專(zhuān)利名稱(chēng)：使富含烴類(lèi)的流液化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使富含烴類(lèi)的流、特別是天然氣流液化的方法。
背景技術(shù)：
天然氣液化設(shè)備被配置為所謂的LNG-Basdoad設(shè)備，即用于使天然 氣液化以供應(yīng)作為初級(jí)能源的天然氣的設(shè)備，或者被配置為所謂的Peak Shaving設(shè)備，即用于使天然氣液化以滿足髙峰需求的設(shè)備。
更大的LNG設(shè)備在通常情況下利用由烴類(lèi)混合物組成的制冷回路 運(yùn)行。這些混合物回路能量有效地作為膨脹器回路，并且能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì) 較低的比能量消耗。
德國(guó)專(zhuān)利DE-A-102 09 799公開(kāi)了一種用于使富含烴類(lèi)的流特別是 天然氣流液化的方法，按照該方法在熱交換中與雙組份制冷劑混合物流 反向地實(shí)施富含烴類(lèi)的流的液化；在此一個(gè)組份是待液化的富含烴類(lèi)的 流的組成份，而另一個(gè)組份是更重的烴類(lèi)，優(yōu)選為丙垸或丙烯。在對(duì)這 些組份進(jìn)行冷卻和以提供制冷的方式膨脹之前，該制冷劑混合物分離成 較高沸點(diǎn)的制冷劑餾份和較低沸點(diǎn)的制冷劑餾份。
德國(guó)專(zhuān)利DE-A-102 09 799中所述處理方法的缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)兩種制冷 劑組份會(huì)導(dǎo)致熱交換器中比較大的溫度差。該溫度差還相應(yīng)地要求高的 壓縮機(jī)功率。
美國(guó)專(zhuān)利US-A-6，347，531公開(kāi)了用于使富含烴類(lèi)的流液化的類(lèi)似方 法。在此該低壓制冷劑通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)以冷態(tài)進(jìn)行抽吸。但所謂的冷態(tài) 抽吸的壓縮機(jī)的缺點(diǎn)是在運(yùn)行中特別是在啟動(dòng)和停止期間麻煩地作為非 冷態(tài)抽吸的壓縮機(jī)工作。此外該美國(guó)專(zhuān)利US-A-6,347,531所述的液化方 法的缺點(diǎn)是該制冷劑在中間壓力下部分液化，由此導(dǎo)致更大的設(shè)備費(fèi)用。本發(fā)明的目的在于提供用于使富含烴類(lèi)的流、特別是天然氣流液化 的開(kāi)頭所述類(lèi)型的方法，其克服了已知方法的缺點(diǎn)，此外還能夠?qū)崿F(xiàn)更 低的比能量需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)該目的，建議用于使富含烴類(lèi)的流液化的開(kāi)頭所述類(lèi)型的 方法，其中
-在熱交換器中與三組份或更多組份的制冷劑混合物反向地使富含烴 類(lèi)的流液化，
-這些組份之一是待液化的富含烴類(lèi)的流的組成份， -這些組份之一是丙垸、丙烯或CV烴類(lèi)， -這些組份之一是C2H4或C2H^，
-通過(guò)至少兩級(jí)壓縮對(duì)制冷劑混合物流進(jìn)行壓縮，
-在對(duì)該制冷劑混合物進(jìn)行冷卻和以提供制冷的方式膨脹之前將該制
冷劑混合物分離成較髙沸點(diǎn)的弟lj冷劑餾份和較低沸點(diǎn)的制冷劑餾
份，及
-將該較髙沸點(diǎn)的制冷劑餾份和較低沸點(diǎn)的制冷劑餾份在它們以提供 制冷的方式膨脹至不同壓力之后送去壓縮。
驚人地表明，利用本發(fā)明方法液化的比能耗可以下降約30%。此外， 可以顯著減小熱交換器內(nèi)的溫差。由此可以更簡(jiǎn)單地控制不穩(wěn)定的運(yùn)行。 根據(jù)本發(fā)明的用于使富含烴類(lèi)的流液化的方法的另一個(gè)有利的實(shí)施
方案是
-該制冷劑混合物是三組份制冷劑混合物，
-獨(dú)立地使制冷劑餾份冷卻，獨(dú)立地以提供制冷的方式膨脹，及獨(dú)立
地與待液化的富含烴類(lèi)的流反向地進(jìn)行加熱， -制冷劑混合物的另一個(gè)組份是氮，
-通過(guò)至少兩級(jí)壓縮對(duì)制冷劑混合物流進(jìn)行壓縮，并將較髙沸點(diǎn)的制 冷劑餾份混入中間壓力級(jí)上的較低沸點(diǎn)的制冷劑餾份，
-使用至少一種Cr至C6-烴類(lèi)作為制冷劑混合物的其他組份；尤其是 在10 t/h以上的更大液化功率下使用其他制冷劑混合物組份是有意 義的，
-使較低沸點(diǎn)的制冷劑餾份的至少一種部分流部分冷凝，并使在此獲 得的液體餾份過(guò)度冷卻和膨脹。


圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
下面借助于圖1所示的實(shí)施例更詳細(xì)地闡述根據(jù)本發(fā)明的方法以及 其他實(shí)施方案。
按照?qǐng)D中所示的方法，將干燥的經(jīng)預(yù)處理的富含烴類(lèi)的流，例如天
然氣，經(jīng)過(guò)管道X送入根據(jù)本發(fā)明的液化方法，并在熱交換器E中液化 及任選過(guò)度冷卻。富含烴類(lèi)的流的壓力例如為10至60巴。隨后將經(jīng)液 化的和任選過(guò)度冷卻的富含烴類(lèi)的流經(jīng)過(guò)管道X，輸送至其他用途。圖 中未顯示任選分離非期望的組份，例如更高的烴類(lèi)。對(duì)此可以參考上述 德國(guó)專(zhuān)利DE-A-102 09 799的相應(yīng)實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明在熱交換中與三組份或更多組份的制冷劑混合物流反向 地使富含烴類(lèi)的流X， X'冷卻和液化，其中這些組份之一是待液化的 富含烴類(lèi)的流的組成份，優(yōu)選為甲烷，這些組份之一是丙垸、丙烯或cv 烴類(lèi)，及這些組份之一是C2H4或C2H6。
相應(yīng)的制冷回路優(yōu)選具有由壓縮級(jí)Cl和C2組成的兩級(jí)壓縮單元。 每個(gè)壓縮級(jí)下游連接未在圖中示出的空氣冷卻器或水冷卻器。此外該制 冷回路具有一個(gè)高壓分離器D。與己知的制冷劑混合物回路相比，僅設(shè) 置一個(gè)高壓分離器D明顯降低了本發(fā)明方法在運(yùn)行技術(shù)上的費(fèi)用。
在分離器D中，將該制冷劑混合物分離成較低沸點(diǎn)的餾份和較髙沸 點(diǎn)的餾份。將較低沸點(diǎn)的餾份經(jīng)過(guò)管道2從分離器D提取出，在熱交換 器E中冷卻，冷凝以及過(guò)度冷卻，隨后在熱交換器E的冷端于膨脹閥b 中以提供制冷的方式膨脹。經(jīng)過(guò)管道3將膨脹的餾份再次送入熱交換器 E，于其中與待冷卻的處理流反向地蒸發(fā)及過(guò)度加熱，隨后經(jīng)過(guò)管道4 送入第一壓縮級(jí)C1。
在壓縮及圖中未示出的冷卻之后，將經(jīng)壓縮的較低沸點(diǎn)的餾份經(jīng)過(guò) 管道8送入第二壓縮級(jí)C2，下面將更詳細(xì)地討論較髙沸點(diǎn)餾份的混入， 并壓縮至所期望的循環(huán)壓力，例如20至60巴。在第二壓縮級(jí)C2下游連 接一個(gè)圖中未示出的熱交換器作為冷卻器。將在其中冷卻且部分冷凝的 制冷劑混合物經(jīng)過(guò)管道1再次送入分離器D。
從分離器D的貯槽經(jīng)過(guò)管道5排出較髙沸點(diǎn)的液體餾份，在熱交換 器E中冷卻，隨后在膨脹閥a中以提供制冷的方式膨脹至所期望的中間 壓力。隨后將該餾份經(jīng)過(guò)管道6再次送入熱交換器E中，在其中與待冷 卻的處理流反向地蒸發(fā)以及過(guò)度加熱，接著經(jīng)過(guò)管道7送入第二壓縮級(jí) C2之前的壓縮機(jī)單元。
按照本發(fā)明液化方法的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，較低沸點(diǎn)的制冷劑餾 份2的至少一種部分流9可以在冷卻和部分冷凝之后經(jīng)過(guò)虛線所示的管 道9從熱交換器E排出，并送入虛線所示的(所謂的"冷態(tài)")分離器D'。 將在分離器D'的頂部經(jīng)過(guò)虛線所示的管道IO排出的氣態(tài)餾份再次送入 熱交換器E，過(guò)度冷卻并在閥門(mén)b中膨脹以制備該液化過(guò)程所需的髙峰 制冷(Spitzenkalte)。
將從分離器D'的貯槽經(jīng)過(guò)虛線所示的管道11排出的液體餾份在熱 交換器E過(guò)度冷卻，在閥門(mén)c中以提供制冷的方式膨脹，經(jīng)過(guò)管道12 送入熱交換器E，并混入管道3中的制冷劑餾份。
除了該分離器D'以外還可以設(shè)置其他所謂的"冷態(tài)分離器"。這改 善了本發(fā)明液化方法的單位能量需求，但是由于額外需要的設(shè)備費(fèi)用而 僅在較大的液化設(shè)備中有意義。
將在分離器D'以及任選其他的"冷態(tài)分離器"中獲得的較髙沸點(diǎn) 的餾份優(yōu)選過(guò)度冷卻，膨脹至(第一)較髙沸點(diǎn)餾份的壓力，并且送入 該(第一)較髙沸點(diǎn)餾份所送入的同一壓縮級(jí)。本發(fā)明方法的該實(shí)施方 案在圖中通過(guò)點(diǎn)線所示的管道13加以圖示。取決于熱交換器E中的溫度 分布混入管道區(qū)段3和4中的低壓制冷劑流也是有意義的。
按照本發(fā)明方法的一個(gè)有利的實(shí)施方案，使富含烴類(lèi)的流在板式熱 交換器中與制冷劑混合物反向地進(jìn)行液化。基于本發(fā)明的方法流程可以 在液化能力最高為10至15 t/h的液化設(shè)備的情況下于單獨(dú)的板式熱交換 器內(nèi)實(shí)施該過(guò)程。
根據(jù)本發(fā)明的用于使富含烴類(lèi)的流特別是天然氣流液化的方法克服 了開(kāi)始時(shí)所引用的現(xiàn)有技術(shù)的全部缺陷。
權(quán)利要求
1、用于使富含烴類(lèi)的流、特別是天然氣流液化的方法，其中-在熱交換器(E)中與三組份或更多組份的制冷劑混合物反向地使該富含烴類(lèi)的流(X，X’)液化，-這些組份之一是待液化的富含烴類(lèi)的流的組成份，-這些組份之一是丙烷、丙烯或C4-烴類(lèi)，-這些組份之一是C2H4或C2H6，-通過(guò)至少兩級(jí)壓縮(C1，C2)對(duì)制冷劑混合物流(4，7)進(jìn)行壓縮，-在對(duì)該制冷劑混合物進(jìn)行冷卻(E)和以提供制冷的方式膨脹(a，b，c)之前將該制冷劑混合物分離(D)成較高沸點(diǎn)的制冷劑餾份(5)和較低沸點(diǎn)的制冷劑餾份(2)，及-將該較高沸點(diǎn)的制冷劑餾份(5)和較低沸點(diǎn)的制冷劑餾份(2)在它們于該熱交換器(E)的熱端以提供制冷的方式膨脹(a，b，c)至不同的壓力之后送去(4，7)壓縮(C1，C2)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述制冷劑混合物是三組 份制冷劑混合物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于獨(dú)立地使所述制冷劑 餾份(2， 5)冷卻(E)，獨(dú)立地以提供制冷的方式膨脹(a， b， c)，及 獨(dú)立地與待液化的富含烴類(lèi)的流(X， X')反向地進(jìn)行加熱(E)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于所述制冷劑混合 物的另一個(gè)組份是氮。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的方法，其特征在于使用至少一種CV至CV烴類(lèi)作為所述制冷劑混合物的其他組份。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的方法，其特征在于使所述較低沸點(diǎn)的制冷劑餾份(2)的至少一種部分流(9)部分冷凝(D')，并使在此 獲得的液體餾份(11)過(guò)度冷卻(E)和膨脹(c)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的方法，其特征在于使所述較低沸點(diǎn) 的制冷劑餾份(2)的一種或更多種其他的部分流部分冷凝，并使在此獲 得的液體餾份過(guò)度冷卻(E)和膨脹。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其特征在于使所述較低沸點(diǎn)的制 冷劑餾份(2)的一種或更多種部分流部分冷凝(D')時(shí)獲得的其他較 髙沸點(diǎn)餾份(11)過(guò)度冷卻，膨脹至所述較髙沸點(diǎn)餾份(6， 7)的壓力， 并且送入(13)所述較髙沸點(diǎn)餾份(6， 7)所送入的同一壓縮級(jí)(C2)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6至8之一的方法，其特征在于使所述較低沸點(diǎn) 的制冷劑餾份(2)的一種或更多種部分流部分冷凝(D')時(shí)獲得的其 他較髙沸點(diǎn)餾份(11)過(guò)度冷卻，膨脹至該較低沸點(diǎn)餾份(3， 4)的壓 力，并且送入該較低沸點(diǎn)餾份(3， 4)所送入的同一壓縮級(jí)(Cl)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至9之一的方法，其特征在于在板式熱交換 器優(yōu)選單獨(dú)的板式熱交換器(E)中與所述制冷劑混合物反向地使所述富 含烴類(lèi)的流(X， X')液化。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于使富含烴類(lèi)的流液化的方法，其中在熱交換器(E)中與三組份或更多組份的制冷劑混合物反向地使該富含烴類(lèi)的流(X，X’)液化，通過(guò)至少兩級(jí)壓縮(C1，C2)對(duì)制冷劑混合物流(4，7)進(jìn)行壓縮，在對(duì)該制冷劑混合物進(jìn)行冷卻(E)和以提供制冷的方式膨脹(a，b，c)之前將該制冷劑混合物分離(D)成較高沸點(diǎn)的制冷劑餾份(5)和較低沸點(diǎn)的制冷劑餾份(2)，及將該較高沸點(diǎn)的制冷劑餾份(5)和較低沸點(diǎn)的制冷劑餾份(2)在它們于該熱交換器(E)的熱端以提供制冷的方式膨脹(a，b，c)至不同的壓力之后送去(4，7)壓縮(C1，C2)。
文檔編號(hào)F25J1/02GK101189483SQ200680007021
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月4日
發(fā)明者H·施密特 申請(qǐng)人:林德股份公司