用于冷却和液化流体的设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种流体在其中冷却和液化的设备，所述设备具有换热器(5)，换热器具有在其壁(85)内的壳侧(78)和延伸穿过壳侧(78)的多个流动通道。多个流动通道包括两个或更多个第一组(40a，40b)的一个或多个第一流动通道，每一个第一组用于将流体流的一部分运送通过换热器(5)，并且由换热器(5)的壳侧(78)中的制冷剂间接冷却所述部分，以提供液化的流体流(50，70)。第一入口集流管(6，6’)将两个或更多个第一组(40a，40b)的第一流动通道连接到流体源(10)，并且布置用于在两个或更多个第一组的第一流动通道(40a，40b)之间将流体流分流。提供了用于选择地阻塞两个或更多个第一组(40a，40b)的第一流动通道中的至少一个同时允许流体流流动通过其余未阻塞的第一组的第一流动通道的装置(25a，25b)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供了一种用于冷却和液化流体流来提供液化的流体流的设备，以及用于其的方法。
技术介绍
在本专利技术的上下文中，术语“液化的”通常意思是部分或完全液化的，除非另外说明。流体流可以液化的产品流的形式提供，例如用于销售或运输到其他位置，或其可在应用所述设备的方法中内部地使用，例如作为制冷剂来向一个或多个换热器提供冷却负荷。流体流可以烃流的形式提供。在本专利技术的上下文中，这样的烃流可得自天然气，或得自 合成源。液化的烃流可用作产品流，例如以液化的天然气(LNG)的形式，或其可在采用所述设备的方法中内部地使用，例如作为制冷剂流来用于提供冷却负荷。天然气是有用的燃料源，并且是各种烃化合物的源。由于多个原因，通常期望在位于或靠近天然气流源的LNG设备中液化天然气。例如，天然气以液态形式可比以气态形式更易于存储和长距离运输，因为其占据更小的体积，并且不需要在高压下存储。通常，主要包含甲烷的天然气在升高的压カ下进入LNG设备，并且经过预处理来生产适用于在低温下液化的净化给料流。净化气使用换热器通过至少ー个冷却阶段处理，以渐进地降低其温度，直到实现液化。液态天然气可然后进ー步膨胀到适用于存储和运输的最終气压。至少ー个冷却阶段可包括预冷却和主冷却阶段，其依次地降低天然气的温度。主冷却阶段可在至少ー个主换热器中进行，以提供液化的(部分或完全液化的)烃流，例如LNG。美国专利No. 6，272，882公开了ー种用于液化气态富甲烷给料流来获得LNG的方法。所述方法利用两个冷却阶段，丙烷预冷却制冷剂循环和混合制冷剂主冷却循环。限定位于其壁内的壳侧和延伸穿过所述壳侧的至少ー个管侧的主换热器用于在主冷却阶段中液化天然气。天然气在烃流流动管中被传送通过这些管侧中的ー个，在所述烃流流动管中，天然气被换热器壳侧中的混合主制冷剂间接冷却和液化。美国专利No. 6，272，882采用先进的エ艺控制策略，尤其是利用主制冷剂馏分和待冷却烃流的质量流动速率作为受操纵变量且尤其是利用主换热器中的温度差作为受控制变量，来优化LNG的生产。美国专利No. 6，272，882的先进的エ艺控制方法可能导致作为受操纵变量的待冷却烃流的质量流动速率的改变。除了由于先进的エ艺控制方法造成的烃流质量流的改变，还可能由于液化设施为进行修理和维护而局部停机(所谓的下调(turn down)运行)或在LNG需求下降时期过程中发生这种质量流的減少。由于设计的运行条件造成的烃流质量流的減少可能导致跨过ー个或多个主换热器的烃流的摩擦压降的降低，増大冷却过程中不稳定状态的可能。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术提供一种用于冷却和液化流体流来提供液化的流体流的设备，所述设备至少包括换热器，所述换热器具有在其壁内的壳侧和延伸穿过所述换热器的壳侧的多个流动通道，所述多个流动通道包括两个或更多个第一组的ー个或多个第一流动通道，每ー个所述第一组用于运送流体流的一部分通过所述换热器，并且由所述换热器的壳侧中的制冷剂间接冷却所述部分，以提供液化的流体流；第一入口集流管，所述第一入口集流管将两个或更多个第一组的第一流动通道连接到流体源，并且布置用于在所述两个或更多个第一组的第一流动通道之间将所述流体流分流；用于响应于所述流体流的流动速率选择地阻塞所述两个或更多个第一组的第一流动通道中的至少ー个第一组同时允许流体流流动通过其余未阻塞的第一组的第一流动 通道的装置。在又一方面，本专利技术提供ー种冷却和液化流体流来提供液化的流体流的方法，至少包括以下步骤将流体流和制冷剂传送到第一方面中限定的设备，以提供液化的流体流。在一个优选方面，将流体流传送到所述设备的步骤包括允许所述流体流进入所述第一入口集流管，并且响应于所述流体流的流动速率，选择地阻塞两个或更多个第一组的第一流动通道中的至少ー个，同时允许流体流流动通过其余未阻塞的第一组的第一流动通道。在另一方面，本专利技术提供ー种冷却和液化流体流来提供液化的流体流的方法，至少包括以下步骤将制冷剂和在一流动速率下的流体流传送到一种设备，所述设备包括至少ー个换热器，所述换热器具有在其壁内的壳侧和延伸穿过所述换热器的壳侧的多个流动通道，所述多个流动通道包括两个或更多个第一组的ー个或多个第一流动通道，所述第一组中的每ー组用于将所述流体流的一部分运送通过换热器，并且由所述换热器的壳侧中的制冷剂间接冷却所述部分，以提供液化的流体流；和第一入口集流管，所述第一入口集流管将两个或更多个第一组的第一流动通道连接到流体源，并且布置用于在所述两个或更多个第一组的第一流动通道之间将所述流体流分流；允许所述流体流进入所述第一入口集流管中；和响应于所述流体流的流动速率，选择地阻塞所述两个或更多个第一组的第一流动通道中的至少ー个第一组，同时允许所述流体流流动通过其余未阻塞的第一组的第一流动通道，以提供液化的流体流。附图说明现在将仅以示例方式，并且參照非限制性附图描述本专利技术的实施例，附图中图I是根据一个实施例的用于液化烃流的设备的示意图。图2是根据又一个实施例的用于液化烃流的设备的示意图。图3是根据另ー个实施例的用于液化烃流的设备的示意图。图4是根据另ー个实施例的利用本专利技术的设备液化烃流的方法的示意图。图5是根据又一个实施例的利用本专利技术的设备液化烃制冷剂流的方法的示意图。具体实施例方式对于本说明书而言，单个附图标记将标示管路以及该管路中运输的流。相似的附图标记表示相似的管路或组分。在本文中使用吋，术语“流动”和“质量流”指“质量流动速半 O本专利技术的设计构思试图更好地适应待液化流体流的质量流变化。 本专利技术提出一种设备和方法，其通过提供一种换热器而可在流体流的质量流減少过程中减轻不稳定状态，所述换热器具有多个第一组的第一流动通道，所述流体流在其液化过程中流动通过第一组的第一流动通道，其中，所述第一组的第一流动通道中的至少ー个可选择地被阻塞，同时将流体引导流动到其余第一流动通道。以该方式，通过将流体流引导通过减少数量的第一流动通道，可减轻由于较低的质量流造成的跨过全部第一流动通道的摩擦压降的任何降低。提出了一种用于冷却和液化流体流的方法，所述方法至少包括将所述流体流和制冷剂传送通过这样的设备的步骤。本文所述的方法和设备有利地能用于质量流随时间变化的流体流，提供由所述设备的热设计产生的提高的下调特征。可响应于流体流的流动速率的减小进行选择地阻塞所述第一组的第一流体通道中的至少ー个。以该方式，如果液化设施包括以上根据第一方面的设备，则可提供一种适应液化设施下调的方法。清楚的是，被选择阻塞的第一组的流动通道的选择阻塞可响应于导致流动速率恢复或部分恢复的流动速率的増大而结束，以恢复通过之前阻塞的第一组的流动通道的流体流动。冷却和液化的流体流优选从所述设备和/或方法输出。所述冷却和液化的流体流的大部分从所述设备和/或方法去除，并且不供回到所述设备和/或方法中。通常，输出涉及使得可以从所述设备/方法输送离开到另ー个位置。可任选地，其可在所述运输之前和/或过程中和/或之后存储在存储te中。美国专利4，208，198公开了ー种方法，其中，根据热蒸气体积表示的换热负荷的变化通过步进式地完全闭合换热器中的冷蒸气通道的均匀间隔开的部分来补偿。应注意的是，该方法不解决上面描述的流体流经受的与跨过换热器的摩擦压降减小相关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.27 EP 09174109.01.一种用于冷却和液化流体流来提供液化的流体流的设备，所述设备至少包括 换热器，所述换热器具有在其壁内的壳侧和延伸穿过所述换热器的壳侧的多个流动通道，所述多个流动通道包括两个或更多个第一组的ー个或多个第一流动通道，每ー个所述第一组用于运送流体流的一部分通过所述换热器，并且由所述换热器的壳侧中的制冷剂间接冷却所述部分，以提供液化的流体流； 第一入口集流管，所述第一入口集流管将两个或更多个第一组的第一流动通道连接到流体源，并且布置用于在所述两个或更多个第一组的第一流动通道之间将所述流体流分流； 用于响应于所述流体流的流动速率选择地阻塞所述两个或更多个第一组的第一流动通道中的至少ー个第一组同时允许流体流流动通过其余未阻塞的第一组的第一流动通道的装置。2.根据权利要求I所述的设备，其中，所述第一入口集流管包括 两个或更多个第一部分流入ロ集流管，所述第一部分流入ロ集流管每ー个唯一地连接到其中一个所述第一组的第一流动通道中； 第一集流管分流装置，所述第一集流管分流装置用于将所述流体流分为两个或更多个流体部分流，每ー个流体部分流位于ー个流体部分流管道中； 其中，用于选择地阻塞所述第一组的第一流动通道中的至少ー个第一组同时允许流动到其余未阻塞的第一组的第一流动通道的所述装置包括在流体部分流管道的至少ー个中的第一部分流入ロ控制阀。3.根据权利要求I或2所述的设备，其中，所述换热器选自包括绕管式换热器和管壳式换热器的组，其中，所述两个或更多个第一组的ー个或多个第一流动通道彼此相互缠绕布置。4.根据前述任一项权利要求所述的设备，还包括 第一出口集流管，所述第一出口集流管连接到两个或更多个第一组的第一流动通道，以将从所述两个或更多个第一组的第一流动通道流出的液化的流体流混合。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述第一出口集流管包括两个或更多个第一部分流出ロ集流管，所述第一部分流出ロ集流管每ー个提供液化的流体部分流，其中，所述第一部分流出ロ集流管中的每ー个唯一地连接到ー个第一组的第一流动通道，所述设备还包括 液化的流体流混合装置，所述液化的流体流混合装置位于所述第一部分流出ロ集流管下游，用于将来自每ー个第一部分流出ロ集流管的液化的流体部分流混合，以提供混合的液化的流体流。6.根据权利要求5所述的设备，其中，用于选择地阻塞第一组的第一流动通道中的至少ー个第一组同时允许流动到其余未阻塞的第一组的第一流动通道的所述装置包括 流体部分流出ロ控制阀，所述流体部分流出ロ控制阀位于第一部分流出ロ集流管中的至少ー个和所述液化的流体流混合装置之间。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第一流动通道布置用于将所述流体流从位于所述换热器底部处或所述换热器底部附近的入口输送到位于所述换热器中重力方向上较高点处的出口。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第一组的第一流动通道包括换热表面，所述换热...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·J·温克，L·J·A·佐特梅耶尔，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：
国别省市：