RU2669072C2 - Method of optimization of natural gas liquefaction process - Google Patents

Method of optimization of natural gas liquefaction process Download PDF

Info

Publication number
RU2669072C2
RU2669072C2 RU2016138301A RU2016138301A RU2669072C2 RU 2669072 C2 RU2669072 C2 RU 2669072C2 RU 2016138301 A RU2016138301 A RU 2016138301A RU 2016138301 A RU2016138301 A RU 2016138301A RU 2669072 C2 RU2669072 C2 RU 2669072C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stream
refrigerant
heat exchanger
stage
temperature
Prior art date
Application number
RU2016138301A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016138301A (en
RU2016138301A3 (en
Inventor
Николя ШАМБОН
Original Assignee
Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод filed Critical Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод
Publication of RU2016138301A publication Critical patent/RU2016138301A/en
Publication of RU2016138301A3 publication Critical patent/RU2016138301A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2669072C2 publication Critical patent/RU2669072C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • 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
    • F25J1/0055—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 originating from an incorporated cascade
    • 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
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/007—Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0072—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/008—Hydrocarbons
    • F25J1/0092—Mixtures of hydrocarbons comprising possibly also minor amounts of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0212—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow MCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0217—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as at least a three level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
    • F25J1/0218—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as at least a three level refrigeration cascade with at least one MCR cycle with one or more SCR cycles, e.g. with a C3 pre-cooling cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/60—Natural gas or synthetic natural gas [SNG]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/66—Closed external refrigeration cycle with multi component refrigerant [MCR], e.g. mixture of hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/902—Details about the refrigeration cycle used, e.g. composition of refrigerant, arrangement of compressors or cascade, make up sources, use of reflux exchangers etc.

Landscapes

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

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to the methods for liquefying a hydrocarbon stream. Step a: passing the feed gas simultaneously with the flow of the cooling mixture through the heat exchanger so as to obtain at least partially liquefied hydrocarbon stream with the temperature of less than -140 °C. Stage b: draining the flow of the cooling mixture from the heat exchanger through the outlet with the highest temperature of the heat exchanger. Step c: feeding the cooling mixture, which is obtained in step b to the phase separator in order to obtain the gaseous refrigerant stream and the first liquid refrigerant stream. Step d: passing the first liquid refrigerant stream, which is obtained in step c through the heat exchanger from the first inlet to the "intermediate" outlet, behind which the refrigerant stream thus obtained is throttled, wherein the temperature T1 in the mentioned outlet is such that, as a result of mentioned throttling, the gaseous fraction is less than 20 %. Step e: passing the gaseous refrigerant stream, which is obtained in step c through the heat exchanger from the inlet to the outlet opening at the temperature T3, the lowest temperature of the mentioned heat exchanger.EFFECT: method for liquefying a hydrocarbon stream is proposed.9 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к способу сжижения потока углеводородов, таких как природный газ, в частности, в процессе производства сжиженного природного газа. На типичных предприятиях по сжижению природного газа, где используется цикл с охлаждающей смесью, потоки хладагента предназначены для производства холода на различных ступенях главного теплообменника посредством испарения за счет тепла потока углеводородов, подлежащего сжижению (обычно, природного газа).The present invention relates to a method for liquefying a stream of hydrocarbons, such as natural gas, in particular during the production of liquefied natural gas. In typical natural gas liquefaction plants where a cycle with a cooling mixture is used, the refrigerant flows are designed to produce cold at various stages of the main heat exchanger by evaporation due to the heat of the hydrocarbon stream to be liquefied (usually natural gas).

Природный газ желательно сжижать по целому ряду причин. Например, в жидком состоянии природный газ проще хранить и транспортировать на большие расстояния, так как при данной массе он занимает меньший объем и не требует хранения при повышенном давлении.It is desirable to liquefy natural gas for a number of reasons. For example, in a liquid state, natural gas is easier to store and transport over long distances, since at a given mass it takes up a smaller volume and does not require storage at high pressure.

Известно несколько способов сжижения потока природного газа с целью получения сжиженного природного газа (СПГ). Обычно, охлаждающую смесь сжимают при помощи компрессора и разделяют на газообразный поток и, по меньшей мере, один жидкий поток, после чего эти два потока объединяют с получением двухфазного потока. Двухфазный поток подают в главный теплообменник, где он полностью сжижается и переохлаждается до наименьшей температуры процесса, обычно, до температуры потока сжиженного природного газа. У выходного отверстия теплообменника с наименьшей температурой хладагент дросселируют и снова подают в главный теплообменник с целью испарения за счет тепла обогащенной углеводородами фракции, которая сжижается.Several methods are known for liquefying a natural gas stream to produce liquefied natural gas (LNG). Typically, the cooling mixture is compressed using a compressor and separated into a gaseous stream and at least one liquid stream, after which the two streams are combined to form a two-phase stream. The two-phase stream is fed to the main heat exchanger, where it is completely liquefied and supercooled to the lowest process temperature, usually to the temperature of the liquefied natural gas stream. At the outlet of the heat exchanger with the lowest temperature, the refrigerant is throttled and again fed to the main heat exchanger in order to evaporate due to the heat of the hydrocarbon-rich fraction that is liquefied.

Это решение не является оптимальным из-за двухфазного состава потока хладагента, когда две фазы объединены и в таком состоянии поданы в теплообменник. Причина в том, что жидкий поток хладагента содержит самые тяжелые соединения. Они испаряются при большей температуре, нежели более легкие соединения, такие как, например, азот или метан. Следовательно, его используют для производства холода с промежуточной температурой (обычно, примерно, от -30°С до -50°С для предварительного охлаждения и частичного сжижения подлежащей сжижению смеси углеводородов). С другой стороны, газообразный поток хладагента содержит самые легкие соединения. Его используют для производства холода с меньшей температурой (обычно, менее -100°С) с целью сжижения и полного переохлаждения подлежащей сжижению смеси углеводородов. Следовательно, необходимо, чтобы перед дросселированием и испарением за счет тепла подлежащего сжижению потока углеводородов жидкий хладагент был переохлажден настолько же, насколько и газообразный хладагент. Вот в чем заключается типичный способ известного уровня техники.This solution is not optimal due to the two-phase composition of the refrigerant stream, when the two phases are combined and in this state are supplied to the heat exchanger. The reason is that the liquid refrigerant stream contains the heaviest compounds. They evaporate at a higher temperature than lighter compounds, such as, for example, nitrogen or methane. Therefore, it is used to produce cold at an intermediate temperature (typically from about -30 ° C to -50 ° C for pre-cooling and partial liquefaction of the mixture of hydrocarbons to be liquefied). On the other hand, the gaseous refrigerant stream contains the lightest compounds. It is used to produce cold at a lower temperature (usually less than -100 ° C) in order to liquefy and completely supercool the mixture of hydrocarbons to be liquefied. Therefore, it is necessary that before the throttling and evaporation due to the heat of the hydrocarbon stream to be liquefied, the liquid refrigerant be as cold as the gaseous refrigerant. This is a typical prior art process.

Кроме того, в патентной заявке US2009/0260392 А1 описано сжижение обогащенной углеводородами фракции охлаждающей смесью, при этом, охлаждающую смесь разделяют в фазоразделителе на газовую фазу и жидкую фазу после стадии сжатия и охлаждения указанной охлаждающей смеси. Затем две фазы хладагента охлаждают отдельно и объединяют только после их дросселирования. После объединения две фазы в форме двухфазного потока снова подают в теплообменник, где они нагреваются за счет тепла природного газа, который сжижается. Такое нагревание происходит и в жидкой, и в газовой фазе хладагента после того, как эти потоки хладагента дросселировали.In addition, patent application US2009 / 0260392 A1 describes the liquefaction of a hydrocarbon-rich fraction of a cooling mixture, wherein the cooling mixture is separated in a phase separator into a gas phase and a liquid phase after the compression and cooling stage of said cooling mixture. Then the two phases of the refrigerant are cooled separately and combined only after they are throttled. After combining, the two phases in the form of a two-phase flow are again fed into the heat exchanger, where they are heated by the heat of natural gas, which is liquefied. Such heating occurs in both the liquid and gas phases of the refrigerant after these refrigerant flows are throttled.

Таким образом, авторами настоящего изобретения разработан способ, позволяющий решить поставленную выше задачу и, одновременно, оптимизировать энергозатраты.Thus, the authors of the present invention have developed a method that allows to solve the above problem and, at the same time, optimize energy consumption.

Предлагаемое решение заключается в подаче жидкого потока хладагента и газообразного потока хладагента в главный теплообменник по отдельности. Жидкость затем охлаждают до промежуточной температуры, тогда как газ сжижают и охлаждают до наименьшей температуры выходного отверстия главного теплообменника. Затем сжиженный газообразный хладагент дросселируют и снова подают в главный теплообменник. Он смешивается с охлажденным жидким хладагентом, который также заранее дросселируют, когда он достигает заданного температурного уровня.The proposed solution is to supply a liquid refrigerant stream and a gaseous refrigerant stream separately to the main heat exchanger. The liquid is then cooled to an intermediate temperature, while the gas is liquefied and cooled to the lowest outlet temperature of the main heat exchanger. Then the liquefied gaseous refrigerant is throttled and again fed to the main heat exchanger. It mixes with chilled liquid refrigerant, which is also pre-throttled when it reaches a predetermined temperature level.

Предметом настоящего изобретения является способ сжижения потока углеводородов, таких как природный газ, поступающего как сырьевой поток, при этом, способ включает, по меньшей мере, следующие стадии:The subject of the present invention is a method for liquefying a stream of hydrocarbons, such as natural gas, coming in as a feed stream, the method comprising at least the following steps:

Стадия а: пропускание исходного газа через теплообменник противотоком к потоку охлаждающей смеси с тем, чтобы получить, по меньшей мере частично, сжиженный поток углеводородов с температурой менее -140°С;Stage a: passing the source gas through the heat exchanger countercurrent to the flow of the cooling mixture in order to obtain, at least partially, a liquefied stream of hydrocarbons with a temperature of less than -140 ° C;

Стадия b: отведение потока охлаждающей смеси из теплообменника через выходное отверстие в том месте, где температура теплообменника является наибольшей;Stage b: diverting the flow of the cooling mixture from the heat exchanger through the outlet at the point where the temperature of the heat exchanger is the highest;

Стадия с: подача охлаждающей смеси, полученной на стадии b, в фазоразделитель с целью получения газообразного потока хладагента и первого жидкого потока хладагента;Stage C: the supply of the cooling mixture obtained in stage b, in the phase separator in order to obtain a gaseous stream of refrigerant and the first liquid stream of refrigerant;

Стадия d: пропускание первого жидкого потока хладагента, полученного на стадии с, через теплообменник от первого входного отверстия до «промежуточного» выходного отверстия, за которым полученный таким образом поток хладагента дросселируют, при этом, температура Т1 в указанном выходном отверстии такова, что в результате указанного дросселирования газообразная фракция составляет менее 20%, предпочтительно, менее 10%;Stage d: passing the first liquid stream of the refrigerant obtained in stage c through the heat exchanger from the first inlet to the “intermediate” outlet, after which the thus obtained refrigerant stream is throttled, while the temperature T1 in the specified outlet is such that as a result said throttling, the gaseous fraction is less than 20%, preferably less than 10%;

Стадия е, параллельная стадии d: сжатие газообразного потока хладагента, полученного на стадии с, и охлаждение перед подачей полученного таким образом потока хладагента в фазоразделитель с целью разделения на газообразный поток хладагента и второй жидкий поток хладагента;Stage e, parallel to stage d: compressing the gaseous stream of the refrigerant obtained in stage c, and cooling before feeding the thus obtained refrigerant stream to the phase separator in order to separate into a gaseous stream of refrigerant and a second liquid refrigerant stream;

Стадия f: пропускание второго жидкого потока хладагента, полученного на стадии е, через теплообменник от второго входного отверстия до выходного отверстия, за которым полученный таким образом поток хладагента дросселируют, при этом, температура Т2 в указанном выходном отверстии выше Т1 и при этом такова, что в результате указанного дросселирования газообразная фракция составляет менее 20%, предпочтительно, менее 10%;Stage f: passing the second liquid stream of the refrigerant obtained in stage e through the heat exchanger from the second inlet to the outlet, after which the thus obtained refrigerant stream is throttled, while the temperature T2 in the specified outlet is higher than T1 and is such that as a result of said throttling, the gaseous fraction is less than 20%, preferably less than 10%;

Стадия g: пропускание газообразного потока хладагента, полученного на стадии е, через теплообменник от третьего входного отверстия до выходного отверстия с температурой Т3, которая представляет собой самую низкую температуру указанного теплообменника, для получения сжиженного потока, а затем, дросселирование полученного таким образом потока;Stage g: passing a gaseous stream of the refrigerant obtained in stage e through the heat exchanger from the third inlet to the outlet with a temperature T3, which is the lowest temperature of the specified heat exchanger, to obtain a liquefied stream, and then, throttling the stream thus obtained;

Стадия h: пропускание потока, полученного на стадии g, через теплообменник от входного отверстия с температурой Т3 до выходного отверстия с температурой, приблизительно равной температуре Т2;Stage h: passing the stream obtained in stage g through the heat exchanger from the inlet with a temperature T3 to the outlet with a temperature approximately equal to the temperature T2;

Стадия i: смешивание потока хладагента, полученного на стадии h, с потоком хладагента, полученным на стадии f, затем, пропускание этой смеси через теплообменник от входного отверстия с температурой, приблизительно равной Т2, до выходного отверстия с температурой, приблизительно равной Т1;Stage i: mixing the refrigerant stream obtained in stage h with the refrigerant stream obtained in stage f, then passing this mixture through the heat exchanger from the inlet with a temperature of approximately equal to T2 to the outlet with a temperature of approximately equal to T1;

Стадия j: смешивание потока хладагента, полученного на стадии i, с потоком хладагента, полученным на стадии d, затем, пропускание этой смеси через теплообменник до выходного отверстия.Stage j: mixing the flow of the refrigerant obtained in stage i with the flow of the refrigerant obtained in stage d, then passing this mixture through the heat exchanger to the outlet.

Более конкретно, предмет настоящего изобретения относится к:More specifically, an object of the present invention relates to:

- Способу, определенному выше, отличающемуся тем, что поток охлаждающей смеси циркулирует в замкнутом контуре охлаждения.- The method defined above, characterized in that the flow of the cooling mixture circulates in a closed cooling circuit.

- Способу, определенному выше, отличающемуся тем, что он включает стадию, предшествующую стадии с, сжатия охлаждающей смеси, полученной на стадии b, и последующего охлаждения.- The method defined above, characterized in that it comprises a step preceding step c, compressing the cooling mixture obtained in step b and then cooling.

- Способу, определенному выше, отличающемуся тем, что Т1 составляет от -30°С до -50°С.- The method defined above, characterized in that T1 is from -30 ° C to -50 ° C.

- Способу, определенному выше, отличающемуся тем, что Т2 составляет от -80°С до -110°С.- The method defined above, characterized in that T2 is from -80 ° C to -110 ° C.

- Способу, определенному выше, отличающемуся тем, что Т3 составляет от -140°С до -170°С.- The method defined above, characterized in that T3 is from -140 ° C to -170 ° C.

- Способу, определенному выше, отличающемуся тем, что поток охлаждающей смеси содержит компоненты, выбранные из азота, метана, этилена, этана, бутана и пентана.- The method defined above, characterized in that the flow of the cooling mixture contains components selected from nitrogen, methane, ethylene, ethane, butane and pentane.

- Способу, определенному выше, отличающемуся тем, что газообразный поток хладагента, полученный на стадии е, содержит азот и метан.- The method defined above, characterized in that the gaseous refrigerant stream obtained in stage e, contains nitrogen and methane.

- Способу, определенному выше, отличающемуся тем, что в нем не используется насос.- The method defined above, characterized in that it does not use a pump.

Благодаря способу, являющемуся предметом настоящего изобретения, становится возможной оптимизация использования жидкого и газообразного потоков хладагента в цикле сжижения при условии, что жидкость, содержащую самые тяжелые компоненты, не нужно переохлаждать в такой степени, как газообразный хладагент.Thanks to the method of the present invention, it becomes possible to optimize the use of liquid and gaseous refrigerant streams in the liquefaction cycle, provided that the liquid containing the heaviest components does not need to be cooled to the same extent as gaseous refrigerant.

Кроме этого, в способе, являющемся предметом настоящего изобретения, не используется насос, поскольку промежуточную жидкость (выше именуемую первый жидкий поток хладагента, полученный на стадии с) не перекачивают насосом с целью смешивания с жидкостью с высоким давлением (выше именуемой второй жидкий поток хладагента, полученный на стадии е).In addition, the pump is not used in the method of the present invention, since the intermediate liquid (hereinafter referred to as the first refrigerant liquid stream obtained in step c) is not pumped to mix with a high pressure liquid (above the second refrigerant liquid stream, obtained in step e).

Это особенно выгодно с точки зрения капитальных затрат.This is especially beneficial in terms of capital costs.

Хотя способ настоящего изобретения применим к различным исходным потокам углеводородов, он особенно хорошо подходит для потоков природного газа, подлежащим сжижению. Кроме того, специалистам в данной области понятно, что после сжижения сжиженный природный газ, если нужно, может быть подвергнут дальнейшей обработке. Например, давление полученного сжиженного природного газа может быть снижено при помощи клапана Джоуля-Томсона или при помощи турбины. Кроме того, могут быть осуществлены другие промежуточные стадии обработки между разделением газа и жидкости и охлаждением. Подлежащий сжижению поток углеводородов в большинстве случаев представляет собой поток природного газа, полученный из газового или нефтяного коллектора. В качестве альтернативы, поток природного газа также может быть получен из другого источника, в том числе, искусственного источника, такого как процесс Фишера-Тропша. Обычно, поток природного газа состоит, по существу, из метана. Предпочтительно, исходный поток содержит, по меньшей мере, 60% мол. метана, предпочтительно, по меньшей мере, 80% мол. метана. В зависимости от источника, природный газ может содержать некоторое количество более тяжелых, нежели метан, углеводородов, таких как этан, пропан, бутан и пентан, а также некоторое количество ароматических углеводородов. Поток природного газа также может содержать неуглеводородные продукты, такие как Н2О, N2, СО2, H2S и другие серосодержащие соединения и т.п.Although the method of the present invention is applicable to various hydrocarbon feed streams, it is particularly suitable for natural gas streams to be liquefied. In addition, specialists in this field it is clear that after liquefaction of liquefied natural gas, if necessary, can be subjected to further processing. For example, the pressure of the resulting liquefied natural gas can be reduced using a Joule-Thomson valve or using a turbine. In addition, other intermediate processing steps between gas-liquid separation and cooling can be carried out. The hydrocarbon stream to be liquefied is in most cases a natural gas stream obtained from a gas or oil reservoir. Alternatively, the natural gas stream can also be obtained from another source, including an artificial source, such as the Fischer-Tropsch process. Typically, a natural gas stream consists essentially of methane. Preferably, the feed stream contains at least 60 mol%. methane, preferably at least 80 mol%. methane. Depending on the source, natural gas may contain some heavier hydrocarbons than methane, such as ethane, propane, butane and pentane, as well as some aromatic hydrocarbons. The natural gas stream may also contain non-hydrocarbon products such as H 2 O, N 2 , CO 2 , H 2 S and other sulfur-containing compounds and the like.

Исходный поток, содержащий природный газ, до подачи в теплообменник может быть подвергнут предварительной обработке. Предварительная обработка может включать снижение содержания и/или удаление нежелательных компонентов, таких как СО2 и H2S, или другие стадии, такие как предварительное охлаждение и/или повышение давления. Учитывая, что эти мероприятия хорошо известны специалистам в данной области, в данном документе они подробно не описываются.The feed stream containing natural gas may be pretreated before being fed to the heat exchanger. Pretreatment may include reducing and / or removing undesirable components, such as CO 2 and H 2 S, or other steps, such as pre-cooling and / or pressure increase. Given that these activities are well known to specialists in this field, they are not described in detail in this document.

Выражение «природный газ» в контексте настоящей заявки относится к любому составу, содержащему углеводороды, включающие, по меньшей мере, метан. Оно охватывает как «неочищенный» состав (до какой-либо обработки, такой как очистка или промывка), так и любой состав, уже частично, по существу или полностью обработанный, в результате чего из него частично или полностью удалено одно или несколько соединений, включая, помимо прочего, серу, диоксид углерода, воду и углеводороды, состоящие из двух или более атомов углерода. Фазоразделитель может представлять собой любую установку, колонну или агрегат, пригодные для разделения охлаждающей смеси на газообразный поток хладагента и жидкий поток хладагента. Такие фазоразделители известны в данной области техники и в данном документе подробно не описываются.The expression "natural gas" in the context of this application refers to any composition containing hydrocarbons, including at least methane. It covers both the “untreated” composition (prior to any treatment, such as cleaning or washing), and any composition that has already been partially, substantially or completely treated, as a result of which one or more compounds have been partially or completely removed, including but not limited to sulfur, carbon dioxide, water and hydrocarbons consisting of two or more carbon atoms. The phase separator can be any installation, column, or unit suitable for separating the cooling mixture into a gaseous refrigerant stream and a liquid refrigerant stream. Such phase separators are known in the art and are not described in detail herein.

Теплообменник может представлять собой колонну, секцию или другое устройство, пригодное для пропускания некоторого количества потоков и осуществления, таким образом, прямого или косвенного теплообмена между одной или несколькими линиями тока хладагента и одним или несколькими исходными потоками.The heat exchanger may be a column, section, or other device suitable for passing a certain number of flows and, thus, directly or indirectly exchanging heat between one or more refrigerant flow lines and one or more source streams.

Далее изобретение описано более подробно со ссылкой на чертеж, на котором показана технологическая схема конкретного варианта осуществления способа, соответствующего изобретению.The invention will now be described in more detail with reference to the drawing, which shows a flow diagram of a particular embodiment of the method according to the invention.

Как показано на чертеже, поток 1 природного газа, необязательно, подвергнутый предварительной обработке (обычно, отделению части, по меньшей мере, одного из следующих компонентов: воды, СО2, метанола, серосодержащих соединений), подают в теплообменник 2 с целью сжижения.As shown in the drawing, a natural gas stream 1, optionally subjected to pre-treatment (typically, separating a portion of at least one of the following components: water, CO 2 , methanol, sulfur-containing compounds), is supplied to the heat exchanger 2 for liquefaction.

Таким образом, на чертеже показан способ сжижения исходного потока 1. Исходный поток 1 может представлять собой поток любого предварительно обработанного пригодного газа, в котором снижено содержание одного или нескольких из таких веществ, как сера, диоксид углерода и вода, с целью обеспечения соответствия условиям криогенных температур, как известно в данной области техники.Thus, the drawing shows a method of liquefying the feed stream 1. The feed stream 1 can be a stream of any pre-treated suitable gas, in which one or more of substances such as sulfur, carbon dioxide and water are reduced in order to ensure compliance with cryogenic conditions temperatures, as is known in the art.

Необязательно, исходный поток 1 может быть подвергнут обработке на одной или нескольких стадиях предварительного охлаждения, как известно в данной области техники. Одна или несколько стадий предварительного охлаждения могут включать один или несколько контуров охлаждения. Например, исходный поток природного газа, как правило, подвергают обработке, когда начальная температура составляет 30-50°С. После прохождения одной или нескольких стадий предварительного охлаждения температура исходного потока природного газа может быть снижена до -30 - -70°С.Optionally, feed stream 1 can be processed in one or more pre-cooling steps, as is known in the art. One or more pre-cooling steps may include one or more cooling loops. For example, the natural gas feed stream is typically treated when the initial temperature is 30-50 ° C. After passing through one or more stages of pre-cooling, the temperature of the initial stream of natural gas can be reduced to -30 - -70 ° C.

Как показано на чертеже, теплообменник 2, предпочтительно, представляет собой спиральный криогенный теплообменник. Криогенные теплообменники известны в данной области техники, они могут характеризоваться различным взаимным расположением исходных потоков и потоков хладагента. Кроме того, такие теплообменники также могут быть снабжены одной или несколькими линиями, обеспечивающими пропускание других потоков, таких как потоки хладагента для других стадий процесса охлаждения, например, в способах сжижения. Эти другие линии или потоки не представлены на чертеже с целью его упрощения.As shown in the drawing, heat exchanger 2 is preferably a spiral cryogenic heat exchanger. Cryogenic heat exchangers are known in the art, they can be characterized by different relative positions of the source and refrigerant streams. In addition, such heat exchangers can also be provided with one or more lines that allow the passage of other flows, such as refrigerant flows for other stages of the cooling process, for example, in liquefaction processes. These other lines or streams are not shown in the drawing in order to simplify it.

Исходный поток 1 поступает в теплообменник 2 через входное отверстие 3 для исходного потока и проходит через теплообменник по линии 4, затем выводится из теплообменника через выходное отверстие 5, где он представляет собой сжиженный, по меньшей мере частично, поток углеводородов 6. Сжиженный поток 6, предпочтительно, сжижен полностью и даже переохлажден, а также может быть подвергнут обработке, описанной ниже. Когда сжиженный поток 6 представляет собой сжиженный природный газ, его температура может составлять, приблизительно, от -150°С до -160°С. Сжижение исходного потока 1 осуществляют при помощи контура 7 с жидким хладагентом. В контуре 7 хладагента циркулирует охлаждающая смесь, при этом, указанную охлаждающую смесь, предпочтительно, выбирают из группы, состоящей из азота, метана, этана, этилена, пропана, пропилена, бутана, пентана и т.д. Состав охлаждающей смеси может изменяться в зависимости от условии и параметров, присущих теплообменнику 2, как известно в данной области техники.The source stream 1 enters the heat exchanger 2 through the inlet 3 for the source stream and passes through the heat exchanger through line 4, then is discharged from the heat exchanger through the outlet 5, where it is a liquefied, at least partially, hydrocarbon stream 6. The liquefied stream 6, preferably liquefied completely and even supercooled, and may also be subjected to the processing described below. When the liquefied stream 6 is a liquefied natural gas, its temperature may be from about -150 ° C to -160 ° C. The liquefaction of the feed stream 1 is carried out using a circuit 7 with liquid refrigerant. A cooling mixture circulates in the refrigerant circuit 7, wherein said cooling mixture is preferably selected from the group consisting of nitrogen, methane, ethane, ethylene, propane, propylene, butane, pentane, etc. The composition of the cooling mixture may vary depending on the condition and parameters inherent in the heat exchanger 2, as is known in the art.

В соответствии с порядком функционирования теплообменника 2, представленного на чертеже, газообразный поток 8 хладагента подают в теплообменник 2 через входное отверстие 9, от которого, сжижаясь и переохлаждаясь, от проходит через теплообменник 2 по линии 10 до выходного отверстия 11. Температура Т3 выходного отверстия 11 является наименьшей температурой теплообменника 2. Т3, обычно, составляет от -140°С до -170°С, например, -160°С. По мере прохождения по линии 10, газообразный поток 8 хладагента сжижается, поэтому поток хладагента после выходного отверстия 11 представляет собой жидкий поток 12. Затем поток 12 хладагента дросселируют, например, при помощи клапана 13, получая первый поток 14 хладагента с пониженным давлением. Первый поток 14 затем подают в теплообменник 2 через входное отверстие 15.In accordance with the operating order of the heat exchanger 2 shown in the drawing, the gaseous stream of refrigerant 8 is fed into the heat exchanger 2 through the inlet 9, from which, liquefying and supercooling, passes through the heat exchanger 2 through line 10 to the outlet 11. The temperature T3 of the outlet 11 is the lowest temperature of heat exchanger 2. T3 is usually from -140 ° C to -170 ° C, for example -160 ° C. As it passes through line 10, the gaseous refrigerant stream 8 is liquefied, so the refrigerant stream after the outlet 11 is a liquid stream 12. Then, the refrigerant stream 12 is throttled, for example, by means of a valve 13, to obtain a first reduced pressure refrigerant stream 14. The first stream 14 is then fed to the heat exchanger 2 through the inlet 15.

Жидкий поток 16 хладагента подают в теплообменник 2 через входное отверстие 17, от которого он проходит через теплообменник 2 по линии 18. Жидкий поток 16 хладагента выводят из теплообменника через выходное отверстие 19, находящееся на промежуточном уровне между верхом и низом указанного теплообменника, температура в котором, Т2, больше, чем Т3. Например, Т2 составляет от -90°С до -110°С. Поток 20 хладагента после выходного отверстия 19 дросселируют при помощи дросселирующего устройства 21, например, клапана, с целью снижения его давления и получения второго потока 22 хладагента со сниженным давлением. Поток 22 затем снова направляют в теплообменник 2 через входное отверстие 23, от которого он проходит до выходного отверстия 24 теплообменника.The liquid stream 16 of the refrigerant is fed into the heat exchanger 2 through the inlet 17, from which it passes through the heat exchanger 2 through line 18. The liquid stream 16 of the refrigerant is removed from the heat exchanger through the outlet 19, located at an intermediate level between the top and bottom of the specified heat exchanger, the temperature in which , T2, greater than T3. For example, T2 is from -90 ° C to -110 ° C. The refrigerant stream 20 after the outlet 19 is throttled by means of a throttling device 21, for example, a valve, in order to reduce its pressure and obtain a second refrigerant stream 22 with reduced pressure. The stream 22 is then again directed to the heat exchanger 2 through the inlet 23, from which it passes to the outlet 24 of the heat exchanger.

Другой жидкий поток 25 хладагента подают в теплообменник 2 через входное отверстие 26, от которого он идет через теплообменник 2 по линии 27. Жидкий поток 25 хладагента выводят из теплообменника через выходное отверстие 28, находящееся на промежуточном уровне между верхом и низом указанного теплообменника, температура в котором, Т1, больше, чем Т2. Например, Т1 составляет от -30°С до -50°С. Поток 29 хладагента после выходного отверстия 28 дросселируют при помощи дросселирующего устройства 30, например, клапана, с целью снижения его давления и получения третьего потока 31 хладагента со сниженным давлением. Предпочтительно, величины давления первого, второго и третьего потоков 14, 22 и 31 хладагента со сниженным давлением, приблизительно, равны, например, составляют, приблизительно, 3 бар абс.Another liquid refrigerant stream 25 is supplied to the heat exchanger 2 through the inlet 26, from which it flows through the heat exchanger 2 via line 27. The liquid refrigerant stream 25 is removed from the heat exchanger through the outlet 28 located at an intermediate level between the top and bottom of the specified heat exchanger, the temperature in which, T1, is greater than T2. For example, T1 is from -30 ° C to -50 ° C. The refrigerant stream 29 after the outlet 28 is throttled by means of a throttling device 30, for example, a valve, in order to reduce its pressure and obtain a third refrigerant stream 31 with reduced pressure. Preferably, the pressure values of the first, second and third refrigerant flows 14, 22 and 31 with reduced pressure are approximately equal, for example, are approximately 3 bar abs.

Будучи поданным в теплообменник 2, поток 14 хладагента испаряется, по меньшей мере частично, проходя до выходного отверстия 34, а после выходного отверстия 34 его соединяют с потоком 22, получаемым после дросселирования охлажденного жидкого потока 16 хладагента, смешиваясь, эти два потока образуют поток 22. Точно так же, этот поток 22 хладагента смешивают с потоком 31 хладагента после выходного отверстия 24.Once supplied to the heat exchanger 2, the refrigerant stream 14 is vaporized, at least partially, to the outlet 34, and after the outlet 34 it is connected to the stream 22 obtained by throttling the cooled liquid refrigerant stream 16, mixing, these two streams form a stream 22 Similarly, this refrigerant stream 22 is mixed with the refrigerant stream 31 after the outlet 24.

Поток 31 снова подают в теплообменник 2 через входное отверстие 32, проходя до выходного отверстия 33 теплообменника, он полностью испаряется. Газообразный поток 35 хладагента циркулирует в контуре 7 охлаждения после выходного отверстия 33 теплообменника при комнатной температуре (т.е., температуре, измеряемой в пространстве, где размещено устройство для осуществления способа настоящего изобретения. Эта температура составляет, например, от -20°С до 45°С). Поток хладагента сжимают при помощи компрессора 36. Способы сжатия известны в данной области техники; компрессор 36 представляет собой, например, компрессор, по меньшей мере, с двумя адиабатическими секциями А и В, включая, таким образом, по меньшей мере, два охлаждающих устройства 37 и 38. После сжатия в первой секции А компрессора 36, поток 35 хладагента охлаждают при помощи охлаждающего устройства 37, затем частично конденсируют и получают двухфазный поток 39 хладагента. Например, давление на выходе секции А компрессора 36 составляет около 18 бар абс., а температура равна, примерно, 130°С. Обычно, температура на выходе охлаждающего устройства 37 составляет около 25°С.The stream 31 is again fed into the heat exchanger 2 through the inlet 32, passing to the outlet 33 of the heat exchanger, it completely evaporates. The gaseous refrigerant stream 35 circulates in the cooling circuit 7 after the heat exchanger outlet 33 at room temperature (i.e., the temperature measured in the space where the device for carrying out the method of the present invention is located. This temperature is, for example, from −20 ° C. to 45 ° C). The refrigerant stream is compressed by compressor 36. Compression methods are known in the art; compressor 36 is, for example, a compressor with at least two adiabatic sections A and B, thus including at least two cooling devices 37 and 38. After compression in the first section A of compressor 36, the refrigerant stream 35 is cooled using a cooling device 37, then partially condensed and get a two-phase stream 39 of refrigerant. For example, the pressure at the outlet of section A of compressor 36 is about 18 bar abs. And the temperature is about 130 ° C. Typically, the outlet temperature of the cooling device 37 is about 25 ° C.

Поток 39 хладагента направляют в фазоразделитель 40, в котором двухфазный поток хладагента разделяется на газообразный поток 41 и первый жидкий поток 25. Этот первый жидкий поток 25 хладагента состоит из самых тяжелых элементов потока хладагента контура 7 охлаждения, т.е., в частности, компонентов, включающих более четырех атомов углерода. Затем жидкий поток 25 хладагента направляют по описанной выше траектории через входное отверстие 26 теплообменника 2.The refrigerant stream 39 is directed to a phase separator 40, in which the two-phase refrigerant stream is separated into a gaseous stream 41 and a first liquid stream 25. This first liquid refrigerant stream 25 consists of the heaviest elements of the refrigerant stream of the cooling circuit 7, i.e., in particular, the components comprising more than four carbon atoms. Then, the liquid refrigerant stream 25 is guided along the path described above through the inlet 26 of the heat exchanger 2.

Газообразный поток 41 хладагента сжимают в секции В компрессора. Обычно, давление на выходе секции В составляет около 50 бар абс. После сжатия поток хладагента частично конденсируют при помощи охлаждающего устройства 38 и получают двухфазный поток 42 хладагента. Обычно, его температура примерно равна комнатной. Поток 42 хладагента направляют в фазоразделитель 43, в котором указанный поток хладагента разделяется на газообразный поток 8 и второй жидкий поток 16. Указанный второй жидкий поток 16 хладагента состоит из более легких элементов, чем элементы, содержащиеся в жидком потоке 25, но более тяжелых, чем элементы, содержащиеся в газообразном потоке 8. После этого жидкий поток 16 хладагента направляют по пописанной выше траектории через входное отверстие 17 теплообменника 2. Газообразный поток 8 хладагента направляют по описанной выше траектории через входное отверстие 9 теплообменника 2. Этот газообразный поток 8 хладагента содержит самые легкие элементы потока хладагента контура 7 охлаждения, т.е., как правило, азот и метан.The gaseous refrigerant stream 41 is compressed in the compressor section B. Typically, the pressure at the outlet of section B is about 50 bar abs. After compression, the refrigerant stream is partially condensed using the cooling device 38 and a two-phase refrigerant stream 42 is obtained. Usually, its temperature is approximately equal to room temperature. The refrigerant stream 42 is directed to a phase separator 43, in which the specified refrigerant stream is separated into a gaseous stream 8 and a second liquid stream 16. The specified second liquid refrigerant stream 16 consists of lighter elements than elements contained in the liquid stream 25, but heavier than elements contained in the gaseous stream 8. After that, the liquid refrigerant stream 16 is directed along the path described above through the inlet 17 of the heat exchanger 2. The gaseous refrigerant stream 8 is directed along the above-described path through the outlet 9 of the heat exchanger 2. This gaseous refrigerant stream 8 contains the lightest elements of the refrigerant stream of the cooling circuit 7, i.e., as a rule, nitrogen and methane.

Выражение «температура, приблизительно равная другой температуре» означает равенство температур в пределах плюс/минус 5°С.The expression "temperature approximately equal to another temperature" means the equality of temperatures within plus / minus 5 ° C.

Сжиженный природный газ 6, полученный способом настоящего изобретения, затем, например, может быть направлен на хранение или транспортировку.Liquefied natural gas 6 obtained by the method of the present invention, then, for example, can be sent for storage or transportation.

Способ, являющийся предметом настоящего изобретения, обеспечивает, в частности, получение следующих преимуществ:The method that is the subject of the present invention, provides, in particular, obtaining the following advantages:

- Оптимизация энергопотребления в цикле охлаждения. Причина в том, что жидкие потоки хладагента не переохлаждают более, чем это необходимо (обычно, они характеризуются соответствием температур в точках 20 и 28 отведения из теплообменника), и в оптимизации состава испаряющегося потока хладагента (содержащего самые легкие компоненты) у выходного отверстия главного теплообменника с самой низкой температурой.- Optimization of energy consumption in the cooling cycle. The reason is that the liquid flows of the refrigerant do not overcool more than necessary (usually, they are characterized by the correspondence of the temperatures at points 20 and 28 of the drain from the heat exchanger) and in the optimization of the composition of the evaporating flow of the refrigerant (containing the lightest components) at the outlet of the main heat exchanger with the lowest temperature.

- Оптимизация капитальных затрат, в частности, путем уменьшения размера теплообменника, в котором осуществляется сжижение обогащенной углеводородами фракции, поскольку в контуре охлаждения не используется насос.- Optimization of capital costs, in particular by reducing the size of the heat exchanger in which the fraction enriched in hydrocarbons is liquefied, since a pump is not used in the cooling circuit.

Claims (19)

1. Способ сжижения потока углеводородов, таких как природный газ, поступающего как сырьевой поток (1), который включает, по меньшей мере, следующие стадии:1. A method of liquefying a stream of hydrocarbons, such as natural gas, coming in as a feed stream (1), which comprises at least the following steps: стадия а: пропускание исходного газа (1) через теплообменник (2) противотоком к потоку охлаждающей смеси с тем, чтобы получить по меньшей мере частично сжиженный поток углеводородов с температурой менее -140°С;stage a: passing the source gas (1) through the heat exchanger (2) countercurrent to the flow of the cooling mixture in order to obtain at least partially liquefied hydrocarbon stream with a temperature of less than -140 ° C; стадия b: отведение потока (35) охлаждающей смеси из теплообменника (2) через выходное отверстие (33) в том месте, где температура теплообменника является наибольшей;stage b: diverting the flow of the cooling mixture (35) from the heat exchanger (2) through the outlet (33) at the point where the temperature of the heat exchanger is the highest; стадия с: подача охлаждающей смеси (35), полученной на стадии b, в фазоразделитель (40) с целью получения газообразного потока (41) хладагента и первого жидкого потока (25) хладагента;step c: supplying a cooling mixture (35) obtained in step b to a phase separator (40) to obtain a gaseous refrigerant stream (41) and a first refrigerant liquid stream (25); стадия d: пропускание первого жидкого потока (25) хладагента, полученного на стадии с, через теплообменник (2) от первого входного отверстия (26) до «промежуточного» выходного отверстия (28), за которым полученный таким образом поток хладагента дросселируют, при этом температура Т1 в указанном выходном отверстии (28) такова, что в результате указанного дросселирования газообразная фракция составляет менее 20%, предпочтительно, менее 10%;stage d: passing the first liquid stream (25) of the refrigerant obtained in stage c through the heat exchanger (2) from the first inlet (26) to the “intermediate” outlet (28), after which the thus obtained refrigerant stream is throttled, while the temperature T1 in said outlet (28) is such that, as a result of said throttling, the gaseous fraction is less than 20%, preferably less than 10%; стадия е, параллельная стадии d: сжатие газообразного потока (41) хладагента, полученного на стадии с, и охлаждение перед подачей полученного таким образом потока (42) хладагента в фазоразделитель (43) с целью разделения на газообразный поток (8) хладагента и второй жидкий поток (16) хладагента;step e parallel to step d: compressing the gaseous stream (41) of refrigerant obtained in step c and cooling before supplying the thus obtained refrigerant stream (42) to a phase separator (43) to separate the gaseous stream (8) of the refrigerant and the second liquid refrigerant stream (16); стадия f: пропускание второго жидкого потока (16) хладагента, полученного на стадии е, через теплообменник (2) от второго входного отверстия (17) до выходного отверстия (19), за которым полученный таким образом поток хладагента дросселируют, при этом температура Т2 в указанном выходном отверстии (19) выше Т1 и при этом такова, что в результате указанного дросселирования газообразная фракция составляет менее 20%, предпочтительно, менее 10%;stage f: passing the second liquid stream (16) of the refrigerant obtained in stage e through the heat exchanger (2) from the second inlet (17) to the outlet (19), after which the thus obtained refrigerant stream is throttled, while the temperature T2 in the specified outlet (19) above T1 and at the same time such that, as a result of said throttling, the gaseous fraction is less than 20%, preferably less than 10%; стадия g: пропускание газообразного потока (8) хладагента, полученного на стадии е, через теплообменник (2) от третьего входного отверстия (9) до выходного отверстия (11) с температурой Т3, которая представляет собой самую низкую температуру указанного теплообменника (2), для получения сжиженного потока (12), а затем дросселирование полученного таким образом потока;step g: passing a gaseous stream (8) of refrigerant obtained in step e through a heat exchanger (2) from a third inlet (9) to an outlet (11) with a temperature T3, which is the lowest temperature of said heat exchanger (2), to obtain a liquefied stream (12), and then throttling the thus obtained stream; стадия h: пропускание потока (14), полученного на стадии g, через теплообменник (2) от входного отверстия (15) с температурой Т3 до выходного отверстия (34) с температурой, приблизительно равной температуре Т2;stage h: passing the stream (14) obtained in stage g through a heat exchanger (2) from the inlet (15) with a temperature T3 to the outlet (34) with a temperature approximately equal to the temperature T2; стадия i: смешивание потока хладагента, полученного на стадии h, с потоком хладагента, полученным на стадии f, затем пропускание этой смеси (22) через теплообменник (2) от входного отверстия (23) с температурой, приблизительно равной Т2, до выходного отверстия (24) с температурой, приблизительно равной Т1;stage i: mixing the refrigerant stream obtained in stage h with the refrigerant stream obtained in stage f, then passing this mixture (22) through the heat exchanger (2) from the inlet (23) with a temperature approximately equal to T2 to the outlet ( 24) with a temperature approximately equal to T1; стадия j: смешивание потока хладагента, полученного на стадии i, с потоком хладагента, полученным на стадии d, затем пропускание этой смеси (31) через теплообменник (2) до выходного отверстия (33).step j: mixing the refrigerant stream obtained in stage i with the refrigerant stream obtained in stage d, then passing this mixture (31) through the heat exchanger (2) to the outlet (33). 2. Способ по предшествующему пункту, отличающийся тем, что поток охлаждающей смеси циркулирует в замкнутом контуре (7) охлаждения.2. The method according to the preceding paragraph, characterized in that the flow of the cooling mixture circulates in a closed cooling circuit (7). 3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он включает стадию, предшествующую стадии с, сжатия охлаждающей смеси, полученной на стадии b, и последующего охлаждения.3. The method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that it includes a stage preceding stage c, compressing the cooling mixture obtained in stage b, and subsequent cooling. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что Т1 составляет от -30 до -50°С.4. The method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that T1 is from -30 to -50 ° C. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что Т2 составляет от -80 до -110°С.5. The method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that T2 is from -80 to -110 ° C. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что Т3 составляет от -140 до -170°С.6. The method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that T3 is from -140 to -170 ° C. 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что поток (35) охлаждающей смеси содержит компоненты, выбранные из азота, метана, этилена, этана, бутана и пентана.7. The method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the stream (35) of the cooling mixture contains components selected from nitrogen, methane, ethylene, ethane, butane and pentane. 8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что газообразный поток (8) хладагента, полученный на стадии е, содержит азот и метан.8. The method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the gaseous stream of refrigerant (8) obtained in stage e, contains nitrogen and methane. 9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в нем не используется насос.9. The method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that it does not use a pump.
RU2016138301A 2015-11-10 2016-09-27 Method of optimization of natural gas liquefaction process RU2669072C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1560731A FR3043451B1 (en) 2015-11-10 2015-11-10 METHOD FOR OPTIMIZING NATURAL GAS LIQUEFACTION
FR1560731 2015-11-10

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016138301A RU2016138301A (en) 2018-03-30
RU2016138301A3 RU2016138301A3 (en) 2018-08-06
RU2669072C2 true RU2669072C2 (en) 2018-10-08

Family

ID=55752359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016138301A RU2669072C2 (en) 2015-11-10 2016-09-27 Method of optimization of natural gas liquefaction process

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180356150A1 (en)
CN (1) CN108369059A (en)
EA (1) EA201891076A1 (en)
FR (1) FR3043451B1 (en)
RU (1) RU2669072C2 (en)
WO (1) WO2017081374A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2581135A (en) * 2019-01-30 2020-08-12 Linde Ag Cooling method for liquefying a feed gas
FR3099557B1 (en) 2019-08-01 2021-07-30 Air Liquide Natural gas liquefaction process with improved circulation of a mixed refrigerant stream
FR3099560B1 (en) 2019-08-01 2021-07-02 Air Liquide Natural gas liquefaction process with improved injection of a mixed refrigerant stream
FR3099559B1 (en) 2019-08-01 2021-07-16 Air Liquide Natural gas liquefaction process with improved exchanger configuration
FR3103543B1 (en) 2019-11-21 2021-10-22 Air Liquide Heat exchanger with arrangement of mixing devices improving the distribution of a two-phase mixture
FR3105388B1 (en) 2019-12-19 2022-10-07 Air Liquide Mixing device promoting homogeneous distribution of a two-phase mixture and heat exchanger comprising such a device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7086251B2 (en) * 2003-03-18 2006-08-08 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated multiple-loop refrigeration process for gas liquefaction
RU2289770C2 (en) * 1999-12-01 2006-12-20 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Natural gas liquefaction plant
US20070227185A1 (en) * 2004-06-23 2007-10-04 Stone John B Mixed Refrigerant Liquefaction Process
US20110226008A1 (en) * 2010-03-17 2011-09-22 Tim Gushanas Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method
US20140283548A1 (en) * 2011-11-18 2014-09-25 Xindi Energy Engineering Technology Co., Ltd. System and method for liquefying natural gas using single mixed refrigerant as refrigeration medium

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2280042A1 (en) * 1974-05-31 1976-02-20 Teal Technip Liquefaction Gaz Cooling of a gas mixt - by countercurrent contact with a recycled mixture, useful for cooling natural gas
US4970867A (en) * 1989-08-21 1990-11-20 Air Products And Chemicals, Inc. Liquefaction of natural gas using process-loaded expanders
FR2751059B1 (en) * 1996-07-12 1998-09-25 Gaz De France IMPROVED COOLING PROCESS AND INSTALLATION, PARTICULARLY FOR LIQUEFACTION OF NATURAL GAS
DE19722490C1 (en) * 1997-05-28 1998-07-02 Linde Ag Single flow liquefaction of hydrocarbon-rich stream especially natural gas with reduced energy consumption
GB9712304D0 (en) * 1997-06-12 1997-08-13 Costain Oil Gas & Process Limi Refrigeration cycle using a mixed refrigerant
US8899074B2 (en) * 2009-10-22 2014-12-02 Battelle Energy Alliance, Llc Methods of natural gas liquefaction and natural gas liquefaction plants utilizing multiple and varying gas streams
FR2993643B1 (en) * 2012-07-17 2014-08-22 Saipem Sa NATURAL GAS LIQUEFACTION PROCESS WITH PHASE CHANGE
CN103727741A (en) * 2012-10-15 2014-04-16 代文姣 Natural gas liquefying process
CA3140415A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
CN104457137B (en) * 2014-11-19 2015-07-15 杰瑞石油天然气工程有限公司 System and method for liquefying natural gas through multi-component refrigerant cycle refrigeration
CN204630250U (en) * 2015-05-22 2015-09-09 中国石油集团工程设计有限责任公司 A kind of mini gas liquefying refrigerating system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2289770C2 (en) * 1999-12-01 2006-12-20 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Natural gas liquefaction plant
US7086251B2 (en) * 2003-03-18 2006-08-08 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated multiple-loop refrigeration process for gas liquefaction
US20070227185A1 (en) * 2004-06-23 2007-10-04 Stone John B Mixed Refrigerant Liquefaction Process
US20110226008A1 (en) * 2010-03-17 2011-09-22 Tim Gushanas Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method
US20140283548A1 (en) * 2011-11-18 2014-09-25 Xindi Energy Engineering Technology Co., Ltd. System and method for liquefying natural gas using single mixed refrigerant as refrigeration medium

Also Published As

Publication number Publication date
US20180356150A1 (en) 2018-12-13
RU2016138301A (en) 2018-03-30
WO2017081374A1 (en) 2017-05-18
FR3043451A1 (en) 2017-05-12
FR3043451B1 (en) 2019-12-20
CN108369059A (en) 2018-08-03
RU2016138301A3 (en) 2018-08-06
EA201891076A1 (en) 2018-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2669072C2 (en) Method of optimization of natural gas liquefaction process
US10345039B2 (en) Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method
RU2447382C2 (en) Method and device for liquefaction of hydrocarbon-containing raw materials flow
AU2007286291B2 (en) Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream
KR102312640B1 (en) Mixed refrigerant system and method
RU2460022C2 (en) Method and device for processing flow of hydrocarbons
AU2007274267B2 (en) Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream
CN108351163B (en) Hybrid refrigeration system and method
RU2015104102A (en) NATURAL GAS LIQUID METHOD INCLUDING PHASE TRANSITION
US10060674B2 (en) Production of ethane for start-up of an LNG train
RU2655941C2 (en) Optimized introduction of a two-phase stream of coolant mixtures into the methods of liquefying natural gas
RU2684060C2 (en) Method of liquefying natural gas using refrigerating circuit with closed cycle
RU2488759C2 (en) Method and device for cooling and separation of hydrocarbon flow
AU2014240354B2 (en) Method for liquefying a hydrocarbon-rich fraction
CA3007571C (en) Method for liquefying natural gas and nitrogen
RU2797474C2 (en) Method for liquefying a natural gas stream containing nitrogen