冷却烃物流的方法及其设备技术

技术编号:7149157 阅读:212 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
在冷却烃物流的方法和设备中,要冷却的烃物流(45)在第一热交换器(50)中与具有第一制冷剂物流流量(FR1)的至少一个制冷剂物流(145b、185b)进行热交换,从而提供具有冷却的烃物流流量(FR2)的冷却的烃物流(55),和至少一个返回制冷剂物流(105)。第一制冷剂物流流量(FR1)和冷却的烃物流流量(FR2)按照下列方式调节,直到达到用于第一制冷剂物流流量(FR1)的输入第一设定值(SP1)。如果第一设定值(SP1)大于第一制冷剂物流流量(FR1),则冷却的烃物流流量(FR2)在第一制冷剂物流流量(FR1)增大之前增大;如果第一设定值(SP1)小于第一制冷剂物流流量(FR1),则第一制冷剂物流流量(FR1)在冷却的烃物流流量(FR2)减小之前减小;以及如果冷却的烃物流流量(FR2)减小,则第一制冷剂物流流量(FR1)减小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及冷却烃物流的方法及其设备。这种要冷却的烃物流的重要实例是天然气物流。冷却可以包括使烃物流液化以产生液化烃物流,在要冷却的烃物流是天然气物流的情况下,液化烃物流为液化天然气(LNG) 物流。
技术介绍
天然气是有用的燃料来源,并且是各种碳氢化合物的来源。出于许多原因,人们通常希望在位于天然气物流源处或附近的液化天然气(LNG)工厂对天然气进行液化。举例来说,天然气在液态下能够比气态更为容易地进行储存和长距离运输,因为它体积小并且无需在高压下储存。通常,主要包括甲烷的天然气在高压下进入液化天然气厂,并且进行预处理以产生适于在深冷温度下液化的纯净进料物流。净化气体利用热交换器通过多个冷却阶段进行处理,从而逐渐降低气体温度,直到完成液化。液化天然气随后能够进一步冷却和膨胀到适于储存和运输的最终大气压力。除了甲烷之外,天然气通常包括一些重质烃类和杂质,包括但不限于二氧化碳、 硫、硫化氢及其它硫化合物、氮气、氦、水、其它非烃酸性气体、乙烷、丙烷、丁烷、C5+烃和芳香族烃。这些或其它任意公知或已知的重质烃类和杂质会阻碍或妨碍通常已知的液化甲烷的方法,尤其是最经济有效的液化甲烷的方法。最知名或最提倡的使烃类液化,特别是使天然气液化的方法是基于在液化处理之前尽可能降低至少大部分重质烃类和杂质的水平。重于甲烷以及通常乙烷的烃类典型地从天然气物流中以天然气液态产物(NGLs) 冷凝和回收。甲烷通常在高压洗涤塔中与天然气液态产物分离,并且天然气液态产物随后在多个专用蒸馏塔中分馏以产生有用的烃类产品,如作为产品流本身或者供液化使用,例如作为制冷剂的组分。同时,来自洗涤塔的甲烷随后进行液化以提供液化天然气。美国专利申请No. 2003/0046953公开了一种控制液化天然气生产的方法,其允许连续最大程度地利用可用功率驱动制冷循环,因为操作人员可以操控制冷剂之一的流量的设定值以及重混合制冷剂与轻混合制冷剂的流量比。上述方法不能防止热交换器过冷到低于其最低温度极限或者不能避免温度降低过快所引起的热交换器的过大机械应力(热冲击)。发生这种情况时,热交换器会产生泄漏。本专利技术试图解决与烃物流冷却相关的这个及其它问题。
技术实现思路
在第一方面,本专利技术提供了一种在热交换器中使烃物流冷却的方法,至少包括步骤(a)提供烃物流;(b)使烃物流在第一热交换器中与具有制冷剂物流流量的至少一个制冷剂物流进行热交换,从而提供具有烃物流流量的烃物流和至少一个返回制冷剂物流;(c)给制冷剂物流流量输入第一设定值;和(d)调节制冷剂物流流量和烃物流流量,直到达到设定值,其中(1)如果第一设定值大于制冷剂物流流量,则烃物流流量在制冷剂物流流量增大之前增大;(2)如果第一设定值小于制冷剂物流流量,则制冷剂物流流量在烃物流流量减小之前减小;和(3)如果烃物流流量减小,则制冷剂物流流量减小。在第二方面,本专利技术提供了一种用于操作热交换器的设备,至少包括第一热交换器,具有用于烃物流的第一进口和用于冷却烃物流的第一出口,用于至少一个制冷剂物流的第二进口和用于返回制冷剂物流的第二出口 ;制冷剂流量控制器,其测量与至少一个制冷剂物流的制冷剂物流流量成比例的信号以提供传送给高选择器的制冷剂流量信号,所述制冷剂流量控制器操作制冷剂阀以控制制冷剂物流的流量;烃流量控制器,其测量与烃物流的烃物流流量成比例的信号以提供传送给低选择器的烃流量信号,所述烃流量控制器操作烃物流阀以控制烃物流的流量;流量设定装置,其输入设定值以提供传送给低选择器和高选择器的设定值信号;所述低选择器将设定值信号和烃物流流量信号中的最小值传送给制冷剂流量控制器;和所述高选择器将设定值信号和制冷剂物流流量信号中的最大值传送给烃物流流量控制器。附图说明现在将参考非限制性附图仅以举例方式对本专利技术的实施例和实例进行描述,其中图1示意性地显示了用于冷却烃物流的设备的流程图,所述设备设置有用于执行本专利技术实施例的装置;图2显示了根据本专利技术实施例的冷却烃物流的方法的控制原理图;图3显示了根据本专利技术的另一实施例的冷却烃物流的方法的控制原理图。具体实施例方式如这里所描述的那样,通过按照下列方式调节制冷剂物流流量和烃物流流量直到达到设定值可以防止热交换器过冷(1)如果第一设定值大于制冷剂物流流量,则烃物流流量在制冷剂物流流量增大之前增大;(2)如果第一设定值小于制冷剂物流流量,则制冷剂物流流量在烃物流流量减小之前减小;和(3)如果烃物流流量减小,则制冷剂物流流量减小。这样,可以确保在烃物流中始终有足够的烃接收来自制冷剂物流中的制冷剂的低温,从而防止热交换器过冷。优选地,这些步骤例如在完全自动化控制系统中自动执行,即,在第一设定值提供之后没有或只有最低程度的人为干预。图1显示了用于冷却(优选地液化)烃物流45的设备。烃物流可以是要进行冷却的任何适当的气体物流,但是通常为从天然气或石油储层获得的天然气物流。可替换地, 天然气物流还可以从另一来源获得,同样包括例如费-托法的人工合成来源。通常,天然气物流基本上由甲烷组成。优选地,烃进料物流包括至少60% (摩尔比)甲烷,更优选地,至少80% (摩尔比)甲烷。根据来源,天然气可以包含不同数量的比甲烷更重的烃类,例如乙烷、丙烷、丁烷和戊烷,以及一些芳香族烃。天然气还可以包含非烃类,例如,H2O, N2, CO2, H2S及其它含硫化合物等。如果必要的话,含有天然气的烃物流可以在使用之前进行预处理。该预处理可以包括去除例如(X)2和H2S的不希望组分或者其它步骤,如预冷却、预加压等。因为这些步骤为本领域技术人员所熟知,在此不再对其进行进一步讨论。除甲烷之外,天然气含有不同数量的乙烷、丙烷和重质烃类。组分根据气体类型和位置而变。出于一些原因,重于甲烷的烃类通常从天然气中去除到各种程度,例如就冻结温度高于甲烷液化温度的C5+烃而言,可能导致它们阻塞甲烷液化站的一部分。可以使用c2_4 烃作为液化石油气(LPG)的来源。因此,烃物流45是指已经进行部分、充分或完全处理以减少和/或去除一种或更多种化合物或物质(包括但不限于硫、硫化合物、二氧化碳、水和C2+烃)的组分。如果烃物流45包括天然气,它可以进行预处理以分离出各种重质烃类和杂质,例如二氧化碳、氮气、氦、水、硫以及包括但不限于酸性气体的硫化合物。烃物流45可以在预冷却阶段进行预冷却以降低烃物流的温度。在预冷却阶段进行冷却为本领域技术人员所熟知。预冷却可以是液化处理的一部分或者是单独的处理。冷却烃进料物流以提供烃物流45可以包括将进料物流的温度降低到0°C以下,例如为-10°C 到-70°C以提供冷却的初始烃流。冷却的烃进料物流可以流到诸如一凝析油稳定塔的分离器,其通常以本领域已知的方式在环境压力以上运转。凝析油稳定塔提供塔顶馏出的混合烃物流(优选地具有低于 0°c的温度)和重凝析油物流。与冷却的烃进料物流相比,塔顶馏出的混合烃物流是富甲烷物流。当在此使用时,术语〃混合烃物流〃是指这样的物流,其包括甲烷(C1)和至少5% (摩尔比)的一种或更多种选自乙烷(C2)、丙烷(C3)、丁烷(C4)和C5+烃的烃类。典型地,甲烷在混合烃物流8中的比例为30-50% (摩尔比),重要部分为乙烷和丙烷,例如均为5-10% (摩尔比)。在天然气液态本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种使烃物流在热交换器中冷却的方法,至少包括如下步骤:(a)提供烃物流;(b)使烃物流在第一热交换器中与具有制冷剂物流流量的至少一个制冷剂物流进行热交换,从而提供具有烃物流流量的冷却的烃物流,以及至少一个返回制冷剂物流;(c)给制冷剂物流流量输入第一设定值;和(d)调节制冷剂物流流量和烃物流流量直到达到所述设定值,其中:(d1)如果第一设定值大于制冷剂物流流量,则烃物流流量在制冷剂物流流量增大之前增大;(d2)如果第一设定值小于制冷剂物流流量,则制冷剂物流流量在烃物流流量减小之前减小;和(d3)如果烃物流流量减小,则制冷剂物流流量减小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:P·T·阿勒斯
申请(专利权)人:国际壳牌研究有限公司
类型:发明
国别省市:NL

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