用于ＬＮＧ汽化的兰金循环／发电方法技术

在液化天然气（１０２）的兰金循环汽化中发电（２１６，２２６），其中将包含２－１１ｍｏｌ％氮气的再循环性工作流体（２０２－２２８）至少部分地冷凝，提供热交换负荷（１０６）来汽化该天然气，并且进行再循环，而在与天然气的热交换过程中不改变它的摩尔组成。优选将该工作流体完全冷凝，同时提供热交换负荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于LNG汽化的兰金循环/发电方法安全和有效的传送天然气(NG)需要在运输之前将天然气液化。一旦该液化天然气(LNG)达到目的地，则该天然气在它能够用作燃料源之前必须再气化。液化天然气的再气化或者汽化(其需要输入功或者热)提供了二次发电的机会，其使用液化天然气的初始冷温度和用于汽化的输入功或者热。但是，先前已知的与液化天然气的汽化有关的发电方法因为几个原因而是不太理想的。例如，已知的是其中工作流体仅仅部分冷凝的方法导致了复杂性，包括需要相分离器，其又增加了成本和可能更重要地，使得所述方法更难以控制和对于故障(upsets)更敏感，这会对热交换装备产生过度的应力(stress)。此外，一些方法具有热动力学低效的缺点，这归因于当不同组成的流合并时的混合损失。最后，该已知的方法没有公开使用天然气作为工作流体的成分。与上述有关的，US-A-3479832公开了通过再循环的包含氮气的工作流体的蒸气相的膨胀来发电，该工作流体提供了用于汽化液化天然气的间接热交换。该热交换是在一系列的模块中进行的，在这些模块的每个中，将工作流体蒸气(或者馏分)进行部分冷凝，除去和相分离。将离开第一模块的部分冷凝的工作流体的蒸气相部分(在液化天然气流动方向上)进行压缩，将来自所述流体的液体相部分泵送和与压缩的蒸气相部分合并，并且将该混合物在第一和随后的模块中通过间接热交换来连续加热。离开每个随后的模块的部分冷凝的工作流体的蒸气相部分为在前的模块提供了热负荷(heat duty)，将液体相部分泵送，在它来源的模块中通过间接热交换进行加热，然后与所述模块和在前的模块中加热的返回的工作流体部分进行混合，来在接下来的模块中进一步加热。将离开最后模块的加热的两相混合物进行合并，加热，作功膨胀(work expanded)来发电，并且再循环来为最后的模块提供热负荷。在该示例性方法中，这里有四个模块，其中该液体相的氮气含量连续地从 20. 6mol%降低到0. Imo 1%,并且该再循环的工作流体包含4. 8%的氮气。离开第四模块的合并的工作流体部分的流量O9200mol/h)接近于进入第一模块的流量(6570mol/h)的4. 5 倍。本专利技术的实施方案通过提供系统和方法而满足了本领域的需要，该系统和方法用于与液化天然气汽化过程相关联的发电，而没有以往的缺点。具体的，在一方面，本专利技术提供在使用再循环的工作流体的液化天然气工艺的汽化中发电的方法，该方法包含步骤(a)加压该工作流体；(b)加热和汽化该加压的工作流体；(c)在一个或多个膨胀器中将该加热的和汽化的工作流体进行膨胀，来发电，离开该一个或多个膨胀器的该工作流体包含(i)2-llmoW)氮气，(ii)甲烷，(iii)第三成分，其沸点大于或等于丙烷的沸点，和(iv)包括乙烷或乙烯的第四成分；(d)通过与加压的液化天然气流间接热交换使得该液化天然气汽化，来冷却该膨胀的工作流体，该冷却的工作流体进行至少基本上(substantially)冷凝使得少于10%的该工作流体在该至少基本上冷凝后是蒸汽，和该膨胀的工作流体的摩尔组成在该工作流体和天然气之间的热交换过程中不发生变化；和(e)将该冷却的工作流体再循环到步骤(a)中。优选的，离开该一个或多个膨胀器的工作流体包含6-10. 6mol%的氮气。通常，被供给以与天然气直接热交换的膨胀的工作流体的流量等于在所述的热交换结束时的膨胀的工作流体的流量。通常，该冷却的工作流体优选是在所述的直接热交换中完全冷凝的。但是，如果该冷却的工作流体需要在热交换中并未完全冷凝，则该工作流体可以被相分离，并且步骤(a) 包含压缩所形成的蒸气相和泵送所形成的液体相。该工作流体包含氮气；甲烷；第三成分，通常是烷烃，它的沸点大于或者等于丙烷的沸点，优选小于己烷的沸点；和包含乙烷或者乙烯的第四成分。该工作流体可以包含天然气。可以在膨胀器之间利用再加热该膨胀的工作流体来在两个或多个膨胀器中发电。该膨胀的工作流体可以分成第一流和第二流，其中该第一流是在步骤(d)中冷却的，和其中将该第二流再加压，然后在步骤(b)中加热。通常，所述的第一流在与天然气的热交换中被冷却之前被进一步膨胀。根据一个实施方案，公开了在液化天然气工艺的汽化中发电的方法，该方法包含步骤(a)加压工作流体；(b) 加热和汽化该加压的工作流体；(C)在一个或多个膨胀器中将该加热的和汽化的工作流体膨胀以发电，离开该一个或多个膨胀器的工作流体包含 2-llmoW)的氮气，甲烷，第三成分，它的沸点大于或者等于丙烷的沸点，和包含乙烷或者乙烯的第四成分；(d)冷却该膨胀的工作流体，以使得该冷却的工作流体至少基本上冷凝，优选完全冷凝；和(e)将该冷却的工作流体再循环到步骤(a)中，其中该膨胀的工作流体的冷却是通过在热交换器中与加压的液化天然气流间接热交换来发生的，和其中在该热交换器入口处的膨胀的工作流体的流量等于在该热交换器出口处的膨胀的工作流体的流量。根据另外一个实施方案，公开了在液化天然气工艺的汽化中发电的方法，该方法包含步骤(a)加压工作流体；(b) 加热和汽化该加压的工作流体；(c)在一个或多个膨胀器中将该加热的和汽化的工作流体进行膨胀以发电，其中该工作流体包含2-llmoW)的氮气，天然气，第三成分，它的沸点大于或者等于丙烷的沸点，和包含乙烷或者乙烯的第四成分；(d)冷却该膨胀的工作流体，以使得该冷却的工作流体至少部分地冷凝；和(e)将该至少部分冷凝的工作流体再循环到步骤(a)中，其中该膨胀的工作流体的冷却是通过在热交换器中与加压的液化天然气流间接热交换来发生的，和其中在该热交换器入口处的膨胀的工作流体的流量等于在该热交换器出口处的膨胀的工作流体的流量。通常，该工作流体包含超过在天然气中自然存在的氮气量的氮气。通常，该冷却的工作流体是在所述的直接热交换中至少基本上冷凝的，优选是完全冷凝的。但是，该冷却的工作流体需要在热交换中仅仅部分冷凝，该部分冷凝的工作流体被是相分离，并且步骤(a)包含压缩所形成的蒸气相和泵送所形成的液体相。根据仍然的另外一种实施方案，公开了在液化天然气工艺的汽化中发电的方法， 该方法包含步骤加压工作流体；加热和汽化该加压的工作流体；在一个或多个膨胀器中将该加热的和汽化的工作流体膨胀以发电；冷却该膨胀的工作流体；和再循环该冷却的工作流体，其中该膨胀的工作流体的冷却是通过在热交换器中与加压的液化天然气流进行间接热交换来发生的，其中改进包括工作流体包含2-llmoW)的氮气，和其中该冷却的工作流体是至少基本上冷凝的，优选完全冷凝的。根据仍然的另外一种实施方案，公开了通过本专利技术的方法用于在液化天然气的汽化系统中来发电的设备，该设备包含至少一个膨胀装置；至少一个加热装置；至少一个冷凝器；和具有多种成分的工作液体(working liquid)，其中该工作液体包含2-llmoW)的氮气，包含甲烷或者天然气的第二成分，第三成分(它的沸点大于或者等于丙烷的沸点)， 和包含乙烷或者乙烯的第四成分。当结合附图来阅读时，能够对前述的以及下面的示例性实施方案的详细说明进行更好的理解。为了说明本专利技术的实施方案，在附图中表示了本专利技术示例性的实施方案；但是，本专利技术不限于所公开的具体的方法和手段。在附图中图Ia是流程图，表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．使用再循环的工作流体在液化天然气工艺的汽化中发电的方法，该方法包含以下步骤：（ａ）加压该工作流体；（ｂ）加热和汽化该加压的工作流体；（ｃ）在一个或多个膨胀器中将该加热和汽化的工作流体膨胀以发电，离开该一个或多个膨胀器的该工作流体包含：（ｉ）２－１１ｍｏｌ％氮气，（ｉｉ）甲烷，（ｉｉｉ）第三成分，其沸点大于或等于丙烷的沸点，和（ｉｖ）包括乙烷或乙烯的第四成分；（ｄ）通过与加压的液化天然气流间接热交换使得该液化天然气汽化来冷却该膨胀的工作流体，该冷却的工作流体至少基本上冷凝，使得少于１０％的该工作流体在该至少基本上冷凝后是蒸汽，和该膨胀的工作流体的摩尔组成在该工作流体和天然气之间的热交换过程中不发生变化；和（ｅ）将该冷却的工作流体再循环到步骤（ａ）中。

【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：徐建国，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US