天然气液化方法及使用多个变化的气体流的天然气液化厂技术

一种天然气液化的方法，该方法可包括冷却气态NG工艺流以形成液态NG工艺流。所述方法可进一步包括在第一压力下将所述第一尾气流导出工厂并在第二压力下将第二尾气流导出所述工厂。另一种天然气液化的方法，所述方法可包括使CO2与液态NG工艺流分离并且处理所述CO2以提供CO2产物流。另一种天然气液化的方法，所述方法可包括使边际气态NG工艺流与第二基本上纯的NG流混合以提供改善的气态NG工艺流。此外，一种NG液化厂，所述NG液化厂可包括第一尾气出口和至少一个第二尾气出口，所述至少一个第二尾气出口与所述第一尾气出口分开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般来讲涉及气体的压缩和液化，更具体地讲，涉及通过使用多个尾气流的联合制冷膨胀工艺(combined refrigerant and expansion process)将诸如天然气的气体部分液化的方法和设备。
技术介绍
天然气是如汽油和柴油的燃烧燃料的已知替代品。为了克服汽油和柴油的各种缺点，包括生产成本和由其使用所产生的后续排放，已进行了大量的努力来开发作为替代燃烧燃料的天然气。正如本领域中所知，天然气是比其它燃烧燃料更清洁的燃烧燃料。此外，认为天然气比汽油或柴油更安全，因为天然气会在空气中上升并分散，而不是沉降。为了用作替代燃烧燃料，天然气(本文中也称为“原料气”)通常被转化成压缩天然气(CNG)或液化(或液态)天然气(LNG)，以便所述燃料在使用之前的存储和运输。按照惯例，天然气液化的两个已知的基本循环称为“级联循环”和“膨胀循环”。简单地说，级联循环由一系列与原料气的热交换组成，每次交换的温度依次降低，直到液化完成为止。制冷程度是用不同的制冷剂获得或用相同制冷剂在不同蒸发压力下获得。级联循环被认为可非常有效地生产LNG，因为操作成本相对较低。然而，操作效率往往被与昂贵的热交换和制冷剂系统相关的压缩设备相关的相对高的投资成本所抵消。此外，在物理空间有限的情况下，合并了此系统的液化厂可能不切实际，因为在级联系统中使用的物理组件是相对较大的。在膨胀循环中，气体通常被压缩至选定的压力，冷却，并随后使其通过膨胀涡轮膨胀，从而产生功并降低原料气的温度。随后将所述低温原料气进行热交换以实现所述原料气的液化。按照惯例，在天然气液化中此循环已被视为不可行，因为没有允许处理天然气中存在的例如水和二氧化碳的一些组分的条件，所述组分会在换热器中遇到的温度下凝固。此外，为了使惯用系统的操作成本低效率高，通常大规模地建造此类系统以处理大体积的天然气。结果，所建造的设施较少，使得更难以向液化厂或设施提供未净化气(rawgas)并且使液化产物的分配成为问题。大规模设施的另一个主要问题是与之相关的资金和操作费用。例如，惯用的大规模液化厂，即每天生产大约70，000加仑LNG的液化厂，在资金支出方面可能花费1630至2450万美元或更多。大设施的另一个问题是与存储预备将来使用和/或运输的大量燃料相关的成本。不仅有与建造大的存储设施相关的成本，而且还有与之相关的效率问题，因为存储的LNG倾向于随时间升温并汽化，造成LNG燃料产物的损失。此外，当存储较大量的LNG燃料产物时，安全性可能成为问题。为了解决上述问题，已设计出试图较小规模地从原料气生产LNG或CNG的各种系统，旨在尽力解决长期存储问题以及减少与天然气的液化和/或压缩相关的资金和操作费用。例如，已设计出在减压站生产LNG的小规模LNG厂，其中使用来自相对高压的传输管的气体来生产LNG并将来自所述液化工艺的尾气导入单个低压下游传输管。然而，此类工厂可能仅适于在上游和下游传输管之间具有相对高的压差的减压站，或可能在具有相对低的压降的减压站效率低下。鉴于此，使用现有的LNG厂在某些现有的减压站生产LNG是不切实际的。此外，因为如住宅用气或工业用气的许多天然气源被认为是相对“脏的”，所以对提供“清洁的”或“预先净化的”气体的需求实际上是对在液化工艺之前实施昂贵的、通常复杂的过滤和净化系统的需求。此需求直接增加了建造和操作此类液化厂或设施的费用和复杂性。 鉴于上述，有利的是提供一种方法和一种用于实施此方法的工厂，所述工厂是灵活的并且其生产液化天然气的效率提高。此外，有利的是提供一种无需“预先净化”就可从相对“脏的”或“未净化的”天然气源生产液化天然气的更有效的方法。希望开发新的液化方法和利用可具有以变化的压力运载天然气的多个传输管的减压位置的工厂，以及利用具有相对低的压降的减压站的工厂。此外，希望开发新的液化方法和能够更有效利用液化期间产生的各种尾气的工厂。此设计的灵活性还将使其适于用作各种不同位置的小规模液化厂的最佳落实方案的模块化设计。此外，有利的是提供用于天然气液化的工厂，其建造和操作相对廉价且很少需要或不需要操作者监管。此外，有利的是提供这种工厂，其可相对易于运输并且可位于居民社区内或附近的现有天然气源处并进行操作，从而提供消费者获取LNG燃料的便利性。
技术实现思路
在一个实施方案中，天然气液化的方法可包括将气态天然气(NG)工艺流和冷却流导入工厂，通过从气态NG工艺流向冷却流传热来冷却气态NG工艺流，以及使冷却的气态NG工艺流膨胀以形成液态NG工艺流和包含气态NG的第一尾气流。所述方法可进一步包括在第一压力下将第一尾气流导出工厂，使第二液态NG流与液态NG工艺流分离以及用换热器使第二液态NG流汽化以形成包含气态NG的尾气流。此外，可在第二压力下将第二尾气流导出工厂，所述第二压力不同于第一尾气流的第一压力。在另一个实施方案中，天然气液化的方法可包括将包含气态二氧化碳(CO2)的气态天然气(NG)工艺流导入工厂，在换热器内冷却气态NG工艺流，并使冷却的气态NG工艺流膨胀以形成包含固态CO2的液态NG工艺流。所述方法可进一步包括将基本上纯的液态NG导入储罐。此外，所述方法可包括使CO2与液态NG工艺流分离并且处理所述CO2以提供CO2产物流。在另一个实施方案中，天然气液化的方法可包括将包含至少一种杂质的边际气态天然气(NG)工艺流导入工厂并且使所述边际气态NG工艺流与第二基本上纯的NG流混合以提供改善的气态NG工艺流。所述方法可进一步包括在换热器内冷却所述改善的气态NG工艺流，使冷却的改善的气态NG工艺流膨胀以形成液态天然气(LNG)工艺流，并使至少一种杂质与LNG工艺流中分离以提供基本上纯的LNG工艺流。此外，所述方法可包括提供来自基本上纯的LNG工艺流的第二基本上纯的NG流。在进一步的实施方案中，天然气液化厂可包括气态天然气工艺流进口、包含被配置用来冷却气态天然气工艺流的多通道换热器和被配置用来将至少一部分气态天然气工艺流冷却为液态的膨胀器阀。所述天然气液化厂可进一步包括液态天然气出口、第一尾气出口和至少一个第二尾气出口，所述至少一个第二尾气出口与所述第一尾气出口分开。附图说明在阅读以下专利技术详述并参考所述附图之后，本专利技术的上述和其它优点将变得显而易见。 图I是根据本专利技术的一个实施方案的液化厂的总体示意图。图2是描绘如可供本专利技术的液化厂和方法一起使用的天然气减压位置的流程图。具体实施例方式图I中说明的是本专利技术的一个实施方案的天然气(NG)液化厂10的总体示意图。工厂10包括工艺流12、冷却流14、传送原动气流(transfer motive gas stream) 16和尾气流26、30。如图I所示，工艺流12可被引导通过NG进口 32、主换热器34和膨胀阀36。随后，工艺流12可被引导通过气液分离罐38、周转罐40、水力旋流器42和过滤器44。最后，工艺流12可被引导通过分流器46、阀48、储罐50和液态天然气(LNG)出口 52。如图I进一步展示，冷却流14可被引导通过冷却液进口 54、涡轮压缩机56、环境换热器58、主换热器34、涡轮膨胀机60，并且最后通过冷却液出口 62。此外，传送原动气流16可被引导通过传送流体进口 64、阀66和周转罐40。任本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.22 US 12/604,1941.一种天然气液化的方法，其包括将气态天然气工艺流和冷却流导入工厂中；通过从所述气态天然气工艺流向所述冷却流传热来冷却所述气态天然气工艺流； 使所述冷却的气态天然气工艺流膨胀以形成液态天然气工艺流和包含气态天然气的 第一尾气流；在第一压力下将所述第一尾气流导出所述工厂；使第二液态天然气流与所述液态天然气工艺流分离并且用换热器使所述第二液态天 然气流汽化以形成包含气态天然气的第二尾气流；和在第二压力下将所述第二尾气流导出所述工厂，所述第二压力不同于所述第一尾气流 的所述第一压力。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括保持所述工厂内的所述冷却流与所述气态 天然气工艺流的分离。3.根据权利要求2所述的方法，其中将冷却流导入工厂中进一步包括将气态冷却流导 入所述工厂中，所述气态冷却流的气体组成不同于导入所述工厂中的所述气态天然气工艺 流的气体组成。4.根据权利要求2所述的方法，其中将冷却流导入工厂中进一步包括导入气态冷却 流，所述气态冷却流的压力不同于导入所述工厂中的所述气态天然气工艺流的压力。5.根据权利要求2所述的方法，其中将冷却流导入所述工厂中包括将包含气态天然气 的冷却流导入所述工厂中。6.根据权利要求1所述的方法，其中将气态天然气工艺流导入工厂中进一步包括将包 含二氧化碳的气态天然气工艺流导入所述工厂中。7.根据权利要求6所述的方法，其中使所述冷却的气态天然气工艺流膨胀以形成液态 天然气工艺流和包含气态天然气的第一尾气流进一步包括使所述冷却的气态天然气工艺 流膨胀以产生悬浮在所述液态天然气工艺流中的固态二氧化碳部分。8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括使所述固态二氧化碳部分与所述液态天然气工艺流的至少一部分分离以提供基本上 纯的液态天然气；使所述固态二氧化碳升华；和 将所述升华的二氧化碳导出所述工厂。9.根据权利要求8所述的方法，其中将所述升华的二氧化碳导出所述工厂中包括将所 述升华的二氧化碳以所述第一尾气流导出所述工厂。10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括将悬浮在所述液态天然气工艺流中的所述固态二氧化碳部分导入周转罐中；将传送原动气体导入所述周转罐中以将悬浮在所述液态天然气工艺流中的所述固态 二氧化碳部分导入水力旋流器中；将气体从所述周转罐导出所述工厂。11.根据权利要求10所述的方法，其中将气体从所述周转罐导出所述工厂包括将气体 以所述第一尾气流从所述周转罐导出所述工厂。12.根据权利要求10所述的方法，其中使所述固态二氧化碳部分与所述液态天然气工艺流的至少一部分分离以提供基本上纯的液态天然气包括将所述固态二氧化碳部分引导 通过所述水力旋流器的底流并将所述基本上纯的液态天然气引导通过所述水力旋流器的 顶流。13.根据权利要求10所述的方法，其中将传送原动气体导入所述周转罐中包括导入来 自天然气源的传送原动气体，所述天然气源的压力比所述气态天然气工艺流的天然气源的 压力低。14.根据权利要求8所述的方法，进一步包括将所述液态天然气工艺流导入储罐以向所述储罐提供基本上纯的液态天然气；和 其中使第二液态天然气流与所述液态天然气工艺流分离包括使由基本上纯...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·M·维尔丁，T·D·特纳，
申请(专利权)人：巴特勒能源同盟有限公司，
类型：发明
国别省市：