用于冷却和分离烃流的方法和设备技术

一种用于冷却和分离烃流、例如天然气的方法和设备，该方法至少包括下列步骤：（ａ）提供烃流（１０）；（ｂ）冷却烃流（１０），以提供部分液化的烃流（２０）；（ｃ）使至少一小部分部分液化的烃流（２０）通过第一入口（１７）流入蒸馏塔（１２）；（ｄ）提供下部进料流（３０）；（ｅ）提供至少包括一制冷剂流（４０）的制冷剂回路（４）；（ｆ）靠制冷剂流（４０）加热下部进料流（３０），以提供加热的下部进料流（５０）和冷却的制冷剂流（６０）；（ｇ）使加热的下部进料流（５０）通过比第一入口（１７）低的第二入口（１８）流入蒸馏塔（１２）；和（ｈ）在蒸馏塔（１２）中分离部分液化的烃流（２０），以至少提供第一塔顶气态流（７０）和第一塔底液态流（８０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于冷却和分离烃流、尤其是天然气但不排外地并可选择随后液化烃流的方法和设备。在另一个方面，本专利技术涉及一种包括这样的设备的液化站。
技术介绍
冷却和液化天然气流从而获得液化天然气(LNG)的一些方法都是已知的。因为很多原因，对天然气流进行液化是所希望的。举例来说，天然气液体比气态形式更容易长距离储存和运输，因为它占据了较小的体积，不需要高压储存。烃流、例如天然气的液化通常包括两个或更多个冷却级以及一个或更多个分离级。至少一个分离级用以降低天然气流中比甲烷重的烃的水平，在下文中称为"重质烃类〃 Clavier hydrocarbons)。传统上，在所有重要的冷却以及特别是液化之前，都要从天然气流中分离重质烃类，这有一些原因，包括重质烃类具有与甲烷不同的冷冻或液化温度， 所以这可能会使它们堵塞甲烷液化站的零件。重质烃类从天然气中的分离可以通过冷却天然气以部分地使其冷凝、然后使用分馏塔进行。US5960644描述了一种用于从高压天然气流中去除二氧化碳、乙烷和较重组分的方法，其中，在将各种流送入分馏塔之前，高压天然气流被部分地冷凝，并流经第一和第二分离器。为了向分馏塔的下部分供热，一流体流从分馏塔排出，并在换热器46中被加热，以获得再煮沸流，该再煮沸流被引入分馏塔。US5960644利用外部制冷剂部分地冷凝高压天然气流，以及利用加热介质为分馏塔的下部分提供热量。用于部分地冷凝高压天然气流的外部制冷剂没有描述，加热介质是一种被压缩气态产物流，其需要单独压缩到管线压力。
技术实现思路
本专利技术的目的是减少环绕制冷剂回路的制冷剂提供给定的冷却负荷(duty)所需的能量(power) ο本专利技术提供了一种冷却和分离烃流、例如天然气的方法，该方法至少包括下列步骤(a)提供烃流；(b)冷却烃流，以提供部分液化的烃流，其中至少一小部分冷却通过部分地或完全地蒸发冷却的制冷剂流而提供；(c)使至少一小部分部分液化的烃流通过第一入口流入蒸馏塔；(d)提供下部进料流；(e)提供至少包括一被压缩的、完全液化的制冷剂流的制冷剂回路；(f)靠制冷剂流加热下部进料流，以提供加热的下部进料流和冷却的制冷剂流；(g)使加热的下部进料流通过比第一入口低的第二入口流入蒸馏塔；和(h)在蒸馏塔中分离部分液化的烃流，以至少提供第一塔顶气态流和第一塔底液态流。本专利技术还提供了一种用于冷却和分离烃流、例如天然气的设备，其至少包括第一冷却级，用以冷却烃流和提供部分液化的烃流；蒸馏塔，用以接收和分离通过第一入口提供的至少一小部分部分液化的烃流；至少包括一被压缩的、完全液化的制冷剂流的制冷剂回路；和第一换热器，用以靠被压缩的、完全液化的制冷剂流加热一下部进料流，以提供冷却的制冷剂流和加热的下部进料流，所述加热的下部进料流将通过比第一入口低的第二入口流入蒸馏塔；和位于第一冷却级中的换热系统，其布置在第一换热器下游的制冷剂回路中，用以靠至少一小部分冷却的制冷剂流冷却烃流，从而部分地或完全地蒸发该至少一小部分冷却的制冷剂流。本专利技术还提供了一种包括这里所限定的设备的液化站。 附图说明现在参照非限制性的附图，通过举例对本专利技术的实施方式和例子加以描述，其中图1是依照本专利技术的一个实施例的冷却和分离烃流的第一种方法的概略图；图2是依照本专利技术的第二实施例的冷却和分离作为液化站的一部分的烃流的第二种方法的概略图；图3是依照本专利技术的第三实施例的冷却和分离烃流的第三种方法的概略图；图4是依照本专利技术的第四实施例的冷却和分离烃流的第四种方法的概略图；和图5是依照本专利技术的第五实施例的冷却和分离烃流的第五种方法的概略图。具体实施例方式在此公开的实施例采用制冷剂流加热进入蒸馏塔的下部进料流。由此形成的冷却的制冷剂流则有利地被采用来冷却烃流，从而在烃流的至少一部分被送到蒸馏塔之前，部分地冷凝或帮助部分地冷凝烃流。正如图1所概括的，提供了一种冷却和分离烃流、例如天然气的方法，该方法至少包括下列步骤(a)提供烃流10 ；(b)冷却烃流10，以提供部分液化的烃流20 ；(c)使至少一小部分部分液化的烃流20通过第一入口 17流入蒸馏塔12 ；(d)提供下部进料流30 ；(e)提供至少包括一制冷剂流40的制冷剂回路4 ；(f)靠制冷剂流40加热下部进料流30，以提供加热的下部进料流和冷却的制冷剂流60 ；(g)使加热的下部进料流50通过在重力上比第一入口 17低的第二入口 18流入蒸馏塔12 ；和(h)在蒸馏塔12中分离部分液化的烃流20，以至少提供第一塔顶气态流70和第一塔底液态流80。在优选实施例中，步骤(b)中的冷却通过部分地或完全地蒸发冷却的制冷剂流 60、例如过冷的液化制冷剂流而进行；在另一优选实施例中，步骤(e)和(f)中的制冷剂流 40是被压缩的、完全液化的制冷剂流，这样，在步骤(f)中产生的冷却的制冷剂流60是过冷的液化制冷剂流。利用被压缩的、完全液化的制冷剂流加热下部进料流30，这使得液化的制冷剂流过冷却。这样形成的过冷液化制冷剂流是有好处的，因为在用于冷却例如用于冷却烃流时， 它生成较少的闪蒸蒸汽。再参见图1，还提供了一种用于冷却和分离烃流、例如天然气的设备。该设备至少包括第一冷却级14，用以冷却烃流10和提供部分液化的烃流20 ；蒸馏塔12，用以接收和分离通过第一入口 17提供的至少一小部分部分液化的烃流20 ；制冷剂回路4，其至少包括一制冷剂流40 ；和第一换热器16，用以靠制冷剂流40加热一下部进料流30，以提供加热的下部进料流50，所述加热的下部进料流50通过在重力上比第一入口 17低的第二入口 18流入蒸馏塔 12。在优选实施例中，该设备还包括位于第一冷却级14中的换热系统34，其布置在第一换热器的下游，用以接收至少一小部分冷却的制冷剂流60以及用以靠该至少一小部分冷却的制冷剂流60冷却烃流10，从而部分地或完全地蒸发该制冷剂流60。冷却的制冷剂流60优选为过冷的液化制冷剂流。在另一优选实施例中，制冷剂回路4中的制冷剂流40 为被压缩的完全液化的制冷剂流。通过与下部进料流的热交换来冷却制冷剂流的一个优点在于，制冷剂流具有更多的冷却烃流以及可选择地冷却其他流的冷却负荷。本专利技术的另一个优点在于，通过由与下部进料流的热交换来冷却制冷剂流，制冷剂回路只需要较少的压缩能量就能在其回路中提供相同的冷却负荷，例如用于冷却烃流。因而，本专利技术可以提供一种只需要较少能量就能提供冷却和分离相同量的烃的负荷的方法。现在更详细地进行描述，图1显示了依照本专利技术的一个实施例的冷却和分离烃流 10的方法。烃流10可以是任何适合的烃流，例如但不限于，能够被冷却的含烃气流。一个例子是从天然气或油储层中开采的天然气流。作为替换，天然气流也可以从另外的源获得，包括综合性源，例如Fischer-Tropsch工艺获得。通常，这样的烃流基本上由甲烷构成。优选地，这样的烃流包括至少50% (摩尔比)的甲烷，更优选至少80% (摩尔比)的甲烷。虽然依照本专利技术的方法适用于各种各样的烃流，但是其尤其适用于待液化的天然气流。由于本领域技术人员容易了解如何液化烃流，所以在此没有详细描述。视所述源而定，天然气流10可以包含一种或更多种非烃，诸如H20、N2、C02、Hg、H2S及其他硫化物。如果需要，烃流10在使本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种冷却和分离烃流、例如天然气的方法，该方法至少包括下列步骤：（ａ）提供烃流；（ｂ）冷却烃流，以提供部分液化的烃流，其中至少一小部分冷却通过部分地或完全地蒸发冷却的制冷剂流而提供；（ｃ）使至少一小部分部分液化的烃流通过第一入口流入蒸馏塔；（ｄ）提供下部进料流；（ｅ）提供至少包括一被压缩的、完全液化的制冷剂流的制冷剂回路；（ｆ）靠被压缩的完全液化的制冷剂流加热下部进料流，以提供加热的下部进料流和冷却的制冷剂流；（ｇ）使加热的下部进料流通过重力上比第一入口低的第二入口流入蒸馏塔；和（ｈ）在蒸馏塔中分离部分液化的烃流，以至少提供第一塔顶气态流和第一塔底液态流。

【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：M·D·亚赫，
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