液化天然气制冷方法以及使用这种方法的设备技术

液化天然气的冷却工艺、通过这种工艺得到的气体以及实施这种方法的设备。本发明专利技术涉及一种带压液化天然气（１）的冷却工艺，该工艺包括一个第一阶段，在这个阶段中，ＧＮＬ（１）被冷却和膨胀，并被分离为：（ａ），一个第一底馏分（４），这个馏分（４）被收集；（ｂ），一个第一顶馏分（３），这个馏分被加热，在一个压缩机（Ｋ１）中被压缩，并冷却为一个第一压缩馏分（５），这个馏分（５）被收集；一个第二压缩馏分（６）从可燃气（５）中取出，被冷却，然后与被冷却和膨胀的ＧＮＬ１混合，该工艺的特征在于包括一个第二阶段，在这个阶段中，第二压缩馏分（６）被压缩和冷却，并取出一个流体（８），流体（８）被冷却、膨胀、加热，并进入压缩机（Ｋ１）。还描述了其他实施例。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术第一方面整体涉及气体工业，特别是涉及一种含有甲烷以及C2和C2以上碳氢化合物的带压气体的制冷工艺，以便进行它们的分离。更确切地说，本专利技术的第一方面涉及一种含有甲烷以及C2和C2以上碳氢化合物的带压液化天然气的制冷工艺，这种工艺包括一个第一阶段(I)，在其中(Ia)使所述的带压液化天然气膨胀，以便提供一种膨胀液化天然气流；(Ib)把所述膨胀液化天然气分离成一种更有挥发性的第一顶馏分和一种挥发性比较差的第一底馏分；(Ic)由冷却液化天然气组成的第一底馏分被收集；(Id)在第一个压缩机中加热和压缩第一顶馏分并使其冷却，以便提供可燃气体的第一压缩馏分，并收集该馏分；(Ie)从第一压缩馏分中抽取第二压缩馏分，然后把第二压缩馏分冷却，并与膨胀的液化天然气流混合。
技术介绍
专业人士很熟悉这种多年来使用的冷却工艺。上面在前言中描述的这种液化天然气(GNL)的冷却工艺以熟悉的方式用于去除有时在天然气当中大量存在的氮。在这种情况下，通过这种工艺得到的可燃气富含氮，而冷却的液化天然气没有氮。天然气液化设备有一些确定的技术特点和构成这些设备的生产零件的能力形成的限制性。因此，在一般的运行条件下，一个生产液化天然气的设备受它的最大生产能力的限制。提高产量的唯一办法是建设一个新的生产装置。考虑到这种投资代表的成本，需要保证所希望的产量增加是长期的，以有利于分期偿还投资。实际上，当一个液化天然气生产装置在它的最大能力下运行时，不求助于沉重和昂贵的投资去建设另一个生产装置的就没有办法能够增加、甚至临时增加它的产量。液化天然气(GNL)的生产能力主要取决于用于使天然气冷却和液化的压缩机的功率。
技术实现思路
在这个背景下，本专利技术的第一个目的是提出一种符合前面给出的统一定义的工艺，这种工艺可以提高一个GNL生产装置的能力，而不需要求助于建设另一个GNL生产装置，这种工艺的主要特征在于，该工艺包括一个第二阶段(II)，在其中(IIa)压缩的第二馏分在一个与一个膨胀涡轮机连接的第二压缩机中被压缩，以便提供第三个压缩馏分；(IIb)第三压缩馏分被冷却，然后分离成一个第四压缩馏分和一个第五压缩馏分；(IIc)第四压缩馏分在与第二压缩机连接的膨胀涡轮机中冷却和膨胀，以便提供一个膨胀的馏分，然后这个馏分被加热，并进入压缩机(K1)的一个中压层；(IId)第五压缩馏分被冷却，然后与膨胀液化天然气流混合。本专利技术的第一个优点是已经得到一个以它的100％的能力运行的生产装置，该装置生产一定流量的液化天然气，液化天然气的温度为-160℃、压力接近50bar，所有其它运行参数固定不变，只能通过提高液化天然气的生产温度来增加它的流量，并因此提高它的产量。但是，GNL在大约-150℃下低压储存(绝对压力小于1.1bar)，并且它的储存温度的提高导致它的储存压力提高，这代表着非常昂贵的投资，特别是还有由于生产出非常大量的GNL而造成的运输困难。因此，一般在GNL储存前就把它制备到约-160℃的温度。本专利技术的第二个优点是提出一种通过使用一种GNL冷却工艺来克服这些生产限制的简便方法，这种工艺可以适应预先存在的GNL生产工艺，不需要使用大量的物质装置和资金。这种方法包括通过一个预先存在的GNL生产装置生产温度高于-160℃的GNL，然后通过符合本专利技术的工艺把它冷却到-160℃。本专利技术的第三个优点是修改了一种已知的并且符合上面的前言的富氮液化天然气的冷却工艺，并且这种工艺可以很好地用于富氮GNL以及贫氮GNL。在后者的情况下，通过这种工艺得到的可燃气体含有非常少的氮，因此成分接近贫氮液化天然气的成分。根据本专利技术所述工艺的第一方面，膨胀的液化天然气流可以在阶段(Ib)前分离成一个第二顶馏分和一个第二底馏分，第二顶馏分可以重新加热，然后进入第一压缩机的第二中压级，第二中压级在第一中压级与一个低压的中间，第二底馏分可以分离为第一顶馏分和第一底馏分。根据本专利技术工艺的第一方面，每个压缩阶段后可以跟随一个再冷却阶段。根据第二个方面，本专利技术涉及一种通过前面定义的方法之一得到的冷却液化天然气和一种可燃气体。根据第三个方面，本专利技术涉及一种含有甲烷和C2以及C2以上碳氢化合物的带压液化天然气的冷却设备，该设备包括实施一个第一阶段(I)的装置，在其中的(Ia)中，使所述的带压液化天然气膨胀，以便提供一种膨胀的液化天然气流，在(Ib)中，把所述膨胀液化天然气分离成一种更有挥发性的第一顶馏分和一种挥发性比较差的第一底馏分，在(Ic)中，收集由冷却液化天然气组成的第一底馏分，在(Id)中，在一个第一压缩机中加热、压缩第一顶馏分并使其冷却，以便提供可燃气体的第一压缩馏分，并收集该馏分，在(Ie)中，从第一压缩馏分中抽取第二压缩馏分，然后把第二压缩馏分冷却，并与膨胀了液化天然气流混合，该设备的特征在于包括实施一个第二阶段的(II)的装置，在其中的(IIa)中，压缩的第二馏分在一个与一个膨胀涡轮机连接的第二压缩机中被压缩，以便提供一个第三压缩馏分，在(IIb)中，第三压缩馏分被冷却，然后分离成一个第四压缩馏分和一个第五压缩馏分，在(IIc)中，第四压缩馏分在与第二压缩机连接的膨胀涡轮机中被冷却和膨胀，以便提供一个膨胀的馏分，然后这个馏分被重新加热，并进入压缩机(K1)的第一中压层，在(IId)中，第五压缩馏分被重新冷却，然后与膨胀的液化天然气流混合。根据一个符合第三方面的第一变种，本专利技术涉及一个设备，该设备包括在阶段(Ib)前把膨胀的液化天然气流分离成一个第二顶馏分和一个第二底馏分的装置，并且该设备包括把第二顶馏分重新加热然后进入第一压缩机的第二中压层的装置，该第二中压层在第一中压层与一个低压层中间，并且该设备包括把第二底馏分分离成第一顶馏分和第一底馏分的装置。根据一个符合本专利技术第三方面的第一实施例，本专利技术涉及一个设备，其中第一顶馏分和第一底馏分在一个第一分离球中进行分离。根据一个符合本专利技术第三方面的第二实施例，本专利技术涉及一个设备，其中第一顶馏分和第一底馏分在第一个蒸馏塔中进行分离。根据一个符合本专利技术第三方面第一变种的实施例，本专利技术涉及一个设备，其中膨胀的液化天然气流可以在一个第二分离球中分离为第二顶馏分和第二底馏分。根据符合本专利技术第三方面的第二实施例，本专利技术涉及一个设备，其中蒸馏塔包括至少一个侧向或在塔的底部的沸腾器，并且在蒸馏塔的一个平台上取出的在所述沸腾器中循环的液体在一个第二热交换器中被加热，然后重新进入蒸馏塔的一个低于所述平台的层中，膨胀液化天然气流在所述第二热交换器中被冷却。根据符合本专利技术第三方面的第三实施例，本专利技术涉及一个设备，其中第一顶馏分和膨胀馏分的冷却以及第四压缩馏分和第五压缩馏分的加热在唯一一个第一热交换器中进行。根据符合本专利技术第三方面的第一变种，本专利技术涉及一个设备，其中第二顶馏分在第一热交换器中被加热。附图说明通过下面的描述并参照只作为非限定性的例子给出的附图可以更好地了解本专利技术以及本专利技术的其他目的、特征、细节和优点。图1表示一个符合老工艺实施例的天然气液化设备的简要运行流程图；图2表示一个符合老工艺第一实施例的液化天然气除氮设备的简要运行流程图；图3表示一个符合老工艺第二实施例的液化天然气除氮设备的简要运行流程图；图4、5、6、7分别表示一些符合本专利技术的推荐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有甲烷和Ｃ↓［２］以及Ｃ↓［２］以上碳氢化合物的带压液化天然气（１）的冷却工艺，该工艺包括一个第一阶段（Ⅰ），在其中： －－（Ⅰａ）使所述带压液化天然气（１）膨胀，以便提供一种膨胀的液化天然气流（２）； －－（Ⅰｂ）把所述膨胀液化天然气（２）分离成一种更有挥发性的第一顶馏分（３）和一种挥发性比较差的第一底馏分（４）； －－（Ⅰｃ）由冷却液化天然气组成的所述第一底馏分（４）被收集； －－（Ⅰｄ）在一个第一压缩机（Ｋ１）中加热、压缩所述第一顶馏分（３）并使其冷却，以便提一种可燃气体的第一压缩馏分（５），并收集所述馏分（５）； －－（Ⅰｅ）从所述第一压缩馏分（５）中抽取一种第二压缩馏分（６），然后使所述第二压缩馏分（６）冷却，并与所述膨胀液化天然气流（２）混合； 该工艺的特征在于：还包括一个第二阶段（Ⅱ），在其中： －－（Ⅱａ）所述第二压缩馏分（６）在与一个膨胀涡轮机（Ｘ１）连接的一个第二压缩机（ＸＫ１）中被压缩，以便提供一种第三个压缩馏分（７）； －－（Ⅱｂ）所述第三压缩馏分（７）被冷却，然后分离成一种第四压缩馏分（８）和一种第五压缩馏分（９）； －－（Ⅱｃ）所述第四压缩馏分（８）在与所述第二压缩机（ＸＫ１）连接的所述膨胀涡轮机（Ｘ１）中冷却和膨胀，以便提供一个膨胀的馏分（１０），然后所述馏分（１０）被加热，并进入所述压缩机（Ｋ１）的一个中压级（１１）； －－（Ⅱｄ）所述第五压缩馏分（９）被冷却，然后与所述膨胀的液化天然气流（２）混合。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：亨利帕拉道斯基，
申请(专利权)人：泰克尼普法国公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]