基于有机物兰金循环的气体加工装置废热至电力和冷却的转换制造方法及图纸

系统包括：废热回收热交换器，其被配置为通过与在原油相关气体加工装置中的热源的交换将加热流体流加热；和有机物兰金循环能量转换系统。有机物兰金循环能量转换系统包括：热交换器，其被配置为通过与经加热的加热流体流的交换将工作流体的第一部分加热；冷却子系统，其包括一个或多个冷却元件，其各自被配置为通过与工作流体的第二部分的交换冷却来自原油相关气体加工装置的工艺流和用于环境空气冷却的冷却水流中的一个或多个。有机物兰金循环能量转换系统包括：引射器，其被配置为接收来自冷却子系统的工作流体的第二部分和工作流体的第三部分；涡轮机和发电机，其被配置为通过工作流体的第四部分的膨胀发电；和冷却元件，其被配置为冷却包含来自引射器的工作流体的输出流以及来自涡轮机和发电机的工作流体的膨胀的第四部分的工作流体的流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于有机物兰金循环的气体加工装置废热至电力和冷却的转换优先权要求本申请要求2015年8月24日提交的美国专利申请62/209,147号和2015年12月22日提交的美国专利申请14/978,359号的优先权，其完整内容通过引用并入本文。背景在通常的储层中可以发现天然气和原油。在一些情况下，气体加工装置可以通过去除常见的污染物，如水、二氧化碳和硫化氢来纯化原料天然气。污染天然气的物质中的一些具有经济价值并且可以进一步加工或销售或两者。原油相关气体加工装置通常将大量废热释放到环境中。概述在一个方面，系统包括废热回收热交换器，所述废热回收热交换器被配置为通过与在原油相关气体加工装置中的热源的交换将加热流体流加热；和有机物兰金循环能量转换系统。所述有机物兰金循环能量转换系统包括能量转换热交换器，所述能量转换热交换器被配置为通过与经加热的加热流体流的交换将工作流体的第一部分加热，所述工作流体包括异丁烷。所述有机物兰金循环能量转换系统包括冷却子系统，所述冷却子系统包括一个或多个冷却元件，所述一个或多个冷却元件各自被配置为通过与所述工作流体的第二部分的交换将来自所述原油相关气体加工装置的工艺流和用于环境空气冷却的冷却水流中的一个或多个冷却。所述有机物兰金循环能量转换系统包括引射器，所述引射器被配置为接收来自所述冷却子系统的所述工作流体的所述第二部分和所述工作流体的第三部分，所述工作流体的所述第三部分是所述工作流体的经加热的第一部分中的一部分。所述有机物兰金循环能量转换系统包括涡轮机和发电机，所述涡轮机和发电机被配置为通过所述工作流体的第四部分的膨胀发电，所述第四部分是所述工作流体的所述经加热的第一部分中的一部分。所述有机物兰金循环能量转换系统包括冷却元件，所述冷却元件被配置为将包含来自所述引射器的工作流体的输出流以及来自所述涡轮机和发电机的所述工作流体的所述膨胀的第四部分的工作流体的流冷却。实施方案可以包括以下特征中的一种或多种。从所述冷却元件输出的工作流体的流被分流为所述工作流体的所述第一部分和所述工作流体的所述第二部分。所述引射器的几何形状基于以下中的一个或多个确定：(i)在所述工作流体的所述第一部分中的工作流体的量与在所述工作流体的所述第二部分中的工作流体的量的比率和(ii)在所述工作流体的所述第三部分中的工作流体的量与在所述工作流体的所述第四部分中的工作流体的量的比率。在所述工作流体的所述第一部分中的工作流体的量与在所述工作流体的所述第二部分中的工作流体的量的比率为约0.90至约0.92，并且在所述工作流体的所述第三部分中的工作流体的量与在所述工作流体的所述第四部分中的工作流体的量的比率为约0.27至约0.38。所述引射器的吸引比为3.5。所述引射器的恒面积段的横截面积与所述引射器的喷嘴的喉部的横截面积的比率为约6.4。所述引射器的低压开口的横截面积与所述引射器的所述喷嘴的所述喉部的横截面积的比率为约2.9。所述工作流体的所述第二部分在进入所述冷却子系统时具有45°F至55°F的温度并且在离开所述冷却子系统时具有75°F至85°F的温度。所述冷却子系统包括：至少一个第一冷却元件，所述至少一个第一冷却元件被配置为将来自所述原油相关气体加工装置的所述工艺流冷却；和至少一个第二冷却元件，所述至少一个第二冷却元件被配置为将所述用于环境空气冷却的冷却水流冷却。流过所述至少一个第一冷却元件的工作流体的体积与流过所述至少一个第二冷却元件的工作流体的体积的比率是可调整的。所述能量转换热交换器被配置为将所述工作流体的将第一部分加热到150°F至160°F的温度。所述系统包括并联连接的多个引射器。所述冷却子系统被配置为产生60MW(兆瓦)至85MW的冷却能力。所述涡轮机和发电机被配置为产生30MW至60MW的电力。所述系统包括泵，所述泵被配置为将所述工作流体的将第一部分泵至11巴至12巴的压力。所述冷却元件被配置为将所述工作流体从110°F至120°F的温度冷却到80°F至90°F的温度。所述系统包括蓄积罐，其中加热流体从所述蓄积罐流过所述废热回收热交换器，流过所述有机物兰金循环能量转换系统，并且流回到所述蓄积罐。所述废热回收热交换器被配置为通过与来自在所述气体加工装置的入口区域中的液塞捕集器的蒸气流的交换将所述加热流体流加热。所述废热回收热交换器被配置为通过与来自在所述气体加工装置中的二甘醇胺(DGA)汽提塔的输出流的交换将所述加热流体流加热。所述废热回收热交换器被配置为通过与在所述气体加工装置中的脱硫气体流和销售气体流中的一种或多种的交换将所述加热流体流加热。所述废热回收热交换器被配置为通过与在所述气体加工装置中的气体加工装置的丙烷制冷单元中的丙烷集管的交换将所述加热流体流加热。在一个方面，方法包括经由废热回收交换器通过与在原油相关气体加工装置中的热源的交换将加热流体流加热；和在有机物兰金循环能量转换系统中产生电力和冷却能力。在有机物兰金循环能量转换系统中产生电力和冷却能力包括：经由能量转换热交换器通过与经加热的加热流体流的交换将工作流体的第一部分加热，所述工作流体包括异丁烷；在冷却子系统中通过与所述工作流体的第二部分的交换将来自所述原油相关气体加工装置的工艺流和用于环境空气冷却的冷却水流中的一个或多个冷却；在引射器中，合并来自所述冷却子系统的所述工作流体的第二部分和所述工作流体的第三部分，所述工作流体的所述第三部分是所述工作流体的经加热的第一部分中的一部分；在涡轮机和发电机中通过所述工作流体的第四部分的膨胀发电，所述工作流体的所述第四部分是所述工作流体的所述经加热的第一部分中的一部分；和冷却包含来自所述引射器的工作流体的输出流以及来自所述涡轮机和发电机的所述工作流体的所述膨胀的第四部分的工作流体的流。实施方案可以包括以下特征中的一种或多种。所述方法包括将从所述冷却元件输出的所述工作流体的流分流为所述工作流体的所述第一部分和所述工作流体的所述第二部分。所述方法包括调整以下中的一个或多个：(i)在所述工作流体的所述第一部分中的工作流体的量与在所述工作流体的所述第二部分中的工作流体的量的比率和(ii)在所述工作流体的所述第三部分中的工作流体的量与在所述工作流体的所述第四部分中的工作流体的量的比率。所述方法包括基于目标冷却能力调整所述比率中的一个或多个。所述方法包括将所述引射器连接至所述有机物兰金循环能量转换系统，所述引射器基于所述比率中的一个或多个选择。在所述冷却子系统中将所述工艺流和所述冷却水流中的一个或多个冷却包括产生60MW至85MW的冷却能力。所述发电包括产生40MW至60MW的电力。所述方法包括将所述工作流体的所述第一部分泵至11巴至12巴的压力。所述方法包括使所述加热流体流从蓄积罐流过所述废热回收交换器，流过所述有机物兰金循环能量转换系统，并且流回到所述蓄积罐。在一个方面，系统包括：废热回收热交换器，所述废热回收热交换器被配置为通过与在原油相关气体加工装置中的热源的交换将加热流体流加热；能量转换系统热交换器，所述能量转换系统热交换器被配置为通过与经加热的加热流体流的交换加热工作流体；和包括涡轮机和发电机的能量转换系统，其中所述涡轮机和发电机被配置为通过经加热的工作流体的膨胀发电。实施方案可以包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，所述系统包括：废热回收热交换器，所述废热回收热交换器被配置为通过与在原油相关气体加工装置中的热源的交换将加热流体流加热；有机物兰金循环能量转换系统，所述有机物兰金循环能量转换系统包括：能量转换热交换器，所述能量转换热交换器被配置为通过与经加热的加热流体流的交换将工作流体的第一部分加热，所述工作流体包括异丁烷；冷却子系统，所述冷却子系统包括一个或多个冷却元件，所述一个或多个冷却元件各自被配置为通过与所述工作流体的第二部分的交换将来自所述原油相关气体加工装置的工艺流和用于环境空气冷却的冷却水流中的一个或多个冷却；引射器，所述引射器被配置为接收来自所述冷却子系统的所述工作流体的所述第二部分和所述工作流体的第三部分，所述工作流体的所述第三部分是所述工作流体的经加热的第一部分中的一部分；涡轮机和发电机，其中所述涡轮机和发电机被配置为通过所述工作流体的第四部分的膨胀发电，所述第四部分是所述工作流体的所述经加热的第一部分中的一部分；和冷却元件，所述冷却元件被配置为将包含来自所述引射器的工作流体的输出流以及来自所述涡轮机和发电机的所述工作流体的所述膨胀的第四部分的工作流体的流冷却。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.24 US 62/209,147;2015.12.22 US 14/978,3591.一种系统，所述系统包括：废热回收热交换器，所述废热回收热交换器被配置为通过与在原油相关气体加工装置中的热源的交换将加热流体流加热；有机物兰金循环能量转换系统，所述有机物兰金循环能量转换系统包括：能量转换热交换器，所述能量转换热交换器被配置为通过与经加热的加热流体流的交换将工作流体的第一部分加热，所述工作流体包括异丁烷；冷却子系统，所述冷却子系统包括一个或多个冷却元件，所述一个或多个冷却元件各自被配置为通过与所述工作流体的第二部分的交换将来自所述原油相关气体加工装置的工艺流和用于环境空气冷却的冷却水流中的一个或多个冷却；引射器，所述引射器被配置为接收来自所述冷却子系统的所述工作流体的所述第二部分和所述工作流体的第三部分，所述工作流体的所述第三部分是所述工作流体的经加热的第一部分中的一部分；涡轮机和发电机，其中所述涡轮机和发电机被配置为通过所述工作流体的第四部分的膨胀发电，所述第四部分是所述工作流体的所述经加热的第一部分中的一部分；和冷却元件，所述冷却元件被配置为将包含来自所述引射器的工作流体的输出流以及来自所述涡轮机和发电机的所述工作流体的所述膨胀的第四部分的工作流体的流冷却。2.权利要求1所述的系统，其中从所述冷却元件输出的所述工作流体的流被分流为所述工作流体的所述第一部分和所述工作流体的所述第二部分。3.权利要求1所述的系统，其中所述引射器的几何形状基于以下中的一个或多个确定：(i)在所述工作流体的所述第一部分中的工作流体的量与在所述工作流体的所述第二部分中的工作流体的量的比率和(ii)在所述工作流体的所述第三部分中的工作流体的量与在所述工作流体的所述第四部分中的工作流体的量的比率。4.权利要求1所述的系统，其中在所述工作流体的所述第一部分中的工作流体的量与在所述工作流体的所述第二部分中的工作流体的量的比率为约0.90至约0.92，并且在所述工作流体的所述第三部分中的工作流体的量与在所述工作流体的所述第四部分中的工作流体的量的比率为约0.27至约0.38。5.权利要求4所述的系统，其中所述引射器的吸引比为3.5。6.权利要求4所述的系统，其中：所述引射器的恒面积段的横截面积与所述引射器的喷嘴的喉部的横截面积的比率为约6.4；以及所述引射器的低压开口的横截面积与所述引射器的所述喷嘴的所述喉部的横截面积的比率为约2.9。7.权利要求1所述的系统，其中所述工作流体的所述第二部分在进入所述冷却子系统时具有45°F至55°F的温度并且在离开所述冷却子系统时具有75°F至85°F的温度。8.权利要求1所述的系统，其中所述冷却子系统包括：至少一个第一冷却元件，所述至少一个第一冷却元件被配置为将来自所述原油相关气体加工装置的所述工艺流冷却；和至少一个第二冷却元件，所述至少一个第二冷却元件被配置为将所述用于环境空气冷却的冷却水流冷却。9.权利要求8所述的系统，其中流过所述至少一个第一冷却元件的工作流体的体积与流过所述至少一个第二冷却元件的工作流体的体积的比率是可调整的。10.权利要求1所述的系统，其中所述能量转换热交换器被配置为将所述工作流体的所述第一部分加热到150°F至160°F的温度。11.权利要求1所述的系统，所述系统包括并联连接的多个引射器。12.权利要求1所述的系统，其中所述冷却子系统被配置为产生60MW至85MW的冷却能力。...

【专利技术属性】
技术研发人员：马哈茂德·巴希耶·马哈茂德·努尔丁，阿克拉姆·哈米德·穆罕默德·卡迈勒，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯,SA