TW421703B - Dual mixed refrigerant cycle for gas liquefaction - Google Patents

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TW421703B
TW421703B TW088121232A TW88121232A TW421703B TW 421703 B TW421703 B TW 421703B TW 088121232 A TW088121232 A TW 088121232A TW 88121232 A TW88121232 A TW 88121232A TW 421703 B TW421703 B TW 421703B
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mixed refrigerant
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cooled
compressed
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Mark Julian Roberts
Rakesh Agrawal
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Air Prod & Chem
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Description

421703 五、發明說明α) 發明背景 在遠地點將天然氣液化’並將液化天然氣（LNG )輸送. 到人口稠密的地方，儲存和汽化LNG以在當地消耗，這已 在全世界成功實施了許多年。LNG生產地點it常位於遙遠〜 的地方’這些地方便於停放將L N G輸送到終端用戶的大型 LNG 罐。 為了提供液化所需的高冷康量，已開發了多種生產 LNG的竭環方法。這些循環通常利用單組分冷凍系統的組 合，使％丙烷或單氣氟代烴冷凍劑結合一種或多種混合冷 凍劑（M R )系統進行操作。已知的混合冷凍劑通常包括輕烴 以及任選的氮氣，並利用滿足特定工藝步驟的溫度和壓力 水平的組合物。 現有L· N G工藝循環和設備的設計和操作目的是使能耗 最小，並使LNG產率最大，同時能在改變產品需求量和改 變環境溫度條件下操作。因為L N G生產設備通常位於遙遠 的地方，在設備設計和佈置中，所需的陸地面積對設備的 限制不是很重要的因素。 在現有技術中，已公開了各種混合泠凍劑（MR)LNG循 環。這些循環通常在第一換熱器（即溫或高位換熱器）中 使用在較高溫度下汽化的第一冷凍劑（即溫或高位M R )，在 第二換熱器（即冷或低位換熱器）中使用在較低溫度下汽化 的第二冷涑劑（即冷或低位MR)。US 4274849公開了 一種雙 混合冷凍劑方法’其中進料氣體首先在單獨的換熱_中使 用從冷或他位MR換熱器中排出的冷凍劑流體預冷卻《然
4217 03 、____ 五、發明說明（2) 後’預冷卻的進料在冷MR換熱器中進一步冷卻和液化。壓 縮後’汽化的低位冷凍劑在溫或高位MR換熱器中被溫的或 高位冷凍劑冷卻。這種表法的缺點是預冷卻進料需要額外 的換熱器。 US41 1 27 0 0公開了 一種雙MR方法，其中高位MR在三镩 不同壓力水平下用級間壓縮使之沸騰。這需要使用多個兔 熱器或多個換熱區，需要.向壓縮機返回多股物流。梃熱力 學的觀點來看’這種多換熱器/多壓结級有一個缺點一，因’ 為不同組成的非平衡物流在溫混合冷凍劑壓縮鏈的級間毳 混合。物流的混合引起熱力學不可逆性，會引起循攀效率 的下降。 一種雙混合冷凍劑方法公開在US4525 1 85中，其中高 位M R在三種不同麼力水平下沸騰。這需要使用多個換熱器 或換熱區，導致了需要許多容器、閥門和向高位MR壓縮機 級間進料的管線’增加了對設備面積的需要量β在該方法 中’首先使用從低位MR換熱器排出的低位MR冷卻進料。該 方法的缺點是需要額外的換熱器，與前面引證的us 4 2 7 4 8 4 9卜樣。在這一工藝循環中，非平衡物流在高位混 合冷凍劑壓縮鏈的級間被混合，這會引起熱力學不可逆 性，並降低循環效率。 · - US4545795公開了 一種雙MR方法》其中扁位皿在三個 不同壓力水平下沸騰。這需要多個換熱器或在高位⑽換熱 器中需要多個換熱區。在該方法中’進料首先使用從低位 M R換熱器排出的流體冷卻，如上面引證的u $ 4 2 7 4 8 4 9 —
第6頁 421703 五、發明說明（3) 樣，需要額外的換熱器。從熱力學的觀點來看，這一流程 也有缺點，因為非平衡物流在高位M R壓縮鏈的級間被混 合，如前文所討論的，這會引起熱力學不可逆性。 雙混合冷凍劑方法公開在US453 9 028中，其中高位MR 在三個不同壓力水平下沸騰，這需要使用多個換熱器或換 熱區。低位混合MR在兩個不同壓力水平下沸騰.，這也需要 使甩多個換熱器或換熱區。在該方法中’進料首.先使用低 位MR冷卻’這需要額外的換熱器，具有前面引證的幾種方 法的缺點。從熱力學的觀點來看，這一循環也具有缺點， 因為非爷衡物流在混合冷；東劑壓縮鍵的級間被混合。這種 混合會引起熱力學不可逆性，從而降低循環效率。 H. Paradowsk i 等在 7th International Conference on LNG，May 15- 1 9, 1 9 83 提交的論文"Liquefaction of Associated Gases”中公開了 一種雙MR方法，其中高位混 合冷凍矿在三個不同的壓力水平下沸騰，.這需要使用多個 才矣熱n或換熱d °另外，進料首先使用從低位MR換熱器排 出的低位MR冷卻’這需要額外的換熱器。從熱力學的觀點 叙看’該方法也存在缺點，因為高位和級間MR物流在冷凍 劑壓縮鏈中混合之前，高位MR物流與級間物流通常是非熱 平衡的。物流混合到壓縮機的主.物海中會引起熱力學不可 逆性從而降低循環效率。 US49 1 1 7 41公開了 —種雙MR方法，其中高位MR在三個 不同壓力水平下沸騰。這需要使用多個換熱器或換熱區’ 與前面討論的一樣’從熱力學的觀點來看，這一流程也具
42 彳 7 03 五、發明說明（4) 有缺點，因為可能處於不同溫度的物流在高位混合冷凍 壓縮鏈的級間被混合==這種物流混合會引起熱力學不可 性，從而降低循環效率。 雙MR方法還公開在us 4 3 3 92 53中，其中高位MR在兩個 不壓力水平下沸騰。此外，來自高位MR的級間液體物流在 第三壓力下沸騰。這需要使用多個換熱器或換熱區。在核 方法中在重煙被除去之前，進料首先與從低位MR換熱器 的·爭端排出的低位MR蒸汽進行熱交換而被冷卻。該方法& 缺點是需要額外的換熱器。該換熱還在壓縮前提高了低位 MR物流的壓力降。與前面描述的幾種方法一樣，該方法具 有熱力學缺點，因為非平衡物流在高位MR壓縮鏈的級間被 混合。這種進入主物流的物流混合會引起熱力學不可逆 性，從而降低循環效率。 US40 946 55公開了 —種雙MR方法，其中低位MR在兩個 ^同的壓力水平下沸騰’這需要使用多個換熱器或換熱 區、。f忒方法中，高位㈣首先使用來自低位MR換熱器的流 體進行冷卻，而不疋由高位混合冷康劑環路自身冷卻。該 方法的缺點是需要一個額外的換熱器。與前面描述的幾種 方法一樣，該方法具有熱力學缺點，因為非平衡物流在高 位MR壓縮鏈的級間被混合。這種.進入主物流的物流混合會 引起熱力學不可逆性，從而降低循環效率。… 高位MR在幾個不同壓力下沸騰的其它雙MR方法公開在 US4 5J)4296、4525185 '4755200 和4809154 中。 上述LNG方法通常在以陸地為基礎的地點使用，在設
421703 五、發明說明（5) 備的設計和佈置中 重要的因素。最近 儲備（reserves)的 這種儲備存在於海 船、驳船、海面平 長。 在利用多組分 化之前，大多數大 預冷卻進料氣體。 中是成本有效的， 要維持相當大的丙 的丙坡汽化器消耗 循壤的幾個實例降 需要多個換熱器和 4匕 並不適合於在 本發明了滿足 的天然氣液化方法 不需要丙烷預冷卻 目的的天然氣液化 限定。 ’設備所需陸地面積的限制通 ，對不適合於前述陸地液化方$不是很 回收潛能，在商業上的價值不=的曰氣1 洋，這些儲備的回收對適合於:提向。 台上的氣體液化系統來說:I Ϊ，在 〇咕求在增 或混合冷凍劑（M R )楯環進—果 額生產設備使用内院冷康來液 丙炫預冷卻循環非常有效，在咖= 應用在船上或驳船上具有某些缺點。需 烧量’具有，潛在的安全問題，數量眾多 了寶貴的地區面積。上述雙混合冷凍劑 低了丙烧在預冷卻系統中的裝料量，但 容器，提高了對使用面積的需求量，因 海面上應用。 了具有適合於海面應用的最小使用面積 的要求’能在高效率下操作，在循環中 ，緊湊而成本有效。以下描述滿足這些 方法和系統，並在申請專利範固中作了 發明要旨 本發明是一種液化加壓進料氣體的方法，包括： <a )通過間接換熱，在第一換熱區用第一汽化混合冷
421703 五、發明說明（6) 束劑冷卻加壓進料氣體，產生冷卻的進料氣體和第一混合 冷凍劑蒸汽，其中第一汽化混合冷凍劑是在基本恆定的第^ 一壓力下汽化的； 1 (b ) 通過間接換熱，在第二換熱區用第二汽化混合冷夂 凍劑進一步冷卻和冷凝已被冷卻的進料氣體，產生液體產 品和第二混合冷凍劑蒸汽，其中第二汽化混合冷凍劑是在 基本恆定的第二壓力下汽化的； .
(c )壓縮第一冷象劑蒸汽；.並冷卻、冷凝和閃蒸所得 的壓縮.的第一混合冷凉·劑蒸汽，提供第一 '汽化混合冷束 劑；和. (d ) 壓縮第二混合冷束劑蒸汽；並冷卻、冷凝和閃蒸 所得的壓縮的第二混合冷凍劑蒸汽，提供第二汽化混合冷 束劑，其_至少一部分用於冷卻和冷凝第二混合冷凉劑蒸 汽所需的冷量是由在第一換熱區中用第一汽化液體混合冷 凍劑間接換熱提供。
在步驟（c )中，必要時，第一混合冷凍劑蒸汽的壓縮 可以在至少兩級壓縮中進行，產生了至少一股級間兩相冷 凍劑物流；該級間兩相冷凍劑物流被分離成級間冷凍劑蒸 汽和級間冷凍劑液體；級間冷凍劑蒸汽被壓縮產生進一步 壓縮的冷凍劑；級間液體冷凍劑被泵送以產生進一步加壓 的液體冷凍劑；該進一步壓縮的冷凍劑和該進一步加壓的 液體冷凍劑合併；所得的合併的第一混合冷凍劑被冷卻、 冷凝、任選地過冷，和閃蒸，以提供步驟（a)中的第一汽 化混合冷来劑。
第10頁 4217〇3 五、發明說明（7) 在壓縮後，冷卻和冷凝第一混合冷凍劑蒸汽所需的冷 量的至少一部分是由在第一換熱區與第一汽化液體混合冷 凍劑間接換熱提供的。通常，第一汽化混合冷凍劑是在約 1至約3 0巴（絕壓）的壓力範圍^内汽化的，而第二汽化混舍· 冷凍劑是在約1至約1 5巴（絕壓）的壓力範圍内汽化的。 第一混合冷練劑蒸汽通常包括兩種或多種選自氮氣、 甲焼、乙烧、.乙稀、丙烧、丙稀、異丁焼丁烧、異戊 烷、氯代烴和氟代烴的組分。第二混合冷凍劑蒸汽通常'包 括兩種或多種選自氮氣、甲燒、乙院 ' 乙稀.、丙烧、丙 烯、異丁烧、丁烧、異戍婉、氯代烴和氟代烴的組分。 優選地，加舉進料氣體通過處理加壓天然氣物流，除 去來自水、二氧化破’、含硫化合物、汞、含汞化合物的污 染物來提供。必要時，重於曱设Γ的蛵可以這樣從加壓進料 氣體中除去： (1 )將冷卻的進料氣體從第一位置引入到蒸餾塔中， 從中排出富含甲烷的塔頂物流和重於甲烷的组分的塔蒼物 流；和 (2 ) 分離塔釜物流以獲得含有多至4個碳原子的組分 的第一烴物流，和4有多於4個碳原子的組分的第二烴物 流。 任選地，該方法還可以進一步包括 (3 ) 在第一換熱區通過間接換熱冷卻至少一部分第一 烴物流；和― (4)在步驟（b)中的第二換熱區通過間接換熱進一步
第11頁 421703 五、發明說明（8) 冷卻和冷凝之前，合併所得的冷卻的烴物流和富含曱烷的 塔頂物流。 步驟（b)的液體產物可以是富含曱烷的液體，富含曱 烷的液體可以閃蒸並分離，以產生進一步富含曱烷的液體 產物和含有輕於曱烧的組分的排放氣流。 在壓縮後，冷卻和冷凝第二混合冷凍劑蒸汽所需冷量 的一部分可以由在第三換熱區與含有輕於甲烧的組分的排 放氣流進行間接換熱來至少部分地提供。此外，在壓縮 後，冷卻和冷凝第二混合冷；束劑蒸汽所需冷量的一部分可 以由在第二換熱區與第二汽化混合冷凍劑進行間接換熱來 至少部分地提供。 在壓縮後，第二混合冷凍劑蒸汽可以在第一換熱區通 過間接換熱來冷卻，並從中以第一溫度排出。所得的冷卻 後的第二混合冷凍劑物流可以引入第二換熱區，並通過間 接換熱在其中進一步冷卻。第二混合冷凍劑蒸汽可以從第 二換熱區以第二溫度排出，該溫度優選低於第一溫度，得 到的進一步冷卻的第二混合冷凍劑蒸汽優選直接壓縮，而 不進行預熱。 本發明方法可以進一步包括：在步驟（b)中在第二換 熱區通過間接換熱以進一步冷卻‘和冷凝之前，從加壓進料 氣體中除去重於曱烷的烴， (1 ) 冷卻加壓進料氣體，並將所得的冷卻進料氣體引 入到蒸餾塔中，從中棑出富含甲烷的塔頂物流和含有重於 甲烧的組分的塔爸物流；和
第12頁 42 17 03 1 五、發明說明¢9) (2 ) 分離塔爸物流以獲得含有多至4個碳原子的組分 的第一烴物流，和含有多於4個碳原子的組分的第二烴物 流· (3 ) 在第一換熱區通過間接換熱來冷卻第一烴物流； 和 (4 )利用至少一部分從步驟（3 )得到的冷卻烴物流作 為步驟（1 )中蒸餾塔的回流。 任選地，一部分加壓進料氣體可以從第二位置引入到 蒸餾塔中，第二位置低於第一位置。 在上述步驟（c)中，必要時，第一混合冷凍劑蒸汽的壓縮 可以在至少兩級壓縮中進行，產生級間壓縮冷凍劑；級間 壓縮冷凍劑被冷卻、部分冷凝，並分離成級間冷凍劑蒸汽 和級間冷凍劑液體；級間冷凍劑蒸汽被壓縮以產生進一步 壓縮的冷束劑，進一步壓縮的冷；東劑被冷卻、冷凝，任選 地過冷，並閃蒸以提供上述步驟（a)的第一汽化混合冷凍 劑；級間液體冷凍劑被過冷，並在基本恆定的第一壓力下 閃蒸，以在第一換熱區中產生附加的冷量。 在壓縮後，第二混合冷凍劑蒸汽的冷卻和冷凝可以在 第一換熱區通過間接換熱進行，產生部分冷凝的第二混合 冷凉劑物流，該物流含有中位（ϊ n t e r m e d i a t e )第二混合冷 凍劑蒸汽和中位第二混合冷凍劑液體。 在多個附加的和任選的步驟中， (1 ) 部分冷凝的第二混合冷凍劑物流被分離以產生中 位第二混合冷凍劑蒸汽和中位第二混合冷凍劑液體；
第13頁 421703 五'發明說明（ίο) (2 )中位第二混合冷凍劑蒸汽被冷卻、冷凝、任選地 過冷’並閃蒸以提供步驟（c )的第二汽化混合冷凍劑；和 (3 )中位第二混合冷凍劑液體被過冷，並在基本恆定 的第一壓力下閃热’以在第二換熱區中產生附加的冷量。 本發明包括一種液化加壓進料氣體的系統，包括： (a )冷卻加壓進料氣體、冷卻壓縮的第一混合冷凍 劑、冷卻壓縮的第二混合冷凍劑的第一換熱裝置，其中至 少部分冷卻是與第一汽化混合冷凍劑間接換熱進行的，第 一汽化混合冷凍劑在基本恆定的第一壓力下汽化，以及其 中’冷卻產生了冷卻的加壓進料氣體、液化的第一混合冷 凍劑、冷卻的第二壓縮混合冷凍劑，其中第—汽化混合冷 凍劑產生了第一混合冷凍劑蒸汽； (b )壓縮第一混合冷凍劑蒸汽以提供壓縮的第一混合 冷凍劑的第一壓縮裝置； (c )閃蒸液化的第一混合冷凍劑以提供第一汽化混合 冷凍劑的減壓裝置； (d )進一步冷卻和冷凝已冷卻的進料氣體和進—步冷 卻和液化已冷卻的第二壓縮混合冷凍劑的第二換熱裝置， 其中至少部分冷卻是與第二汽化混合冷凍劑間接換熱進行 的’第二汽化混合冷凍劑在基本恆定的第二壓力下汽化， 其中冷卻產生液體產物和液化的第二混合冷凍劑，以及其 中第一汽化混合冷柬劑產生第二混合冷涞劑蒸汽·， (e )壓縮第二混合冷凍劑蒸汽以提供壓縮的第二混八 冷凍劑的第二壓縮裝置； Λ °
第14頁 42 1 7 03 -/r
五、 發明說明（11) (f) 閃 液 化 的 第 二 混 合 冷 凍 劑 以 提 供 第 二 汽 化 混 合 冷 凍 劑的 減 壓 裝 置 和 (g) 管 線 裝 置 該 管 線 裝 置 用 於 向 第 一換 献 < 1»ΐ 裝 置 引 入 加 壓 進 料 氣 體 5 從 第 一換 孰 裝 置 向 第 -—" 換 数 裝 置 輸 送 冷 卻 的 進 料 氣 體 » 從 第 二換 裝 置 排 出 液 體 產 物 從 第 一換 数 t »'1 裝 置 向 第 一 壓 縮 裝 置 輸 送 第 一 混 合 冷 凍 劑 蒗 汽 和從 第 一 壓 縮 裝 置 向 第 - 換 熱 裝 置 輸 送 所 得 的 壓 縮 的 第 — 混合 冷 凍 劑 蒸 汽 從第 - 換 献 裝 置 向 第 二 換 熱 裝 置 輸 送 冷卻 的 第 二 壓 縮 混 合 冷凍 劑 從第 二 換 裝 置 向 第 二 壓 縮 裝 置 輸 送 第 混 合 冷 凍 劑 蒗 汽 ，和 從 第 二 壓 縮 裝 置 向 第 — 換 熱 裝 置 輸 % 达 所 得 的 壓 縮 的 第 二混 合 冷 凍 劑 蒸 汽 〇 必要 時 第 一 壓 縮 裝 置 包 括 ； 至少 兩 個 壓 縮 機 級 及 與 之 相 連 的 管 線 其 中 一 級 產 生 級 間 壓縮 冷 凍 劑 級間 冷 卻 哭 σσ 級 間 壓 縮 的 冷 凍 劑 在 其 中 冷 卻 和 部 分 冷 凝 從而 產 生 兩 相 級 間 冷 凍 劑 分離 器 和 與 之 相 連 的 管 線 在 其 中 兩 相 級 間 冷 凍 劑 被 分 離成 級 間 冷 凍 劑 蒸 汽 和 級 間 冷 凍 劑 液 體 附加 壓 縮 機 級 ) 在 其 中 級 間 冷 凍 劑 蒗 汽 被 壓 縮 以 產 生 進 — 步壓 縮 的 冷 凍 劑 用於 使 級 間 冷 凍 劑 液 體 加 壓 的 泵 以 及 與 之 相 連 的 管 第15頁 421703 五、發明說明（12) 線，和 使所得的加壓級間冷凍劑液體和進一步壓縮的冷凍劑 合併以產生步驟（a )的壓縮的第一混合冷凍劑的管線。 該系統可以進一步包括： (1 ) 蒸餾塔以及與之相連的用於向蒸餾塔引入冷卻的 加壓進料氣體的管線，其中，冷卻的加壓進料氣體是從天 然氣獲得的富含曱烷的進料氣體，被分離成進一步富含曱 烷的塔頂物流和含有重於曱烷的組分的塔釜物流；
(2) 分離裝置和與之相連的管線，用於將塔蚤物流分 離成含有多至四個碳原子的組分的輕烴物流和含有多於四 個碳原子的組分的重烴物流； (3 ) 位於第一換熱裝置内的用於冷卻輕烴物流的冷卻 裝置；和 (4 ) 在第二換熱裝置中通過間接換熱以進一步冷卻和 冷凝之前，合併（3 )中所得的冷卻的輕烴物流和（1 )的塔頂 物流的管線。 任選地，該系統進一步包括向蒸餾塔引入一部分加壓 進料氣體的管線，這一引入位置低於向蒸餾塔中引入冷卻 的加壓進料氣體的位置。 該系統還可以包括：在步騍（b )的第二換熱區中通過 間接換熱進一步冷卻和冷凝之前，從冷卻的加壓進料氣體 中除去重於，曱烷的烴的裝置，其中冷卻的加壓進料氣體是 從天然氣獲得的富含甲烷的進料氣體，該裝置包括： (1) 將冷卻的加壓進料氣體分離成進一步富含甲烷的
第16頁 421703 1 五、發明說明（13) 塔頂物流和重於曱烷的組分的塔蒼物流的蒸餾塔； (2 ) 將塔釜物流分離成含有含有三個或更少碳原子的 組分的輕煙物流和含有多於三個碳原子的組分的重烴物流 的分離裝置； (3 ) 在第一換熱裝置中冷卻輕烴物流的冷卻裝置；和 (4) 將（3)中所得的冷卻的烴物流的一部分引入（1)中 蒸餾塔作為回流的管線。 必要時，第一壓縮裝置可以包括： 至少兩個壓縮機級及與之相連的管線，其中一級產生 級間壓縮冷凍劑， 級間冷卻器，級間壓縮的冷凍劑在其中冷卻和部分冷 凝，從而產生兩相級間冷凍劑， 分離器和與之相連的管線，在其中兩相級間冷澡劑被 分離成級間冷凍劑蒸汽和級間冷凍劑液體，和 附加壓縮機級，在其中級間冷凍劑蒸汽被壓縮以產生 進一步壓縮的冷凍劑。 該系統進一步包括： 提供進一步壓縮的冷凍劑作為壓縮的第一混合冷凍劑 的管線裝置，壓縮的第一混合冷凍劑被冷卻、冷凝和閃蒸 以提供上述步驟（a )中的第一汽化混合冷凍劑， 向第一換熱裝置輸送級間冷凍劑液體的管線， 在第一換熱裝置内的用於冷卻級間冷凍劑液體的傳熱 裝置， 閃蒸所得的冷卻的級間冷凍劑液體以在基本恆定的第
第17頁 42 1 7 03 五、發明說明（14) 一壓力下提供附加的汽化混合冷凍劑的減壓裝置，和 向第一換熱裝置引入附加汽化混合冷凍劑以在其中提 供冷量的管線。 該系統還包括： (1) 當冷卻的第二壓縮的混合冷凍劑被部分冷凝時， 分離冷卻的第二壓縮混合冷凍劑以產生中位第二混合冷凍 劑蒸汽和中位第二混合冷凍劑液體的分離器； (2 )在第二換熱裝置内的冷卻中位第二混合冷凍劑液 體的傳熱裝置；
(3 )閃蒸所得的過冷中位第二混合冷凍劑液體在基本 恆定的第二壓力下提供附加的汽化混合冷凍劑的減壓裝 置，和 (4)向第二換熱裝置中引入附加的汽化混合冷凍劑以 在其中提供冷量的管線。 圖示之簡單說明 圖1是本發明主要方案的流程圖。 圖2是本發明第一選擇方案的流程圖。 圖3是本發明第二選擇方案的流程圖。 圖4是本發明第三選擇方案的流程圖。 圖5是本發明第四選擇方案的流程圖。 發明之詳細說明 本發明為一種氣體液化的方法和系統，對在船舶、駁
第18頁 421703 五、發明說明（15) 船、海面平台等空間十分寶貴的地方液化天然氣是特別有 用的。本發明使得所需設備的尺寸和數量最小。 按照本發明，使用雙混合組分冷凍劑以提供系統的冷 凍，不需要丙烷或其它單一烴預冷系統。在優化的溫度範 圍内1提供高位或較暖冷象（high level or warmer refrigeration)以通過蒸顧從進料中除去重煙，這一冷束 在單一汽化壓力下提供給同時預冷天然氣進料和冷卻低位 的或冷的混合冷；東劑。
低位混合冷凍劑在單一汽化壓力下提供冷凍以最終冷 卻和液化進料。低位混合冷柬劑蒸汽在由高位混合冷涞劑 提供的近似最低溫度下冷壓縮。每一混合冷凍劑包括一種 或多種選自氮氣、曱烷、乙烷、丙烷、丙烯、異丁烷、丁 烷、異丙烷和其它烴的組分。在混合冷凍劑中可以包括其 它化合物，如氯代烴和/或氣代烴。 使用混合組分環路提供高位冷凍的方法包括壓縮高位 混合組分物流，並使用如空氣或冷卻水的外部冷卻流體將 其冷卻。一部分混合冷凍劑可以在壓縮級之間用外部冷卻 來液化。在本發明的有效方案中，這一液體可以泵送，與 從最後一個壓縮級中排出的氣體混合，並通過外部冷卻來 冷卻。一部分壓縮的高位混合冷‘凍劑物流在外部冷卻後被 液化。 至少一部分壓縮和冷卻的混合冷凍劑物流在換熱器中 被進一步冷卻，然後，通過換熱被減壓和汽化，同時冷卻 進料氣體和低位混合冷凍劑。被蒸發和升溫的混合冷凍劑
第19頁 421703 五、發明說明（16) --*-- 物流被壓縮和再循環。按照本發明，高位混合冷；東劑環路 ί:2〇上至:70 C的溫度下提供冷凍’作為天然氣液化所需 全部冷康量的一部分。 物流 …=混合組分環路提供低位冷康的方法包括壓縮混合 ^物k和使用Μ氣或冷卻纟的外冑冷卻流體冷卻壓縮 “田t少一部分壓縮和冷卻的混合冷束劑物流在換教器 中使用南位混合冷凍劑被進一步冷卻，在進一步冷卻後， Ϊ過，ί f減壓（閃&)和汽化’而不冷卻和冷凝進料氣 流。崧發和升溫的冷凍劑物流祜六阿 © 換熱和循環。 -破冷厘I不進行進一步的 J發明的主要方案示於圖”。進料氣體9〇，通常是 ^ 氣體優選為天然氣，在預處理部分在高達約 巴的壓力（在这里所有壓力都為絕壓）下通過已知方法 =淨化’除去如二氧化碳和硫化氫的酸性氣體以及其 匕 >可染物’如汞或含汞化合物。 予2處理過的氣體102進入第一換熱器或換熱區104，在 二敕=钟到約-2〇 c至―7〇 °c的中間溫度。這一冷卻步驟的 二广/皿度值，取決於進料的組成和所需mg產品規格（如熱 蚪欠制於在壓縮操作之間實現某種功率分離 、spllt)的要求。在換熱器104中的冷卻是通過使高 : i ί凍劑物流11 〇升溫和汽化實現的，高位混合冷凍 3有一種或多種選自曱烷、乙烷、丙烷、異丁烷、 y烷以及可能的異戊烷的蛵，也可以含有其它組分，如氮 氣。
第20頁 421703 五、發明說明（17) 冷卻的進料物流108被引入再沸汽提器或洗滌塔1 0 6 中，以除去比甲烷重的烴。塔釜產物流11 2進入分餾區 11 4 ’在其中分離戊烷和重組分，並從物流1 1 6中回收。來 自洗滌塔1 0 6的一部分塔釜物流在加熱器1 7 2中汽化，以向 塔中提供沸騰或汽提氣體。丁烷和輕組分以物流11 8回 收’在換熱器1 04中冷卻，並與洗滌塔1 06的塔頂產物合 併，產生預冷的進料物流1 2 0。另外，根據LNG產品規格， 可以進行分餾以使物流1 1 8中含有丙烷和較輕組分。 ❹ 預冷的進料物流1 20在換熱器1 2 2中通過間接換熱進一 步冷卻和液化，並使低位混合冷凍劑物流1 24升溫和汽 化。所得的液化產品物流1 2 1，通常是液化天然氣（LNG )， 經節流閥1 2 6絕熱減壓到低壓而進行閃蒸。另外，液化產 品物流1 2 1的壓力可以通過渦輪膨脹機做功膨脹來降低。 減壓LNG產品物流被引入儲罐128，最終液化產品物流 1 3 0從其中排出。在某些情況下，根據天然氣進料組成和 來自換熱器1 2 2的物流1 2 1的溫度，可以在通過閥門1 2 6的 閃蒸後放出大量的輕氣體丨3 2。閃蒸氣流1 32通常在如換熱 器162中被升溫，並在排氣（〇f fgas)壓縮機134中壓縮以用 作燃料氣。
將天然氣進料從環境溫度冷卻到約-20 X：至約-70。(：的 溫度所需冷量是由上述高位多組分冷凍環路提供的。物流 1 3 6是壓縮和冷卻後的高位混合冷凍劑，通常含有一些冷 凝液體。該物流在環境溫度和通常高於約3巴（絕壓）的提 高壓力下進入換熱器〗〇 4，被冷凝、冷卻和任選地過冷到
第21頁 42 17 03 五、發明說明（18) 約-2 0 °C至-7 0 C的溫度，以物流1 3 8排出。物流1 3 8通過節 流閥1 5 0絕熱閃蒸到约1巴至約3 0巴（絕壓）的低壓，減壓物 流11 0引入到換熱器1 0 4的冷端。另外’冷卻的冷康劑物流 1 38的壓力可以通過渦輪膨脹機做功.膨脹來降低。閃蒸步 驟，定義為等焓或基本等熵降壓，可以包括冷卻或汽化， 可以通過經減壓閥節流或在渦輪膨脹機或膨脹發動機中做 功膨脹來完成。 閃蒸後的高位冷球齊[物流1 1 0在換熱器1 〇 4中升溫和汽 化’以蒸汽冷康劑物流1 4 0離開，其溫度優選低於返回換 熱器1 0 4的壓縮冷束劑物流1 3 6的溫度。蒸汽冷；東劑物流 1 40在多級中間冷卻的壓縮機1 42中被壓縮到高於約3巴的 壓力（絕壓）。在分級壓縮機1 4 2的中間冷卻器中可以形成 液體144 ’如果是這樣’優選被泉送，並與來自壓縮機142 最後一級的壓縮冷凍劑蒸汽丨46合併。合併的冷凍劑物流 1 48被冷卻到接近環境溫度’以提供如前面描述的高位混 合冷束劑物流1 3 6。通常需要使用兩級以上的壓縮β 在壓縮級之間冷凝液體、將冷凝的液體泵送到後續壓 縮級洛汽排出的壓力、將蒸汽和液體物流合併、以及冷卻 合併後的物流’這些步驟組合起來提高了整個氣體液化循 環的效率。這是通過降低後續壓縮級中壓縮氣體的質量流 量和減輕換熱器1 0 4中的冷凍負荷來實現的。 將氣體進料物流1 2 0從約-2 〇 °C至-7 0 °C最終冷卻到最 終液化溫度是使用含有前述冷凍劑組分的低位混合冷凍劑 回路完成的。壓縮的低位混合冷凍劑物流1 52在環境溫度
第22頁 421703 五、發明說明（19) 左右和高於约3巴的塵力（絕壓）下進入換熱器1〇4，在其中 通過間接換熱冷卻到约—20°(：至_7〇。〇的溫度，以冷卻/的低 位混合冷凍劑物流1 5 4排出。 在換熱器1 2 2中，冷凍劑物流丨54被進一步冷卻和任選 地過冷到低於-1 25 °C左右的最終溫度，然後，冷卻的物流 1 5 8通過節流閥1 5 6等焓閃蒸到約3. 3巴（絕壓）的壓力。另 外’冷卻物流158的壓力可以通過渦輪膨脹機或往復膨脹 發動機做功膨脹來降低。一小部分冷凍劑物流丨54，作為 物流160 ’可以在換熱器162中用閃蒸氣流丨32冷卻。 閃蒸後的低位混合冷凍劑物流丨24被引入到換熱器1 22 的冷端’在這里其被汽化以提供冷量。被汽化的低位混合 冷凍劑物流1 64離開換熱器1 22，其溫度低於返回換熱器 1 22的冷卻冷凍劑物流1 54的溫度。然後，被汽化的冷乘劑 物流164在多級中間冷卻的壓縮機166中被直接壓縮到高於 約5巴的壓力（絕壓），以提供低位混合冷凍劑物流1 & 2。汽 化的低位混合冷康劑物流1 6 4不被用於預冷進料氣體或其 它工藝物流，而是在未預熱的情況下直接壓縮。 換熱器1 0 4和1 2 2可以利用任何合適的換熱裝置，如現 有技術中已知的盤管式、殼-管式或翅片式換熱器。盤管 式換熱器是優選的，因為它們結‘構緊湊而且換熱性能好。 本發明的另一選擇方案示於圖2中。在這一方案中， 含有丁烷和較輕組分的物流11 8被再循環到換熱器1 〇 4，在 其中被冷卻，並被分為兩股268和270。268這一股用作洗 務塔1 0 6的回流’以將如苯等重組分除去，達到很低的濃
第23頁 42 17 03 1 五、發明說明（20) 度。剩餘的一股2 7 0與洗滌塔1 0 6的塔頂產物合併形成預冷 的進料物流120。物流268和270的相對流量取決於進料組 成和要求從進料物流中除去污染物的程度。另外，該系統 也可以這樣操作：使物流11 8主要含有丙烷和較輕組分。 〇 本發明的第二選擇方案示於圖3中。其中熱天然氣進 料102中的一小部分374 ’在未經換熱器1〇4冷卻的情況 下’直接輸入到洗蘇塔106中’其輪入°位置在塔頂進料物 流1 0 8下方。這一選擇方案減少了洗滌塔丨〇 6的再沸換熱器 1 72為產生汽提蒸汽所需的外部熱量。這一選擇方案還降 低了換熱器1 04的冷凍負荷’當進料2 〇2含有較多的重烴和 物流1 0 8的液體餾分大時，這一方案是有利的。 本發明的第二選擇方案不於圖4中。在這一方案中， 在壓縮機1 4 2的級間冷凝的高位液體冷珠劑丨4 4被直接輸入 到換熱器4 0 4中，而不像圖1所示的被泵送與壓縮機排出物 合併。壓縮的蒸汽冷凍劑1 4 6被冷卻，並作為物流4 3 6輸入 到換熱器4 0 4中，在其中被冷卻，並任選地過冷到約-3 〇 °C 至- 7 0 t的溫度，通過節流閥4 5 0閃蒸，以物流4 1 0輸入到 換熱器404中。級間的冷凍劑液體物流1 44被輸入到換熱器 4 04中’在其中被冷卻和任選地過冷到高於物流438的溫 度，經節流閥4 6 8閃蒸，並從換熱器4 〇 4中部引入換熱器 4 0 4。通過每個節流閥4 5 0和4 6 8的壓力降如此選擇：被閃 蒸的流體在基本上相同的壓力下汽化。 在這裡’術語”基本相同的壓力”是指在換熱器内汽化 冷凍劑壓力的變化僅僅是由液流或汽流引起的小的液壓或
第24頁 421703 五、發明說明（21) 氣壓降或變化。冷凍劑在不同壓力下的單獨換熱管道或區 域令不汽化’與前述許多現有技術工藝中所描述的一樣。· 圖4所示方案可以在比圖1所示方案高約3 % - 4 %的效 率下操作，但其基建費用也較高。對於給定的表面積，換 熱器4 0 4較高，如果安裝在船或駁船上，其吸引力就下降 了。 本發明的第四選擇方案示於圖5中，其中冷卻的低位 混合冷凍劑物流1 5 4是兩相物流’在轉鼓5 7 6中被分離成蒸 汽物流5 6 8和液體物流5 7 0。這些冷来劑物流分別被引入換 熱器5 2 2中。蒸汽冷凍劑物流5 6 8被液化並任選地被過冷到 低溫’通過節流閥5 5 6等焓閃蒸’以產生冷凍劑物流5 2 4， 它被引入到換熱器522的冷端，在換熱器522中被汽化以提 供產品液化所需的一部分冷量。液體冷凍劑物流5 7 〇在換 熱器5 2 2中被過冷到高於物流5 5 8的溫度，通過節流閥5 7 2 絕熱閃蒸成低壓冷凍劑物流574，並在中部引入換熱器 5 2 2，在其中’a化以提供產品液化所需的另一部分冷量。 兩股冷凍劑物流在換熱器中的汽化壓力通常在約j至約3 〇 巴的壓力（絕壓）範圍内。 與圖1所示方案相比，圖5所示方案的效率高約4% ’ 但其基建費用也較高。此外，對於給定的表面積，換熱器 522較高，，如果安裝在船或駁船上，其吸引力就下降'了。 實施例 通過對圖1所示天然軋液化方法熱量和物料衡算上模
第25頁 421703 五、發明說明（22) 擬以說明本發明。天然氣進料9 〇在預處理部分1 〇 〇中首先 被淨化和干燥’除去如二氧化碳和硫化氫等酸性氣體以及 其它如汞等污染物。預處理過的進料氣體1 02的流量為1 7, 470 kg摩爾/hr，壓力為52巴（絕壓），溫度為38 °C，其摩 爾組成如下表1所不。 ϋ 實施例 的進蚪氣體組成 組 分 爾分數 氮 氣 0 .005 曱 院 0 .8738 乙 烷 0 .067 丙 烧 0 .035 異 丁 炫 0. .006 丁 院 0 .0 09 異 戊 炫 0, .003 戊 烷 0 .002 己 院 0 .001 預處理過的進料氣體1〇2在換熱器104中預冷到〜36 t 的溫度，預冷後的進料物流1 0 8進入洗滌塔1 0 6。在換熱器 1 0 4中，通過使流量為25，43 3 kg-摩爾/hr的高位混合冷凍 劑物流11 0升溫和汽化’有效地進行冷卻。冷涞劑物流11 〇 的組成（摩爾分數）為：甲烧’〇，〇1，乙烧’〇·47 ;丙烧’ 〇.〇6 ;異 丁烷，0.16 ; 丁烷，〇·30 °
第26頁 421703 五、發明説明（23) 在洗滌塔1 0 6中，戊烷和較重组分被從進料中除去。 洗滌塔106的塔釜產物112進入分餾部分114，在其中，重 於丙妓•的組分以物流11 6回收。丙烧和較輕組分以物流11 8 回收，在換熱器1 〇 4中被冷卻到-3 6 °C，再與洗滌塔的塔頂 產物合併’形成預冷後的進料物流1 20，其流量為 1 7, 315kg-摩爾/hr。 預冷後的進料物流1 20在換熱器1 22中通過間接換熱進 一步冷卻和液化到-丨6 2 °c的溫度，同時使低位混合冷凍劑 物流1 2 4升溫和汽化，其進入換熱器1 2 2的摩爾流量為 28, 5 53 kg-摩爾/hr ’溫度為-164 °C，壓力為3. 35巴（絕 壓）。冷凍劑物流120的組成（摩爾分數）為：氮氣，〇. 14 ; 曱烷，0.35 ;乙烷，0.41 ;丙烷，〇.1〇。 然後’所得的液化天然氣（LNG)物流（121)通過節流閥 126絕熱閃蒸到其泡點壓力丨· 〇5巴（絕壓）。閃蒸LNG物流進 入罐1 2 8，從其中排出最終l N G產品物流1 3 0。在這一實施 例中’在通過閥門1 2 6閃蒸後，不排放輕氣體1 3 2，所以換 熱器1 6 2和壓縮機1 3 4不是必須的。 ' 將天然氣進料1 0 2從環境溫度冷卻到_ 3 6 °c的溫度所需 的冷量由前面描述的高位多組分冷凍環路提供。高位混: 冷凍劑物流1 3 6在3 8 °C的溫度和2 4巴（絕壓）的壓力下進。 換熱器1 04。在換熱器1 〇 4中被冷卻到-36 °C的溫度，然〇 ，過節流閥1 50閃蒸以產生溫度為_38的降壓冷凍劑物^ 11〇。物流Π0在換熱器1〇4中升溫和汽化，在34<t和3机 (絕壓）下以冷凍劑蒸汽物流丨4〇排出。低壓冷凍劑蒸汽在巴
4217 03 五、發明說明（24) 兩級中間冷卻的壓縮機1 4 2中被壓縮到最終壓力2 4巴（絕 壓）。在壓縮機的中間冷卻器中形成的液體1 4 4被泵送，並 與來自最終壓縮級的壓縮冷凍劑1 4 6合併。合併後的冷凍 劑物流148的液體流量為1 2, 870kg-摩爾/hr。 將天然氣進料在換熱器122中從-36。(：到約-162 °C的最 终冷卻是由上面描述的低位多組分冷凍劑環路提供的。壓 、缩的低位混合冷凍劑物流1 5 2在3 8 °C的溫度和5 5巴的壓力 (絕壓）下進入換熱器104，在其中被冷卻到_36。〇的溫度’ 得到物流1 54。預冷後的低位冷凍劑在換熱器丨2 2中進一步 冷郃到-1 62 °C，以產生物流1 58，該物流丨58通過節流闕 1—56閃蒸。降壓後的冷凍劑物流丨24在換熱器a?中升溫和 Ϊ L最終在_39 °C和3. 25巴的壓力（絕壓^下以物流164排 出換熱Is 1 22。然後，這一低壓蒸汽冷凍中 間冷卻的壓縮機1 6 6中壓縮到最終壓力5 5 θ '在' ’本發明提供-種液化進料氣體巴的(S)，它使用 了數置最少的換熱器，並利用了混合冷 士 〆户 J劑在每一換熱器中在基本恆定的壓：4 ’其知： 備佔地…前述每一現有技術的方 中在低位和高位下進行冷卻方面.利 至少一個i > 化壓力水平。由於簡化的方法特徵和至少兩個冷凍砝= 小，本發明方法和系統特別適合於需要的佔地f 、 面平台上。 '女製舶、〜驳船、： 本發明方法的特徵在於其進料 针預令、低位冷凍劑預，
42 17 03 五、發明說明（25) 和高位冷凍劑冷卻是在一個換熱器中進行，而不是高位冷 凍劑在基本恆定的單一壓力下汽化。此外，本方法不需要 單獨的進料預冷換熱器，因為進料預冷與低位冷凍劑預冷 和高位液體冷凍劑的冷卻結合在一起進行。低位混合冷凍 劑不用於預冷進料氣體，因此，在不預熱的情況下直送去 壓縮。這樣，對於給定的總壓力比，壓縮機所需的中間冷 卻器較少，因為在第一級中的壓力比可以很高。
在前面的描述中，已完全公開了本發明的重要特徵。 本領域的熟練技術人員可以理解本發明，並在不脫離本發 明精神和不偏離下述申請專利範圍和等效的前提下作出各 種改進。
第29頁

Claims (1)

  1. .'Λ 案號 88121232 '%Μ 填持委員明示，夺衆.修·4後是否變更廉貧質内容 並冷卻、冷凝和閃蒸 ，提供第一汽化混合冷 並冷卻、冷凝和問蒸 ，，提供第二汽化混合冷 421703 修正 六' 申請專利範圍 1. 一種液化加壓進料氣體的方法，包括： (a) 通過間接換熱，在第一換熱區用第一汽化混合冷 束劑冷卻加壓進料氣體，產生冷卻的進料氣體和第一混合 冷凍劑蒸汽，其中第一汽化混合冷凍劑是在基本恆定的第 一壓力下汽化的； (b) 通過間接換熱，在第二換熱區用第二汽化混合冷 凍劑進一步冷卻和冷凝已被冷卻的進料氣體，產生液體產 品和第二混合冷；東劑蒸汽，其中第二汽化混合冷康劑是在 基本恆定的第二壓力下汽化的； (c )壓縮第一混合冷凍劑蒸汽； 所得的壓縮的第一混合冷凍劑蒸汽 ;東劑；和 (d)壓縮第二混合冷凍劑蒸汽； 所得的壓縮的第二混合冷凍劑蒸汽 凍劑，其中至少一部分用於冷卻和冷凝第二混合冷凍劑蒸 :汽所需的冷量是由在第一換熱區中用第一汽化液體混合冷 凍劑間接換熱提供的。 2.如申請專利範園第1項的方法，其中，在步驟（c) 中，第一混合冷凍劑蒸汽的壓縮可以在至少兩級壓縮中進 行，產生了至少一股級間兩相冷凍劑物流；該級間兩相冷 凍劑物流被分離成級間冷凍劑蒸汽和級間冷凍劑液體；該 級間冷凍劑蒸汽被壓縮產生進一步壓縮的冷凍劑；該級間 液體冷康劑被泵送以產生進一步加壓的液體冷康劑；進一
    第30頁 2000.02.08.030 4 2 1 7 Ο 3 _案號88121232_年月日__ 六、申請專利範圍 步壓縮的冷凍劑和進一步加壓的液體冷凍劑合併；所得的 合併的第一混合冷）東劑被冷卻、冷凝、任選地過冷，和閃 蒸以提供步驟（a)中的第一汽化混合冷凍劑。 3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中，在壓縮後， 冷卻和冷凝第一混_合冷涑劑蒸汽所需的冷量的至少一部分 是由在第一換熱區與第一汽化液體混合冷凍劑間接換熱提 供的。 4. 如申請專利範圍第1項的方法，進一步包括通過以 下步驟從加壓進料氣體中除去重於甲烷的烴： (1 )將冷卻的進料氣體從第一位置引入到蒸餾塔中， 從中排出富含甲烷的塔頂物流和重於曱烷的組分的塔釜物 流；和 (2 ) 分離塔釜物流以獲得含有多至4個碳原子的組分的 第一烴物流，和含有多於4個碳原子的組分的第二烴物 流。 5. 如申請專利範圍第1項的方法，其中在壓縮後，冷 卻和冷凝第二混合冷凍劑蒸汽所需冷量的一部分由在第二 換熱區與第二汽化混合冷凍劑間接換熱至少部分地提供。 6. 如申請專利範圍第1項的方法，其中： 在壓縮後，第二混合冷凍劑蒸汽在第一換熱區通過間
    第31頁 2000.02. 08.031 421703 ] _案號 88121232_年月曰 修正_ 六、f請專利範圍 接換熱來冷卻，並從中以第一溫度排出， 所得的冷卻後的第二混合冷凍劑物流被引入第二換熱 區，並通過間接換熱在其中進一步冷卻， 第二混合冷凍劑蒸汽從第二換熱區以第二溫度排出， 該溫度低於第一溫度，和 得到的進一步冷卻的第二混合冷凍劑蒸汽在未預熱的 情況下直接壓縮。 7. 如申請專利範圍第1項的方法，進一步包括通過以 下步驟在步驟（b)的第二換熱區通過間接換熱以進一步冷 卻和冷凝之前，從加壓進料氣體中除去重於曱烧的烴： (1 ) 冷卻加壓進料氣體，並將所得的冷卻的進料氣體 引入到蒸餾塔中，從中排出富含甲烷的塔頂物流和含有重 於甲烷的組分的塔釜物流； (2 ) 分離塔釜物流以獲得含有多至4個碳原子的組分的 第一烴物流，和含有多於4個碳原子的組分的第二烴物 流； (3 )在第一換熱區通過間接換熱冷卻第一烴物流；和 (4)利用至少一部分從步驟（3 )得到的冷卻的烴物流作為 步驟（1)中蒸餾塔的回流。 8. 如申請專利範圍第4項的方法，進一步包括將一部 分加壓進料氣體從第二位置引入到蒸餾塔中，第二位置低 於第一位置。
    第32頁 2000.02. 08.032 421703 案號8812] 2汜____ 六、_請專利範圍 ' ~^〜—9_ϋ 9·如申請專利範圍第1 Ji & + 第-混合冷陳劑蒸汽的壓縮在的方法中在步驟(C)中’ 了級間壓縮冷凍劑；該級間J二兩級壓縮中進行’產生 凝並被分離成級間冷來劑蒗+ ^的冷凍劑被冷卻、部分冷 凍劑蒸汽被壓縮產生進一 級間冷凍劑液體；級間冷 卻、冷凝、任選地過；^^ 1的冷凍劑，該冷凍劑被冷 汽化混合冷凍劑；級；液體二：以提供步驟(a)中的第- 並在基本恆定的第一壓力劑在第一換熱區被過冷， 「Α]燕，產生附加的冷量。 ί〇·如申t月專利範圍第Μ的方法，其中在壓縮後，第 二混合冷凍劑蒸汽的冷卻和冷凝在第一換熱區通過間接換 熱進行，產生部分冷凝的第二混合冷凍劑物流，該物流含 有中位第二混合冷凍劑蒸汽和中位第二混合冷凍劑液體， 其中進一步： (1)部分冷凝的第二混合冷凍劑物流被分離以產生中 位第二混合冷凍劑蒸汽和中位第二混合冷凍劑液體； (2 )中位第二混合冷凍劑蒸汽被冷卻、冷凝、任選地 過冷，並閃蒸以提供步驟（b)的第二汽化混合冷凍劑；和 (3 )中位第二混合冷凍劑液體在第二換熱區中被過 冷，並在基本恆定的第二壓力下閃蒸，以產生附加的冷 量。 11 . 一種液化加壓進料氣體的系統，包括：
    421703 ' _案號 88121232_年月曰_ί±^-_ 六、申請專利範圍 (a ) 冷卻加壓進料氣體、冷卻壓縮的第一混合冷凍 劑、冷卻壓縮的第二混合冷凍劑的第一換熱裝置，其中至 少部分冷卻是與第一汽化混合冷凍劑間接換熱進行的，第 一汽化混合冷凍劑在基本恆定的第一壓力下汽化，其中冷 卻產生了冷卻的加壓進料氣體、液化的第一混合冷凍劑、 冷卻的第二壓縮混合冷凍劑，其中第一汽化混合冷凍劑產 生了第一混合冷凍劑蒸汽； (b )壓縮第一混合冷凍劑蒸汽以提供壓縮的第一混合 冷凍劑的第一壓縮裝置； (c ) 閃蒸液化的第一混合冷凍劑以提供第一汽化混合 冷凍劑的減壓裝置； (d) 進一步冷卻和冷凝_已冷卻的進料氣體.、以及進一 步冷卻和液化已冷卻的第二壓縮混合冷凍劑的第二換熱裝 置，其中至少部分冷卻是與第二汽化混合冷凍劑間接換熱 進行的，第二汽化混合冷凍劑在基本恆定的第二壓力下汽 化，其中冷卻產生液體產物和液化的第二混合冷凍劑，並 且其中第二汽化混合冷凍劑產生第二混合冷凍劑蒸汽； (e) 壓縮第二混合冷凍劑蒸汽以提供壓縮的第二混合 冷凍劑的第二壓縮裝置； (f )閃蒸液化的第二混合冷凍劑以提供第二汽化混合 冷凍劑的減壓裝置；和 (g)管線裝置，該管線裝置用於： ' 向第一換熱裝置引入加壓進料氣體， 從第一換熱裝置向第二換熱裝置輸送冷卻的進料氣
    第34頁 2000. 02.08.034 421703 / _案號88121232_年月日__ 六、申請專利範圍 體， 從第二換熱裝置排出液體產物， 從第一換熱裝置向第一壓縮裝置輸送第一混合冷凍劑 蒸汽，和第一壓縮裝置向第一換熱裝置輸送所得的壓縮的 第一混合冷珠劑蒸汽_， 從第一換熱裝置向第二換熱裝置輸送冷卻的第二壓縮 混合冷凍劑， 從第二換熱裝置向第二壓縮裝置輸送第二混合冷凍劑 蒸汽，和從第二壓縮裝置向第一換熱裝置輸送所得的壓縮 的第二混合冷凍劑蒸汽。 12.如申請專利範圍第11項的系統，其中第一壓縮裝 置包括： 至少兩個壓縮機級及與之相連的管線，其中一級產生 級間壓縮冷凍劑， 級間冷卻器，級間壓縮的冷凍劑在其中冷卻和部分冷 凝，從而產生兩相級間冷凍劑， 分離器和與之相連的管線，在其中，兩相級間冷；東劑 被分離成級間冷凍劑蒸汽和級間冷凍劑液體； 附加壓縮機級，在其中級間冷凍劑蒸汽被壓縮以產生 進一步壓縮的冷凍劑， 用於對級間冷凍劑液體加壓的泵以及與之相連的管 線，和 使所得的加壓級間冷凍劑液體和進一步壓縮的冷凍劑
    第35頁 2000. 02. 08.035 42 1703 ;、 _案號 88121232_^^_Θ_修正_ 六、申請專利範圍 合倂以產生（a)中的壓縮的第一混合冷凍劑的管線。 13. 如申請專利範圍第11項的系統，進一步包括： (1) 蒸餾塔以及與之相連的用於向蒸德塔引入冷卻的 加壓進料氣體的管線，其中，冷卻的加壓進料氣體是從天 然氣獲得的富含曱烷的進料氣體，被分離成進一步富含曱 院的塔頂物流和含有重於甲烧的組分的塔爸物流； (2 ) 分離裝置和與之相連的管線，用於將塔釜物流分 離成含有四個或-者少於四個碳原子的組分的輕烴物流和含 有多於四個破原子的組分的重煙物流； (3 ) 位於第一換熱裝置内的用於冷卻輕烴物流的冷卻 裝置；和 (4 )在第二換熱裝置中通過間接換熱以進一步冷卻和 冷凝之前、合併（3 )中所得的冷卻的輕烴物流和（1)的塔頂 物流的管線。 14. 如申請專利範圍第1 3項的系統，進一步包括向蒸 傲塔引入一部分加壓進料氣體的管線，這一引入位置低於 向蒸館塔中引入冷卻的加壓進料氣體的位置。 1 5.如申請專利範圍第1 1項的系統，進一步包括：在 (d)的第二換熱區中通過間接換熱進一步冷卻和冷凝之 前、從冷卻的加壓進料氣體中除去重於曱烷的烴的裝置， 其中冷卻的加壓進料氣體是從天然氣獲得的富含甲烷的進
    第36頁 2000. 02. 08.036 421703 _案號 88121232_年月日__ 六、申請專利範圍 料氣體，該裝置包括： (1) 將冷卻的加壓進料氣體分離成進一步富含曱烷的 塔頂物流和重於甲院的組分的塔爸物流的蒸顧塔； (2 ) 將塔爸物流分離成含有含有三個或更少破原子的 組分的輕烴物流和含有多於三個碳原子的組分的重烴物流 的分離裝置； (3 )在第一換熱裝置中冷卻輕烴物流的冷卻裝置；和 (4 )將（3 )中所得的冷卻的烴物流的一部分引入（1 )中 蒸餾塔作為回流的管線。 16.如申請專利範圍第11項的系統，其中第一壓縮裝 置包括： 至少兩個壓縮機級及與之相連的管線，其中一級產生 級間壓縮冷凍劑， 級間冷卻器，級間壓縮的冷凍劑在其中冷卻和部分冷 凝，從而產生兩相級間冷凍劑， 分離器和與之相連的管線，在其中兩相級間冷凍劑被 分離成級間冷束劑蒸汽和級間冷束劑液體，和 附加壓縮機級，在其中級間冷凍劑蒸汽被壓縮以產生 進一步壓縮的冷凍劑， 並且其中該系統進一步包括： 提供進一步壓縮的冷凍劑作為壓縮的第一混合冷凍劑 的管線裝置，壓縮的第一混合冷康劑被冷卻、冷凝和閃蒸 以提供（a )中的第一汽化混合冷凍劑，
    第37頁 2000.02.08. 037 421703 _案號 88121232_年月日_i±^._ 六、申請專利範圍 向第一換熱裝置輸送級間冷凍劑液體的管線， 在第一換熱裝置内的用於冷卻級間冷凍劑液體的傳熱 裝置， 閃蒸所得的冷卻的級間冷凍劑液體以提供處於基本恆 定的第一壓力下的附加汽化混合冷凍劑的減壓裝置，和 向第一換熱裝置引入附加汽化混合冷凍劑以在其中提 供冷量的管線。 17.如申請專利範圍第11項的系統，進一步包括： (1) 當冷卻的第二壓縮的混合冷凍劑被部分冷凝時、 分離冷卻的第二壓縮混合冷凍劑以產生中位第二混合冷凍 劑蒸汽和中位第二混合冷凍劑液體的分離器； (2 )在第二換熱裝置内的冷卻中位第二混合冷凍劑液 體的傳熱裝置； (3 )閃蒸所得的過冷令位第二混合冷凍劑液體提供處 於基本恆定的第二壓力下的附加汽化混合冷凍劑的減壓裝 置，和 (4)向第二換熱裝置中引入附加的汽化混合冷凍劑以 在其中提供冷量的管線。
    第38頁 2000.02.08.038
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