用于控制压缩机的方法和设备以及冷却烃流的方法技术

本发明专利技术公开了用于控制一个或多个第一压缩机(12)的方法和设备，压缩机进料流(10)通过所述第一压缩机。至少一个节流阀(32)设置在压缩机再循环管路(22)下游，所述压缩机再循环管路(22)围绕所述或每一个第一压缩机(12)设置，并且包括直联的第一再循环阀(24)。有时，通过旁路管路(60)，使所述压缩机进料流(10)的至少一部分选择地绕过所述或每一个第一压缩机(12)和所述至少一个节流阀。利用下述至少一个压力和至少一个流量的测量值自动控制所述节流阀(32)中的至少一个，所述测量值选自：所述压缩机进料流(10)的压力(P1)，所述压缩机进料流(10)的流量(F1)，所述第一压缩流(20)的压力(P2)和所述第一压缩流(20)的流量(F2)。以这种方式控制的第一压缩机可用于冷却初始烃流(100)的方法中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于控制压缩机的方法和设备。在另一方面，本专利技术涉及冷却烃流的方法。
技术介绍
天然气是可用的燃料源，并且是多种烃化合物的来源。由于多种原因，通常期望在位于天然气流源处或附近的液化天然气(LNG)站中将天然气液化。例如，天然气以液态形式可比以气态形式更易于长途运输和贮存，因为其占据小的体积，并且不需要在高压下贮存。通常，天然气主要包含甲烷。除了甲烷，天然气通常包含一些较重烃，例如乙烷、丙烷、丁烷、C5+烃和芳香烃。这些和任何其它常见的或已知的较重烃和杂质妨碍或阻碍通常已知的将甲烷液化的方法，特别是将甲烷液化的最有效的方法。即使不是全部，大多数已知的或提出的将烃液化的方法，特别是将天然气液化的方法，都是基于在液化工艺之前尽可能降低至少大部分较重烃和杂质水平。比甲烷重的烃，典型地说乙烷，通常作为天然气凝析液(NGL)从天然气流冷凝和回收，通常称为NGL回收。通常将NGL分馏来产出有价值的烃产物，所述烃产物或为产物流本身，或用于液化，例如作为冷冻剂的组分。NGL回收通常涉及NGL分离塔，在其中将天然气流分离成包含NGL的底部流和富含甲烷的顶部流，所述顶部流通常通过一个或多个压缩机进行压缩或再压缩(天然气流可已在NGL分离塔的上游减压)。用于气态流的压缩机在很多情况下、系统中和装置中使用。通常围绕压缩机具有蒸汽循环或再循环管路，以避免“喘振”。通常，喘振与流向压缩机的流量太低有关，这可能造成流量快速脉动。US4，464，720公开了一种喘振控制系统，其利用算法计算理想的孔差压，并且将计算结果与实际差压相比较。在离心压缩机的吸入侧和排出侧进行压力和温度测量并由此进入控制系统，以使实际差压基本上等于理想差压。测量并且利用进入离心压缩机的气体的吸入侧温度。但是，即使具有喘振控制系统，仍可能出现损坏情况，并且压缩机仍可能发生故障。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术提供一种控制一个或多个第一压缩机的方法，至少包括以下步骤(a)提供压缩机进料流；(b)使压缩机进料流通过所述一个或多个第一压缩机，所述第一压缩机或每一个第一压缩机具有第一入口和第一出口，以提供一个或多个第一压缩流；(c)测量由下列项目构成的组中的至少一个压力和至少一个流量压缩机进料流的压力，压缩机进料流的流量，第一压缩流的压力和第一压缩流的流量，以提供至少两个测量值；(d)提供第一压缩机再循环管路，所述第一压缩机再循环管路包括围绕所述第一压缩机或每一个第一压缩机的直联的第一再循环阀；(e)使所述第一压缩流或每一个第一压缩流通过所述压缩机再循环管路下游的至少一个节流阀，以提供受控流；(f)通过第一旁路管路选择地使所述压缩机进料流或每一个压缩机进料流的一部分绕过所述第一压缩机或每一个第一压缩机和所述至少一个节流阀；和(g)使用步骤(C)的测量值自动控制所述节流阀中的至少一个。根据第二方面，本专利技术提供一种冷却优选包含天然气的初始烃流的方法，包括至少以下步骤(i)使所述初始烃流通过分离器来提供稳定化的冷凝物流和混合烃流；(ii)将所述混合烃流分离成重底部流和作为压缩机进料流的轻顶部流；和(iii)使所述压缩机进料流通过一个或多个第一压缩机和至少一个节流阀，并且使用如上所述根据本专利技术第一方面限定的方法控制所述一个或多个第一压缩机，以提供一个或多个受控流；(iv)使所述受控流或每一个受控流通过一个或多个第二压缩机，以提供一个或多个第二压缩流；和(ν)冷却所述一个或多个第二压缩流的至少一部分，优选液化所述一个或多个第二压缩流的至少一部分，以提供冷却的优选液化的烃流。本专利技术还提供一种用于控制一个或多个第一压缩机的设备，所述设备至少包括一个或多个第一压缩机，其用于在所述第一压缩机或每一个第一压缩机中在第一入口和第一出口之间压缩压缩机进料流，以提供一个或多个第一压缩流；至少两个测量器，其能够测量由下列项目构成的组中的至少一个压力和至少一个流量所述压缩机进料流的压力，所述压缩机进料流的流量，所述第一压缩流的压力，和所述第一压缩流的流量；以提供至少两个测量值；压缩机再循环管路，其围绕所述第一压缩机或每一个第一压缩机，包括直联的第一再循环阀；至少一个节流阀，其在所述压缩机再循环管路下游，用于接收所述第一压缩流或每一个第一压缩流，以提供受控流；第一旁路管路，其用于使所述压缩机进料流的一部分绕过所述第一压缩机或每一个第一压缩机和所述至少一个节流阀；和使用步骤(C)的测量值自动控制所述节流阀中的至少一个。该设备可形成天然气液化站或设施的一部分。附图说明现在将仅参照所附的非限制性附图，以示例的方式描述本专利技术的实施例和实例， 附图中图1是根据本专利技术一个实施例的控制压缩机的方法的示意图；图2是根据本专利技术第二实施例的控制压缩机的方法的示意图；图3是包括图1和2中所示实施例的冷却初始烃流的方法的示意图；图4是用于压缩机的压头(head)压缩比相对于容量的示例性关系曲线，显示出喘振线、速度线和阻塞线；且图5是根据本专利技术第三实施例的控制两个并联压缩机的方法的示意图。 具体实施例方式对于本文来说，管路和该管路中运送的流将标示单个附图标记，流的压力/流量以及该压力/流量的测量装置将标示单个附图标记。已经发现，利用下述至少一个压力和一个流量的测量值自动控制设置在压缩机下游的节流阀使得能够防止发生阻塞，所述压力选自由下列项目构成的组压缩机进料流的压力和第一压缩流的压力；所述流量选自由下列项目构成的组压缩机进料流的流量，和第一压缩流的流量。除了喘振，压缩机还可能由于“阻墙现象”或阻塞而损坏。因而，由此降低与压缩机有关的故障和/或损坏。在太低的压力比下具有过容量的流量时出现压缩机阻塞，以致于压缩机“阻塞”， 并且不能压缩气流。这造成可能损坏压缩机的高振动。阻塞的问题可能通过本文公开的方法避免，在此方法中，自动控制压缩机下游的节流阀来降低第一压缩流的压力并且相对于旁路管路的压力自动调节第一压缩流的压力。 以这种方式，可避免进入发生阻塞的工作条件。压缩机喘振是在低体积流动速率下在压缩机中出现的现象，并且因此限制给定压缩机的最小容量。在压缩机的运行中，当系统阻力增大时，由压缩机产生的压头或压缩比增大，以克服该阻力。当系统压力增大时，更低的流量可通过压缩机，并且这将一直持续到压缩机的最大压头容量。最小流量的极限值形成喘振线。在喘振线下方，背压超过压缩机能够输送的压力，造成瞬间回流情况。在回流期间，系统阻力降低，引起背压下降，使压缩机能够输送增大的流量。如果对压缩机下游的流动的对抗作用未改变，则将再次接近峰值压头输送量，并且观察到回流，形成称为喘振的循环情况。如果压缩机在喘振点之外运行，则由于能够产生机械损坏的振动、噪音、轴向轴移动和过热，会对压缩机造成相当大的损坏。喘振的问题可通过本文公开的方法避免，其通过在接近喘振线时，自动控制直联的第一再循环阀以打开并且增大第一压缩流的量来实现，所述第一压缩流沿第一压缩机再循环管路返回到压缩机进料流。本实施例提供一种控制压缩机的更有效的方法，该方法基于自动控制下游的节流阀，该节流阀使得能够在用于处理烃流的体系或系统中控制和整合压缩机，该自动控制作用例如在压缩机进料流的流量和压力的启动阶段和增进阶段过程中进行，或由于任何上游压降而引起。压缩机控制的自动化使得能够通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：F·J·范戴克，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：