專利名稱：用于液化富烴流的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在分離富C2+餾分的同時(shí)液化富烴餾分的方法，其中，富烴餾分的冷卻和液化在與冷卻介質(zhì)混合物循環(huán)回路的冷卻介質(zhì)混合物間接熱交換的情況下進(jìn)行并且富C2+餾分的分離在可調(diào)節(jié)的溫度水平上進(jìn)行，在所述冷卻介質(zhì)混合物循環(huán)回路中， 所述冷卻介質(zhì)混合物至少被兩級(jí)地壓縮，其中，所述冷卻介質(zhì)混合物被分為氣態(tài)和液態(tài)餾分，兩個(gè)餾分都被冷卻、基本上膨脹到第一壓縮機(jī)級(jí)的抽吸壓力上并且至少部分地蒸發(fā)。
背景技術(shù)：
例如由DE-A 197 22 490公開了一種所述類型的用于液化富烴餾分的方法。這種液化方法例如在使天然氣液化時(shí)使用。在所述類型的液化方法中通常需要分離出確定的成分，因?yàn)樗鼈冊(cè)谒璧牡蜏貢r(shí)固定地失效和/或損害所規(guī)定的產(chǎn)品質(zhì)量。在最簡(jiǎn)單的情況下僅僅設(shè)置一個(gè)用于將不期望的成分從待液化的富烴餾分中分離出的分離器就足夠。相反，較輕天然氣成分例如乙烷的選擇性分離不僅對(duì)于方法實(shí)施而且對(duì)于在改變的邊界條件下的可調(diào)整性提出高得多的要求。在較小至中型產(chǎn)能的天然氣液化過(guò)程中(對(duì)此理解為年產(chǎn)30，000至1百萬(wàn)噸 LNG的生產(chǎn)率)常常使用具有僅僅一個(gè)回路壓縮機(jī)的混合物回路，其也被稱為SMR(Single Mixed Refrigerant)過(guò)程。其缺點(diǎn)是，冷卻介質(zhì)液相只能在一個(gè)壓力水平下蒸發(fā)。因此，期望的溫度曲線的有針對(duì)性的調(diào)節(jié)和調(diào)整很難，因?yàn)樵谶@種過(guò)程中干預(yù)可能性或自由度的數(shù)量受到限制。例如需要相應(yīng)的溫度曲線來(lái)將待液化的富烴餾分的部分冷凝物精確地加熱到對(duì)于不期望的成分的期望的分離所需的確定溫度上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，給出一種所述類型的用于液化富烴餾分并且同時(shí)分離富C2+ 餾分的方法，該方法避免了上述缺點(diǎn)。特別是應(yīng)給出一種所述類型的用于液化富烴餾分的方法，該方法一方面穩(wěn)固并且另一方面允許在天然氣液化過(guò)程中有效且可控地分離甲烷和高烴。因此，冷卻介質(zhì)流的蒸發(fā)曲線被這樣設(shè)計(jì)，使得其可直接用于調(diào)整甲烷和高烴的分罔。為了解決所述任務(wù)，建議了一種所述類型的用于液化富烴餾分并且同時(shí)分離富C2+ 餾分的方法，該方法的特征是，使所述冷卻介質(zhì)混合物的液化后的、之前氣態(tài)的餾分的至少一個(gè)部分流至少暫時(shí)地膨脹并且與所述冷卻介質(zhì)混合物的膨脹后的液態(tài)餾分混合。借助于液態(tài)餾分和液化后的、之前氣態(tài)的餾分的量比的改變可在由前述兩個(gè)餾分混合而成的冷卻介質(zhì)蒸發(fā)期間這樣地影響溫度曲線，使得按照任務(wù)使用于冷卻和部分冷凝所述待液化的富烴餾分的熱交換器的上部區(qū)域中的混合后冷卻介質(zhì)的溫度總是處于所述待液化的餾分的溫度以下。本發(fā)明的方法允許待液化的富烴餾分在進(jìn)入到被設(shè)置用于分離富C2+餾分的分離裝置或分離塔中時(shí)的溫度的足夠的可調(diào)整性，從而使得可以調(diào)節(jié)液化產(chǎn)品或LNG(Liquefied Natural Gas)中的C2+烴的期望的濃度。
本發(fā)明的用于在分離富C2+餾分的同時(shí)液化富烴餾分的方法的其它有利的構(gòu)型是從屬權(quán)利要求的主題，其特征在于，-所述冷卻介質(zhì)混合物的液化后的、之前氣態(tài)的餾分的所述部分流在所述待液化的富烴餾分與所述冷卻介質(zhì)混合物之間的熱交換的冷端和/或在適當(dāng)?shù)闹虚g溫度下被抽出、被膨脹并且與所述冷卻介質(zhì)混合物的膨脹后的液態(tài)餾分混合，其中，當(dāng)冷卻介質(zhì)混合物相對(duì)于沸騰狀態(tài)具有至少5°C、優(yōu)選至少10°C的過(guò)冷卻時(shí)則存在適當(dāng)?shù)闹虚g溫度。-所述待液化的富烴餾分與所述冷卻介質(zhì)混合物之間的熱交換在多股流式熱交換器中進(jìn)行，所述多股流式熱交換器優(yōu)選構(gòu)造為板式熱交換器或纏繞式熱交換器。-如果所述富C2+餾分的分離在至少一個(gè)分離塔中進(jìn)行，則至少暫時(shí)地將所述待液化的富烴餾分的一個(gè)部分流供應(yīng)給所述分離塔的塔頂區(qū)域和/或池底區(qū)域。-如果所述富C2+餾分的分離在至少一個(gè)分離塔中進(jìn)行，則借助于配置給所述分離塔的煮沸器調(diào)節(jié)分離塔的池底溫度。


以下借助于圖1和2中所示的實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明的用于在分離富C2+餾分的同時(shí)液化富烴餾分的方法及其另外的構(gòu)成從屬權(quán)利要求主題的構(gòu)型。
具體實(shí)施例方式下面在闡述圖2中所示的實(shí)施例時(shí)僅僅描述與圖1中所示方法的區(qū)別。本發(fā)明的用于液化富烴餾分的方法的在圖1和2中示出的實(shí)施例具有分離塔T，該分離塔用于將富C2+的餾分從待液化的富烴餾分中分離出。待液化的餾分在下面被稱為天然氣流并且通過(guò)管路1供應(yīng)給多股流式熱交換器E3。所述多股流式熱交換器優(yōu)選構(gòu)造為焊接的鋁板式熱交換器。根據(jù)設(shè)備大小而定優(yōu)選設(shè)置1至6個(gè)并聯(lián)的熱交換器單元。替代地，所述多股流式熱交換器E3也可以構(gòu)造為纏繞式熱交換器。在此，鋁板式熱交換器優(yōu)選用于年產(chǎn)30，000至500，000噸LNG的液化產(chǎn)能， 纏繞式熱交換器優(yōu)選用于年產(chǎn)100，000至1，000, 000噸LNG的液化產(chǎn)能。天然氣流在熱交換器E3中被冷卻、部分冷凝并且接著通過(guò)閥a膨脹到分離塔T的塔頂區(qū)域中。富甲烷的氣態(tài)餾分在分離塔T的塔頂處通過(guò)管路2被抽出、在熱交換器E3中液化以及過(guò)冷卻并且接著通過(guò)管路3 (在該管路中設(shè)置調(diào)整閥e)抽出并且被供應(yīng)給其另外的應(yīng)用或者被中間儲(chǔ)存。所述餾分是液化產(chǎn)品(LNG)。從分離塔T的池底通過(guò)同樣具有調(diào)整閥d的管路4抽出富C2+的液態(tài)餾分并且將其供應(yīng)給其另外的應(yīng)用。通過(guò)管路5和調(diào)整閥b供入所述天然氣流的一個(gè)部分流，由此可影響分離塔T的塔頂溫度并且從而影響所述通過(guò)管路2抽出的富甲烷液態(tài)餾分的組成。通過(guò)煮沸器E4和 /或經(jīng)由管路6和膨脹閥c供入天然氣流的一個(gè)部分流也可影響分離塔T的池底溫度以及所述通過(guò)管路4抽出的液態(tài)餾分的組成。冷卻介質(zhì)混合物回路包括兩級(jí)的壓縮機(jī)單元，后者包括第一和第二壓縮機(jī)級(jí)Cl 或C2。在所述兩個(gè)壓縮機(jī)級(jí)下游分別連接一個(gè)冷卻器El或E2。此外，設(shè)置有低壓分離器 D1、中壓分離器D2以及高壓分離器D3。從低壓分離器Dl的頂部(其用作第一壓縮機(jī)級(jí)Cl 的安全裝置)通過(guò)管路11將在冷卻回路中循環(huán)的冷卻介質(zhì)混合物供應(yīng)給第一壓縮機(jī)級(jí)Cl。在該第一壓縮機(jī)級(jí)中，冷卻介質(zhì)混合物被壓縮到期望的中間壓力(該中間壓力通常在7至 35bar之間，優(yōu)選在10至25bar之間)、接著在冷卻器El中被冷卻、部分地冷凝并且通過(guò)管路12供應(yīng)給中壓分離器D2。從該中壓分離器通過(guò)管路20抽出一液態(tài)餾分(在下面還將詳細(xì)解釋所述液態(tài)餾分)，而將冷卻介質(zhì)混合物的通過(guò)管路13從所述分離器D2的頂部抽出的氣相供應(yīng)給所述第二壓縮機(jī)級(jí)C2并且在該第二壓縮機(jī)級(jí)中壓縮到期望的最終壓力(該最終壓力通常在30至80bar之間，優(yōu)選在40bar至60bar之間)。接著，所述冷卻介質(zhì)混合物在冷卻器E2中被冷卻、部分地冷凝并且通過(guò)管路14供應(yīng)給所述高壓分離器D3。在所述分離器D3的池底中出現(xiàn)的液態(tài)餾分通過(guò)管路16 (在該管路中設(shè)有膨脹閥k)被回輸?shù)街袎悍蛛x器D2前面。氣態(tài)的冷卻介質(zhì)份額在所述分離器D3的頂部處通過(guò)管路15被抽出、在熱交換器 E3中被液化以及過(guò)冷卻并且通過(guò)管路17被從所述熱交換器中抽出。在所述餾分或所述餾分的一個(gè)部分流通過(guò)管路18被引導(dǎo)穿過(guò)熱交換器E3并且在此完全蒸發(fā)之前，它們?cè)谂蛎涢yg中膨脹到最低的回路壓力上。接著通過(guò)管路10將完全蒸發(fā)后的餾分供應(yīng)給分離器Dl。在圖1所示的方法中，液態(tài)的冷卻介質(zhì)份額通過(guò)管路20被從分離器D2的池底抽出、被供應(yīng)給熱交換器E3并且在該熱交換器中被過(guò)冷卻。被過(guò)冷卻后的液態(tài)餾分通過(guò)管路 21被從熱交換器E3中抽出、在閥f中膨脹到最低的回路壓力上并且接著通過(guò)管路22重新供應(yīng)給所述熱交換器E3。在所述熱交換器中蒸發(fā)的餾分通過(guò)管路23與管路10中的已經(jīng)描述過(guò)的蒸發(fā)后的餾分混合。在所述閥f和g中通常膨脹到下述壓力上，所述壓力除了不可避免的壓力降之外相應(yīng)于第一壓縮機(jī)級(jí)Cl的抽吸壓力。通過(guò)適當(dāng)選擇所述冷卻介質(zhì)混合物的組成、量和/或蒸發(fā)壓力不僅可以調(diào)節(jié)待液化的富烴餾分或待液化的天然氣流的最終溫度而且可以調(diào)節(jié)
其流量。與圖1中所示的方法不同的是，在圖2中所示的實(shí)施例中，冷卻介質(zhì)混合物的待供應(yīng)給熱交換器E3的液態(tài)餾分不是從分離器D2中而是從分離器D3中通過(guò)管路20'抽出。 因此，在分離器D2的池底出現(xiàn)的液態(tài)餾分通過(guò)管路16'(在該管路中設(shè)有泵ρ)供應(yīng)給分罔D3 ο圖2中所示的方法實(shí)施例與圖1中所示的方法實(shí)施例相比更高效，其允許1至5% 的效率改善，但是需要泵，所述泵導(dǎo)致投資成本的提高和維護(hù)耗費(fèi)的增大。因此，圖1中的方法實(shí)施例優(yōu)選在較小的設(shè)備產(chǎn)能(年產(chǎn)30，000至500，000噸LNG)的情況下使用，而圖2 中所示的方法實(shí)施例優(yōu)選在較大的設(shè)備產(chǎn)能(年產(chǎn)100，000至1，000，000噸LNG)的情況下使用。由于在閥f和g中使冷卻介質(zhì)混合物的液態(tài)的過(guò)冷卻后的以及液化后的(之前氣態(tài)的)餾分如前所述地膨脹到基本上相同的蒸發(fā)壓力上，因此熱交換器E3中的在所述閥f 的下游的冷卻介質(zhì)流的溫度變化曲線不能自由選擇。氣態(tài)的和液態(tài)的冷卻介質(zhì)餾分的組成又通過(guò)分離器D2和D3中的均衡而耦合。因此所述閥f的閥姿態(tài)不能以足夠的程度影響所述熱交換器E3的上部或熱部中的溫度曲線。因此，按照本發(fā)明使所述冷卻介質(zhì)混合物15的液化后的(之前氣態(tài)的)餾分的至少一個(gè)部分流至少暫時(shí)膨脹并且與管路22中的冷卻介質(zhì)混合物的膨脹后的液態(tài)餾分混合。在附圖中示出兩個(gè)可能的冷卻介質(zhì)混合物部分流19和24，它們?cè)陂yh或j中膨脹后可與管路22中的膨脹后的冷卻介質(zhì)混合物混合。實(shí)際上在多數(shù)情況下要么設(shè)置閥h要么設(shè)置閥j。但是原則上冷卻介質(zhì)混合物部分流19和24可以單獨(dú)地或共同地用于調(diào)節(jié)所述溫度或溫度曲線。在此，冷卻介質(zhì)混合物部分流19和/或24在熱交換器E3的冷端和/或在適當(dāng)?shù)闹虚g溫度下通過(guò)管路19或24被抽出、在閥h或j中膨脹并且與冷卻介質(zhì)混合物22的膨脹后的液態(tài)餾分混合。當(dāng)冷卻介質(zhì)混合物15相對(duì)于沸騰狀態(tài)具有至少5°C、優(yōu)選至少10°C的過(guò)冷卻時(shí)則存在適當(dāng)?shù)闹虚g溫度。借助于本發(fā)明的方法可以足夠地調(diào)節(jié)待液化的富烴餾分或天然氣流1在進(jìn)入到分離塔T中時(shí)的溫度，如其對(duì)于在液化產(chǎn)品或LNG中調(diào)節(jié)C2+烴的期望濃度所需的那樣。
權(quán)利要求
1.用于在分離富C2+餾分的同時(shí)液化富烴餾分的方法，其中，所述富烴餾分的冷卻和液化在與冷卻介質(zhì)混合物循環(huán)回路的冷卻介質(zhì)混合物間接熱交換的情況下進(jìn)行并且所述富 C2+餾分的分離在可調(diào)節(jié)的溫度水平上進(jìn)行，在所述冷卻介質(zhì)混合物循環(huán)回路中，所述冷卻介質(zhì)混合物至少被兩級(jí)地壓縮，其中，所述冷卻介質(zhì)混合物被分離為氣態(tài)和液態(tài)餾分，兩個(gè)餾分都被冷卻、基本上膨脹到第一壓縮機(jī)級(jí)的抽吸壓力上并且至少部分地蒸發(fā)，其特征在于，使所述冷卻介質(zhì)混合物(15)的液化后的、之前氣態(tài)的餾分的至少一個(gè)部分流(19，24) 至少暫時(shí)地膨脹(j，h)并且與所述冷卻介質(zhì)混合物(21)的膨脹后的液態(tài)餾分混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)混合物(15)的液化后的、之前氣態(tài)的餾分的所述部分流(19，24)在所述待液化的富烴餾分(1，2)與所述冷卻介質(zhì)混合物(15，17，18，20，20’，22)之間的熱交換(E3)的冷端和/或在適當(dāng)?shù)闹虚g溫度下被抽出、 被膨脹(j，h)并且與所述冷卻介質(zhì)混合物(21)的膨脹后的液態(tài)餾分混合，其中，當(dāng)冷卻介質(zhì)混合物(15)相對(duì)于沸騰狀態(tài)具有至少5°C、優(yōu)選至少10°C的過(guò)冷卻時(shí)則存在適當(dāng)?shù)闹虚g溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述待液化的富烴餾分(1，2)與所述冷卻介質(zhì)混合物(15，17，18，20，20'，22)之間的熱交換在多股流式熱交換器(E3)中進(jìn)行， 所述多股流式熱交換器優(yōu)選構(gòu)造為板式熱交換器或纏繞式熱交換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述富C2+餾分的分離在至少一個(gè)分離塔中進(jìn)行，其特征在于，至少暫時(shí)地將所述待液化的富烴餾分的一個(gè)部分流(5)供應(yīng)給所述分離塔(T)的塔頂區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述富C2+餾分的分離在至少一個(gè)分離塔中進(jìn)行，其特征在于，至少暫時(shí)地將所述待液化的富烴餾分的一個(gè)部分流(5)供應(yīng)給所述分離塔(T)的池底區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述富C2+餾分的分離在至少一個(gè)分離塔中進(jìn)行，其特征在于，借助于配置給所述分離塔(T)的煮沸器(E4)調(diào)節(jié)分離塔的池底溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在分離富C2+餾分的同時(shí)液化富烴餾分的方法，其中，富烴餾分的冷卻和液化在與冷卻介質(zhì)混合物循環(huán)回路的冷卻介質(zhì)混合物間接熱交換的情況下進(jìn)行并且富C2+餾分的分離在可調(diào)節(jié)的溫度水平上進(jìn)行，在所述冷卻介質(zhì)混合物循環(huán)回路中，所述冷卻介質(zhì)混合物至少被兩級(jí)地壓縮，其中，所述冷卻介質(zhì)混合物被分為氣態(tài)和液態(tài)餾分，兩個(gè)餾分都被冷卻、基本上膨脹到第一壓縮機(jī)級(jí)的抽吸壓力上并且至少部分地蒸發(fā)。按照本發(fā)明，使所述冷卻介質(zhì)混合物(15)的液化后的、之前氣態(tài)的餾分的至少一個(gè)部分流(19，24)至少暫時(shí)地膨脹(j，h)并且與所述冷卻介質(zhì)混合物(21)的膨脹后的液態(tài)餾分混合。
文檔編號(hào)F25J1/02GK102449419SQ201080007356
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月10日
發(fā)明者D·加爾特, H·鮑爾, R·扎佩爾 申請(qǐng)人:林德股份公司