расход при более низкой степени сжатия в компрессоре, и, наконец, достигается цель регулирующего действия: увеличение расхода компрессора для хладагента за счет открытия клапана рециркуляции. Однако регулирующее действие клапана рециркуляции, кроме того, приводит к нежелательному эффекту временного уменьшения объемного расхода через компрессор для хладагента. Траектория изменения расхода хладагента при его прохождении через отверстие клапана рециркуляции показана на фиг.4 линией A. и заканчивается в точке, обозначенной на кривой характеристики кружком β, при другой температуре (более высокой, равной - 16,5°C). Изменения, которые происходят вдоль линии A, могут привести к помпажу, а не к его предотвращению.As soon as the suction pressure and discharge pressure are set in accordance with the new equilibrium state, a higher flow rate is obtained with a lower compression ratio in the compressor, and, finally, the goal of the regulatory action is achieved: increase the compressor flow for the refrigerant by opening the recirculation valve. However, the control action of the recirculation valve also leads to the undesirable effect of temporarily reducing the volume flow through the refrigerant compressor. The trajectory of the change in the flow rate of the refrigerant as it passes through the opening of the recirculation valve is shown in Fig. 4 by line A. It ends at the point indicated by β on the characteristic curve at a different temperature (higher, equal to 16.5 ° C). Changes that occur along line A can lead to surge, and not to prevent it.
Отмеченная выше проблема будет иметь место в системах охлаждения, в которых используют как смешанную, так и чистую компоненту (хладагент). Для систем охлаждения с чистой компонентой, в частности, степень сжатия отчасти выбирают по температуре жидкой массы, находящейся в теплообменнике (теплообменниках), на стороне впуска, и по температуре сборного резервуара на стороне нагнетания компрессора для хладагента. Для такой системы степень сжатия в компрессоре системы еще медленнее приспосабливается к изменениям в установках клапана или изменениям расхода через клапан, и, следовательно, эта, проблема для систем с хладагентом, представляющим собой чистую компоненту, является, в особенности, серьезной.The problem noted above will occur in cooling systems that use both a mixed and pure component (refrigerant). For cooling systems with a clean component, in particular, the compression ratio is partly selected according to the temperature of the liquid mass in the heat exchanger (s) on the inlet side and the temperature of the collection tank on the discharge side of the compressor for the refrigerant. For such a system, the compression ratio in the system compressor adapts even more slowly to changes in the valve settings or changes in the flow rate through the valve, and therefore this problem for systems with a refrigerant representing a clean component is especially serious.
В патентном документе US 4464720 раскрыта система контроля помпажа, которая использует некоторый алгоритм для вычисления желательной разности давления, полученной при прохождении потока через диафрагму, и которая сравнивает результат расчета с фактической разностью давления. Проводят измерения температур и давлений, как на стороне всасывания, так и на стороне нагнетания центробежного компрессора, и полученные данные вводят в систему регулирования с тем, чтобы фактическую разность давления сделать равной желательной разности давления. Измеряют и используют температуру всасывания газа, входящего в центробежный компрессор. Однако сложный алгоритм и выбранные величины, необходимые для вычисления в патентном документе US 4464720, не позволяют решить какую-либо из отмеченных выше проблем.US Pat. No. 4,464,720 discloses a surge control system that uses some algorithm to calculate the desired pressure difference obtained by passing the flow through the diaphragm, and which compares the calculation result with the actual pressure difference. Temperature and pressure are measured both on the suction side and on the discharge side of the centrifugal compressor, and the obtained data is input into the control system so that the actual pressure difference is made equal to the desired pressure difference. The suction temperature of the gas entering the centrifugal compressor is measured and used. However, the complex algorithm and the selected values necessary for calculation in the patent document US 4464720, do not allow to solve any of the above problems.
В патентном документе US 3527059 описан способ согласования работы ряда параллельно работающих компрессоров для хладагента. Известный способ включает рециркуляцию части сжатого газообразного хладагента из последней ступени сжатия в зону первой и в зону второй ступеней сжатия каждого из компрессоров системы. Величину рецикла из последней ступени сжатия в зону первой ступени сжатия регулируют за счет поддержания разности между расходами газообразных хладагентов, поступающих в зону второй ступени сжатия и покидающих эту зону. Количество сжатого газообразного хладагента, направляемого на рециркуляцию из последней ступени сжатия в зону второй ступени сжатия, представляет собой такое количество, которое будет поддерживать, по меньшей мере, минимальный предварительно заданный расход из зоны второй ступени сжатия. Эффективность сжатия повышают за счет охлаждения рециркулирующего хладагента, осуществляемого посредством его пропускания через оросительные или распределительные устройства, находящиеся ниже уровня жидкости в емкости, содержащей жидкий хладагент. Поскольку при этом нагретые пары рециркулирующего хладагента контактируют с жидким хладагентом, указанный рециркулирующий хладагент покидает емкость в виде насыщенного пара при температуре, соответствующей температуре его конденсации.US Pat. No. 3,572,059 describes a method for matching the operation of a number of parallel refrigerant compressors. The known method involves recirculating a portion of the compressed gaseous refrigerant from the last compression stage to the zone of the first and to the zone of the second compression stage of each of the compressors of the system. The size of the recycle from the last compression stage to the zone of the first compression stage is controlled by maintaining the difference between the flow rates of gaseous refrigerants entering the zone of the second compression stage and leaving this zone. The amount of compressed gaseous refrigerant sent for recirculation from the last compression stage to the zone of the second compression stage is an amount that will maintain at least the minimum predetermined flow rate from the zone of the second compression stage. Compression efficiency is improved by cooling the recirculating refrigerant by passing it through irrigation or distribution devices below the liquid level in the tank containing the liquid refrigerant. Since the heated vapors of the recirculating refrigerant are in contact with the liquid refrigerant, this recirculating refrigerant leaves the tank in the form of saturated steam at a temperature corresponding to its condensation temperature.
Недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяет независимо регулировать температуру исходного потока, поступающего в компрессор, поскольку температуру рециркуляционного потока устанавливают на уровне температуры конденсации.The disadvantage of this method is that it does not allow you to independently adjust the temperature of the feed stream entering the compressor, since the temperature of the recirculation stream is set at the level of the condensation temperature.
Задача настоящего изобретения заключается в устранении отмеченных выше проблем, присущих известным способам.The objective of the present invention is to eliminate the above problems inherent in known methods.
Другая задача изобретения заключается в обеспечении улучшенного способа регулирования одного или большего числа компрессоров для хладагента при нормальной рабочей температуре, в частности, двух или более компрессоров для сжатия хладагента, находящегося при многих уровнях давления.Another object of the invention is to provide an improved method for controlling one or more refrigerant compressors at normal operating temperature, in particular two or more compressors for compressing a refrigerant at many pressure levels.
Настоящее изобретение обеспечивает способ регулирования одного или большего числа компрессоров для хладагента, имеющих трубопровод для рециркуляции пара. Указанный способ включает, по меньшей мере, стадии:The present invention provides a method for controlling one or more refrigerant compressors having a steam recirculation pipe. The specified method includes at least the stages:
(a) получение исходного потока для компрессора в результате объединения рециркуляционного потока пара, поступающего из трубопровода для рециркуляции пара, и, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента;(a) obtaining a compressor feed stream by combining a recirculated steam stream from a steam recirculation pipe and at least a partially vaporized refrigerant stream;
(b) пропускание исходного потока для компрессора через входной сепаратор с получением газового потока для компрессора;(b) passing the feed stream for the compressor through the inlet separator to obtain a gas stream for the compressor;
(c) пропускание газообразного потока для компрессора через компрессор (компрессоры) для хладагента;(c) passing a gaseous stream for the compressor through the compressor (s) for the refrigerant;
(d) измерение температуры T1 газового потока для компрессора на входе, по меньшей мере, в один компрессор для хладагента; и(d) measuring the temperature T1 of the gas stream for the compressor inlet of at least one refrigerant compressor; and
(e) охлаждение одного или более потоков из группы, включающей: рециркуляционный поток пара, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газообразный поток для компрессора; при этом указанное охлаждение регулируют в зависимости от температуры T1 с целью получения газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре, по меньшей мере, одного компрессора.(e) cooling one or more of the streams from the group consisting of: a recirculated steam stream, at least a partially vaporized refrigerant stream, a compressor feed stream and a gaseous stream for the compressor; wherein said cooling is controlled depending on the temperature T1 in order to obtain a gas stream for the compressor at the normal operating temperature of at least one compressor.
Настоящее изобретение обеспечивает также использование описанного выше способа для охлаждения потока углеводородов, например, потока природного газа. Соответственно, обеспечивается способ охлаждения потока углеводородов, например, потока природного газа. Указанный способ включает, по меньшей мере, стадии:The present invention also provides the use of the above method for cooling a hydrocarbon stream, for example, a natural gas stream. Accordingly, a method for cooling a hydrocarbon stream, for example a natural gas stream, is provided. The specified method includes at least the stages:
получение исходного потока углеводородов;obtaining the initial flow of hydrocarbons;
охлаждение исходного потока углеводородов посредством теплообмена с потоком хладагента с получением охлажденного потока углеводородов и, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента;cooling the hydrocarbon feed stream through heat exchange with a refrigerant stream to provide a cooled hydrocarbon stream and at least a partially vaporized refrigerant stream;
получение исходного потока для компрессора в результате объединения потока рециркулирующего пара и, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента;obtaining a feed stream for the compressor as a result of combining a recycle steam stream and at least a partially vaporized refrigerant stream;
пропускание исходного потока для компрессора через входной сепаратор с получением газового потока для компрессора;passing the source stream for the compressor through the inlet separator to obtain a gas stream for the compressor;
пропускание газового потока для компрессора через один или большее число компрессоров, имеющих трубопровод для рециркуляции пара, с получением сжатого потока хладагента;passing a gas stream for the compressor through one or more compressors having a steam recirculation pipe to obtain a compressed refrigerant stream;
определение температуры T1 газообразного потока для компрессора на входе, по меньшей мере, в один компрессор для хладагента; иdetermining a temperature T1 of the gaseous stream for the compressor inlet of at least one refrigerant compressor; and
охлаждение одного или более потоков из группы, включающей: рециркуляционный поток пара, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газовый поток для компрессора; при этом указанное охлаждение регулируют в зависимости от температуры T1 с целью получения газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре, по меньшей мере, одного компрессора.cooling one or more of the streams from the group including: a recirculated steam stream, at least a partially vaporized refrigerant stream, a compressor feed stream and a gas stream for the compressor; wherein said cooling is controlled depending on the temperature T1 in order to obtain a gas stream for the compressor at the normal operating temperature of at least one compressor.
Поток углеводородов может быть частично или полностью сжижен, например, в результате охлаждения или после охлаждения (следующим шагом) с тем, чтобы получить поток сжиженных углеводородов, например, СПГ.The hydrocarbon stream may be partially or completely liquefied, for example, as a result of cooling or after cooling (the next step) in order to obtain a stream of liquefied hydrocarbons, for example, LNG.
Настоящее изобретение обеспечивает также устройство для регулирования одного или большего числа компрессоров, предназначенных для сжатия одного или более газовых потоков при нормальной рабочей температуре. Указанное устройство, по меньшей мере, включает:The present invention also provides an apparatus for controlling one or more compressors for compressing one or more gas streams at normal operating temperature. The specified device, at least includes:
входной сепаратор, служащий для приема исходного потока для компрессора, полученного в результате объединения рециркуляционного потока пара и, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента, и для получения газового потока для компрессора;an inlet separator for receiving a feed stream for a compressor obtained by combining a recirculated steam stream and at least a partially vaporized refrigerant stream and to obtain a gas stream for a compressor;
по меньшей мере, один компрессор для хладагента, имеющий вход для потока газообразного хладагента и выход для сжатого потока хладагента;at least one refrigerant compressor having an inlet for a flow of gaseous refrigerant and an outlet for a compressed flow of refrigerant;
один или большее число путей, обеспечивающих прохождение рециркулирующей части или всего сжатого потока хладагента в виде рециркуляционного потока пара через компрессор для хладагента;one or more paths allowing passage of the recycle portion or the entire compressed refrigerant stream in the form of a recirculated vapor stream through the refrigerant compressor;
регулятор температуры для определения температуры T1 газового потока на входе в компрессор (12) для хладагента, а также для регулирования:temperature controller for determining the temperature T1 of the gas stream at the inlet to the compressor (12) for the refrigerant, as well as for regulating:
(i) одного или большего количества охладителей, служащих для охлаждения одного или более потоков из группы, включающих рециркуляционный поток пара, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газовый поток для компрессора, с целью получения газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре; или(i) one or more chillers used to cool one or more of the streams from the group comprising a recirculated steam stream, at least a partially vaporized refrigerant stream, a compressor feed stream and a gas stream for the compressor, to produce a gas stream for the compressor at normal operating temperature; or
(ii) одного или большего количества потоков, более холодных, чем рециркуляционный поток пара, объединяемых с одним или более потоков из группы, включающей рециркуляционный поток пара, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газовый поток для компрессора, с целью получения газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре; или(ii) one or more streams colder than the recirculated steam stream combined with one or more streams from the group comprising a recirculated steam stream, at least a partially vaporized refrigerant stream, a compressor feed stream and a gas stream for the compressor, in order to obtain a gas stream for the compressor at normal operating temperature; or
(iii) одного или большего количества, по меньшей мере, частично жидких потоков, объединяемых с одним или большим числом потоков из группы потоков, включающей рециркуляционный поток пара, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газообразный поток для компрессора, с целью получения газообразного потока для компрессора при нормальной рабочей температуре; или(iii) one or more at least partially liquid streams combined with one or more streams from a group of streams comprising a recirculated steam stream, at least a partially vaporized refrigerant stream, a compressor feed stream and a gaseous compressor stream , in order to obtain a gaseous stream for the compressor at normal operating temperature; or
комбинации из двух или более из (i)-(iii) в зависимости от температуры T1.combinations of two or more of (i) - (iii) depending on temperature T1.
Далее будут описаны воплощения и примеры осуществления настоящего изобретения с помощью примера и со ссылками на сопровождающие чертежи.Embodiments and embodiments of the present invention will now be described by way of example and with reference to the accompanying drawings.
Фиг.1 - схема, иллюстрирующая способ регулирования компрессора для хладагента в соответствии с различными воплощениями настоящего изобретения.1 is a diagram illustrating a method for controlling a compressor for a refrigerant in accordance with various embodiments of the present invention.
Фиг.2 - схема, иллюстрирующая способ регулирования ряда компрессоров для хладагента в соответствии с другим воплощением настоящего изобретения.FIG. 2 is a diagram illustrating a method of controlling a series of refrigerant compressors in accordance with another embodiment of the present invention.
Фиг.3 - альтернативная схема по отношению к способу, иллюстрируемому на фиг.2.Figure 3 is an alternative diagram with respect to the method illustrated in figure 2.
Фиг.4 - иллюстрация изменений объемного расхода в зависимости от величины степени сжатия в компрессоре для хладагента в соответствии с аналогом изобретения и в компрессоре для хладагента, регулируемом в соответствии с одним воплощением настоящего изобретения.4 is an illustration of changes in volumetric flow depending on the magnitude of the compression ratio in a compressor for a refrigerant in accordance with an analogue of the invention and in a compressor for a refrigerant controlled in accordance with one embodiment of the present invention.
Для целей настоящего описания один ссылочный номер позиции будет использован, как для обозначения трубопровода, так и для потока, транспортируемого по этому трубопроводу. Одинаковые элементы схемы обозначены на чертежах одинаковыми ссылочными номерами.For the purposes of the present description, one reference position number will be used both for designating the pipeline and for the flow transported through this pipeline. Identical circuit elements are indicated in the drawings by the same reference numbers.
В описании приведены ссылки на различные типы «клапанов», включающие клапан регулирования расхода, рециркуляционный (перепускной) клапан и расширительный клапан. Возможно, что некоторые клапаны, необходимые в каком-либо контуре или процессе, здесь конкретно или в общем не упомянуты или не указаны. Специалисту известен тип и устройство клапана или клапанов, необходимых для воздействия на течение в трубопроводе, на поток, циркуляцию, контур и т.п.The description contains references to various types of “valves”, including a flow control valve, a recirculation (bypass) valve, and an expansion valve. It is possible that some of the valves required in any circuit or process are not specifically or generally mentioned or indicated here. The person skilled in the art knows the type and arrangement of the valve or valves necessary to influence the flow in the pipeline, flow, circulation, circuit, etc.
Известные в настоящее время способы и устройства позволяют регулировать до различной степени охлаждение одного или более потоков из группы, включающей рециркуляционный поток пара, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газовый поток для компрессора, регулируемые в зависимости от температуры T1 газового потока для компрессора на входе компрессора для хладагента, с целью поддержания газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре. Это обеспечивает более эффективное регулирование температуры потока на входе в компрессор вне зависимости от расхода рециркуляционного потока.Currently known methods and devices allow to regulate to varying degrees the cooling of one or more of the streams from the group including a recirculated steam stream, a partially vaporized refrigerant stream, an initial stream for the compressor and a gas stream for the compressor, which are regulated depending on the temperature T1 of the gas stream for the compressor at the compressor inlet for refrigerant, in order to maintain the gas flow for the compressor at normal operating temperature. This provides a more efficient control of the flow temperature at the inlet to the compressor, regardless of the flow rate of the recirculation flow.
В настоящем описании газообразный поток для компрессора, полученный из исходного потока для компрессора, пропускают через компрессор для хладагента, имеющий трубопровод для рециркуляции потока пара. Рассматриваемые воплощения применяют охлаждение одного или большего числа потоков, включающих рециркуляционный поток пара, поток хладагента, исходный поток для компрессора и газообразный поток для компрессора для поддержания газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре, относящейся к компрессору для хладагента.In the present description, a gaseous stream for a compressor obtained from a source stream for a compressor is passed through a refrigerant compressor having a conduit for recirculating the steam stream. Embodiments contemplated use cooling of one or more streams, including a steam recirculation stream, a refrigerant stream, a compressor feed stream and a gaseous stream for the compressor to maintain the gas stream for the compressor at a normal operating temperature related to the refrigerant compressor.
За счет поддержания температуры газового потока для компрессора на входе или со стороны всасывания компрессора при нормальной рабочей температуре потока или близкой к ней, рециркуляционный поток пара способен поддерживать расход в компрессоре для хладагента в пределах его рабочего диапазона, и, таким образом, помпаж предотвращается.By maintaining the temperature of the gas stream for the compressor at the inlet or on the suction side of the compressor at or near the normal operating temperature of the stream, the recirculated vapor stream is able to maintain the flow rate in the compressor for the refrigerant within its operating range, and thus surging is prevented.
Нормальной рабочей температурой компрессора для хладагента является температура газообразного потока для компрессора на входе или на стороне всасывания компрессора для хладагента в том случае, когда рециркуляцию пара не осуществляют (или рециркуляция является минимальным) (т.е. какой-либо клапан для рециркуляции пара закрыт).The normal operating temperature of the compressor for the refrigerant is the temperature of the gaseous stream for the compressor at the inlet or at the suction side of the compressor for the refrigerant when steam is not recirculated (or the recirculation is minimal) (i.e., any recirculation valve is closed) .
В случае использования компрессора, хладагент для которого представляет собой чистую компоненту, нормальной рабочей температурой газового потока для компрессора является температура конденсации. Специалисту в данной области техники понятно, что пар, подводимый в компрессор для хладагента, может быть слегка перегретым (менее чем на несколько градусов Цельсия) благодаря перепаду давления между испарителем хладагента и действующим входом компрессора. В этом случае в соответствии с изобретением предпочтительно поддерживают превышение температуры относительно точки конденсации газообразного потока для компрессора в процессе рециркуляции пара или проведения рециркуляции на уровне менее 10°C, более предпочтительно менее чем 5°C.In the case of using a compressor whose refrigerant is a clean component, the normal operating temperature of the gas stream for the compressor is the condensation temperature. One skilled in the art will recognize that the vapor supplied to the refrigerant compressor may be slightly superheated (less than a few degrees Celsius) due to the pressure differential between the refrigerant evaporator and the compressor inlet. In this case, in accordance with the invention, it is preferable to maintain the temperature rise relative to the condensation point of the gaseous stream for the compressor during the steam recirculation or recirculation process at a level of less than 10 ° C, more preferably less than 5 ° C.
В случае компрессора, использующего смешанный хладагент, нормальной рабочей температурой может быть температура конденсации, но она может быть также выше температуры конденсации. В этом случае изобретение позволяет предпочтительно поддерживать какое-либо отклонение температуры газового потока для компрессора на уровне до 10°C выше или ниже нормальной рабочей температуры, более предпочтительно, менее чем на 5°C выше или ниже, в процессе рециркуляции пара или проведения рециркуляции.In the case of a compressor using mixed refrigerant, the normal operating temperature may be the condensation temperature, but it may also be higher than the condensation temperature. In this case, the invention allows preferably to maintain any deviation of the temperature of the gas stream for the compressor at a level of up to 10 ° C higher or lower than the normal operating temperature, more preferably less than 5 ° C higher or lower, in the process of steam recirculation or recycling.
Исходный поток для компрессора получают в результате объединения рециркуляционного потока пара, поступающего из трубопровода рециркуляции пара, и, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента. Указанный, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента может вытекать из теплообменника, в котором поток хладагента отбирает теплоту за счет теплообмена с другим потоком (например, охлаждаемым потоком углеводородов) в зоне охлаждения. Трубопровод для рециркуляции байпасирует зону охлаждения, включающую теплообменник, и, таким образом, рециркуляционный поток пара байпасирует зону охлаждения и/или указанный теплообменник.A compressor feed stream is obtained by combining a recirculated steam stream from a steam recirculation pipe and at least a partially vaporized refrigerant stream. Said at least partially vaporized refrigerant stream may flow from a heat exchanger in which a refrigerant stream removes heat by heat exchange with another stream (e.g., a cooled hydrocarbon stream) in a cooling zone. The recirculation pipe bypasses the cooling zone including the heat exchanger, and thus the recirculated steam stream bypasses the cooling zone and / or said heat exchanger.
Настоящее изобретение является подходящим, но не в качестве ограничения, для регулирования одного или большего числа многоступенчатых компрессоров для хладагента, имеющих ряд входов, в которые поступает хладагент при различных уровнях давления.The present invention is suitable, but not limited, for controlling one or more multi-stage refrigerant compressors having a number of inlets into which refrigerant enters at various pressure levels.
Соответственно, настоящее изобретение является, в частности, подходящим, но не в качестве ограничения, в тех случаях, когда используют два или большее число компрессоров для хладагента для различных газовых потоков для компрессора, в частности, когда эти газовые потоки находятся при различных уровнях давления. При использовании многоступенчатых компрессоров для хладагента или компрессора (компрессоров) для хладагента, имеющего большое количество секций и большое количество входов для газа с различным давлением, и обычно большое количество рециркуляционных трубопроводов, простое и эффективное поддержание температуры (температур) на стороне всасывания позволяет избежать помпажа для всех компрессоров с хладагентом.Accordingly, the present invention is particularly suitable, but not by way of limitation, when two or more refrigerant compressors are used for different gas flows for a compressor, in particular when these gas flows are at different pressure levels. When using multi-stage compressors for a refrigerant or compressor (s) for a refrigerant having a large number of sections and a large number of gas inlets with different pressures, and usually a large number of recirculation pipelines, simple and effective maintenance of the temperature (s) on the suction side, it is possible to avoid surging for all refrigerant compressors.
Настоящее изобретение является, в частности, полезным в том случае, если поток хладагента испаряют при различных уровнях давления, но требуется вторичное сжатие каждой испаренной части потока до единого давления с целью повторного ее использования в качестве хладагента.The present invention is particularly useful if the refrigerant stream is vaporized at various pressure levels, but a second compression of each vaporized portion of the stream to a single pressure is required to reuse it as a refrigerant.
Так, в одном из воплощений описанный способ включает два или более, предпочтительно два или четыре, компрессора для хладагента, и два, три, четыре или пять газовых потоков для компрессоров.Thus, in one embodiment, the described method includes two or more, preferably two or four, refrigerant compressors, and two, three, four or five gas streams for compressors.
Предпочтительно, настоящее изобретение обеспечивает способ, включающий использование двух или более газовых потоков для компрессоров, имеющих два или более различных давлений, например, четыре газовых потока для компрессора при четырех различных давлениях, проходящих через два или четыре компрессора для хладагента, которые являются отдельными компрессорами для хладагента, один или большее число компрессоров для хладагента с большим числом секций в одном корпусе, или комбинация указанных типов компрессоров.Preferably, the present invention provides a method comprising using two or more gas streams for compressors having two or more different pressures, for example four gas streams for a compressor at four different pressures passing through two or four refrigerant compressors, which are separate compressors for refrigerant, one or more compressors for refrigerant with a large number of sections in one housing, or a combination of these types of compressors.
Поддержание температуры на стороне всасывания компрессора для хладагента может быть достигнуто в процессе рециркуляции пара, осуществляемой с использованием ряда путей. Например, можно изменять температуру рециркуляционного потока в трубопроводе для рециркуляции пара, обычно охлаждаемого, с тем чтобы регулировать на стороне всасывания компрессора температуру газового потока, который включает рециркуляционный поток.Maintaining the temperature on the suction side of the compressor for the refrigerant can be achieved in the process of steam recirculation, carried out using a number of ways. For example, it is possible to change the temperature of the recycle stream in the conduit to recycle the steam, usually cooled, in order to control on the compressor suction side the temperature of the gas stream, which includes the recycle stream.
Предпочтительно температуру на стороне всасывания можно поддерживать за счет добавления одного или более дополнительных потоков к одному или большему числу объектов, выбранных из группы, включающей: один или большее количество, по меньшей мере, потоков частично испаренного хладагента, рециркуляционный поток пара, исходный поток для компрессора, входной сепаратор компрессора, и газовый поток для компрессора. Один или большее количество таких дополнительных потоков или имеет (имеют) более низкую температуру, чем поток, к которому его (их) добавляют, и/или они являются полностью или частично потоками жидкости, за счет чего температура на стороне всасывания газового потока может быть изменена так, как это необходимо. Эти более холодные и/или охлаждающие потоки могут быть непосредственно введены для изменения температуры на стороне всасывания газового потока так, как это необходимо. Источником одного или большего числа дополнительных потоков может быть часть цикла, контура или системы охлаждения, включающей компрессор для хладагента.Preferably, the temperature on the suction side can be maintained by adding one or more additional streams to one or more objects selected from the group including: one or more at least partially evaporated refrigerant streams, recirculated steam stream, compressor feed stream , compressor inlet separator, and gas flow for the compressor. One or more of these additional flows or has (have) a lower temperature than the stream to which it (they) are added, and / or they are fully or partially liquid flows, due to which the temperature on the suction side of the gas stream can be changed as needed. These colder and / or cooling streams can be directly introduced to change the temperature on the suction side of the gas stream as necessary. The source of one or more additional flows may be part of a cycle, circuit, or cooling system including a refrigerant compressor.
Определенным или каждым компрессором для хладагента, используемым в настоящем изобретении, может быть любой подходящий компрессор для хладагента, по усмотрению имеющий две или более ступени сжатия или секции давления. Использование термина «компрессор для хладагента» распространяется здесь на единственный компрессор для хладагента, имеющий ряд секций давления в одном корпусе, способный всасывать два или большее количество газовых потоков при различных давлениях. В установке или на заводе по охлаждению или сжижению углеводородов может также быть использован один или большее число других хладагентов или компрессоров, не включенных в настоящее изобретение и не реализующих режим рециркуляции, в отличие от раскрытых в настоящем изобретении.The particular or each refrigerant compressor used in the present invention may be any suitable refrigerant compressor, optionally having two or more compression stages or pressure sections. The use of the term “compressor for refrigerant” refers here to a single compressor for refrigerant having a series of pressure sections in one housing capable of sucking in two or more gas streams at different pressures. One or more other refrigerants or compressors not included in the present invention and not implementing a recirculation mode may also be used in an installation or in a plant for cooling or liquefying hydrocarbons, unlike those disclosed in the present invention.
Определенным или каждым рециркуляционным трубопроводом, который может быть использован в настоящем изобретении, может быть любой подходящий трубопровод, способный транспортировать рециркуляционный поток, который может находиться в жидком, газообразном или двухфазном состоянии, со стороны нагнетания компрессора для хладагента к стороне всасывания. Определенный или каждый рециркуляционный трубопровод может быть разветвлен или разделен известным в уровне техники образом для подачи части или доли рециркуляционного потока к двум или большему числу компрессоров для хладагента.The particular or each recycle line that can be used in the present invention can be any suitable line capable of transporting the recycle stream, which can be in a liquid, gaseous, or two-phase state, from the discharge side of the refrigerant compressor to the suction side. A particular or each recirculation pipe may be branched or split in a manner known in the art to supply a portion or a fraction of the recirculation stream to two or more refrigerant compressors.
Поток хладагента может включать единственную компоненту, например, пропан или азот, или может включать смесь из двух или более компонент, выбранных из группы, включающей: азот, метан, этан, пропан, бутаны, пентаны.The refrigerant stream may include a single component, for example propane or nitrogen, or may include a mixture of two or more components selected from the group consisting of nitrogen, methane, ethane, propane, butanes, pentanes.
По усмотрению, настоящее изобретение, кроме того, включает одну или более из нижеследующих дополнительных стадий:Optionally, the present invention further includes one or more of the following additional steps:
(f) разделение сжатого потока хладагента, по меньшей мере, на первый постоянный поток и рециркуляционный поток пара;(f) dividing the compressed refrigerant stream into at least a first constant stream and a recirculated steam stream;
(g) охлаждение первого постоянного потока с получением, по меньшей мере, частично сконденсированного первого постоянного потока;(g) cooling the first constant stream to obtain at least partially condensed first constant stream;
(h) разделение, по меньшей мере, частично сконденсированного первого постоянного потока на второй постоянный поток и второй рециркуляционный поток;(h) dividing the at least partially condensed first constant stream into a second constant stream and a second recycle stream;
(i) обеспечение испарения, по меньшей мере, части второго постоянного потока для получения, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента стадии (a); и(i) allowing evaporation of at least a portion of the second constant stream to produce at least a partially vaporized refrigerant stream of step (a); and
(j) использование второго рециркуляционного потока в качестве одного или большего количества холодных потоков.(j) using a second recycle stream as one or more cold streams.
На фиг.1 представлена упрощенная и общая схема 2, иллюстрирующая осуществление различных способов регулирования компрессора для сжатия потока хладагента.1 is a simplified and general diagram 2 illustrating the implementation of various compressor control methods for compressing a refrigerant stream.
Фиг.1 иллюстрирует также способ охлаждения потока углеводородов, например, природного газа. Исходный поток 5 природного газа проходит через зону 21 охлаждения, которая может содержать один или большее количество теплообменников, размещенных последовательно или параллельно или последовательно-параллельно, для получения охлажденного потока 6 углеводородов, например, имеющего температуру ниже 0°C, например, в интервале от -10°C до -70°C, по усмотрению, частично сжиженного.Figure 1 also illustrates a method of cooling a stream of hydrocarbons, for example, natural gas. The natural gas feed stream 5 passes through a cooling zone 21, which may contain one or more heat exchangers arranged in series or in parallel or in series-parallel to obtain a cooled hydrocarbon stream 6, for example, having a temperature below 0 ° C, for example, in the range from -10 ° C to -70 ° C, optionally partially liquefied.
Исходный поток 6 углеводородов охлаждают посредством теплообмена с потоком 20e хладагента, что обеспечивает, по меньшей мере, частично, обычно большей частью, и предпочтительно полностью испаренный поток 8 хладагента. Далее необходимо, чтобы большей частью испаренный поток 8 хладагента был подвергнут вторичному сжатию для его повторного использования. Соответственно, источник исходного потока 10a для компрессора частично или полностью проходит через входной сепаратор 11 компрессора с целью удаления, в основном, какой-либо жидкости, которая может находиться в исходном потоке 10a для компрессора, и получения тем самым газового потока 10 для компрессора, отводимого с верха сепаратора. (Входной сепаратор 11 может также обеспечивать получение малого потока 10b жидкости, отводимого с низа сепаратора).The hydrocarbon feed stream 6 is cooled by heat exchange with a refrigerant stream 20e, which provides at least partially, usually a large part, and preferably a fully vaporized refrigerant stream 8. Further, it is necessary that for the most part the vaporized refrigerant stream 8 be recycled for reuse. Accordingly, the source of the compressor feed stream 10a partially or completely passes through the compressor inlet separator 11 to remove substantially any liquid that may be present in the compressor feed stream 10a, thereby obtaining a gas stream 10 for the compressor discharged from the top of the separator. (The inlet separator 11 may also provide a small liquid stream 10b discharged from the bottom of the separator).
Газовый поток 10 для компрессора проходит через вход 14 компрессора 12 для хладагента. В указанном компрессоре 12 для хладагента газовый поток сжимают с получением сжатого потока 20 хладагента, отводимого через выход 16.The gas stream 10 for the compressor passes through the inlet 14 of the compressor 12 for the refrigerant. In said refrigerant compressor 12, the gas stream is compressed to produce a compressed refrigerant stream 20 discharged through outlet 16.
При желании используют первый теплообменник 26, обычно теплообменник с охлаждением с помощью окружающей среды, например, один или большее количество водяных и/или воздушных охладителей, размещенный после выхода 16 и предназначенный для охлаждения сжатого потока 20 хладагента и получения более холодного сжатого потока 20a хладагента.If desired, a first heat exchanger 26 is used, typically an environmentally cooled heat exchanger, for example, one or more water and / or air coolers placed after outlet 16 and designed to cool the compressed refrigerant stream 20 and produce a cooler compressed refrigerant stream 20a.
Сжатый поток 20 хладагента (или охлажденный сжатый поток 20a) разделяют с помощью разделительного устройства 18 или делителя потока на постоянный поток 20b хладагента и рециркуляционный поток 30 пара. Разделительным устройством 18 может быть какое-либо устройство, способное разделять поток на две или более части или доли, например, блок коллекторов или специальное устройство или более просто, тройник. Рециркуляционный поток 30 пара предпочтительно по существу полностью находиться в паровой фазе. Постоянный поток 20b хладагента проходит через один или большее количество охладителей 17 и один или большее количество сборных резервуаров 19, перед его расширением при прохождении через расширительный клапан 7 и рециркуляцией через зону 21 рециркуляции.The compressed refrigerant stream 20 (or cooled compressed stream 20a) is separated by a separation device 18 or stream divider into a constant refrigerant stream 20b and a steam recirculation stream 30. The separation device 18 may be any device capable of dividing the flow into two or more parts or parts, for example, a block of collectors or a special device, or more simply, a tee. The steam recirculation stream 30 is preferably substantially completely in the vapor phase. A constant flow of refrigerant 20b passes through one or more coolers 17 and one or more collecting tanks 19, before expanding as it passes through expansion valve 7 and recirculating through recirculation zone 21.
Вообще, разделение сжатого потока 20 хладагента может обеспечить любой процент, от 0 до 100%, рециркуляционного потока 30 пара. То есть, в процессе работы компрессора 12 для хладагента могут быть случаи, в которых для сохранения минимального расхода на входе 14 компрессора рециркуляция не требуется (т.е. рециркуляционный поток 30 пара соответствует 0%). Возможны альтернативные случаи, в которых 100% сжатого потока 20 хладагента направляют на рециркуляцию в виде рециркуляционного потока 30 пара, например, в процессе запуска компрессора 12 для хладагента.In general, the separation of the compressed refrigerant stream 20 can provide any percentage, from 0 to 100%, of a 30 steam recirculation stream. That is, during the operation of the compressor 12 for the refrigerant, there may be cases in which recirculation is not required to keep the minimum flow rate at the compressor inlet 14 (i.e., the steam recirculation stream 30 corresponds to 0%). Alternative cases are possible in which 100% of the compressed refrigerant stream 20 is directed to recirculation in the form of a steam recirculation stream 30, for example, during startup of the compressor 12 for the refrigerant.
Для целей настоящего изобретения в рабочем процессе используют рециркуляционный поток 30 и какой-либо другой рециркуляционный поток, и их объединяю, по меньшей мере, с частично испаренным потоком 8 хладагента, поступающим из теплообменника 21. К примеру, рециркуляционный поток 30 пара представляет собой некоторую часть, например, 10 об.% сжатого потока 20 хладагента.For the purposes of the present invention, a recycle stream 30 and some other recycle stream are used in the workflow and combined with at least a partially vaporized refrigerant stream 8 coming from the heat exchanger 21. For example, the steam recirculation stream 30 is some for example, 10 vol.% of the compressed refrigerant stream 20.
Рециркуляционный поток 30 пара проходит через расширительное устройство, например, рециркуляционный клапан 22, известный в уровне техники, для получения расширенного первого потока 30a, который может быть объединен с, по меньшей мере, частично испаренным потоком 8 хладагента, с помощью объединяющего устройства 24 с получением в результате исходного потока 10a для компрессора.The steam recirculation stream 30 passes through an expansion device, for example, a recirculation valve 22, known in the prior art, to obtain an expanded first stream 30a, which can be combined with at least partially vaporized refrigerant stream 8, using a combining device 24 to obtain as a result of the source stream 10a for the compressor.
На фиг.1 показан регулятор температуры T1, который измеряет температуру T1 газового потока 10 на входе 14 компрессора 12 для хладагента. Регулятором температуры T1 может быть любой прибор, известный в уровне техники для этой цели. Фактическая температура газового потока 10 для компрессора на входе 14 компрессора не является существенной для настоящего изобретения. Существенным является только поддержание компрессора 12 для хладагента при нормальной рабочей температуре или близкой к ней, например, ±10°C. Так, в одном воплощении регулятор температуры T1 может определять разность температур между температурой T1 газового потока 10 для компрессора на входе 14 компрессора 12 для хладагента и нормальной рабочей температурой указанного компрессора 12 для хладагента.Figure 1 shows the temperature controller T1, which measures the temperature T1 of the gas stream 10 at the inlet 14 of the compressor 12 for the refrigerant. The temperature controller T1 may be any device known in the art for this purpose. The actual temperature of the gas stream 10 for the compressor inlet 14 of the compressor is not essential to the present invention. It is only essential to maintain the compressor 12 for the refrigerant at or near normal operating temperature, for example, ± 10 ° C. Thus, in one embodiment, the temperature controller T1 may determine a temperature difference between the temperature T 1 of the gas stream 10 for the compressor at the inlet 14 of the compressor 12 for the refrigerant and the normal operating temperature of said compressor 12 for the refrigerant.
В другом воплощении нормальная рабочая температура компрессора 12 для хладагента может быть введена в регулятор температуры T1 в качестве вставки (заданной величины регулируемого параметра), или может быть введен интервал заданной величины, и регулятор температуры T1 стремится поддерживать измеряемую входную температуру Т1 в пределах этого интервала.In another embodiment, the normal operating temperature of the compressor 12 for the refrigerant may be introduced into the temperature controller T1 as an insert (a predetermined value of an adjustable parameter), or a range of a predetermined value may be entered and the temperature controller T1 seeks to maintain a measured input temperature T1 within this interval.
На фиг.1 регулятор температуры T1 показан установленным на трубопроводе 10 для газового потока компрессора. Однако он может быть размещен на любом трубопроводе, посредством которого может быть определена температура T1 на входе компрессора.1, a temperature controller T1 is shown mounted on a compressor gas line 10. However, it can be placed on any pipeline through which the temperature T1 at the inlet of the compressor can be determined.
На фиг.1 показан ряд возможных схем, позволяющих регулировать газовый поток 10 для компрессора для поддержания его желательной входной температуры T1.Figure 1 shows a number of possible circuits that allow you to adjust the gas flow 10 for the compressor to maintain its desired inlet temperature T1.
В одной схеме первый теплообменник 26 может быть использован для регулирования температуры более холодного сжатого потока 20а хладагента, который, следовательно, будет оказывать влияние на температуру отделенного рециркуляционного потока 30 пара. Такое регулирование температуры может быть использовано вдоль всего рециркуляционного трубопровода 30 и влияет на температуру потока, полученного в результате объединения расширенного рециркуляционного потока 30a пара и, по меньшей мере, частично испаренного потока 8 хладагента, с тем, чтобы поддерживать желательную входную температуру Т1 газового потока 10 для компрессора.In one design, the first heat exchanger 26 can be used to control the temperature of the cooler compressed refrigerant stream 20a, which, therefore, will influence the temperature of the separated steam recirculation stream 30. Such temperature control can be used along the entire recirculation pipe 30 and affects the temperature of the stream obtained by combining the expanded steam recirculation stream 30a and the at least partially evaporated refrigerant stream 8 so as to maintain the desired inlet temperature T1 of the gas stream 10 for the compressor.
Во второй схеме на пути прохождения исходного потока 10a для компрессора размещен второй теплообменник 28. Этот второй теплообменник 28 может регулировать температуру газового потока 28 для компрессора, поддерживаемого при нормальной рабочей температуре или близкой к ней.In a second circuit, a second heat exchanger 28 is arranged along the flow path of the source stream 10a for the compressor. This second heat exchanger 28 can control the temperature of the gas stream 28 for the compressor maintained at or near normal operating temperature.
Третья возможная схема, иллюстрируемая на фиг.1, предусматривает добавление первого холодного, предпочтительно содержащего жидкость, потока 32, объединяемого с помощью объединительного устройства 32a с расширенным рециркуляционным потоком 30a пара. Предпочтительным является непосредственный ввод первого холодного, предпочтительно включающего жидкость, потока 32 в расширенный рециркуляционный поток 30a пара. Холодный поток 32 испаряется в контакте с более нагретым рециркуляционным потоком 30a пара с получением первого объединенного рециркуляционного потока 30b, имеющего температуру более низкую, чем рециркуляционный поток 30a пара. Температура указанного последнего потока может быть изменена за счет изменения соотношения между холодным потоком 32 и объединяемым с ним более нагретым рециркуляционным потоком 30a пара. Таким образом, температура первого объединенного рециркуляционного потока 30b может быть такой, чтобы воздействовать на соединение этого потока с, по меньшей мере, частично испаренным потоком 8 хладагента для получения газового потока 10 для компрессора, имеющего желательную входную температуру.A third possible arrangement, illustrated in FIG. 1, provides for the addition of a first cold, preferably liquid-containing, stream 32 combined by a combiner 32a with an expanded steam recirculation stream 30a. It is preferable to directly introduce the first cold, preferably liquid-containing, stream 32 into the expanded steam recirculation stream 30a. The cold stream 32 is vaporized in contact with the warmer steam recirculation stream 30a to produce a first combined recirculation stream 30b having a temperature lower than the steam recirculation stream 30a. The temperature of said last stream can be changed by changing the ratio between the cold stream 32 and the more heated steam recirculation stream 30a combined with it. Thus, the temperature of the first combined recycle stream 30b may be such as to affect the connection of this stream with an at least partially vaporized refrigerant stream 8 to produce a gas stream 10 for a compressor having a desired inlet temperature.
В четвертой возможной схеме, показанной на фиг.1, обеспечивают второй холодный поток 34, объединяемый с исходным потоком 10a для компрессора с помощью объединительного устройства 34a, например, например, путем непосредственного ввода второго холодного потока 34. Температура и/или фаза второго холодного потока 34 может быть также такой, чтобы воздействовать на температуру газового потока 10 для компрессора, имеющего входную температуру, соответствующую его рабочей точке или близкой к ней.In a fourth possible arrangement, shown in FIG. 1, a second cold stream 34 is provided that is combined with the compressor feed stream 10a via a combiner 34a, for example, for example, by directly introducing a second cold stream 34. The temperature and / or phase of the second cold stream 34 may also be such as to affect the temperature of the gas stream 10 for a compressor having an inlet temperature corresponding to or close to its operating point.
Охлаждение потока посредством его объединения с холодным потоком или охлаждающим потоком, так, как описано выше в третьей и четвертой схемах, может быть названо непосредственным теплообменом. Прохождение этого потока и холодного потока или охлаждающего потока через теплообменник, такой, как в описанных выше первой и второй схемах, может быть названо косвенным теплообменом.The cooling of the stream by combining it with a cold stream or a cooling stream, as described above in the third and fourth schemes, can be called direct heat transfer. The passage of this stream and the cold stream or cooling stream through the heat exchanger, such as in the first and second schemes described above, may be called indirect heat exchange.
Для воздействия на температуру или для регулирования температуры газового потока 10 для компрессора перед входом 14 компрессора может быть использовано два или большее количество теплообменников, показанных на фиг.1.To influence the temperature or to control the temperature of the gas stream 10 for the compressor, two or more heat exchangers shown in FIG. 1 can be used in front of the compressor inlet 14.
Специалист в данной области техники осведомлен об основных свойствах и снабжении потоками первого и второго теплообменников 26, 28, которые могут включать в себя один или большее число теплообменников, размещенных параллельно, последовательно или последовательно-параллельно, а также об основных свойствах и получении первого и второго холодных потоков 32, 43.The person skilled in the art is aware of the basic properties and the supply of flows to the first and second heat exchangers 26, 28, which may include one or more heat exchangers arranged in parallel, sequentially or sequentially-in parallel, as well as about the basic properties and preparation of the first and second cold streams 32, 43.
Например, второй теплообменник 28 может снабжаться холодным потоком 28a, который сначала проходит через регулирующий/расширительный клапан 28b. Расширение таких потоков и их использование в теплообменниках известны в уровне техники.For example, the second heat exchanger 28 may be provided with a cold stream 28a, which first passes through the control / expansion valve 28b. The expansion of such flows and their use in heat exchangers are known in the art.
Первый и второй холодный потоки 32, 34 могут быть получены из какого-либо подходящего источника, который размещен отдельно или включен в контур с хладагентом общей схемы 2, показанной на фиг.1. Например, после прохождения постоянного потока 20b хладагента через один или большее количество охладителей 17 и через один или большее количество сборных резервуаров 19, его поток 20 с может быть разделен с помощью разделительного устройства 19a или делителя потока на второй постоянный поток 20d (который протекает через клапан 7 и становится потоком 20e хладагента) и второй рециркуляционный поток 40, которым предпочтительно является, по меньшей мере, частично испаренный жидкий рециркуляционный поток 40, протекающий через второй рециркуляционный трубопровод 40. Жидкий рециркуляционный поток 40 предпочтительно включает жидкую фазу или находится в виде смешанной жидкой и паровой фазы, или же по существу представляет собой полностью жидкую фазу.The first and second cold streams 32, 34 can be obtained from any suitable source, which is placed separately or included in the circuit with the refrigerant of the
Источником (исходным потоком) для второго холодного потока 34 может быть подходящая подача, по меньшей мере, частично, предпочтительно полностью, жидкого потока 34b.The source (source stream) for the second cold stream 34 may be a suitable supply, at least partially, preferably completely, of the liquid stream 34b.
Предпочтительно первый и второй исходные потоки 40, 34b для первого и второго холодных потоков 32, 34 протекают через соответствующие первый и второй клапаны 40a, 34c регулирования расхода. По усмотрению, один или большее число исходных потоков для холодных потоков 32, 34 могут быть также охлаждены в отдельном теплообменнике (теплообменниках).Preferably, the first and second feed streams 40, 34b for the first and second cold streams 32, 34 flow through the respective first and second flow control valves 40a, 34c. Optionally, one or more of the feed streams for cold streams 32, 34 may also be cooled in a separate heat exchanger (s).
Фиг.1, кроме того, показывает, что данные по входной температуре Т1 газового потока 10 компрессора могут быть переданы, например, к одному или большему количеству расширительных устройств, например, клапанов, которые воздействуют на расход и/или охлаждение одного или большего числа потоков в общей схеме 2, показанной на фиг.1. Например, входная температура Т1 может быть передана посредством одной или более линий 9 (показаны пунктиром) к одному или большему числу клапанов 28b, 34c и 40a. Указанные клапаны после этого при своем функционировании регулируют расход расширенного потока, который в результате меняет степень охлаждения одного или более потоков, проходящих через один или большее количество теплообменников, или одного или более потоков, объединяемых с ним.Figure 1 also shows that data on the inlet temperature T1 of the compressor gas stream 10 can be transmitted, for example, to one or more expansion devices, for example, valves, which affect the flow and / or cooling of one or more streams in the
Настоящее изобретение может, таким образом, обеспечить быстрое регулирование и обратную связь по входной температуре к одному или большему числу клапанов, обеспечивающих поддержание температуры газового потока 10 для компрессора при нормальной рабочей температуре или близкой к ней. Кроме того, сигнал, показывающий положение регулирующего органа рециркуляционного клапана 22, или сигнал, поступающий из регулятора (не показано), который регулирует рециркуляционный клапан 22, может быть направлен к какому-либо из других регулирующих клапанов в схеме, показанной на фиг.1, для увеличения быстродействия регулирования температуры. Это обеспечивает упреждающее регулирование или регулирование соотношения величин.The present invention can thus provide quick control and feedback on the inlet temperature to one or more valves to maintain the temperature of the gas stream 10 for the compressor at or near normal operating temperature. In addition, a signal indicating the position of the regulator of the recirculation valve 22, or a signal coming from a regulator (not shown) that regulates the recirculation valve 22, can be directed to any of the other control valves in the circuit shown in figure 1, to increase the speed of temperature control. This provides proactive or ratio control.
Таким образом, охлаждение в зависимости от температуры T1 может подходящим образом включать регулирование работы одного или большего числа клапанов. Эти клапаны могут регулировать расход и/или расширение холодного потока или охлаждающего потока, используемого для охлаждения одного или большего количества потоков, определенных на стадии (e) - надлежащим образом за счет непосредственного или косвенного теплообмена между указанными потоками - или в ином случае они могут оказывать влияние на охлаждение одного или большего количества потоков, определенных на стадии (e).Thus, cooling as a function of temperature T1 may suitably include controlling the operation of one or more valves. These valves may control the flow and / or expansion of the cold stream or cooling stream used to cool one or more of the streams determined in step (e) - appropriately due to direct or indirect heat exchange between said streams - or they may otherwise the effect on cooling of one or more of the streams determined in step (e).
Эффект за счет поддержания температуры T1 газового потока 10 для компрессора на «постоянном» уровне, например, в пределах ±10°C от нормальной рабочей температуры, заключается в том, что рециркуляционный поток пара способен поддерживать требуемый всасываемый расход газового потока 10 компрессора на входе 14 с тем, чтобы избежать помпажа компрессора 12 для хладагента.The effect of maintaining the temperature T1 of the gas stream 10 for the compressor at a “constant” level, for example, within ± 10 ° C of the normal operating temperature, is that the recirculated steam stream is able to maintain the required intake flow rate of the gas stream 10 of the compressor at the inlet 14 in order to avoid surging of the compressor 12 for the refrigerant.
При поддержании требуемой входной температуры T1 газового потока 10 для компрессора помпаж компрессора предотвращается за счет временного уменьшения расхода, как показано линией A на фиг.4. При минимальном расходе в рециркуляционном трубопроводе 30 для пара функционирование компрессора 12 для хладагента, кроме того, будет более эффективным за счет уменьшения неоправданно высокой степени рециркуляции. Например, в патентном документе US 4464720 показан центробежный компрессор, имеющий рециркуляционный трубопровод, включенный между сторонами всасывания и нагнетания компрессора. Однако в указанном документе не описано регулирование температуры рециркуляционного трубопровода или проходящего через него потока, так, чтобы открытие и закрытие перепускного антипомпажного клапана, показанного в документе US 4464720, приводило к изменению давления и, следовательно, температуры газа, возвращаемого обратно в центробежный компрессор, так, как это было описано выше в отношении линии A на фиг.4.By maintaining the required inlet temperature T1 of the gas stream 10 for the compressor, surging of the compressor is prevented by temporarily reducing the flow rate, as shown by line A in FIG. 4. With a minimum flow rate in the recirculation pipe 30 for steam, the operation of the compressor 12 for the refrigerant, in addition, will be more efficient by reducing the unreasonably high degree of recirculation. For example, US Pat. No. 4,464,720 shows a centrifugal compressor having a recirculation pipe connected between the compressor suction and discharge sides. However, the said document does not describe the temperature control of the recirculation pipe or the flow passing through it, so that the opening and closing of the bypass anti-surge valve shown in US Pat. No. 4,464,720 leads to a change in pressure and therefore the temperature of the gas being returned back to the centrifugal compressor, so as described above with respect to line A in FIG. 4.
При отсутствии какого-либо регулирования по температуре поступающего газа в процессе изменений давления, вызванных изменениями в рециркуляционном трубопроводе (например, при его открытии или перекрытии), в компрессоре для хладагента возможен помпаж. Кроме того, в случае рециркуляции при уменьшенной выходной мощности привода, компрессор принуждают работать в менее эффективном режиме. За счет поддержания входной температуры газового потока 10 для компрессора в точке, соответствующей нормальной работе, например, менее чем на 10°C выше точки конденсации для хладагентов, включающих чистую компоненту, и в пределах 10°C от точки нормальной работы для смешанных хладагентов, настоящее изобретение позволяет избежать таких изменений и, таким образом, поддерживать компрессор 12 для хладагента при изменении расхода газового потока 10 при оптимальной производительности.In the absence of any regulation of the temperature of the incoming gas during pressure changes caused by changes in the recirculation pipe (for example, when it is opened or closed), surging is possible in the compressor for the refrigerant. In addition, in the case of recirculation with a reduced output power of the drive, the compressor is forced to operate in a less efficient mode. By maintaining the inlet temperature of the gas stream 10 for the compressor at a point corresponding to normal operation, for example, less than 10 ° C above the condensation point for refrigerants comprising a clean component, and within 10 ° C of the normal operation point for mixed refrigerants, the invention avoids such changes and, thus, maintain the compressor 12 for the refrigerant when changing the flow rate of the gas stream 10 at optimal performance.
Фиг.4 иллюстрирует, линией B, как с помощью настоящего изобретения может быть значительно улучшена характеристика компрессора для хладагента за счет фиксации входной температуры компрессора. В частности, компрессор для хладагента не меняет свою рабочую характеристику. Кроме того, больше не изменяется температура объема жидкости в системе. Как показано на фиг.4, происходит перемещение от первоначального стационарного состояния (показано треугольником a) к новому стационарному состоянию (звездочка γ) вдоль только одной рабочей характеристики компрессора. Таким образом, с уменьшением степени сжатия расход через компрессор непрерывно увеличивается, не следуя при этом описанному выше пути изменения по линии A.Figure 4 illustrates, by line B, how the compressor performance for a refrigerant can be significantly improved by fixing the inlet temperature of the compressor using the present invention. In particular, a refrigerant compressor does not change its performance. In addition, the temperature of the liquid volume in the system no longer changes. As shown in figure 4, there is a movement from the initial stationary state (shown by triangle a) to the new stationary state (asterisk γ) along only one compressor operating characteristic. Thus, with a decrease in the compression ratio, the flow rate through the compressor continuously increases, without following the above-described path of change along line A.
На фиг.1 компрессором 12 для хладагента может быть единственный компрессор для хладагента, предназначенный для сжатия единственного потока хладагента, или же может быть использован ряд компрессоров для хладагента, предназначенных для сжатия одного или большего количества потоков для хладагента, и/или может быть использован один компрессор для хладагента, имеющий два или большее число входов для сжатия одного или большего количества потоков для хладагента при различных давлениях, по усмотрению, заключенных в единственном корпусе.1, the refrigerant compressor 12 may be a single refrigerant compressor designed to compress a single refrigerant stream, or a series of refrigerant compressors designed to compress one or more refrigerant streams may be used, and / or one may be used a refrigerant compressor having two or more inlets for compressing one or more refrigerant streams at various pressures, optionally enclosed in a single housing.
Фиг.2 иллюстрирует другую схему 3 охлаждения, имеющую зону 41 охлаждения. Указанная зона 41 охлаждения может включать два или более, например, четыре отдельных теплообменника, или она может включать единственный теплообменник, имеющий выходы хладагента при различных уровнях давления. Такие схемы хорошо известны в уровне техники, и например, известны из патентных документов WO 01/44734 A2 и WO 2005/057110 A1.2 illustrates another
Зона охлаждения 41 может служить для отвода теплоты от потока, например, от одного или большего количества потоков 5 углеводородов, например, потока сжижаемого природного газа. Примеры способов сжижения природного газа упомянуты в патентных документах US 6389844 и US 6370910, включенных в данное описание посредством ссылки. В этих патентных документах описана установка для сжижения природного газа, содержащая теплообменник предварительного охлаждения, имеющий вход для природного газа, выход для охлажденного природного газа и контур предварительного охлаждения, служащий для отвода теплоты от природного газа в теплообменнике предварительного охлаждения.The cooling
Зона 41 охлаждения может быть эквивалентной теплообменнику 21, показанному на фиг.1, или его части. Например, при охлаждении, предпочтительно сжижении, потока 5 углеводородов используют две или большее число ступеней, например, первую ступень для снижения температуры потока 5 углеводородов ниже 0°C, и вторую ступень для дальнейшего снижения температуры углеводородов до температуры ниже -90°C или -100°C, при этом зона 41 охлаждения может служить в качестве охладителя первой ступени.The cooling
Так как устройство и функционирование зоны 41 охлаждения хорошо известны, для ясности она показана лишь схематически. Указанная зона охлаждения имеет вход 42 для потока 60 хладагента, находящегося при давлении процесса охлаждения. Может быть использовано более одного входа.Since the arrangement and operation of the
В схеме, показанной на фиг.2, зона 41 охлаждения имеет первый, второй, третий и четвертый выходы 43, 44, 45, 46 соответственно для определенных частей хладагента, который испарился при различных уровнях давления, с уменьшением давления от первого выхода 43 к четвертому выходу 46. Например, первый выход 43 предназначен для газообразного хладагента, отводимого при очень высоком давлении в качестве первого испаренного потока 70, второй выход 44 - для газообразного хладагента, отводимого при высоком давлении в качестве второго испаренного потока 80, третий выход 45 - для газообразного хладагента, отводимого при промежуточном давлении в качестве третьего испаренного потока 90, и четвертый выход 46 служит для газообразного хладагента, отводимого при низком давлении в качестве четвертого испаренного потока 100. Зона охлаждения 41 может также иметь другие выходы.In the circuit shown in FIG. 2, the cooling
Каждый испаренный поток 70, 80, 90, 100 направляют в соответствующий входной сепаратор, каждый из которых может быть выполнен в виде газожидкостного сепаратора, например, барабанные сепараторы 48a, 48b, 48c, 48d, с верха которых отводят газовые потоки 70a, 80b, 90c, 100d, направляемые затем к одному или большему числу компрессоров для хладагента.Each vaporized
Газовый поток 100a, выходящий из четвертого барабанного сепаратора, направляют в первый компрессор 58 для хладагента для получения сжатого потока 120, который объединяют с газовым потоком 80а, отведенным из второго барабанного сепаратора, и подают во второй компрессор 56 для хладагента с получением первого объединенного сжатого потока 120. Первый и второй компрессоры 58, 56 могут быть отдельными компрессорами для хладагента, или они могут быть размещены в одном корпусе, имея два входа и одну или два секции для обеспечения различных уровней давления отсепарированных потоков 80a и 100a, отведенных из второго и четвертого барабанных сепараторовThe
Подобным образом газовый поток 90a из третьего барабанного сепаратора направляют в третий компрессор 54 для хладагента, и сжатый в нем поток 90b объединяют с газовым потоком 70, отведенным из первого барабанного сепаратора, направляют в четвертый компрессор 52 для хладагента и получают второй объединенный сжатый поток 110. Как и в описанном выше случае, третий и четвертый компрессоры 54, 52 для хладагента могут быть отдельными компрессорами для хладагента, или они могут находиться в одном общем корпусе, имеющем два входа и различные секции для отсепарированных газовых потоков, отведенных из первого и третьего барабанных сепараторов.Similarly, the
В каждый компрессор (12, 52, 54, 56, 58) для хладагента может быть направлен рециркуляционный поток (30) пара или часть (150a-d) рециркуляционного потока пара. Подобным образом, каждый из одного или большего числа имеющихся компрессоров для хладагента может быть снабжен трубопроводом для рециркуляции пара и трубопроводом для рециркуляции, по меньшей мере, частично жидкого потока в обход определенного или каждого компрессора для хладагента.Each refrigerant compressor (12, 52, 54, 56, 58) may have a steam recirculation stream (30) or part of the steam recirculation stream (150a-d). Similarly, each of one or more of the available refrigerant compressors may be provided with a vapor recirculation pipe and at least partially liquid recirculation pipe to bypass a particular or each refrigerant compressor.
Устройство зоны 41 охлаждения, выходы из нее газовых потоков и компрессоры 52-58 для хладагента известны в уровне техники, и описаны, например, в патентном документе WO 01/44734 A2.The arrangement of the
Первый и второй объединяемые сжатые потоки 110 и 120 объединяют друг с другом с образованием общего сжатого потока 130, который охлаждают с помощью первого охладителя, например, использующего в качестве хладагента окружающую среду, например, с помощью водяного и/или воздушного охладителя, известного в уровне техники. Первый охладитель 62 может включать один или большее количество охладителей, соединенных параллельно, последовательно или последовательно-параллельно, и обеспечивает получение охлажденного сжатого потока 140.The first and second combined
Таким же образом, как было описано выше для схемы, показанной на фиг.1, охлажденный сжатый поток 140 с помощью делителя 72 потока может быть разделен на первый постоянный поток 160 и рециркуляционный поток 150 пара. Рециркуляционный поток 150 пара может быть разделен на четыре отдельные части 150a, 150b, 150c, 150d рециркуляционного потока, которые проходят через отдельные соответствующие регулирующие клапаны и объединяются с потоками 70, 80, 90 и 100 испаренного хладагента соответственно.In the same manner as described above for the circuit shown in FIG. 1, the cooled
Первый постоянный поток 160 дополнительно охлаждают и по большей части или полностью конденсируют, например, с помощью второго охладителя 64, представляющего собой один или большее количество охладителей, например, воздушных и/или водяных охладителей, который обеспечивает получение охлажденного первого постоянного потока 170. Охлаждение с помощью указанного второго охладителя 64 предпочтительно полностью конденсирует охлажденный первый непрерывный поток 170. Указанный охлажденный первый постоянный поток 170 поступает в сборный резервуар 66, которым может быть отдельный аппарат, или в обычный делитель первого охлажденного постоянного потока 170.The first
Сборный резервуар 66 обеспечивает получение второго постоянного жидкого потока 190, который может быть дополнительно охлажден с помощью третьего охладителя 68, представляющего собой один или большее количество охладителей, например, водяных и/или воздушных охладителей, с получением восстановленного или улучшенного обычно жидкого потока хладагента, готового для прохождения через клапан 77, возвращения и использования в виде потока 60 в зоне 41 охлаждения.The
Сборный резервуар 66 обеспечивает, кроме того, удобный источник второго обычно жидкого рециркуляционного потока 180, который является более холодным, чем первый рециркуляционный поток 150. Так, второй рециркуляционный поток 180 может действовать как источник холодного потока 32, показанного на фиг.1. Подобно первому рециркуляционному потоку 150 второй рециркуляционный поток 180 может быть разделен на ряд частичных потоков, например, на четыре частичных потока 180a, 180b, 180c, 180d, показанных на фиг.2, для их пропускания через соответствующие клапаны регулирования расхода и объединения с четырьмя частями 150a, 150b, 150c, 150d потока соответственно перед поступлением объединенного потока в барабанные сепараторы 48a-48d. Более холодные частичные потоки 180a-180d (которые являются жидкими в схеме, представленной на фиг.2, но в других схемах, возможно, двухфазными или даже только газообразными) испаряются при контактировании и объединении с более нагретыми частями 150a-150d рециркуляционного потока пара, например, за счет непосредственного ввода в более нагретые части 150a-150d рециркуляционного потока пара, в результате чего температура объединенных потоков уменьшается перед их поступлением в соответствующие компрессоры 52-58 для хладагента.The
Расход и температура второго рециркуляционного потока 180 и четырех частичных потоков 180a, 180b, 180c, 180d могут регулироваться путем регулирования расхода потока, выходящего из сборного резервуара 66, и/или регулирования клапанов, через которые протекают четыре частичных потока 180a, 180b, 180c, 180d перед их объединением с частями 150a, 150b, 150c, 150d рециркуляционного потока. Эти действия являются простыми действиями по регулированию, производимыми так, чтобы они оказывали влияние на температуру только что объединенных различных потоков.The flow rate and temperature of the
Таким образом, второй рециркуляционный поток 180 обеспечивает получение рециркуляционного потока, имеющего температуру, меньшую, чем температура первого рециркуляционного потока 150, так, что их объединение может быть использовано для регулирования температуры объединенных потоков 70a, 80a, 90a и 100a хладагента перед поступлением объединенных потоков в компрессоры 52-58 для хладагента.Thus, the
Так, поддержание входных температур, по меньшей мере, первого и третьего компрессоров 58, 54, обозначенных на фиг.2, как входные температуры T2, T3 соответственно может быть осуществлено предпочтительно в пределах ±5°C от их нормальной рабочей температуры. Управление температурой и расходом потока пара 150 и второго рециркуляционного потока 180, а также клапанами для каждой из частей потоков перед их объединением с испаренным потоком 70-100 хладагента, может обеспечить точность оптимального управления компрессорами 52-58 для хладагента и их входными температурами T2 и Т3.Thus, maintaining the inlet temperatures of at least the first and
Если желательно или необходимо, входные температуры перед четвертым и вторым компрессорами 52, 56 для хладагента могут поддерживаться подобным образом при их нормальной рабочей температуре или близкой к ней, включая прямое регулирование потоков 70a, 80a и их объединения со сжатыми потоками 90b и 100b.If desired or necessary, the inlet temperatures before the fourth and second
На фиг.3 представлена вторая схема 4 охлаждения, подобная первой схеме 3 охлаждения, показанной на фиг.2. Однако во второй схеме 4 охлаждения второй поток 80a испаренного хладагента теперь объединяют со вторым сжатым потоком 90b перед подачей указанного объединенного потока в четвертый компрессор 52 для хладагента. При этом первый газообразный испаренный поток 70a объединяют с первым сжатым потоком 100b для направления в третий компрессор 56 для хладагента. Такая схема расположения компрессоров для хладагента и испаренных потоков хладагента, протекающих от зоны охлаждения, представлена в патентном документе WO 2005/057110 A1.FIG. 3 shows a
В схеме, подобной представленной на фиг.2, два объединяемых сжатых потока 110a, 120a в дальнейшем объединяют с получением общего сжатого потока 130, сначала охлажденного, при этом получают рециркуляционный поток 150 пара и разделяют его на четыре частичных потока для объединения с каждым из испаренных потоков 70-100 хладагента. Первый постоянный поток 160 затем охлаждают с помощью второго охладителя 64, и направляют в сборный резервуар 66, где получают второй рециркуляционный поток 180, который последовательно разделяют на четыре части 180a-180d их для добавления к соответствующим частям 150a, 150b, 150c и 150d рециркуляционного потока, как это было описано выше.In a circuit similar to that shown in FIG. 2, the two combined
Опять же управление температурой и расходом первого и второго рециркуляционного потоков 150 и 180, также, как и клапанами для каждой из частей потока перед их объединением с потоками 70-100 хладагента, может обеспечить точность оптимальной работы компрессоров 52-58 для хладагента в схеме, показанной на фиг.3, для поддержания их входных температур T2 и T3 в пределах нормальной рабочей температуры или близкой в ней.Again, controlling the temperature and flow rate of the first and second recirculation flows 150 and 180, as well as the valves for each part of the flow before combining them with 70-100 refrigerant flows, can ensure the accuracy of the optimal operation of the 52-58 refrigerant compressors in the circuit shown figure 3, to maintain their input temperature T2 and T3 within normal operating temperature or close to it.
В схемах, показанных на фиг.2 и фиг.3, может быть обеспечена дополнительная рециркуляция потоков и/или различное разделение каждого из рециркуляционных потоков с тем, чтобы оптимизировать регулирование температуры газообразных потоков хладагента, поступающего в каждый компрессор для хладагента или в каждую секцию компрессоров для хладагента таким образом, чтобы поддерживать входную температуру, по меньшей мере, одного компрессора, соответствующей нормальной рабочей температуре, или близкой к ней.In the circuits shown in FIGS. 2 and 3, additional recirculation of the flows and / or different separation of each of the recirculation flows can be provided in order to optimize the temperature control of the gaseous refrigerant flows entering each refrigerant compressor or to each compressor section for the refrigerant in such a way as to maintain the inlet temperature of at least one compressor corresponding to the normal operating temperature, or close to it.
В таблице 1 приведено сопоставление различных потоков в контуре охлаждения, имеющих место в первом случае в схеме, используемой в аналоге, основанной на схеме, иллюстрируемой на фиг.2, но только с единственной рециркуляцией пара, и, во втором случае - согласно демонстрационному примеру схемы контура охлаждения согласно настоящему изобретению, показанной на фиг.2, использующей второй рециркуляционный поток 180.Table 1 shows a comparison of the various flows in the cooling circuit that occur in the first case in the circuit used in the analogue, based on the circuit illustrated in Fig. 2, but only with a single steam recirculation, and, in the second case, according to the circuit demo the cooling circuit according to the present invention shown in figure 2, using the
Таблица 1 демонстрирует значительные уменьшения температур потоков 70a, 80a, 90a, 100a, отводимых с верха входных сепараторов компрессора (которые затем являются полнообъемными или дополнительными газовыми потоками для компрессора) в том случае, когда эти потоки представляют собой объединение с частью 180a-180d более холодного второго рециркуляционного потока 180. Указанные уменьшения температуры позволяют поддерживать объединенные потоки 70a, 80a, 90a, 100a (и поэтому также соединение потоков 90+70a и 100b+80a) при нормальных рабочих температурах компрессоров 52-58 хладагента или близких к ней.Table 1 shows a significant decrease in the temperature of the
Способы и устройства, раскрытые в этом описании, могут быть использованы для предотвращения помпажа в одном или большем количестве компрессоров.The methods and devices disclosed in this description can be used to prevent surge in one or more compressors.
Claims (21)
(a) получение исходного потока для компрессора в результате объединения рециркуляционного потока пара, поступающего из трубопровода для рециркуляции пара, и, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента;
(b) пропускание исходного потока для компрессора через входной сепаратор с получением газового потока для компрессора;
(c) пропускание газового потока для компрессора через компрессор (компрессоры) для хладагента;
(d) определение температуры Т1 газообразного потока для компрессора на входе, по меньшей мере, в один компрессор для хладагента; и
(e) охлаждение одного или более потоков из группы, включающей: рециркуляционный поток пара, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газовый поток для компрессора; при этом указанное охлаждение регулируют в зависимости от температуры Т1 с целью получения газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре, по меньшей мере, одного компрессора.1. A method of controlling one or more refrigerant compressors designed to compress one or more gas streams at normal operating temperature, wherein at least one of the refrigerant compressors is provided with a steam recirculation pipe, said method comprising, at least stages:
(a) obtaining a feed stream for the compressor as a result of combining the recirculated steam stream from the steam recirculation pipe and at least a partially vaporized refrigerant stream;
(b) passing the feed stream for the compressor through the inlet separator to obtain a gas stream for the compressor;
(c) passing the gas stream for the compressor through the compressor (s) for the refrigerant;
(d) determining a temperature T1 of the gaseous stream for the compressor at the inlet of at least one refrigerant compressor; and
(e) cooling one or more of the streams from the group consisting of: a recirculated steam stream, at least a partially vaporized refrigerant stream, a compressor feed stream and a gas stream for the compressor; while the specified cooling is regulated depending on the temperature T1 in order to obtain a gas stream for the compressor at normal operating temperature of at least one compressor.
(f) разделение сжатого потока хладагента, по меньшей мере, на первый постоянный поток и рециркуляционный поток пара;
(g) охлаждение первого постоянного потока с получением, по меньшей мере, частично сконденсированного первого постоянного потока;
(h) разделение, по меньшей мере, частично сконденсированного первого постоянного потока на второй постоянный поток и второй рециркуляционный поток;
(i) обеспечение испарения, по меньшей мере, части второго постоянного потока для получения, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента стадии (а); и
(j) использование второго рециркуляционного потока в качестве одного или большего количества холодных потоков или охлаждающих потоков.10. The method according to claim 9, further comprising the steps of:
(f) dividing the compressed refrigerant stream into at least a first constant stream and a recirculated steam stream;
(g) cooling the first constant stream to obtain at least partially condensed first constant stream;
(h) dividing the at least partially condensed first constant stream into a second constant stream and a second recycle stream;
(i) allowing evaporation of at least a portion of the second constant stream to produce at least a partially vaporized refrigerant stream of step (a); and
(j) using a second recycle stream as one or more cold streams or cooling streams.
обеспечивают исходный поток углеводородов;
охлаждают исходный поток углеводородов за счет теплообмена с потоком хладагента, который проходит через один или большее число компрессоров для хладагента с получением охлажденного потока углеводородов и, по меньшей мере, части, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента стадии (а).15. The use of the method according to one of the preceding paragraphs for cooling the flow of hydrocarbons, according to which
provide an initial flow of hydrocarbons;
cool the hydrocarbon feed stream by heat exchange with a refrigerant stream that passes through one or more refrigerant compressors to produce a cooled hydrocarbon stream and at least a portion of the at least partially vaporized refrigerant stream of step (a).
входной сепаратор, служащий для приема исходного потока для компрессора, образованного в результате объединения рециркуляционного потока пара и, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента, и для получения газообразного потока для компрессора;
по меньшей мере, один компрессор для хладагента, имеющий вход для потока газообразного хладагента и выход для получения сжатого потока хладагента;
один или большее количество путей, обеспечивающих прохождение рециркулирующей части или всего сжатого потока хладагента в виде рециркуляционного потока пара через компрессор для хладагента;
регулятор температуры для определения температуры Т1 газообразного потока для компрессора на входе в компрессор для хладагента, и для регулирования или:
(i) одного или большего количества охладителей, служащих для охлаждения одного или более потоков из группы, включающей рециркуляционный поток пара, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газовый поток для компрессора, с целью получения газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре; или
(ii) одного или большего количества потоков, более холодных, чем рециркуляционный поток пара, объединяемых с одним или более потоков из группы, включающей рециркуляционный поток пара, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газовый поток для компрессора, с целью получения газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре;
(iii) одного или более, по меньшей мере, частично жидких потоков, объединяемых с одним или большим числом потоков из группы потоков, включающей рециркуляционный поток пара, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газообразный поток для компрессора, с целью получения газообразного потока для компрессора при нормальной рабочей температуре; или
(iv) комбинации двух или более из (i)-(iii) в зависимости от температуры Т1.19. A device for controlling one or more compressors for refrigerant, designed to compress one or more gaseous streams at normal operating temperature, containing at least:
an inlet separator for receiving a feed stream for a compressor formed by combining a recirculated steam stream and at least a partially vaporized refrigerant stream and to produce a gaseous stream for the compressor;
at least one refrigerant compressor having an inlet for a gaseous refrigerant stream and an outlet for receiving a compressed refrigerant stream;
one or more paths allowing passage of the recycle portion or the entire compressed refrigerant stream in the form of a recirculated steam stream through the refrigerant compressor;
a temperature controller for determining the temperature T1 of the gaseous stream for the compressor at the inlet to the compressor for the refrigerant, and for regulating or:
(i) one or more chillers used to cool one or more of the streams from the group comprising a recirculated steam stream, at least a partially vaporized refrigerant stream, a compressor feed stream and a compressor gas stream, to produce a gas stream for the compressor at normal operating temperature; or
(ii) one or more streams colder than the recirculated steam stream combined with one or more streams from the group comprising a recirculated steam stream, at least partially vaporized refrigerant stream, a compressor feed stream and a gas stream for the compressor, in order to obtain a gas stream for the compressor at normal operating temperature;
(iii) one or more at least partially liquid streams combined with one or more streams from a group of streams comprising a recirculated steam stream, at least a partially vaporized refrigerant stream, a compressor feed stream and a gaseous compressor stream, in order to obtain a gaseous stream for the compressor at normal operating temperature; or
(iv) a combination of two or more of (i) to (iii) depending on the temperature T1.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP07118711.6 | 2007-10-17 | ||
EP07118711 | 2007-10-17 | ||
PCT/EP2008/063827 WO2009050175A1 (en) | 2007-10-17 | 2008-10-15 | Method and apparatus for controlling a refrigerant compressor, and use thereof in a method of cooling a hydrocarbon stream |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010119502A RU2010119502A (en) | 2011-11-27 |
RU2490565C2 true RU2490565C2 (en) | 2013-08-20 |
Family
ID=39345376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010119502/06A RU2490565C2 (en) | 2007-10-17 | 2008-10-15 | Control method and device for cooling agent compressor, and their use in hydrocarbon flow cooling method |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20110277498A1 (en) |
AU (1) | AU2008313765B2 (en) |
GB (1) | GB2465136B (en) |
PE (1) | PE20091140A1 (en) |
RU (1) | RU2490565C2 (en) |
TW (1) | TW200933106A (en) |
WO (1) | WO2009050175A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2798109C2 (en) * | 2019-04-01 | 2023-06-15 | Линде Гмбх | Method and unit for gas liquefication |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010051617A1 (en) * | 2008-11-10 | 2010-05-14 | Jose Lourenco | Method to increase gas mass flow injection rates to gas storage caverns using lng |
US9341400B2 (en) * | 2010-08-06 | 2016-05-17 | Braun Intertec Geothermal, Llc | Mobile hydro geothermal testing systems and methods |
FR2965312B1 (en) * | 2010-09-23 | 2016-12-23 | Air Liquide | METHOD OF COMPRESSING MULTIPLE GAS FLOWS ON A SINGLE COMPRESSOR |
CN103062989B (en) * | 2013-01-24 | 2015-03-11 | 成都深冷液化设备股份有限公司 | Natural gas liquefaction device and process for mixed refrigeration |
CN105051372B (en) | 2013-01-31 | 2017-05-31 | 丹佛斯公司 | The centrifugal compressor of the opereating specification with extension |
CN105829730B (en) * | 2013-05-29 | 2018-09-21 | 西门子公司 | Method for running compressor and the device with compressor |
US9382911B2 (en) | 2013-11-14 | 2016-07-05 | Danfoss A/S | Two-stage centrifugal compressor with extended range and capacity control features |
US9746209B2 (en) | 2014-03-14 | 2017-08-29 | Hussman Corporation | Modular low charge hydrocarbon refrigeration system and method of operation |
EP2957620A1 (en) * | 2014-06-17 | 2015-12-23 | Shell International Research Maatschappij B.V. | Method and system for producing a pressurized and at least partially condensed mixture of hydrocarbons |
EP3280892A4 (en) * | 2015-04-07 | 2018-03-21 | Conoco Phillips Company | Quench system for a refrigeration cycle of a liquefied natural gas facility and method of quenching |
ITUB20152030A1 (en) * | 2015-07-09 | 2017-01-09 | Nuovo Pignone Tecnologie Srl | COMPRESSOR SYSTEM WITH A COOLING ARRANGEMENT BETWEEN THE ANTI-PUMPING VALVE AND THE COMPRESSOR SUCTION SIDE, AND ITS METHOD |
US10962016B2 (en) | 2016-02-04 | 2021-03-30 | Danfoss A/S | Active surge control in centrifugal compressors using microjet injection |
US10443932B2 (en) * | 2016-05-31 | 2019-10-15 | Linde Aktiengesellschaft | Refrigerant vent rectifier and efficiency booster |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3527059A (en) * | 1968-12-26 | 1970-09-08 | Phillips Petroleum Co | Method of controlling parallel-operating refrigeration compressors |
DE2457262A1 (en) * | 1974-12-04 | 1976-06-10 | Linde Ag | Condensation of evaporated liquefied natural gas - convertible to petroleum gases by driving refrigerant turbo-compressor stages separately |
SU1359603A1 (en) * | 1985-12-25 | 1987-12-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники | Method of controlling cryogenic unit modes of operation |
RU2142605C1 (en) * | 1997-07-24 | 1999-12-10 | Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. | Method and device for controllable monitoring of yield and temperature in equipment with combined cooling intended for liquefaction of natural gas |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4888957A (en) * | 1985-09-18 | 1989-12-26 | Rheem Manufacturing Company | System and method for refrigeration and heating |
US5007245A (en) * | 1989-09-01 | 1991-04-16 | Sundstrand Corporation | Vapor cycle system with multiple evaporator load control and superheat control |
US5058390A (en) * | 1990-05-25 | 1991-10-22 | Sundstrand Corporation | Aircraft vapor cycle cooling system with two speed control of a condenser fan and method of operation |
US5109676A (en) * | 1990-07-10 | 1992-05-05 | Sundstrand Corporation | Vapor cycle system evaporator control |
US5651263A (en) * | 1993-10-28 | 1997-07-29 | Hitachi, Ltd. | Refrigeration cycle and method of controlling the same |
US5946925A (en) * | 1998-04-15 | 1999-09-07 | Williams; Donald C. | Self-contained refrigeration system and a method of high temperature operation thereof |
US6332336B1 (en) * | 1999-02-26 | 2001-12-25 | Compressor Controls Corporation | Method and apparatus for maximizing the productivity of a natural gas liquids production plant |
US6394764B1 (en) * | 2000-03-30 | 2002-05-28 | Dresser-Rand Company | Gas compression system and method utilizing gas seal control |
US7069733B2 (en) * | 2003-07-30 | 2006-07-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Utilization of bogdown of single-shaft gas turbines to minimize relief flows in baseload LNG plants |
US6962060B2 (en) * | 2003-12-10 | 2005-11-08 | Air Products And Chemicals, Inc. | Refrigeration compression system with multiple inlet streams |
US20070204649A1 (en) * | 2006-03-06 | 2007-09-06 | Sander Kaart | Refrigerant circuit |
JP4726258B2 (en) * | 2006-03-27 | 2011-07-20 | 株式会社前川製作所 | Refrigeration or air conditioner using vapor compression refrigeration cycle, and control method thereof |
US20070240870A1 (en) * | 2006-04-18 | 2007-10-18 | Daytona Control Co., Ltd. | Temperature control apparatus |
-
2008
- 2008-10-15 TW TW097139462A patent/TW200933106A/en unknown
- 2008-10-15 PE PE2008001772A patent/PE20091140A1/en not_active Application Discontinuation
- 2008-10-15 WO PCT/EP2008/063827 patent/WO2009050175A1/en active Application Filing
- 2008-10-15 US US12/738,013 patent/US20110277498A1/en not_active Abandoned
- 2008-10-15 GB GB1004808.0A patent/GB2465136B/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-10-15 RU RU2010119502/06A patent/RU2490565C2/en active
- 2008-10-15 AU AU2008313765A patent/AU2008313765B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3527059A (en) * | 1968-12-26 | 1970-09-08 | Phillips Petroleum Co | Method of controlling parallel-operating refrigeration compressors |
DE2457262A1 (en) * | 1974-12-04 | 1976-06-10 | Linde Ag | Condensation of evaporated liquefied natural gas - convertible to petroleum gases by driving refrigerant turbo-compressor stages separately |
SU1359603A1 (en) * | 1985-12-25 | 1987-12-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники | Method of controlling cryogenic unit modes of operation |
RU2142605C1 (en) * | 1997-07-24 | 1999-12-10 | Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. | Method and device for controllable monitoring of yield and temperature in equipment with combined cooling intended for liquefaction of natural gas |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2798109C2 (en) * | 2019-04-01 | 2023-06-15 | Линде Гмбх | Method and unit for gas liquefication |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2008313765A1 (en) | 2009-04-23 |
US20110277498A1 (en) | 2011-11-17 |
GB201004808D0 (en) | 2010-05-05 |
AU2008313765B2 (en) | 2011-04-28 |
TW200933106A (en) | 2009-08-01 |
GB2465136A (en) | 2010-05-12 |
PE20091140A1 (en) | 2009-08-26 |
GB2465136B (en) | 2012-05-02 |
WO2009050175A1 (en) | 2009-04-23 |
RU2010119502A (en) | 2011-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2490565C2 (en) | Control method and device for cooling agent compressor, and their use in hydrocarbon flow cooling method | |
JP7253579B2 (en) | Mixed refrigerant system and method | |
KR100521705B1 (en) | Process of liquefying a gaseous, methane-rich feed to obtain liquefied natural gas | |
RU2170894C2 (en) | Method of separation of load in the course of stage-type cooling | |
JP6117298B2 (en) | Precooled mixed refrigerant integration system and method | |
CN107339853B (en) | Natural gas liquefaction system and method | |
RU2469249C2 (en) | Method and device for cooling of hydrocarbon flow | |
RU2432534C2 (en) | Procedure for liquefaction of hydrocarbon flow and device for its realisation | |
RU2434190C2 (en) | Procedure for liquefaction of hydrocarbon flow and device for its realisation | |
RU2686355C1 (en) | Method of determining the composition of the mixed refrigerant to natural gas liquefaction plant | |
RU2533044C2 (en) | Method and device for cooling flow of gaseous hydrocarbons | |
RU2499962C2 (en) | Method and device to cool and/or liquefy hydrocarbon flow | |
RU2735753C2 (en) | Parallel compression at lng units using double-stream compressor | |
RU2684621C2 (en) | Method and system for producing pressurised and at least partially condensed mixture of hydrocarbons | |
WO2009050178A2 (en) | Methods and apparatuses for cooling and/or liquefying a hydrocarbon stream | |
RU2766164C2 (en) | Power balancing in liquefication split system with mixed refrigerant | |
AU2019204704B2 (en) | System and method for operating a liquefaction train | |
US20090188277A1 (en) | Method and apparatus for controlling a refrigerant compressor, and method for cooling a hydrocarbon stream | |
KR101325586B1 (en) | Natural gas liquefaction system | |
RU2488759C2 (en) | Method and device for cooling and separation of hydrocarbon flow |