液化方法与系统技术方案

一种利用多个不对称平行预冷却回路液化天然气流的系统和方法。使用不对称并联冷却回路允许在冷却过程中更好地控制每个制冷剂流，并通过专用热交换器来执行相似的工作来简化过程控制。

Method and system of liquefaction

A system and method of using multiple asymmetrical parallel precooling circuits to liquefy natural gas. The use of asymmetrical parallel cooling circuit allows better control of each refrigerant flow during cooling process, and performs similar work through special heat exchanger to simplify process control.

【技术实现步骤摘要】
液化方法与系统专利技术背景气体液化的方法和系统
本专利技术涉及一种用于液化气流的方法和系统，更具体地说，涉及天然气液化装置中天然气流的液化系统和方法。用于冷却，液化和任选地降低天然气的系统是本领域众所周知的，诸如单一混合制冷剂(SMR)循环，丙烷预冷却混合制冷剂(C3MR)循环，双重混合制冷剂(DMR)循环，C3MR-氮杂交(如工艺)循环，氮气或甲烷膨胀循环，以及级联循环。通常，在这样的系统中，通过与一种或多种制冷剂的间接热交换，将天然气冷却，液化并任选地进行冷却。可以使用各种制冷剂，例如混合制冷剂，纯组分，两相制冷剂，气相制冷剂等。混合制冷剂(MR)，其是氮气，甲烷，乙烷/乙烯，丙烷，丁烷，和任选的戊烷已经用于许多基础负荷液化天然气(LNG)设备中。通常基于进料气体组成和操作条件选择MR流的组成。制冷剂在包括一个或多个热交换器和一个或多个制冷剂压缩系统的制冷剂回路中循环。制冷剂回路可以是闭环或开环。通过与热交换器中的制冷剂的间接热交换，天然气被冷却\液化和/或次冷。每个制冷剂压缩系统包括用于压缩和冷却循环制冷剂的压缩回路，和驱动组件以提供驱动压缩机所需的动力。制冷剂压缩系统是液化系统的关键组成部分，因为制冷剂需要在膨胀之前被压缩成高压并冷却，以便产生冷却，液化和任选的冷的低压制冷剂流次冷天然气。在设计和操作LNG液化设备中，选择热交换器，压缩机和相关设备是影响构建和操作设备的成本的重要考虑因素。典型的现有技术系统由两步法组成，其中天然气进料在预冷器热交换器中被预冷却至低于环境温度，然后在主低温热交换器(MCHE)中冷凝(液化)。在典型的现有技术系统的预冷却步骤期间，将要液化的天然气在预冷热交换器的热侧(或末端)中通过与冷却剂中蒸发的制冷剂进行热交换而预冷却侧。蒸发的制冷剂从热交换器的冷侧去除。该蒸发的制冷剂在预冷却制冷剂回路中液化。为此，制冷剂在压缩机中被压缩至高压，并且在冷凝器中除去压缩热和蒸发热。允许液体制冷剂在膨胀装置中膨胀到较低的压力，并且在该压力下，允许制冷剂在天然气预冷却热交换器的冷侧蒸发。为了实现更大的容量、效率和降低成本，在现有技术中已经进行了针对预冷却系统的设计的努力。串联使用多个预冷却器是一种这样的方法。例如，本领域中已知的是使用串联的两个预冷却器热交换器和两个并联MCHE来提高单个液化列车的生产率，同时将资本支出降低到使用两个较小的平行列车的系统的资本支出之下。在本领域中也已知，串联的两个预冷却器热交换器，洗涤塔和单个MCHE可以实现更冷的气体进料温度和提高的液化效率。另一种方法是使用平行冷却循环。例如，至少一个已知的系统使用两个相同的预冷器热交换器并联两个平行的压缩列和单个MCHE。两个相同的交换机每个处理50％的负载，并且旨在是相同的(即，相同的结构，相同的流输入，相同的制冷和相同的流输出)，以简化设备的设计和制造并提供维护效率费用系统的每个部件(压缩机，热交换器等)都是从市场上最大的部件中选出的，以减少所需部件的数量，并尽量减少资金和运营成本。两个并联的相同的热交换器配置提供了以下优点：(a)通过在制造和运输限制内最大化每个交换器的尺寸来实现将设备的能力提高到最大可能的生产率；(b)通过使用单一交换机，使工厂的生产能力提高到高于生产的中间产能。此外，节省资本投资、缩短制造时间易于操作和维护是并行使用重复设备的一些众所周知的好处。然而，提供相同的平行换热器也带来了几个挑战。例如，每个热交换器必须冷却具有不同热需求的多个流。两个交换器在操作过程中也必须保持平衡，以确保相等的作用，并避免所谓的歧管效应-即由于与主管入口的距离变化导致与主管分支的管道中的不同流量，因此变化摩擦压力损失。这增加了系统操作的复杂性，并且由于必须做出的妥协以保持交换器平衡而引入低效率。使用多个相同热交换器的另一个缺点是需要增加数量的冷却回路。例如，假设使用两个平行相同的热交换器来冷却三个不同流中的每一个：气体进料流；暖混合制冷剂(WMR)；和冷混合制冷剂(CMR)，将需要六个冷却回路。这增加了系统的复杂性，并且使许多现有系统并行地添加第二个相同的热交换器。因此，需要开发天然气液化的方法，其允许组合多个交换器设计，同时缩短制造时间，简化过程控制，最小化制冷回路的数量，提高效率和增加LNG生产。这种布置应优选适合用作改造或新设计。专利技术概述提供本
技术实现思路
以简化的形式介绍概念的选择，这在下面的具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
不旨在标识所要求保护的主题的主要特征或基本特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。描述的实施例提供如下所述并由所附权利要求限定的制冷剂预冷系统，其用作液化过程的一部分。所公开的实施例通过使用不对称的平行热交换器来满足本领域的需要，以将制冷剂流分离成专用热交换器，从而允许更好的预冷却过程的控制和效率。本专利技术的实施例通过提供用于液化，特别是天然气液化的安全，有效和可靠的系统和方法来满足本领域的需要。本专利技术的另外的方面如下。方面1：一种用于液化烃进料流的方法，所述方法包括：(a)在第一进料温度下提供烃流体进料流；(b)将烃流体进料流分离成第一部分和第二部分；(c)在第一预冷热交换器中将第一部分烃流体进料流冷却至第一混合制冷剂以形成第一预冷却烃流体流，该第一预冷却烃流体流以第一预冷却热交换器冷却温度；(d)在第二预冷热交换器中将所述烃流体进料流的第二部分冷却至所述第一混合制冷剂以形成第二预冷却烃流体流，所述第二预冷却烃流体流在第二预冷却热交换器冷却温度；(e)从主热交换器的壳侧抽出蒸发的第二混合制冷剂流；(f)压缩和膨胀蒸发的第二混合制冷剂流，以在所得到的第二混合制冷剂温度下形成所得第二混合制冷剂流，所得第二混合制冷剂温度基本上等于第一进料温度；(g)将第二预冷热交换器中的所得第二混合制冷剂流冷却至第一混合制冷剂，以形成在第三预冷却温度下离开第二预冷热交换器的预冷却的第二混合制冷剂流；(h)将第一预冷却烃流体流和第二预冷却烃流体流合并并将组合的预冷烃流体流引入主热交换器的管侧；(i)将至少一部分预冷却的第二混合制冷剂流引入主热交换器的管侧；(j)将主热交换器中的组合预冷烃流体流冷却到主热交换器的壳侧上的第二混合制冷剂，以形成液化烃流体流；(k)冷却主热交换器中的预冷却的第二混合制冷剂流的至少一部分，以抵抗主热交换器的壳侧上的第二混合制冷剂的流动，形成至少一个冷却的第二混合制冷剂流；和(l)从主热交换器的管侧排出至少一个冷却的第二混合制冷剂流中的每一个，使至少一个冷却的第二混合制冷剂流中的每一个膨胀以形成膨胀的第二制冷剂流，并提供所述至少一个膨胀的第二混合制冷剂流中的每一个流到主热交换器的壳侧。方面2：方面1的方法，还包括：(m)将预冷却的第二混合制冷剂流的液体部分与预冷却的第二制冷剂混合流的蒸汽部分分离；其中步骤(i)包括将预冷却的第二混合制冷剂流的液体部分和预冷却的第二混合制冷剂流的蒸汽部分引入主热交换器的管侧。方面3：根据方面1至2中任一项所述的方法，其中所述第二预冷却温度和第三预冷却温度基本上等于所述第一预冷却温度。方面4：根据方面1至3中任一项所述的方法，其中步骤(f)包括压缩和冷却所述第二混合制冷剂流，以在所得到的第二混合制冷剂温度下形成所得到的第二混合制冷剂流，混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于液化烃进料流的方法，所述方法包括：(a)在第一进料温度下提供烃流体进料流；(b)将烃流体进料流分离成第一部分和第二部分；(c)在第一预冷热交换器中将第一部分烃流体进料流冷却至第一混合制冷剂以形成第一预冷却烃流体流，该第一预冷却烃流体流以第一预冷却热交换器冷却温度；(d)在第二预冷热交换器中将所述烃流体进料流的第二部分冷却至所述第一混合制冷剂以形成第二预冷却烃流体流，所述第二预冷却烃流体流在第二预冷却热交换器冷却温度；(e)从主热交换器的壳侧抽出蒸发的第二混合制冷剂流；(f)压缩和膨胀蒸发的第二混合制冷剂流，以在所得到的第二混合制冷剂温度下形成所得第二混合制冷剂流，所得第二混合制冷剂温度基本上等于第一进料温度；(g)将第二预冷热交换器中的所得第二混合制冷剂流冷却至第一混合制冷剂，以形成在第三预冷却温度下离开第二预冷热交换器的预冷却的第二混合制冷剂流；(h)将第一预冷却烃流体流和第二预冷却烃流体流合并并将组合的预冷烃流体流引入主热交换器的管侧；(i)将至少一部分预冷却的第二混合制冷剂流引入主热交换器的管侧；(j)将主热交换器中的组合预冷烃流体流冷却到主热交换器的壳侧上的第二混合制冷剂，以形成液化烃流体流；(k)冷却主热交换器中的预冷却的第二混合制冷剂流的至少一部分，以抵抗主热交换器的壳侧上的第二混合制冷剂的流动，形成至少一个冷却的第二混合制冷剂流；和(l)从主热交换器的管侧排出至少一个冷却的第二混合制冷剂流中的每一个，使至少一个冷却的第二混合制冷剂流中的每一个膨胀以形成膨胀的第二制冷剂流，并提供所述至少一个膨胀的第二混合制冷剂流中的每一个流到主热交换器的壳侧。...

【技术特征摘要】
2016.05.20 US 15/1602091.一种用于液化烃进料流的方法，所述方法包括：(a)在第一进料温度下提供烃流体进料流；(b)将烃流体进料流分离成第一部分和第二部分；(c)在第一预冷热交换器中将第一部分烃流体进料流冷却至第一混合制冷剂以形成第一预冷却烃流体流，该第一预冷却烃流体流以第一预冷却热交换器冷却温度；(d)在第二预冷热交换器中将所述烃流体进料流的第二部分冷却至所述第一混合制冷剂以形成第二预冷却烃流体流，所述第二预冷却烃流体流在第二预冷却热交换器冷却温度；(e)从主热交换器的壳侧抽出蒸发的第二混合制冷剂流；(f)压缩和膨胀蒸发的第二混合制冷剂流，以在所得到的第二混合制冷剂温度下形成所得第二混合制冷剂流，所得第二混合制冷剂温度基本上等于第一进料温度；(g)将第二预冷热交换器中的所得第二混合制冷剂流冷却至第一混合制冷剂，以形成在第三预冷却温度下离开第二预冷热交换器的预冷却的第二混合制冷剂流；(h)将第一预冷却烃流体流和第二预冷却烃流体流合并并将组合的预冷烃流体流引入主热交换器的管侧；(i)将至少一部分预冷却的第二混合制冷剂流引入主热交换器的管侧；(j)将主热交换器中的组合预冷烃流体流冷却到主热交换器的壳侧上的第二混合制冷剂，以形成液化烃流体流；(k)冷却主热交换器中的预冷却的第二混合制冷剂流的至少一部分，以抵抗主热交换器的壳侧上的第二混合制冷剂的流动，形成至少一个冷却的第二混合制冷剂流；和(l)从主热交换器的管侧排出至少一个冷却的第二混合制冷剂流中的每一个，使至少一个冷却的第二混合制冷剂流中的每一个膨胀以形成膨胀的第二制冷剂流，并提供所述至少一个膨胀的第二混合制冷剂流中的每一个流到主热交换器的壳侧。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：(m)将预冷却的第二混合制冷剂流的液体部分与预冷却的第二制冷剂混合流的蒸汽部分分离；其中步骤(i)包括将预冷却的第二混合制冷剂流的液体部分和预冷却的第二混合制冷剂流的蒸汽部分引入主热交换器的管侧。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二预冷却温度和第三预冷却温度基本上等于所述第一预冷却温度。4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(f)包括压缩和冷却所述第二混合制冷剂流，以在所得到的第二混合制冷剂温度下...

【专利技术属性】
技术研发人员：AA布罗斯托，陈飞，MJ罗伯茨，CM奥特，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：美国,US