气体液化系统和方法技术方案

一种液化系统，其构造成使用单个甲烷膨胀器来提供主要制冷功能。液化系统可包括第一或主换热器和与换热器联接的流体回路，流体回路构造成使源自天然气的进入给料的过程流循环。流体回路可包括：压缩回路；与压缩回路和主换热器联接的甲烷膨胀器；与甲烷膨胀器联接的过冷单元，过冷单元构造成从过程流形成液化天然气(LNG)产物；以及置于主换热器和过冷单元之间的第一节流装置。第一节流装置可构造成使过程流膨胀到过程压力，过程压力与压缩回路内部的吸入压力对应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体液化系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求享有2016年2月5日提交且名称为“GASLIQUEFACTIONSYSTEMANDMETHODS(气体液化系统和方法)”的美国临时申请No.62/291868的优先权的权益，该申请的内容通过引用以其整体结合在本文中。背景使天然气液化可有利于烃和有关物质的运送和存储。一般而言，过程大大减小气体的体积。所产生的液体非常适合于例如通过铁路和公路运送罐车长途运输。对于海外运送和/或运送到无法由此管道基础设施接近的地区来说是特别经济的。概要该公开的主题大体涉及可使进入烃流液化的系统。这些系统可构造成典型地在换热器处提供冷却，以紧密地匹配天然气的冷却曲线。这样，系统可形成液化天然气(LNG)产物或流。一些系统可通过使制冷剂循环通过换热器来提供制冷功能。该“制冷”过程常常适合于小规模LNG设施。另一方面，本文的实施例可构造成用于“膨胀器”过程，其使源自进入天然气的流体循环以在换热器处实现冷却。该特征可降低液化系统的成本和复杂性。一些实施例可构造成使“来源”流体在介于进入烃流的压力和从存储设施进入的流(例如，蒸发气体)的压力之间的中间压力下循环。该特征使膨胀比减小，以便向单个甲烷膨胀器提供足够的制冷功能来使进入给料和其它流体液化以形成LNG产物。与执行液化过程所必需的相比，这些改进可降低实施例的资金成本和操作复杂性。一些实施例可在许多不同类型的处理设施中应用。可在陆上和/或海上找到这些设施。在一个应用中，实施例可结合到存在于陆上、典型地在岸上(或岸附近)的处理设施中且/或结合为其一部分。这些处理设施可处理来自在陆上和海上找到的生产设施的天然气给料产物。海上生产设施使用管道将从天然气田和/或充满气体的富油田(通常从深海井)提取的给料运送到处理设施。为了LNG处理，处理设施可使用恰当构造的制冷装备或“机组”来将给料变成液体。在其它应用中，实施例可结合到船上(或类似漂浮船舶)的生产设施中，也称为漂浮液化天然气(FLNG)设施。本文的主题可涉及2015年8月27日提交且名称为“SYSTEMANDPROCESSFORPRODUCTIONOFLIQUIDNATURALGAS(用于生产液化天然气的系统和过程)”的美国临时申请No.62/210827中发现的主题，以及2015年12月31日提交且名称为“GASLIQUEFACTIONSYSTEMANDMETHODS(气体液化系统和方法)”的美国申请No.14/985490中发现的主题。附图的简要描述现在简要地参考附图，其中：图1绘出液化系统的示例性实施例的示意图；图2绘出用以实现图1的液化系统的构件的示例的示意图；图3绘出用以实现图1的液化系统的构件的示例的示意图；图4绘出用以实现图1的液化系统的构件的示例的示意图；图5绘出用于在图1、图2、图3和图4的液化系统中使用的压缩回路的示例的示意图；图6绘出用于在图1、图2、图3和图4的液化系统中使用的压缩回路的示例的示意图；以及图7绘出液化过程的示例性实施例的流程图。在适用的情况下，相似参考符号表示贯穿若干图的相同或对应的构件和单元，图不是按比例的，除非另外指出。本文公开的实施例可包括在若干图中的一个或多个中或若干图的组合中出现的元件。此外，方法仅仅是示例性的，而且可通过例如重新排序、添加、移动和/或更改独立的阶段而修改。详细描述下面的论述描述了对于处理用于存储为液化天然气(LNG)的烃来说有用的各种实施例。这些实施例包括流体回路，流体回路闪蒸且然后在介于进入烃给料的“高”压和源自存储设施的蒸发气体的“低”压之间的中间压力下冷却循环烃流。其它实施例在公开的主题的范围之内。图1示出用来使烃流液化的液化系统100(也称为“系统100”)的示例性实施例的示意图。在高水平下，系统100可具有流体回路102，其接收来自源106的给料104。进入给料104可为蒸气形式(也称为“气体”或“天然气”)，其具有主要是甲烷的成分。系统100的实施例可与具有处于大约93%(930000ppmV)或更高的第一浓度的甲烷的成分相容。在使用中，系统100可形成一个或多个产物(例如，第一产物108)，典型地符合限定用于存储的参数(例如温度、压力、成分等)的规格的液化天然气(LNG)。这些规格可规定用于LNG产物108的甲烷的第二浓度，第二浓度低于进入给料104的第一浓度。在一个示例中，第一产物108中的甲烷的第二浓度可为大约99%或更高(990000ppmV)。流体回路102可将LNG产物108分配到存储设施110和/或其它并行处理装备。流体回路102可构造成形成流体(例如，气体和液体)并使其循环。为了清楚，这些流体在图1中被标识为过程流112。在一个实现方案中，流体回路102可包括第一换热器114(也称为“主换热器114”)。主换热器114的示例可具有多个道次(pass)，各自呈通道的形式，通道可包括硬焊铝翅片(“板翅式换热器”)和/或管状盘管(“盘管卷绕换热器”)。此构造可有利于传送通过主换热器114的流体之中的热能的间接交换。通道可与更多处理单元联接以交换处于各种温度的过程流112。过程流112的示例可为蒸气、液体和混合相形式。但是，在一个实现方案中，流体回路102可构造成使过程流112保持为单相(蒸气相或液体相)。处理单元可布置为过冷单元116、压缩单元118和甲烷膨胀器120。图2示出用以实现从进入给料104提供LNG产物108的液化系统100的构件的示例。在过冷单元116处，流体回路102可具有与第二换热器124联接的第一容器122。第二换热器124的示例可形成三个道次，但更少或更多个道次在系统100的某些实现方案中可为有用的。流体回路102可形成将第二换热器124的道次联接在一起的流体路径126。在压缩单元118中，流体回路102可结合一个或多个压缩回路(例如，第一压缩回路128和第二压缩回路130)，共同称为“再循环气体压缩回路”。第一压缩回路128可经由主换热器114与过冷单元116联接。甲烷膨胀器120可为开环回路或“再循环气体回路”的部分，其在主换热器114处提供主要制冷。该再循环气体回路可包括涡轮机132，优选地具有构造成响应于来自涡轮膨胀器136的功而操作的涡轮压缩机134。涡轮机132可具有成对入口(例如，第一入口138和第二入口140)和成对出口(例如，第一出口142和第二出口144)。入口138、140和出口142、144联接涡轮机132与主换热器114和第一压缩回路128。流体回路102可受益于一个或多个辅助或周边构件，该构件可有利于过程产生LNG产物108。例如，流体回路102可包括一个或多个节流装置146。节流装置146的示例可包括阀(例如，焦尔-汤普森阀)和/或类似地适合于限制过程流112(图1)的流的装置。在使用中，节流装置146可置于流体回路102中的构件之间，这对于在流体参数(例如温度、压力等)中实现某些改变是必需的。压缩回路128，130可具有一个或多个压缩级。两个或三个级对于许多应用来说可为合适的。第二压缩回路130的压缩级可独立于第一压缩回路128的压缩级或者与其分开。此论述还构想到关于可完全或部分受益于压缩回路128、130的级的组合的系统100的应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种液化系统，包括：第一换热器；以及与所述第一换热器联接的流体回路，所述流体回路构造成使源自天然气的进入给料的过程流循环通过所述第一换热器，所述流体回路包括：与所述第一换热器联接的压缩回路，所述压缩回路具有入口和出口；甲烷膨胀器，其与所述第一换热器联接并且在所述入口和所述出口之间与所述压缩回路联接；与所述甲烷膨胀器联接的过冷单元，所述过冷单元构造成从所述过程流形成液化天然气(LNG)产物；以及置于所述第一换热器和所述过冷单元之间的第一节流装置，其中所述第一节流装置构造成使所述过程流膨胀到第一压力，所述第一压力与在所述压缩回路的内部测得的吸入压力对应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.05 US 62/291868;2016.11.20 US 15/3565911.一种液化系统，包括：第一换热器；以及与所述第一换热器联接的流体回路，所述流体回路构造成使源自天然气的进入给料的过程流循环通过所述第一换热器，所述流体回路包括：与所述第一换热器联接的压缩回路，所述压缩回路具有入口和出口；甲烷膨胀器，其与所述第一换热器联接并且在所述入口和所述出口之间与所述压缩回路联接；与所述甲烷膨胀器联接的过冷单元，所述过冷单元构造成从所述过程流形成液化天然气(LNG)产物；以及置于所述第一换热器和所述过冷单元之间的第一节流装置，其中所述第一节流装置构造成使所述过程流膨胀到第一压力，所述第一压力与在所述压缩回路的内部测得的吸入压力对应。2.根据权利要求1所述的液化系统，其特征在于，所述压缩回路包括第一压缩回路和第二压缩回路，且其中所述吸入压力在所述第二压缩回路的上游测量。3.根据权利要求1所述的液化系统，其特征在于，所述流体回路构造成混合所述过程蒸汽与来自存储设施的蒸发气体以在所述过冷单元的下游和所述第一换热器的上游形成混合流。4.根据权利要求3所述的液化系统，其特征在于，所述流体回路构造成将所述混合流引导到所述压缩回路的所述入口。5.根据权利要求3所述的液化系统，其特征在于，所述过冷单元包括具有第一道次和第二道次的第二换热器，且其中所述流体回路将所述第一道次联接到所述第二道次。6.根据权利要求5所述的液化系统，其特征在于，所述流体回路包括置于所述第一道次和所述第二道次之间的第二节流装置，且其中所述第二节流装置构造成将所述过程流的压力从所述第一压力降低到与所述蒸发气体的压力一致的第二压力。7.根据权利要求5所述的液化系统，其特征在于，所述第二换热器具有第三道次，且其中所述流体回路引导所述蒸发气体通过所述第三道次。8.根据权利要求1所述的液化系统，其特征在于，所述流体回路包括置于所述第一节流装置和所述过冷单元之间的第一容器，其中所述第一容器构造成从所述过程流形成第一流和第二流，且其中所述第二流形成所述LNG产物。9.根据权利要求8所述的液化系统，其特征在于，所述流体回路经由所述第一换热器将所述第一流引导到所述压缩回路的内部。10.根据权利要求8所述的液化系统，其特征在于，所述流体回路包括与所述第一换热器联接的第二容器以将所述进入给料分成蒸气和液体，其中所述流体回路经由所...

【专利技术属性】
技术研发人员：DA肯尼迪，JR齐特马，DK哈姆，
申请(专利权)人：通用电气石油和天然气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US