專利名稱：用于生產(chǎn)液化天然氣流的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)液化天然氣(LNG)流的方法和裝置，LNG流主要包括甲烷(優(yōu)選＞90摩爾百分比)。
背景技術(shù)：
實踐中通常將天然氣液化以在其它運輸裝置不可利用或更不為人看好時可以通過運輸容器運輸。天然氣的液化會使體積明顯減小，從而使運輸更有效。為了生產(chǎn)液化天然氣(LNG)，采用液化工藝。液化工藝通常包括包含一個或多個制冷循環(huán)的低溫區(qū)，在所述制冷循環(huán)中天然氣在一個或多個級中從環(huán)境溫度被冷卻到天然氣與大氣壓對應(yīng)的沸點溫度或略微更低。該沸點溫度通常大約是-160℃。
制冷循環(huán)(多個循環(huán))通常利用由混合物或單純成分構(gòu)成的制冷劑流體。制冷劑通常在冷卻天然氣的一個或多個低溫?zé)峤粨Q器中汽化。汽化的制冷劑隨后被壓縮到更高壓力級和溫度。在環(huán)境冷卻器中，來自制冷劑的熱量排除到冷卻介質(zhì)例如水或空氣中，并隨后通過膨脹得到冷卻。在具有多個循環(huán)的液化過程中非常常見的是通過第一制冷循環(huán)冷卻之后的連續(xù)制冷循環(huán)。
在目前的液化工藝中還常見的是在某些成分在低溫?zé)峤粨Q器(多個熱交換器)中得到冷卻之前將其從天然氣中去除。通常去除的這些成分有二氧化碳、包含化合物的硫磺、水以及比丁烷分子量更大的碳?xì)浠衔?。后者在本說明書中被稱為“更重碳?xì)浠衔铩薄＿@些成分必須從天然氣中去除，否則它們會在實施液化的低溫下變?yōu)楣虘B(tài)。
通常，原天然氣流首先通過水和酸性氣得到凈化，其中存在多個物理和/或化學(xué)過程。所得到的脫硫和干燥的天然氣混合物氣流隨后經(jīng)歷去除更重碳?xì)浠衔锏牟襟E。通常通過天然氣混合物的部分冷凝實現(xiàn)更重碳?xì)浠衔锏娜コ?，之后在更重碳?xì)浠衔镏胸毞Φ臍庀嗯c更重碳?xì)浠衔镏胸S富的液相之間做出一定的分離。最常見的是采用洗滌塔實現(xiàn)這一分離。洗滌塔是蒸餾塔形式的，包括在底端和頂端之間的一系列分離級，由此富含更重碳?xì)浠衔锏幕旌衔镆缘撞繗饬鞯男问綇牡锥伺懦?，并且天然氣更輕的混合物以上方氣流的形式從頂端排出。
現(xiàn)有技術(shù)的描述美國專利5 685 170描述了從天然氣中回收丙烷、丁烷和更重碳?xì)浠衔锍煞?，由此還產(chǎn)生主要包括甲烷和乙烷的氣流的系統(tǒng)和工藝。
在美國專利5 325 673中描述了采用單個洗滌塔預(yù)處理天然氣流去除冷凍的C5+成分并提供LNG產(chǎn)品的方法和洗滌塔配置的多種實施方式。
在一種實施方式中，天然氣供給氣流分成幾個供給支流，在洗滌塔頂部和中部附件在不同供給點處被冷卻并導(dǎo)入洗滌塔。第一部分天然氣通過在Joule-Thomson閥中的膨脹得到冷卻并以較低壓力導(dǎo)入洗滌塔中。第二和第三部分在降低壓力之前首先在制冷冷卻器中得到冷卻，分離成冷凝液體流和蒸汽流。冷凝液體流在比蒸汽流更低的供給點送入洗滌塔內(nèi)。
設(shè)置重沸器使聚集在洗滌塔底端一小部分富含更重碳?xì)浠衔锏乃琢黧w或液體蒸發(fā)。重沸器還用于控制洗滌塔底端的溫度以確保底端不會變得太冷，從而承擔(dān)不需要的成分例如二氧化碳聚集在塔底流中的危險。
已知實施方式具有多個缺陷。首先，供給支流在送入洗滌塔內(nèi)之前壓力的降低降低了后續(xù)液化步驟的效率，因為天然氣在更低溫度下的氣化需要更多的能量。
重沸器的缺陷是其向天然氣增加了熱量，而液化過程的本質(zhì)是天然氣應(yīng)該得到冷卻。采用重沸器不利地影響了液化過程的總效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減少一個或多個上述缺陷。
本發(fā)明的另一目的是提供一種生產(chǎn)主要包括液化甲烷的液化天然氣流的備選方法。
根據(jù)本發(fā)明通過提供一種生產(chǎn)液化天然氣流的方法來實現(xiàn)一個或多個以上或其它目的，其中在液化之前從待液化的天然氣流中去除分子量比丁烷更高的更重碳?xì)浠衔锍煞?，所述方法至少包括以下步驟-在供給流壓力和供給流溫度下提供基本上蒸汽狀的天然氣供給流；-將供給流輸送到具有兩個或多個分離級的蒸餾塔內(nèi)；-從蒸餾塔的下部抽取塔底流并從蒸餾塔的上部抽取上方流，上方流比塔底流包含更低相對數(shù)量的更重碳?xì)浠衔锍煞郑灰约?液化至少一部分上方流，由此獲得液化天然氣流；其中將供給流輸送到蒸餾塔內(nèi)的步驟包括以下子步驟-以選定的分流比將供給流分成第一支流和第二支流；-通過蒸餾塔底部的第一供給點以不低于供給流壓力減去由供給流的所述分流產(chǎn)生的壓降后得到的壓力將第一支流供給到蒸餾塔內(nèi)；-在熱交換器中將第二支流冷卻到比供給溫度更低的溫度；-在第一供給點上方的第二供給點將得到冷卻的第二支流供給到蒸餾塔內(nèi)。
為了便于說明，分流比被定義為第一支流的質(zhì)量流速除以第二支流的質(zhì)量流速。
本發(fā)明的優(yōu)點是供給流的壓力或第一和第二支流的壓力都不會有意地在專用壓力降低裝置例如(渦輪)膨脹器或Joule-Thompson閥中得到降低。
由于第一支流以基本上不低于供給流壓力減去由供給流分流產(chǎn)生的壓降后的壓力被供給到蒸餾塔內(nèi)，因此第二供給點的壓力無需降低。從而在不會顯著降低天然氣壓力的情況下實現(xiàn)蒸餾，這一點在上方流得到液化的情況下特別有利。
不有意降低第一支流中的壓力的另一結(jié)果是溫度保持接近供給流溫度；優(yōu)選提供沒有任何變暖的第一支流。這樣的優(yōu)點是需要更少的額外加熱功率(通常例如通過重沸器提供)供給到蒸餾塔的塔底端以避免其變得太冷。
通過選擇足夠高的分流比，甚至根本不需要增加任何額外的加熱功率，使得不需要為控制塔底溫度設(shè)置任何重沸器。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)分流比可以被選定為使得蒸餾塔塔底的溫度保持在-10度攝氏度或更高。
可以通過提供可選定或可控變化的分流比以及選定或控制分流比來控制蒸餾塔塔底端的溫度。
本發(fā)明還涉及一種用于生產(chǎn)液化天然氣流的裝置，其中在液化之前從待液化的天然氣流中去除分子量比丁烷更高的更重碳?xì)浠衔锍煞?，所述裝置至少包括-用于以供給壓力和供給溫度輸送基本上蒸汽狀的天然氣供給流的供給流線路；-蒸餾塔，其具有用于從天然氣中分離更重碳?xì)浠衔锍煞值膬蓚€或多個分離級、布置在蒸餾塔下部用于排出塔底流的塔底流排出口、以及布置在洗滌塔的上部用于排出上方流的上方流排出口，所述上方流包含比塔底流更低相對量的更重碳?xì)浠衔锍煞?；以?低溫區(qū)，在其中至少一部分上方流得到液化由此獲得液化天然氣流；其中，供給流線路包括使主分支與第一和第二分支流體相連以通過選定的分流比將供給流分成第一和第二支流的供給流接點，第一分支以不低于由供給流的分流產(chǎn)生的供給流壓降的壓力連接供給流接點與蒸餾塔塔底的第一供給點，并且第二分支連接供給流接點與蒸餾塔中的第二供給點，第二供給點處于相對于第一供給點的上方，第二分支具有熱交換器。
為了便于說明，熱交換器被理解為包括至少所稱的纏繞線軸式熱交換器。
在最廣義的限定中，本發(fā)明適用于任何類型的蒸餾塔，該蒸餾塔適用于從碳?xì)浠衔餁怏w混合物中去除分子量比丁烷更高的更重碳?xì)浠衔锍煞?。然而，本發(fā)明的一種或多種實施方式需要供給到塔內(nèi)的洗滌流。在這種情況下，蒸餾塔被限定為通常所稱的洗滌塔。
以下將通過示例并參照非限制性附圖闡明本發(fā)明的這些和其它特征。


在附圖中圖1示意性表示根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的工藝流程圖；圖2示意性表示根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的工藝流程圖；圖3示意性表示根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的工藝流程圖；圖4示意性表示根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的備選工藝流程圖；圖5示意性表示根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的備選工藝流程圖；圖6示意性表示根據(jù)本發(fā)明第四實施方式的工藝流程圖；圖7示意性表示根據(jù)本發(fā)明第五實施方式的工藝流程圖；以及圖8示意性表示供給流不分開的工藝流程圖。
為了進(jìn)行描述，線路以及在該線路中運輸?shù)牧黧w具有單個附圖標(biāo)記。相同的附圖標(biāo)記指代類似的部件。
具體實施例方式
圖1示意性表示工藝流程圖，其包含用于從碳?xì)浠衔餁怏w混合物中去除比丁烷分子量更高的更重碳?xì)浠衔锍煞值南到y(tǒng)，作為用于生產(chǎn)主要包括甲烷的LNG流的裝置的一部分。為了進(jìn)行說明，將假定碳?xì)浠衔餁怏w混合物由之前通過本領(lǐng)域已知的裝置和方法去除水、CO2以及硫磺處理的天然氣混合物構(gòu)成。通常，得到預(yù)處理的天然氣混合物將包含更輕的成分，所述成分包括汽化甲烷和乙烷并包括C3和C4以及在甲烷液化過程中有可能冷凍的更重成分C5+。
圖1中的裝置包括布置成容納和輸送將去除更重碳?xì)浠衔锏奶細(xì)浠衔餁怏w混合物供給流的天然氣供給線路。供給流線路相應(yīng)地分為主分支1以及第一和第二支流分支3a和3b。設(shè)置供給流接點2以將主分支1中的供給流分成可以分別流過第一和第二支流分支3a、3b的第一和第二支流。供給流接點2布置成根據(jù)規(guī)定分流比分離供給流，所述分流比被定義為第一支流的質(zhì)量流量除以第二支流的質(zhì)量流量。本領(lǐng)域技術(shù)任意將會認(rèn)識到供給流接點2不是分相器，而是將主供給流分成兩個或多個支流。
第一和第二支流分支3a、3b都與洗滌塔10流體連通。在本實施方式中的洗滌塔10是具有多個塔盤11以通過多個分離級使更輕碳?xì)浠衔锍煞峙c更重碳?xì)浠衔锍煞址蛛x的蒸餾塔。洗滌塔中的溫度通常變化，隨著每個級的升高而變得更冷。洗滌塔10還包括在洗滌塔10的下部的塔底流排出口8以及布置在洗滌塔10的上部的上方流排出口12，所述塔底流排出口8用于例如通過排出線路17排出富含更重碳?xì)浠衔锍煞值乃琢鳎錾戏搅髋懦隹?2例如通過排出線路16排出富含更輕碳?xì)浠衔锍煞值纳戏搅?。上方?6與低溫區(qū)(未示出)相連以生產(chǎn)LNG。
第一分支3a在洗滌塔10內(nèi)連接供給流接點2與第一供給點7a。第一供給點7a相對靠近洗滌塔10的底部以在下塔盤11之一處供給第一支流3a。優(yōu)選地，支流3a在最下段分離托盤11下方供給。第一分支3a基本上是不會降低裝置壓力，使得供給流接點2基本上無任何壓力損失地與第一供給點7a流體連通。優(yōu)選地，該連通的大小設(shè)計成使得壓力損失在正常操作狀態(tài)下不會超過5巴，更優(yōu)選地壓力損失不會超過2巴。另外第一支流3a不會變暖。
第二分支3b連接供給流接點2與在洗滌塔10內(nèi)的第二供給點7b。第二供給點7b位于相對于第一供給點7a的上方以在更下部塔盤上方的一個塔盤處供給第一支流。
第二分支3b具有將第二分支3b分成暖部分3b和冷部分7的熱交換器6。熱交換器6布置成在基本上無需有意降低壓力的情況下冷卻第二支流3b。熱交換器6可以是任何適當(dāng)類型的熱交換器，例如通常所稱的纏繞線軸(spool-wound)式熱交換器。
在正常操作狀態(tài)下，第二支流的壓降小于6巴，優(yōu)選小于3巴。熱交換器6具有至少一路制冷劑供給4和一路耗盡或蒸發(fā)的制冷劑移除5。熱交換器6可以是專用熱交換器或者是還為其它任務(wù)提供冷卻的集成熱交換器。優(yōu)選地，熱交換器6采用外部制冷劑，從而使熱交換器6成為專用熱交換器。
盡管本發(fā)明不需要更多涉及將供給流分成第一和第二支流3a、3b，但在圖1的實施方式中有利地是在洗滌塔10內(nèi)設(shè)置第三供給點7c。第三供給點7c相對于所述第二供給點7b位于上方且處于洗滌塔10的頂部附近?？蛇x擇的洗滌流線路18連接第三供給點7c與洗滌流源頭。洗滌流源頭用于供給能夠洗滌更重碳?xì)浠衔锏牧硗獾囊后w或多相流并促進(jìn)它們在洗滌塔10內(nèi)的向下輸送。洗滌流可以包括由另外的冷卻天然氣、來自上方冷凝器的冷凝物、LNG、冷卻LPG、冷卻冷凝物、它們的混合物或具有適當(dāng)屬性以促進(jìn)從天然氣中去除更重碳?xì)浠衔锏娜魏纹渌鹘M成的組中的一種或多種。
在操作中，圖1所示的裝置工作如下。通過線路1以供給流壓力和供給流溫度提供預(yù)處理碳?xì)浠衔餁怏w混合物的供給流。供給流壓力通常處于20巴-80巴之間，更經(jīng)常是在40巴-65巴之間。供給流溫度通常是在0-50攝氏度之間，經(jīng)常在15攝氏度-25攝氏度之間，更經(jīng)常是在15攝氏度-20攝氏度之間。
供給流在供給流接點2優(yōu)選以次要和主要支流的形式分成第一和第二支流3a、3b。次要支流3a通過第一供給點7a以不低于供給流壓力減去供給流1在供給流接點2分開所產(chǎn)生的壓降得到的壓力供給到洗滌塔10內(nèi)。實踐中，這意味著不會有意降低次要支流3a中的壓力。
通常為主要支流的第二支流3b在熱交換器6中冷卻到比供給溫度更低的溫度。概言之，主要支流3b冷卻到不低于-50攝氏度，優(yōu)選不低于-20攝氏度的溫度。優(yōu)選地，主要支流3b冷卻到-10攝氏度或更低的溫度。
通過第二供給點7b和第二分支3b的冷部分7在將次要支流3b供給到洗滌塔10內(nèi)所處位置上方的位置將冷卻的主要支流供給到洗滌塔10內(nèi)。
洗滌線路18中可選擇的洗滌流的溫度低于或等于通過第二供給點7b進(jìn)入的第二支流的溫度。
相對較冷的主要支流7與相對較暖的次要支流3a一起有助于保持洗滌塔10內(nèi)部的所需溫度梯度。
可以控制主要和次要支流之間的分流比。由此可以控制洗滌塔10塔底的溫度梯度和/或溫度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)分流比優(yōu)選被選定為小于1/5以確保洗滌塔內(nèi)的溫度低到足以實現(xiàn)更重碳?xì)浠衔锍煞謴幕旌衔镏械挠行Х蛛x。更優(yōu)選地，分流比被選定為小于1/10。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)分流比優(yōu)選被選定為高于1/100，從而獲得的有利效果是降低了對保持洗滌塔塔底溫度高于-10攝氏度所需外部熱量的要求。優(yōu)選地，分流比被選定為高于1/50，使得可以完全消除對重沸器的需要。因此，在優(yōu)選實施方式中不存在任何重沸器，從而在上方流排出口12與第三供給點7c之間不會發(fā)生任何重沸。
優(yōu)選地，洗滌流18通過第二供給點7b上方的第三供給點7c供給到洗滌塔10。洗滌流18的溫度通常低于冷卻的次要支流的溫度并且常常在-70攝氏度--10攝氏度之間。這樣還有助于保持洗滌塔10內(nèi)部所需的溫度梯度。
通過上方流排出口12從洗滌塔10中抽取塔頂產(chǎn)物16，其是已經(jīng)足量去除更重碳?xì)浠衔锏奶烊粴?。?7是通過排出口8排出的富含更重碳?xì)浠衔锏乃桩a(chǎn)物。特別地，塔頂產(chǎn)物16是更重碳?xì)浠衔镓毞Φ奶烊粴庹羝?，滿足了在天然氣蒸汽流進(jìn)一步冷卻最終達(dá)到在低溫區(qū)(未示出)液化的過程中避免固體形成的要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會很容易理解到怎樣(例如采用熱交換器)使塔頂產(chǎn)物16在低溫區(qū)液化，這一點沒有在此得到進(jìn)一步論述。塔底產(chǎn)物17可以有許多應(yīng)用，其中之一是對其進(jìn)行進(jìn)一步加工以形成液化石油氣(LPG)。
圖2-5示意性表示包含備選裝置的備選工藝流程圖。在這些圖中，以上已經(jīng)參照圖1描述的部件將采用相同的附圖標(biāo)記并且在此不會再次進(jìn)行描述。同樣它們的功能和操作將根據(jù)以上描述。
圖2-5表示至少部分地從供給流1中抽取洗滌流18的實施方式。
以圖2開始，通過設(shè)置在第二供給點7b上游并在熱交換器6下游且處于第二分支7中的第二供給流接點20反映其與圖1實施方式的主要差別。第二分支7延續(xù)在供給流接點20下游并且形成第三分支22以輸送供給流1的第三支流。第三分支22具有第二熱交換器26，其下游側(cè)與洗滌流線路18相連。
第二熱交換器26布置成在基本上無需有意降低壓力的情況下將第三支流22進(jìn)一步冷卻到低于第二支流的溫度。在正常操作狀態(tài)下，第三支流22中的壓降小于6巴，優(yōu)選小于3巴。如圖2所示，設(shè)置至少一路制冷劑供給24供給到第二熱交換器26，其中移除耗盡或蒸發(fā)的制冷劑25會形成制冷劑4以供給到提及的第一熱交換器6。
備選地，第一和第二熱交換器各自單獨具有至少一路制冷劑供給和移除。第二熱交換器26可以是專用熱交換器或者是還用于為其它任務(wù)提供冷卻的集成熱交換器。
現(xiàn)在參照圖3，示意性示出了圖2的備選，其中第二供給流接點20設(shè)置在第一熱交換器6上游的第二分支3b中。第二熱交換器26以與第一熱交換器6平行的關(guān)系設(shè)置，代替圖2所示的串聯(lián)布置。第二分支3b延續(xù)在第二供給流接點20下游并且形成第三分支22以輸送供給流1的第三支流。如在前圖2所示，第二熱交換器的下游側(cè)與洗滌流線路18相連。
第一和第二熱交換器6、26各自單獨具有至少一路制冷劑供給4、24以及耗盡制冷劑的移除5、25。
第一和第二熱交換器6，26可以組合在一個殼體中，由此制冷劑可以在一個壓力級下操作。
現(xiàn)在參照圖4，示意性示出了根據(jù)第二和第三支流平行冷卻的示例，其中第一和第二熱交換器結(jié)合在各自由流動路徑表示的一個殼體內(nèi)。圖5表示具有圖2實施方式中的串聯(lián)冷卻的集成熱交換器的示例。在該示例中，第二供給流接點20位于熱交換器殼體外部，由此第二和第三分支可以導(dǎo)出并進(jìn)入熱交換器殼體。備選地，盡管目前考慮的方案實踐更少，但供給流接點20可以位于熱交換器內(nèi)部。
因此，在圖2-5的實施方式中，通過第二供給點7b上方的第三供給點7c與洗滌塔10相連的洗滌流源頭包括第二供給流接點20和第二熱交換器26。
在操作中，圖2-5的裝置工作方式與圖1所示類似。然而，通過從第二支流3b中抽取一小部分形成第三支流來獲得線路18中的洗滌流。剩余的輸送作為第二支流3b。第三支流在第二供給流接點20下游的第二熱交換器26內(nèi)被冷卻到低于已經(jīng)被第一熱交換器6冷卻的第二支流的溫度。
現(xiàn)在將參照圖6描述另一實施方式。同樣，以上已經(jīng)參照圖1描述的部件將采用相同的附圖標(biāo)記并且在此不會再次進(jìn)行描述。同樣它們的功能和操作將根據(jù)以上描述。
在圖6的實施方式中，在排出線路16中以上方熱交換器14的形式設(shè)置上方冷凝器。熱交換器14具有至少一路制冷劑供給30和一路耗盡或蒸發(fā)的制冷劑移除31。熱交換器14可以是專用熱交換器或者是還為其它任務(wù)提供冷卻的集成熱交換器。排出線路16使熱交換器14的下游出口與分離器27流體連接。分離器27具有排入線路15內(nèi)的冷凝出口35以及排出線路13內(nèi)的蒸發(fā)出口33。線路15可以通過第三供給點7c和線路18與洗滌塔10直接相連。在圖6中在線路15與線路18之間設(shè)置可選擇的回流泵19。
上方冷凝器14和分離器27也可以結(jié)合在功能聯(lián)合的一個殼體內(nèi)或一件裝置內(nèi)。
在操作中，圖6的實施方式工作如下。通過線路16從洗滌塔10中排出的塔頂產(chǎn)物上方流被引導(dǎo)到上方冷凝器14，在那里采用制冷劑對所述產(chǎn)物進(jìn)行部分冷凝。部分冷凝的產(chǎn)物形成了混合相蒸汽和冷凝流，其被引導(dǎo)到分離器27。通過線路13從分離器27中排出的蒸汽是已經(jīng)足量去除更重碳?xì)浠衔锊⒌玫揭夯垣@得LNG的天然氣。從混合相流中抽取冷凝液體形式的冷凝物以獲得供給到洗滌塔10的洗滌流18，或增加額外的洗滌流?？梢圆捎没亓鞅?9使液體達(dá)到所需壓力級。
圖6所示實施方式的優(yōu)點是其可以自由選擇第二支流3b的溫度，因為可以選擇第二支流3b供給到蒸餾塔10內(nèi)的位置處的塔盤數(shù)量(與蒸餾塔10的高度對應(yīng))。因而，無需限制，可以選定線路7中的第二支流的溫度以使制冷循環(huán)最佳。在洗滌塔10的底部的溫度分布以及通過出口8和線路17排出的塔底產(chǎn)物的溫度可以通過選定或控制分流比得到最佳控制。圖2-5所示實施方式的優(yōu)點是避免了采用上方分離器27和/或回流泵19形式的重沸器。
將會認(rèn)識到圖6所示實施方式可以與圖2-5之一組合。
在上述所有實施方式中，第三支流形成第二支流的主要部分或超過一半的在供給流接點2分流的原始第二支流。第三支流通常冷卻到低于-10攝氏度并不低于-100攝氏度的溫度。優(yōu)選地，第三支流冷卻到低于-30攝氏度的溫度。優(yōu)選地，第三支流冷卻到不低于-60攝氏度的溫度。第三支流隨后在第三供給點7c進(jìn)入洗滌塔10內(nèi)。
在圖7中示意性示出了本發(fā)明的另一實施方式。與圖1的實施方式相比，需要更少的單項設(shè)備，因為第三供給點7c的功能由第二供給點7b代為實現(xiàn)。為此，第二供給點7b設(shè)置在洗滌塔10塔頂附近，那里通常作為洗滌流入口。因而不需要任何特定的回流裝置。第二分支中的熱交換器在此由多個熱交換器6和6′表示，它們相互串聯(lián)操作。將會認(rèn)識到該熱交換器可以以單體設(shè)備的形式設(shè)置。
在第二分支3b中的第二支流供給到線路7內(nèi)之前，其被冷卻低到足以形成液體/蒸汽混合物的溫度。溫度通常低于-10攝氏度并且不低于-60攝氏度。優(yōu)選地第二支流被冷卻到低于-30攝氏度。優(yōu)選地第三支流被冷卻到不低于-60攝氏度。
圖2-5的實施方式和圖7的實施方式與圖6所示實施方式相比的優(yōu)點是通過第二熱交換器26或熱交換器的第二部分6′的流速低于通過上方冷凝器14的流速，這是因為部分天然氣在不經(jīng)過第二熱交換器26或第二部分6′的情況下被送入洗滌塔。
比較實例圖8表示比較示例，其中供給流線路1中的供給流不分成支流，但在通過供給點7d供給到洗滌塔10內(nèi)之前可選擇地在熱交換器6中得到冷卻。供給點7d可以在洗滌塔塔底中或在塔底附近，或者略微高于供給點7a。
相對于圖6、7和8所示的過程流程圖執(zhí)行對典型的供給氣體和典型的環(huán)境狀態(tài)的質(zhì)量和能量平衡計算。
在圖8的過程中，計算得到的13.1kW/tpd的相對功率(包括生產(chǎn)中的端閃功率(end-flash power))導(dǎo)致C5+在線路13的流中的含量為0.03％摩爾百分比。
在圖7的過程中，分流比被設(shè)定為8％，使得供給流的主要部分通過熱交換器6和6′供給。線路7中的第二支流的溫度降低到大約-20攝氏度。計算得到的相對功率(包括生產(chǎn)中的端閃功率)是13.1kW/tpd，由此C5+在線路16的流中的含量為0.06％摩爾百分比。
因而，供給流的分流以略微使分離變差的代價給出了對省去用于產(chǎn)生回流的部件例如上方分離器27和/或回流泵19的選擇。同時，改善了對洗滌塔10中的溫度梯度的控制，并且洗滌塔10塔底中的材料流動明顯減小，使得其可以變得更細(xì)長。
在圖6的過程中，分流比被選定為6％。實現(xiàn)與圖7所示過程相同的分離(C5+在線路13中的含量為0.06％摩爾百分比)，但采用12.9kW/tpd的相對功率，該功率降低了1.5％。鑒于要處理大量產(chǎn)物，因此功率消耗降低1.5％是一個明顯的改善。這一功率消耗的降低彌補了提供回流裝置的額外損失。與圖8的過程相比，改善了對洗滌塔10中的溫度梯度的控制，并且洗滌塔10塔底的材料流動明顯減小，使得其可以變得更細(xì)長。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)液化天然氣流的方法，其中在液化之前從待液化的天然氣流中去除分子量比丁烷更高的更重碳?xì)浠衔锍煞?，所述方法至少包括以下步驟-在供給流壓力和供給流溫度下提供基本上蒸汽狀的天然氣供給流(1)；-將供給流(1)輸送到具有兩個或多個分離級(11)的蒸餾塔(10)內(nèi)；-從蒸餾塔(10)的下部抽取塔底流(17)并從蒸餾塔(10)的上部抽取上方流(16)，上方流(16)比塔底流(17)包含更低相對量的更重碳?xì)浠衔锍煞郑灰约?液化至少一部分上方流(16)，由此獲得液化天然氣流；其中，將供給流(1)輸送到蒸餾塔(10)內(nèi)的步驟包括以下子步驟-以選定的分流比將供給流(1)分成第一支流(3a)和第二支流(3b)；-通過蒸餾塔(10)塔底處的第一供給點(7a)以不低于供給流壓力減去由供給流(1)的所述分流產(chǎn)生的壓降后得到的壓力將第一支流(3a)供給到蒸餾塔(10)內(nèi)；-在熱交換器(6)中將第二支流(3b)冷卻到比供給溫度更低的溫度；-在第一供給點(7a)上方的第二供給點(7b)將得到冷卻的第二支流(7)供給到蒸餾塔(10)內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基本上蒸汽狀的供給流(1)包括大于90體積百分比，優(yōu)選大于95體積百分比的蒸汽。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一支流(3a)在最下面的分離級(11)之下被供給到蒸餾塔(11)內(nèi)。
4.如在前權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，其特征在于，在供給流(1)的分流與第一供給點(7a)之間的第一支流(3a)中的壓降小于6巴，優(yōu)選小于3巴。
5.如在前權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，其特征在于，選定的分流比保持小于1，優(yōu)選小于1/5，更優(yōu)選小于1/10，其中分流比被定義為第一支流(3a)的質(zhì)量流速除以第二支流(3b)的質(zhì)量流速。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，選定的分流比保持高于1/100，優(yōu)選高于1/50。
7.如在前權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，其特征在于，第二支流(3b)在熱交換器(6)中依靠外部制冷劑得到冷卻。
8.如在前權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，其特征在于，以洗滌塔的形式設(shè)置蒸餾塔(10)，其中洗滌流(18)通過第二供給點(7b)上方的第三供給點(7c)以低于得到冷卻的第二支流(7)的溫度被供給到洗滌塔內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，洗滌流(18)基本上是液體。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，通過以下步驟獲得洗滌流(18)-從第二支流(3b)中抽取一部分形成第三支流(22)，其中剩余物作為第二支流(3b)得到輸送；-在第二熱交換器(26)中冷卻第三支流(22)以形成洗滌流(18)。
11.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，通過以下步驟獲得洗滌流-部分地冷凝上方流(16)以形成蒸汽流和冷凝物的混合相流，從混合相流中抽取冷凝物以獲得洗滌流(18)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，上方流(16)中被用作洗滌流(18)的部分不在洗滌塔與第三供給點(7c)之間膨脹。
13.如在前權(quán)利要求8-12中的一項或多項所述的方法，其特征在于，洗滌流(18)的溫度足夠低，由此形成更重碳?xì)浠衔锏睦淠铩?br> 14.如在前權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，其特征在于，第一支流(3a)在供給流(1)的分流到第一支流(3a)在第一供給點(7a)供給到蒸餾塔(10)內(nèi)之間不會變暖。
15.一種用于生產(chǎn)液化天然氣流的裝置，其中在液化之前從待液化的天然氣流中去除分子量比丁烷更高的更重碳?xì)浠衔锍煞郑鲅b置至少包括-用于以供給壓力和供給溫度輸送基本上蒸汽狀的天然氣供給流(1)的供給流線路(1)；-蒸餾塔(10)，其具有用于從天然氣中分離更重碳?xì)浠衔锍煞值膬蓚€或多個分離級(11)、布置在蒸餾塔(10)下部用于排出塔底流(17)的塔底流排出口(8)以及布置在洗滌塔(10)的上部用于排出上方流(16)的上方流排出口(12)，所述上方流(16)包含比塔底流(17)更低相對量的更重碳?xì)浠衔锍煞郑灰约?低溫區(qū)，在其中至少一部分上方流(16)得到液化由此獲得液化天然氣流；其中，供給流線路(1)包括使主分支與第一和第二分支流體相連以通過選定的分流比將供給流分成第一和第二支流(3a，3b)的供給流接點(2)，第一分支(3a)以不低于由供給流(1)的分流產(chǎn)生的供給流壓降的壓力連接供給流接點(2)與蒸餾塔(10)塔底的第一供給點(7a)，并且第二分支(3b)連接供給流接點(2)與蒸餾塔(10)中的第二供給點(7b)，第二供給點(7b)處于相對于第一供給點(7a)的上方，第二分支(3b)具有熱交換器(6)。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，第一供給點(7a)位于蒸餾塔(10)最下面的分離級(11)的下方。
17.如權(quán)利要求15或16所述的裝置，其特征在于，蒸餾塔(10)是洗滌塔形式的，該裝置還包括通過洗滌塔內(nèi)第二供給點(7b)上方的第三供給點(7c)與洗滌塔相連的洗滌流源頭。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，洗滌流源頭包括設(shè)置在第二分支(3b)中第二供給點上游的第二接點(20)，以從第二分支(3b)供給輸送第三分支(22)，其中第三分支(22)具有第二熱交換器(26)。
19.如權(quán)利要求17或18所述的裝置，其特征在于，洗滌流源頭包括設(shè)置用于與具有冷凝物出口(33)和蒸汽出口(35)的分離器(27)配合接收洗滌塔下游的上方流(16)的冷凝器(14)，其中冷凝物出口(33)通過第三供給點(7c)與洗滌塔相連。
20.如在前權(quán)利要求17-19中一項或多項所述的裝置，其特征在于，在上方流排出口(12)與第三供給點(7c)之間不存在任何膨脹器。
21.如在前權(quán)利要求15-20中一項或多項所述的裝置，其特征在于，第一分支(3a)不具有用于加熱第一分支(3a)的熱交換器。
全文摘要
一種用于生產(chǎn)LNG流的方法和裝置，其中在液化之前從待液化的NG流中去除更重碳?xì)浠衔锍煞?，所述方法至少包括以下步驟提供基本上蒸汽狀的天然氣供給流(1)；將供給流(1)輸送到蒸餾塔(10)內(nèi)；從蒸餾塔(10)抽取塔底流(17)和上方流(16)；以及液化至少一部分上方流(16)，由此獲得LNG流；其中，將供給流(1)輸送到蒸餾塔(10)內(nèi)的步驟包括以下子步驟將供給流(1)分成第一支流(3a)和第二支流(3b)；通過第一供給點(7a)以不低于供給流壓力減去由供給流(1)的所述分流產(chǎn)生的壓降后得到的壓力將第一支流(3a)供給到蒸餾塔(10)內(nèi)；冷卻第二支流(3b)；在第一供給點(7a)上方的第二供給點(7b)將得到冷卻的第二支流(7)供給到蒸餾塔(10)內(nèi)。
文檔編號F25J3/02GK101072848SQ200580042037
公開日2007年11月14日 申請日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月8日
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