本發(fā)明大體上涉及用于從含烴氣體中回收液化天然氣(“l(fā)ng”)的方法和系統(tǒng)。更確切地說，本發(fā)明大體上涉及包括雙重混合制冷劑系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，天然氣的需求不斷增大。在許多實(shí)例中，發(fā)現(xiàn)天然氣位于遠(yuǎn)離天然氣的市場的區(qū)域中。除非天然氣位于足夠接近市場的位置，那么構(gòu)造管道來運(yùn)輸天然氣才是可行的，否則的話天然氣必須通過罐車等運(yùn)輸。以蒸氣形式的天然氣的運(yùn)輸需要相當(dāng)大的罐車體積；因此，習(xí)慣上對(duì)天然氣進(jìn)行液化用于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。液化天然氣的使用及其儲(chǔ)存的方法是眾所周知的。當(dāng)可得到過剩的天然氣時(shí)，天然氣也可以在使用點(diǎn)處被液化，但是可能在與可以輸送到將來的使用點(diǎn)相比所需的體積較大?？梢允褂么祟悆?chǔ)存，例如，以在冬天峰值需求周期期間滿足超過通過現(xiàn)有管道系統(tǒng)可供使用的天然氣的冬季峰值需求。各種其它工業(yè)應(yīng)用需要將天然氣液化以用于儲(chǔ)存。

此前，天然氣等物質(zhì)已經(jīng)通過例如在第4,033,735號(hào)美國專利中所示的那些利用單混合制冷劑的方法得到液化。此類方法具有優(yōu)于其它方法(例如，級(jí)聯(lián)系統(tǒng))的許多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗鼈冃枰惶嘿F的設(shè)備并且控制難度較低。不幸的是，單混合制冷劑方法與級(jí)聯(lián)系統(tǒng)相比需要在某種程度上更多的功率。

級(jí)聯(lián)系統(tǒng)，例如，在第3,855,810號(hào)美國專利中所示的系統(tǒng)，基本上利用多個(gè)制冷區(qū)域，其中沸點(diǎn)降低的制冷劑得到氣化以提供冷卻。然而，級(jí)聯(lián)系統(tǒng)仍然承受低效率的操作。

盡管在天然氣液化技術(shù)中已經(jīng)取得進(jìn)展，但是就操作效率和功率消耗而言仍然需要改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文所描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及用于液化含烴氣體的方法。所述方法包括：(a)將完全冷凝的第一混合制冷劑、壓縮過的第二混合制冷劑和包括含烴氣體的進(jìn)料流引入到第一制冷系統(tǒng)中；(b)使所述完全冷凝的第一混合制冷劑的至少一部分膨脹從而形成膨脹的第一混合制冷劑，其中所述完全冷凝的第一混合制冷劑在膨脹步驟之前或之后未經(jīng)受相分離；(c)通過與所述膨脹的第一混合制冷劑的間接熱交換冷卻所述第一制冷系統(tǒng)中的所述進(jìn)料流和所述壓縮過的第二混合制冷劑的至少一部分從而形成第一冷卻的進(jìn)料流和完全冷凝的第二混合制冷劑；(d)使所述完全冷凝的第二混合制冷劑的至少一部分膨脹從而形成膨脹的第二混合制冷劑；以及(e)通過與所述膨脹的第二混合制冷劑的間接熱交換冷卻第二制冷系統(tǒng)中第一冷卻的進(jìn)料流的至少一部分從而形成第二冷卻的進(jìn)料流，其中所述第二制冷系統(tǒng)包括單個(gè)冷卻區(qū)域。

本文所描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及用于液化含烴氣體的方法。所述方法包括：(a)將完全冷凝的第一混合制冷劑、壓縮過的第二混合制冷劑和包括含烴氣體的進(jìn)料流引入到第一制冷系統(tǒng)中；(b)使所述完全冷凝的第一混合制冷劑的至少一部分膨脹從而形成膨脹的第一混合制冷劑；(c)通過與所述膨脹的第一混合制冷劑的間接熱交換冷卻所述第一制冷系統(tǒng)中的所述進(jìn)料流和所述壓縮過的第二混合制冷劑的至少一部分從而形成第一冷卻的進(jìn)料流和完全冷凝的第二混合制冷劑；(d)使所述完全冷凝的第二混合制冷劑的至少一部分膨脹從而形成膨脹的第二混合制冷劑；(e)通過與所述膨脹的第二混合制冷劑的間接熱交換冷卻第二制冷系統(tǒng)中所述第一冷卻的進(jìn)料流的至少一部分從而形成第二冷卻的進(jìn)料流，其中所述第一制冷系統(tǒng)和所述第二制冷系統(tǒng)包含在相同的熱交換器中；以及(f)使所述第二冷卻的進(jìn)料流的至少一部分膨脹從而形成lng流。

本文所描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及用于液化含烴氣體的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括：(a)第一制冷系統(tǒng)，其包括設(shè)置在其中的多個(gè)冷卻區(qū)域，其中所述冷卻區(qū)域中的每一個(gè)經(jīng)配置以通過與第一混合制冷劑的間接熱交換冷卻第二混合制冷劑和包括含烴氣體的進(jìn)料流從而形成第一冷卻的進(jìn)料流和完全冷凝的第二混合制冷劑；(b)第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)，其至少部分地設(shè)置在所述第一制冷系統(tǒng)內(nèi)，其中所述第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)包括第一混合制冷劑，且所述第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)不含相分離器；(c)第二制冷系統(tǒng)，其與所述第一制冷系統(tǒng)流體連通，其中所述第二制冷系統(tǒng)包括設(shè)置在其中的單個(gè)冷卻區(qū)域，且所述冷卻區(qū)域經(jīng)配置以通過與所述第二混合制冷劑的間接熱交換冷卻所述第一冷卻的進(jìn)料流從而形成第二冷卻的進(jìn)料流；以及(d)第二閉環(huán)混合制冷循環(huán)，其至少部分地設(shè)置在所述第二制冷系統(tǒng)內(nèi)，其中所述第二閉環(huán)混合制冷循環(huán)包括所述第二混合制冷劑且不含相分離器。

附圖說明

參考以下附圖在本文中描述了本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中：

圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于從進(jìn)料氣流中回收液化天然氣流的雙重閉環(huán)混合制冷劑系統(tǒng)；

圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的雙重閉環(huán)混合制冷劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：連接到第一制冷系統(tǒng)的渦輪膨脹器、重物質(zhì)分離器和壓縮機(jī)；

圖3描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的雙重閉環(huán)混合制冷劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：連接到第一制冷系統(tǒng)的渦輪膨脹器和重物質(zhì)分離器以及連接到第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)的壓縮機(jī)；

圖4描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的雙重閉環(huán)混合制冷劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：連接到第一制冷系統(tǒng)的渦輪膨脹器和重物質(zhì)分離器以及連接到第二閉環(huán)混合制冷循環(huán)的壓縮機(jī)；

圖5描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的雙重閉環(huán)混合制冷劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：連接到第二制冷系統(tǒng)的渦輪膨脹器、重物質(zhì)分離器和壓縮機(jī)；

圖6描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的雙重閉環(huán)混合制冷劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：連接到第二制冷系統(tǒng)的渦輪膨脹器和重物質(zhì)分離器以及連接到第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)的壓縮機(jī)；以及

圖7描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的雙重閉環(huán)混合制冷劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：連接到第二制冷系統(tǒng)的渦輪膨脹器和重物質(zhì)分離器以及連接到第二閉環(huán)混合制冷循環(huán)的壓縮機(jī)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例的以下詳細(xì)描述參考了附圖。該實(shí)施例意圖以充足的細(xì)節(jié)描述本發(fā)明的各種方面以使得所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明?？梢岳闷渌鼘?shí)施例并且可以在不脫離權(quán)利要求書的范圍的前提下進(jìn)行改變。因此，不應(yīng)將以下詳細(xì)描述視為具有限制意義。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求書以及此權(quán)利要求書所授予的等效物的完整范圍來界定。

本發(fā)明大體上涉及用于液化含烴氣體的方法和系統(tǒng)以由此形成包括甲烷的液化天然氣(lng)流。如下文所述，這些方法和系統(tǒng)可以利用雙重混合制冷劑系統(tǒng)以輔助來自含烴氣體的甲烷的液化。下文中根據(jù)圖1到圖7進(jìn)一步描述了雙重混合制冷劑系統(tǒng)的各種實(shí)施例。

現(xiàn)轉(zhuǎn)而參看圖1，提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例配置的液化天然氣(lng)回收設(shè)施10的示意性描繪。液化天然氣(lng)回收設(shè)施10可以是可操作的以使進(jìn)入的含烴氣體進(jìn)料流中的甲烷的很大部分冷凝和過冷，方法是用第一制冷系統(tǒng)12和第二制冷系統(tǒng)14冷卻氣體。根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，參考圖1到圖7在下文中描述了關(guān)于液化天然氣(lng)回收設(shè)施10的配置和操作的額外細(xì)節(jié)。

如圖1所示，含烴氣體進(jìn)料流可以最初通過導(dǎo)管110引入到液化天然氣(lng)回收設(shè)施10中。含烴氣體可以是任何合適的含烴的流體流，舉例來說，例如，天然氣流、合成氣流、裂化氣流、來自石油生產(chǎn)的相關(guān)氣體，或其組合。導(dǎo)管110中的含烴氣流可以源自多種氣體源(未圖示)，包含(但不限于)：天然氣管道配送網(wǎng)絡(luò)；烴生產(chǎn)井；非常規(guī)氣體生產(chǎn)單元；石油化學(xué)處理單元；煤床處理單元；精煉廠處理單元，例如，流化催化裂化裝置(fcc)或石油焦化設(shè)備；或者重油處理單元，例如，油砂質(zhì)量改善裝置。

取決于其來源，含烴氣體可以包括不同量的甲烷，氮?dú)?，氫氣，一氧化碳，二氧化碳，含硫種類，和其它烴類。舉例來說，含烴氣體可以包括至少1、5、10、15或25和/或不超過99、95、90、80、70或60摩爾百分比的甲烷。更確切地說，含烴氣體可以包括范圍在1到99、5到95、10到90、15到80，或25到70摩爾百分比的甲烷。應(yīng)注意所有的摩爾百分比都是基于含烴氣體的總摩爾的。

在各種實(shí)施例中，含烴氣體從包括極少氫氣到不包括氫氣。舉例來說，含烴氣體可以包括小于10、5、1或0.5摩爾百分比的氫氣。

在各種實(shí)施例中，含烴氣體可以從包括極少一氧化碳到不包括一氧化碳。舉例來說，含烴氣體可以包括不超過20、10、5或1摩爾百分比的一氧化碳。

在各種實(shí)施例中，含烴氣體可以從包括極少氮?dú)獾讲话ǖ獨(dú)?。舉例來說，含烴氣體可以包括不超過20、10、5或1摩爾百分比的氮?dú)狻?/p>

在各種實(shí)施例中，含烴氣體可以從包括極少二氧化碳到不包括二氧化碳。舉例來說，含烴氣體可以包括不超過20、10、5，或1摩爾百分比的二氧化碳。

在各種實(shí)施例中，含烴氣體可以從包括極少含硫化合物到不包括含硫化合物，含硫化合物包含含有硫的任何化合物。舉例來說，含烴氣體可以包括不超過20、10、5或1摩爾百分比的含硫化合物。

此外，含烴氣體可以包括一些量的c2-c5組分，其包含石蠟及其烯烴同分異構(gòu)體。舉例來說，含烴氣體可以包括小于30、25、15、10、5或2摩爾百分比的c2-c5組分。

另外，含烴氣體可以包括一些量的c6+組分，其包含具有至少6個(gè)碳原子的碳鏈長的基于烴類的化合物和石蠟及其烯烴同分異構(gòu)體。舉例來說，含烴氣體可以包括小于30、25、15、10、5，或2摩爾百分比的c6+化合物。

此外，含烴氣體可以包括一些量的雜質(zhì)，舉例來說，例如，苯、甲苯和二甲苯(“btx”)。舉例來說，含烴氣體可以包括小于30、25、15、10、5、2或1摩爾百分比的btx組分。

如圖1所示，導(dǎo)管110中的含烴氣體可以最初被導(dǎo)引到預(yù)處理區(qū)域16，其中可以在冷卻之前從氣體中移除一種或多種不合需要的組分。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理區(qū)域16可以包含一個(gè)或多個(gè)蒸氣液體分離容器(未圖示)，以用于從進(jìn)料氣體中移除液態(tài)水或烴類組分。任選地，預(yù)處理區(qū)域16可以包含一個(gè)或多個(gè)氣體移除區(qū)域(未圖示)，舉例來說，例如，胺單元(amineunit)或分子篩，用于從導(dǎo)管110中的氣流中移除二氧化碳和/或含硫化合物。

通過導(dǎo)管112離開預(yù)處理區(qū)域16的處理過的氣流可以隨后被導(dǎo)引到脫水單元18，其中可以從進(jìn)料氣流中移除基本上所有的殘余水。脫水單元18可以利用任何已知的水移除系統(tǒng)，舉例來說，例如，分子篩的床。一旦經(jīng)干燥，導(dǎo)管114中的氣流可以具有至少5、10或15℃和/或不超過50、45或40℃的溫度。更確切地說，導(dǎo)管114中的氣流可以具有在5到50℃、10到45℃或15到40℃的范圍內(nèi)的溫度。額外地或替代地，導(dǎo)管114中的氣流可以具有至少1.5、2.5、3.5或4.0和/或不超過9.0、8.0、7.5或7mpa的壓力。更確切地說，導(dǎo)管114中的氣流可以具有在1.5到9.0、2.5到8.0、3.5到7.5或4.0到7.0mpa的范圍內(nèi)的壓力。

如圖1所示，導(dǎo)管114中的含烴進(jìn)料流可以被引入到第一制冷系統(tǒng)12的第一冷卻區(qū)域20中的第一冷卻通道22。如下文中進(jìn)一步描述，第一制冷系統(tǒng)12可以是可操作的以通過與第一混合制冷劑的間接熱交換冷卻且至少部分地冷凝導(dǎo)管114中的進(jìn)料氣流的任何熱交換器或熱交換器的串聯(lián)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，第一制冷系統(tǒng)12可以是釬焊鋁熱交換器，其包括設(shè)置在其中的多個(gè)冷卻和加熱通道(例如，芯)，以用于促進(jìn)一個(gè)或多個(gè)處理流與一個(gè)或多個(gè)制冷劑流之間的間接熱交換。

通過第一冷卻區(qū)域20的冷卻通道22的含烴進(jìn)料氣流可以通過與制冷劑加熱通道24中的第一混合制冷劑的間接熱交換得到冷卻，這在下文中進(jìn)一步詳細(xì)描述。如本文中所使用，術(shù)語“混合制冷劑”是指包括兩種或兩種以上成分的制冷劑組成。

導(dǎo)管116中的氣流可以隨后被引入到第一制冷系統(tǒng)12的第二冷卻區(qū)域26中的第二冷卻通道28中。在各種實(shí)施例中，通過第二冷卻區(qū)域26的冷卻通道28的含烴進(jìn)料氣流可以通過與制冷劑加熱通道30中的第一混合制冷劑的間接熱交換得到冷卻，這在下文中進(jìn)一步詳細(xì)描述。在某些實(shí)施例中，進(jìn)料氣流中甲烷組分的至少一部分可以在冷卻期間從氣相冷凝出來以由此提供導(dǎo)管118中的冷卻的兩相流體流。替代地，在某些實(shí)施例中，第二冷卻區(qū)域26將不會(huì)冷凝進(jìn)料氣流中的甲烷組分并且導(dǎo)管118中所得到的流體流將是單相蒸氣流。

導(dǎo)管118中的氣流可以隨后被引入到第一制冷系統(tǒng)12的第三冷卻區(qū)域32中的第三冷卻通道34中。在某些實(shí)施例中，通過第三冷卻區(qū)域32的冷卻通道34的含烴進(jìn)料氣流可以通過與制冷劑加熱通道36中的第一混合制冷劑的間接熱交換得到冷卻，這在下文中進(jìn)一步詳細(xì)描述。在各種實(shí)施例中，進(jìn)料氣流中的甲烷組分的至少一部分可以從氣相冷凝出來以由此提供導(dǎo)管120中的冷卻的兩相流體流。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，引入到第一制冷系統(tǒng)12中的甲烷的總量的至少5、10、25、50、60、70、80或90百分比可以當(dāng)離開第三冷卻區(qū)域32時(shí)冷凝。替代地，在某些實(shí)施例中，第三冷卻區(qū)域32將不會(huì)冷凝進(jìn)料氣流中的甲烷組分并且導(dǎo)管120中所得到的流體流將是單相蒸氣流。

如圖1所示，導(dǎo)管120中的含烴進(jìn)料流可以隨后被引入到第二制冷系統(tǒng)14的單個(gè)冷卻區(qū)域38中的冷卻通道40中。如下文中進(jìn)一步描述，第二制冷系統(tǒng)14可以是可操作的以使導(dǎo)管120中的進(jìn)料氣流通過與第二混合制冷劑的間接熱交換得到冷凝和過冷的熱交換器。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，第二制冷系統(tǒng)14可以是釬焊鋁熱交換器，其包括設(shè)置在其中的多個(gè)冷卻和加熱通道(例如，芯)，以用于促進(jìn)一個(gè)或多個(gè)處理流與一個(gè)或多個(gè)制冷劑流之間的間接熱交換。

雖然未在圖1到圖7中描繪，但是在各種實(shí)施例中，第一制冷系統(tǒng)12和第二制冷系統(tǒng)14可以包含在相同熱交換器中并且上述冷卻區(qū)域(20、26、32和38)中的每一個(gè)可以在此熱交換器內(nèi)的單個(gè)芯中串聯(lián)連接。此外，雖然圖1到圖7描繪了冷卻區(qū)域(20、26、32和38)之間的物理導(dǎo)管，但是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解可能存在其中在冷卻區(qū)域(20、26、32和38)之間不存在物理導(dǎo)管的實(shí)施例，尤其是在其中冷卻區(qū)域(20、26、32和38)串聯(lián)連接的實(shí)施例中。

通過冷卻區(qū)域38的冷卻通道40的含烴進(jìn)料氣流可以通過與制冷劑加熱通道42中的第二混合制冷劑的間接熱交換得到冷凝和過冷，這在下文中進(jìn)一步詳細(xì)描述。

當(dāng)離開第二制冷系統(tǒng)14時(shí)，導(dǎo)管122中的過冷的進(jìn)料流可以隨后通過穿過膨脹裝置44的通道膨脹，其中該流的壓力可以減小。膨脹裝置44可以包括任何合適的膨脹裝置，舉例來說，例如，焦耳-湯姆森閥或水輪機(jī)。雖然圖1中說明為包括單個(gè)裝置44，但是應(yīng)理解可以采用任何合適數(shù)目的膨脹裝置。在某些實(shí)施例中，該膨脹可以是基本上等焓的膨脹或等熵的膨脹。如本文所用，術(shù)語“基本上等焓的”是指經(jīng)執(zhí)行使得在膨脹期間生成的小于總功的1％的功從流體轉(zhuǎn)移到周圍環(huán)境的膨脹或閃蒸步驟。如本文所用，“等熵的”膨脹是指其中在膨脹期間生成的大部分或基本上全部功轉(zhuǎn)移到周圍環(huán)境的膨脹或閃蒸步驟。

導(dǎo)管124中的膨脹流可以通過閥門46調(diào)節(jié)。通過導(dǎo)管126離開閥門46的冷卻的流可以是富含液化天然氣(lng)的產(chǎn)物。如本文所使用，“富含液化天然氣(lng)”意味著特定組成包括至少50摩爾百分比的甲烷。導(dǎo)管126中富含液化天然氣(lng)的產(chǎn)物可以具有比-120、-130、-140或-145℃低和/或比-195、-190、-180或-165℃高的溫度。更確切地說，導(dǎo)管126中的富含液化天然氣(lng)的產(chǎn)物可以具有在-120到-195℃、-130到-190℃、-140到-180℃或-145到-165℃范圍內(nèi)的溫度。

回到圖1，現(xiàn)在在下文中進(jìn)一步詳細(xì)描述第一制冷系統(tǒng)12和第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)。如圖1所示，第一制冷系統(tǒng)12含有三個(gè)冷卻區(qū)域(20、26和32)，其中第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)至少部分地設(shè)置在其中。

第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)包括第一混合制冷劑并且如下文在圖1中所描繪。當(dāng)離開第一冷卻區(qū)域20中的制冷劑加熱通道24時(shí)，導(dǎo)管128中的氣態(tài)第一混合制冷劑傳送到壓縮機(jī)系統(tǒng)48，該壓縮機(jī)系統(tǒng)包括第一壓縮機(jī)級(jí)54、第二壓縮機(jī)級(jí)52和第三壓縮機(jī)級(jí)50。

在各種實(shí)施例中，導(dǎo)管128中的氣態(tài)第一混合制冷劑可以在至少1.5、2.0或2.7mpa和/或不超過5.0、4.0或3.5mpa的壓力下。更確切地說，導(dǎo)管128中的氣態(tài)第一混合制冷劑可以在1.5到5.0mpa、2.0到4.0mpa或2.7到3.5mpa的范圍內(nèi)的壓力下。額外地或替代地，導(dǎo)管128中的氣態(tài)第一混合制冷劑可以在低于50、35或25℃和/或高于-40、-30或-20℃的溫度下。更確切地說，導(dǎo)管128中的氣態(tài)第一混合制冷劑可以在-40到50℃、-30到35℃或-20到25℃的溫度范圍內(nèi)。

雖然在圖1中描繪為僅含有三個(gè)級(jí)，但是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解壓縮機(jī)48可以經(jīng)修正以視需要包含更多或更少的級(jí)。在各種實(shí)施例中，壓縮機(jī)系統(tǒng)48可以包括軸向壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)或其組合。另外，壓縮機(jī)系統(tǒng)48可以由蒸汽渦輪機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)或其組合驅(qū)動(dòng)。

在各種實(shí)施例中，制冷劑可以穿過壓縮機(jī)48的密封件泄漏。在此類實(shí)施例中，并非是排放損失的制冷劑，而是可以利用密封氣體回收方法，其回收制冷劑的至少一部分并且使它返回到制冷環(huán)路。在第8,066,023號(hào)美國專利中描述了密封氣體回收方法，該專利以全文引用的方式并入本文中。舉例來說，壓縮機(jī)48可以備有文丘里管(未圖示)，以用于保留從壓縮機(jī)泄漏的任何密封氣體。

導(dǎo)管128中的氣態(tài)第一混合制冷劑可以被引入到第三壓縮機(jī)級(jí)50。在各種實(shí)施例中，第三壓縮機(jī)級(jí)50可以將氣態(tài)第一混合制冷劑壓縮到至少2.5、4.0或4.8mpa和/或不超過8.0、7.0或6.3mpa的壓力。更確切地說，第三壓縮機(jī)級(jí)50可以將氣態(tài)第一混合制冷劑壓縮到2.5到8.0mpa、4.0到7.0mpa或4.8到6.3mpa的范圍內(nèi)的壓力。

壓縮過的第一混合制冷劑通過導(dǎo)管130傳送到排放冷卻器56，其中該流可以冷卻到接近環(huán)境溫度并且通過與外部冷卻媒介(例如，冷卻水或空氣)的間接熱交換完全冷凝。如本文所使用，“完全冷凝”意味著所認(rèn)定的流包括小于1.0摩爾百分比的蒸氣。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，完全冷凝流可以包括小于0.5、0.1、0.05或0.001摩爾百分比的蒸氣。在各種實(shí)施例中，第一混合制冷劑必須在冷卻器排放壓力下是液態(tài)的。

當(dāng)通過導(dǎo)管132離開排放冷卻器56時(shí)，完全冷凝的第一混合制冷劑被引入到第一冷卻區(qū)域20中的冷卻通道58中。在各種實(shí)施例中，導(dǎo)管132中的完全冷凝的第一混合制冷劑可以在至少2.5、4.0或4.8mpa和/或不超過8.0、7.0或6.3mpa的壓力下。更確切地說，導(dǎo)管132中的完全冷凝的第一混合制冷劑可以在2.5到8.0mpa、4.0到7.0mpa或4.8到6.3mpa范圍內(nèi)的壓力下。額外地或替代地，導(dǎo)管132中的完全冷凝的第一混合制冷劑可以在接近環(huán)境溫度的溫度下。

在冷卻通道58中，完全冷凝的第一混合制冷劑可以通過與制冷劑加熱通道24中的第一混合制冷劑的間接熱交換過冷，這在下文中進(jìn)一步描述。

當(dāng)通過導(dǎo)管134離開冷卻通道58時(shí)，該流的至少一部分可以通過導(dǎo)管136導(dǎo)引到膨脹裝置60，其中該流的壓力可以減小，由此冷卻并且在一些實(shí)施例中至少部分地氣化該制冷劑流。膨脹裝置60可以包括任何合適的膨脹裝置，舉例來說，例如，焦耳-湯姆森閥或水輪機(jī)。雖然在圖1中說明為包括單個(gè)裝置60，但是應(yīng)理解可以采用任何合適數(shù)目的膨脹裝置。在某些實(shí)施例中，該膨脹可以是基本上等焓的膨脹或等熵的膨脹。

在膨脹之前，導(dǎo)管136中完全冷凝的第一混合制冷劑可以在至少2.5、4.0或4.8mpa和/或不超過8.0、7.0或6.3mpa的壓力下。更確切地說，導(dǎo)管136中的完全冷凝的第一混合制冷劑可以在2.5到8.0、4.0到7.0或4.8到6.3mpa的范圍內(nèi)的壓力下。額外地或替代地，導(dǎo)管136中的完全冷凝的第一混合制冷劑可以在低于30、25或15℃和/或高于-40、-30或-5℃的溫度下。更確切地說，導(dǎo)管136中完全冷凝的第一混合制冷劑可以在-40到30℃、-30到25℃或-5到15℃的范圍內(nèi)的溫度下。

在各種實(shí)施例中，完全冷凝的第一混合制冷劑在膨脹步驟之前或之后并未經(jīng)受相分離。如本文所使用，“相分離”涉及將通常含有液相和氣相的兩相流分離成它們的相應(yīng)的相。

膨脹的第一混合制冷劑通過導(dǎo)管138被引入到制冷劑加熱通道24中，其中膨脹的第一混合制冷劑可以被氣化以便向第一冷卻區(qū)域20提供制冷。

在各種實(shí)施例中，導(dǎo)管138中的膨脹的第一混合制冷劑可以包括小于5、3、1、0.5或0.1摩爾百分比的氣相。此外，在某些實(shí)施例中，導(dǎo)管138中的膨脹的第一混合制冷劑可以在至少1.5、2.0或2.7mpa和/或不超過5.0、4.0或3.5mpa的壓力下。更確切地說，導(dǎo)管138中的膨脹的第一混合制冷劑可以在1.5到5.0mpa、2.0到4.0mpa或2.7到3.5mpa的范圍內(nèi)的壓力下。額外地或替代地，導(dǎo)管138中的膨脹的第一混合制冷劑可以在低于30、25或15℃和/或高于-40、-30或-5℃的溫度下。更確切地說，導(dǎo)管138中的膨脹的第一混合制冷劑可以在-40到30℃、-30到25℃或-5到15℃的范圍內(nèi)的溫度下。

如上文所述，氣化的氣態(tài)第一混合制冷劑通過導(dǎo)管128離開制冷劑加熱通道24。

再次轉(zhuǎn)向圖1，導(dǎo)管134中完全冷凝的第一混合制冷劑的至少一部分被引導(dǎo)到第二冷卻區(qū)域26中的冷卻通道62。在冷卻通道62中，完全冷凝的第一混合制冷劑可以通過與制冷劑加熱通道30中的第一混合制冷劑的間接熱交換進(jìn)一步過冷，這在下文中進(jìn)一步描述。

當(dāng)通過導(dǎo)管140離開冷卻通道62時(shí)，該流的至少一部分可以通過導(dǎo)管142導(dǎo)引到膨脹裝置64，其中該流的壓力可以減小，由此冷卻并且在一些實(shí)施例中至少部分地氣化該制冷劑流。膨脹裝置64可以包括任何合適的膨脹裝置，舉例來說，例如，焦耳-湯姆森閥或水輪機(jī)。雖然在圖1中說明為包括單個(gè)裝置64，但是應(yīng)理解可以采用任何合適數(shù)目的膨脹裝置。在某些實(shí)施例中，該膨脹可以是基本上等焓的膨脹或等熵的膨脹。在各種實(shí)施例中，完全冷凝的第一混合制冷劑在膨脹步驟之前或之后并未經(jīng)受相分離。

在膨脹之前，導(dǎo)管142中完全冷凝的第一混合制冷劑可以在至少2.5、4.0或4.8mpa和/或不超過8.0、7.0或6.3mpa的壓力下。更確切地說，導(dǎo)管142中的完全冷凝的第一混合制冷劑可以在2.5到8.0、4.0到7.0或4.8到6.3mpa的范圍內(nèi)的壓力下。額外地或替代地，導(dǎo)管142中的完全冷凝的第一混合制冷劑可以在低于0、-10或-25℃和/或高于-100、-75或-50℃的溫度下。更確切地說，導(dǎo)管142中的完全冷凝的第一混合制冷劑可以在-100到0℃、-75到-10℃或-50到-25℃的范圍內(nèi)的溫度下。

膨脹的第一混合制冷劑通過導(dǎo)管144被引入到制冷劑加熱通道30中，其中膨脹的第一混合制冷劑經(jīng)氣化以便向第二冷卻區(qū)域26提供制冷。在各種實(shí)施例中，導(dǎo)管144中的膨脹的第一混合制冷劑可以包括小于5、4、3、2、1或0.1摩爾百分比的氣相。此外，在某些實(shí)施例中，導(dǎo)管144中的膨脹的第一混合制冷劑可以在至少0.3、0.5或0.65mpa和/或不超過2.0、1.7或1.4mpa的壓力下。更確切地說，導(dǎo)管144中的膨脹的第一混合制冷劑可以在0.3到2.0mpa、0.5到1.7mpa或0.65到1.4mpa的范圍內(nèi)的壓力下。額外地或替代地，導(dǎo)管144中的膨脹的第一混合制冷劑可以在低于0、-10或-25℃和/或高于-100、-75或-50℃的溫度下。更確切地說，導(dǎo)管144中的膨脹的第一混合制冷劑可以在-100到0℃、-75到-10℃，或-50到-25℃的范圍內(nèi)的溫度下。

氣化的氣態(tài)第一混合制冷劑通過導(dǎo)管146離開制冷劑加熱通道30并且可以被引入到第二壓縮機(jī)級(jí)52中。在各種實(shí)施例中，導(dǎo)管146中的氣態(tài)第一混合制冷劑可以在至少0.3、0.5或0.65mpa和/或不超過2.0、1.7或1.4mpa的壓力下。更確切地說，導(dǎo)管146中的氣態(tài)第一混合制冷劑可以在0.3到2.0mpa、0.5到1.7mpa或0.65到1.4mpa的范圍內(nèi)的壓力下。額外地或替代地，導(dǎo)管146中的氣態(tài)第一混合制冷劑可以在低于30、25或15℃和/或高于-40、-30或-5℃的溫度下。更確切地說，導(dǎo)管146中的氣態(tài)第一混合制冷劑可以在-40到30℃、-30到25℃或-5到15℃的范圍內(nèi)的溫度下。

在各種實(shí)施例中，第二壓縮機(jī)級(jí)52可以將氣態(tài)第一混合制冷劑壓縮到至少1.5、2.0或2.7mpa和/或不超過5.0、4.0或3.5mpa的壓力。更確切地說，第二壓縮機(jī)級(jí)52可以將氣態(tài)第一混合制冷劑壓縮到1.5到5.0mpa、2.0到4.0mpa或2.7到3.5mpa的范圍內(nèi)的壓力。

來自第二壓縮機(jī)級(jí)52的壓縮過的第一混合制冷劑通過導(dǎo)管148傳送到中間級(jí)冷卻器66，其中該流可以通過與外部冷卻媒介(例如，冷卻水或空氣)的間接熱交換得到冷卻。當(dāng)通過導(dǎo)管150離開中間級(jí)冷卻器66時(shí)，導(dǎo)管150中的壓縮流可以被引入到導(dǎo)管128中，其中如上文所述它可以被引導(dǎo)至第三壓縮機(jī)級(jí)50中進(jìn)一步壓縮。

再次轉(zhuǎn)向圖1，導(dǎo)管140中完全冷凝的第一混合制冷劑的至少一部分被引導(dǎo)到第三冷卻區(qū)域32中的冷卻通道68。在冷卻通道68中，完全冷凝的第一混合制冷劑可以通過與制冷劑加熱通道36中的第一混合制冷劑的間接熱交換進(jìn)一步過冷，這在下文中進(jìn)一步描述。

當(dāng)通過導(dǎo)管152離開冷卻通道68時(shí)，冷卻的流可以被導(dǎo)引到膨脹裝置70，其中該流的壓力可以減小，由此冷卻且至少部分地氣化制冷劑流。膨脹裝置70可以包括任何合適的膨脹裝置，舉例來說，例如，焦耳-湯姆森閥或水輪機(jī)。雖然在圖1中說明為包括單個(gè)裝置70，但是應(yīng)理解可以采用任何合適數(shù)目的膨脹裝置。在某些實(shí)施例中，該膨脹可以是基本上等焓的膨脹或等熵的膨脹。在各種實(shí)施例中，完全冷凝的第一混合制冷劑在膨脹步驟之前或之后并未經(jīng)受相分離。

在膨脹之前，導(dǎo)管152中完全冷凝的第一混合制冷劑可以在至少2.5、4.0或4.8mpa和/或不超過8.0、7.0或6.3mpa的壓力下。更確切地說，導(dǎo)管152中的完全冷凝的第一混合制冷劑可以在2.5到8.0mpa、4.0到7.0mpa或4.8到6.3mpa的范圍內(nèi)的壓力下。額外地或替代地，導(dǎo)管152中的完全冷凝的第一混合制冷劑可以在低于-20、-40或-60℃和/或高于-120、-90或-75℃的溫度下。更確切地說，導(dǎo)管152中完全冷凝的第一混合制冷劑可以在-120到-20℃、-90到-40℃或-75到-60℃的范圍內(nèi)的溫度下。

膨脹的第一混合制冷劑通過導(dǎo)管154被引入到制冷劑加熱通道36中，其中膨脹的第一混合制冷劑經(jīng)氣化以便向第三冷卻區(qū)域32提供制冷。在各種實(shí)施例中，導(dǎo)管154中的膨脹的第一混合制冷劑可以包括小于10、7、6、4、2、1或0.5摩爾百分比的氣相。此外，在某些實(shí)施例中，導(dǎo)管154中膨脹的第一混合制冷劑可以在至少0.1、0.15或0.2mpa和/或不超過2.0、1.5或0.5mpa的壓力下。更確切地說，導(dǎo)管154中的膨脹的第一混合制冷劑可以在0.1到2.0mpa、0.15到1.5mpa或0.2到0.5mpa的范圍內(nèi)的壓力下。額外地或替代地，導(dǎo)管154中的膨脹的第一混合制冷劑可以在低于-20、-40或-60℃和/或高于-120、-90或-75℃的溫度下。更確切地說，導(dǎo)管154中膨脹的第一混合制冷劑可以在-120到-20℃、-90到-40℃或-75到-60℃的范圍內(nèi)的溫度下。

氣化的氣態(tài)第一混合制冷劑通過導(dǎo)管156離開制冷劑加熱通道36并且可以被引入到第一壓縮機(jī)級(jí)54中。在各種實(shí)施例中，導(dǎo)管156中的氣態(tài)第一混合制冷劑可以在至少0.1、0.15或0.2mpa和/或不超過2.0、1.5或0.5mpa的壓力下。更確切地說，導(dǎo)管156中的氣態(tài)第一混合制冷劑可以在0.1到2.0mpa、0.15到1.5mpa或0.2到0.5mpa的范圍內(nèi)的壓力下。額外地或替代地，導(dǎo)管156中的氣態(tài)第一混合制冷劑可以在低于0、-10或-25℃和/或高于-100、-75或-50℃的溫度下。更確切地說，導(dǎo)管156中的氣態(tài)第一混合制冷劑可以在-100到0℃、-75到-10℃或-50到-25℃的范圍內(nèi)的溫度下。

當(dāng)通過導(dǎo)管158離開第一壓縮機(jī)級(jí)54時(shí)，導(dǎo)管158中的壓縮流可以被引入到導(dǎo)管146中，其中如上文所述它可以被引導(dǎo)至第二壓縮機(jī)級(jí)52和第三壓縮機(jī)級(jí)50中進(jìn)一步壓縮。在各種實(shí)施例中，第一壓縮機(jī)級(jí)54可以將氣態(tài)第一混合制冷劑壓縮到至少0.3、0.5或0.65mpa和/或不超過2.0、1.7或1.4mpa的壓力。更確切地說，第一壓縮機(jī)級(jí)54可以將氣態(tài)第一混合制冷劑壓縮到在0.3到2.0mpa、0.5到1.7mpa或0.65到1.4mpa的范圍內(nèi)的壓力。

在各種實(shí)施例中，并且如圖1中所描繪，第一制冷系統(tǒng)12和第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)不含相分離器。如本文所使用，“相分離器”被理解為涵蓋專門設(shè)計(jì)用于將部分冷凝的流分離成液態(tài)和蒸氣餾分的任何裝置。因此，這將不包含，例如，抽吸鼓和平衡筒。

在某些實(shí)施例中，圖1中的導(dǎo)管136、138、142、144、152和154當(dāng)有形地存在時(shí)可以位于它們的相應(yīng)的冷卻區(qū)域(20、26和32)外部。在此類實(shí)施例中，導(dǎo)管136、138、142、144、152和154可以位于熱交換器或含有相應(yīng)的冷卻區(qū)域(20、26和32)的熱交換器外部。

第一混合制冷劑可以包括選自由以下項(xiàng)組成的組中的兩種或兩種以上成分：氮?dú)?、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷，及其組合。在一些實(shí)施例中，第一混合制冷劑可以包括選自由含有2到4個(gè)碳原子的烴類組成的組中的至少兩種化合物。在某些實(shí)施例中，第一混合制冷劑可以具有大約在環(huán)境溫度下的2.5到5.65mpa之間的起泡點(diǎn)壓力。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可能需要調(diào)節(jié)第一混合制冷劑的組成以由此改變其冷卻曲線并且因此改變其制冷潛能。此類修改可以用于適應(yīng)，例如，引入到液化天然氣(lng)回收設(shè)施10中的進(jìn)料氣流的組成和/或流速的改變。在一個(gè)實(shí)施例中，第一混合制冷劑的組成可以經(jīng)調(diào)節(jié)使得氣化制冷劑的加熱曲線更加緊密地匹配進(jìn)料氣流和加熱的制冷劑的冷卻曲線。用于此類曲線匹配的一個(gè)方法在第4,033,735號(hào)美國專利中詳細(xì)地描述，該專利的內(nèi)容以全文引用的方式并入本文中。

再次轉(zhuǎn)向圖1，現(xiàn)在進(jìn)一步詳細(xì)描述第二制冷系統(tǒng)14和第二閉環(huán)混合制冷循環(huán)。如圖1所示，第二制冷系統(tǒng)14含有單個(gè)冷卻區(qū)域38，其中第二閉環(huán)混合制冷循環(huán)至少部分地設(shè)置在其中。如本文所使用，“單個(gè)冷卻區(qū)域”意味著系統(tǒng)僅包括一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域中進(jìn)料流通過與單個(gè)冷卻劑的間接熱交換得到冷卻。在此類實(shí)施例中，所認(rèn)定的系統(tǒng)將不含有任何其它冷卻區(qū)域。在某些實(shí)施例中，單個(gè)冷卻劑可以包括膨脹的第一混合制冷劑或膨脹的第二混合制冷劑。在各種實(shí)施例中，第二制冷系統(tǒng)14包括單個(gè)冷卻區(qū)域、基本上由單個(gè)冷卻區(qū)域組成，或由單個(gè)冷卻區(qū)域組成。

第二閉環(huán)混合制冷循環(huán)包括第二混合制冷劑并且如下文中在圖1中所描繪。當(dāng)離開冷卻區(qū)域38中的制冷劑加熱通道42時(shí)，導(dǎo)管160中的氣態(tài)第二混合制冷劑被傳送到壓縮機(jī)系統(tǒng)72，該壓縮機(jī)系統(tǒng)包括第一壓縮機(jī)級(jí)74和第二壓縮機(jī)級(jí)76。在各種實(shí)施例中，壓縮機(jī)72可經(jīng)配置以如先前關(guān)于壓縮機(jī)48所描述回收密封氣體。因此，在某些實(shí)施例中，壓縮機(jī)72可以含有文丘里管(未圖示)，該文丘里管設(shè)計(jì)為保留泄漏到壓縮機(jī)外部的密封氣體。

在各種實(shí)施例中，導(dǎo)管160中的氣態(tài)第二混合制冷劑在至少0.1、0.15或0.2mpa和/或不超過2.0、1.5或0.5mpa的范圍內(nèi)的壓力下。更確切地說，導(dǎo)管160中的氣態(tài)第二混合制冷劑可以在0.1到2.0mpa、0.15到1.5mpa或0.2到0.5mpa的范圍內(nèi)的壓力下。額外地或替代地，導(dǎo)管160中的氣態(tài)第二混合制冷劑在低于-20、-40或-60℃和/或高于-120、-90或-75℃的溫度下。更確切地說，導(dǎo)管160中的氣態(tài)第二混合制冷劑可以在-120到-20℃、-90到-40℃或-75到-60℃的范圍內(nèi)的溫度下。

雖然在圖1中描繪為僅含有兩個(gè)級(jí)，但是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解壓縮機(jī)72可以經(jīng)修正以視需要包含更多或更少的級(jí)。在各種實(shí)施例中，壓縮機(jī)系統(tǒng)72可以包括軸向壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)或其組合。另外，壓縮機(jī)系統(tǒng)72可以由蒸汽渦輪機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)或其組合驅(qū)動(dòng)。

導(dǎo)管160中的氣態(tài)第二混合制冷劑被引入到第一壓縮機(jī)級(jí)74并且隨后通過導(dǎo)管162傳送到中間級(jí)冷卻器78，其中該流可以通過與外部冷卻媒介(例如，冷卻水或空氣)的間接熱交換冷卻到接近環(huán)境溫度。在各種實(shí)施例中，第一壓縮機(jī)級(jí)74可以將氣態(tài)第二混合制冷劑壓縮到至少0.3、0.5或0.65mpa和/或不超過3.0、2.5或2.0mpa的壓力。更確切地說，第一壓縮機(jī)級(jí)74可以將氣態(tài)第二混合制冷劑壓縮到在0.3到3.0mpa、0.5到2.5mpa或0.65到2.0mpa的范圍內(nèi)的壓力。

冷卻的第二混合制冷劑可以隨后通過導(dǎo)管164被引入到第二壓縮機(jī)級(jí)76中，其中該第二混合制冷劑被進(jìn)一步壓縮。在各種實(shí)施例中，第二壓縮機(jī)級(jí)76可以將氣態(tài)第二混合制冷劑壓縮到至少2.5、4.0或4.8和/或不超過8.0、7.0或6.0mpa的壓力。更確切地說，第二壓縮機(jī)級(jí)76可以將氣態(tài)第二混合制冷劑壓縮到2.5到8.0mpa、4.0到7.0mpa或4.8到6.0mpa的范圍內(nèi)的壓力。

壓縮過的第二混合制冷劑隨后通過導(dǎo)管166被引入到排放冷卻器80中，其中該流可以通過與外部冷卻媒介(例如，冷卻水或空氣)的間接熱交換進(jìn)一步冷卻到接近環(huán)境溫度。

導(dǎo)管168中的壓縮過的第二混合制冷劑隨后被引入到第一制冷系統(tǒng)12的第一冷卻區(qū)域20中的冷卻通道82中。在各種實(shí)施例中，導(dǎo)管168中壓縮過的第二混合制冷劑可以在至少2.5、4.0或4.8mpa和/或不超過8.0、7.0或6.0mpa的壓力下。更確切地說，導(dǎo)管168中的壓縮過的第二混合制冷劑可以在2.5到8.0mpa、4.0到7.0mpa或4.8到6.0mpa的范圍內(nèi)的壓力下。額外地或替代地，導(dǎo)管168中的壓縮過的第二混合制冷劑可以在環(huán)境溫度下或環(huán)境溫度附近。

在冷卻通道82中，第二混合制冷劑可以通過與制冷劑加熱通道24中的第一混合制冷劑的間接熱交換得到進(jìn)一步冷卻。而在冷卻通道82中，第二混合制冷劑可以冷卻到低于制冷劑混合物的露點(diǎn)的溫度。

導(dǎo)管170中的冷卻的第二混合制冷劑隨后被引入到第一制冷系統(tǒng)12的第二冷卻區(qū)域26中的冷卻通道84中。在冷卻通道84中，第二混合制冷劑可以通過與制冷劑加熱通道30中的第一混合制冷劑的間接熱交換得到進(jìn)一步冷卻。而在冷卻通道84中，第二混合制冷劑可以冷卻到低于制冷劑混合物的露點(diǎn)的溫度。

導(dǎo)管172中的冷卻的第二混合制冷劑隨后被引入到第一制冷系統(tǒng)12的第三冷卻區(qū)域32中的冷卻通道86中。在冷卻通道86中，第二混合制冷劑可以通過與制冷劑加熱通道36中的第一混合制冷劑的間接熱交換得到進(jìn)一步冷卻。而在冷卻通道86中，第二混合制冷劑可以冷卻到低于制冷劑混合物的起泡點(diǎn)的溫度。

當(dāng)通過導(dǎo)管174離開第一制冷系統(tǒng)12時(shí)，導(dǎo)管174中的第二混合制冷劑完全冷凝。導(dǎo)管174中的完全冷凝的第二混合制冷劑可以隨后被引入到第二制冷系統(tǒng)14的冷卻區(qū)域38中的冷卻通道88中。

當(dāng)通過導(dǎo)管176離開冷卻通道88時(shí)，過冷的第二混合制冷劑流可以被導(dǎo)引到膨脹裝置90，其中該流的壓力可以減小，由此冷卻且氣化制冷劑流。在膨脹之前，導(dǎo)管176中完全冷凝的第二混合制冷劑可以在至少2.5、4.0或4.8mpa和/或不超過8.0、7.0或6.0mpa的壓力下。更確切地說，導(dǎo)管176中的完全冷凝的第二混合制冷劑可以在2.5到8.0、4.0到7.0或4.8到6.0mpa的范圍內(nèi)的壓力下。額外地或替代地，導(dǎo)管176中完全冷凝的第二混合制冷劑可以在低于-120、-130、-140或-145℃和/或高于-195、-190、-180或-165℃的溫度下。更確切地說，導(dǎo)管176中的完全冷凝的第二混合制冷劑可以在-120到-195℃、-130到-190℃、-140到-180℃或-145到-165℃的范圍內(nèi)的溫度下。

膨脹裝置90可以包括任何合適的膨脹裝置，舉例來說，例如，焦耳-湯姆森閥或水輪機(jī)。雖然在圖1中說明為包括單個(gè)裝置90，但是應(yīng)理解可以采用任何合適數(shù)目的膨脹裝置。在某些實(shí)施例中，該膨脹可以是基本上等焓的膨脹或等熵的膨脹。

導(dǎo)管178中的膨脹流可以通過閥門92調(diào)節(jié)。在各種實(shí)施例中，導(dǎo)管178中的膨脹流可以包括小于15、10、8、6、2或1摩爾百分比的氣相。此外，在某些實(shí)施例中，導(dǎo)管178中的膨脹流可以在至少0.3、0.5或0.65mpa和/或不超過3.0、2.0或1.4mpa的壓力下。更確切地說，導(dǎo)管178中的膨脹流可以在0.3到3.0mpa、0.5到2.0mpa或0.65到1.4mpa的范圍內(nèi)的壓力下。額外地或替代地，導(dǎo)管178中的膨脹流可以在低于-120、-130或-140或-145℃和/或高于-195、-190、-180或-165℃的溫度下。更確切地說，導(dǎo)管178中的膨脹流可以在-120到-195℃、-130到-190℃、-140到-180℃或-145到-165℃的范圍內(nèi)的溫度下。

導(dǎo)管180中的膨脹的第二混合制冷劑隨后被引入到制冷劑加熱通道42中，其中膨脹的第二混合制冷劑經(jīng)氣化以便向冷卻區(qū)域38提供制冷。在各種實(shí)施例中，導(dǎo)管180中的膨脹流可以包括小于15、10、8、6或2摩爾百分比的氣相。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管180中的膨脹的第二混合制冷劑可以在至少0.1、0.15或0.2mpa和/或不超過2.0、1.5或0.5mpa的范圍內(nèi)的壓力下引入。更確切地說，導(dǎo)管180中的膨脹的第二混合制冷劑可以在0.1到2.0mpa、0.15到1.5mpa或0.2到0.5mpa的范圍內(nèi)的壓力下引入。

在某些實(shí)施例中，導(dǎo)管174、176、178和180可以位于冷卻區(qū)域38外部。在此類實(shí)施例中，導(dǎo)管174、176、178和180可以位于含有冷卻區(qū)域38的熱交換器外部。

導(dǎo)管160中的氣態(tài)第二混合制冷劑隨后在上述方法中得到壓縮和回收。在各種實(shí)施例中，完全冷凝的第二混合制冷劑在膨脹步驟之前或之后未經(jīng)受相分離。

在各種實(shí)施例中，并且如圖1中所描繪，第二制冷系統(tǒng)14和第二閉環(huán)混合制冷循環(huán)不含相分離器。

第二混合制冷劑可以包括選自由以下項(xiàng)組成的組中的兩種或兩種以上成分：氮?dú)狻⒓淄椤⒁蚁?、乙烷、丙烯、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷，及其組合。在一些實(shí)施例中，第二混合制冷劑可以包括選自由氮?dú)夂秃?到3個(gè)碳原子的烴類組成的組中的至少兩種化合物。在各種實(shí)施例中，在給定壓力下第二混合制冷劑將具有低于第一混合制冷劑的起泡點(diǎn)溫度的起泡點(diǎn)溫度。在某些實(shí)施例中，第二混合制冷劑可以具有在-60到-75℃之間的溫度下在2.5到6.1mpa之間的起泡點(diǎn)壓力。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可能需要調(diào)節(jié)第二混合制冷劑的組成以由此改變其冷卻曲線并且因此改變其制冷潛能。此類修改可以用于適應(yīng)，例如，引入到液化天然氣(lng)回收設(shè)施10中的進(jìn)料氣流的組成和/或流速的改變。在一個(gè)實(shí)施例中，可以調(diào)節(jié)第二混合制冷劑的組成使得氣化制冷劑的加熱曲線更加緊密地匹配進(jìn)料氣流和加熱的制冷劑的冷卻曲線。

應(yīng)注意在圖1中描繪于冷卻區(qū)域(20、26、32和38)之間的導(dǎo)管是僅出于說明性目的示出的，并且在某些實(shí)施例中，在圖1中示出每個(gè)導(dǎo)管處可能不存在有形的導(dǎo)管。

雖然圖1描繪了本發(fā)明方法和系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，但是還設(shè)想出了其它實(shí)施例，例如，在圖2到圖7中所描繪的那些，其可以并入渦輪膨脹器94、可操作地連接到渦輪膨脹器94的壓縮機(jī)96和重物質(zhì)分離器98。應(yīng)注意圖1到圖7中發(fā)現(xiàn)的所有共同系統(tǒng)組件都使用相同標(biāo)號(hào)相應(yīng)地標(biāo)記。舉例來說，第一制冷系統(tǒng)12和第二制冷系統(tǒng)14在圖1到圖7通篇中都一致地標(biāo)記。此外，圖1到圖7中的系統(tǒng)組件預(yù)期為以相同或基本上類似的方式起作用，除非另外指出。圖1到圖7之間的僅有的標(biāo)記差異在于其中的導(dǎo)管是根據(jù)它們的相應(yīng)的圖和實(shí)施例標(biāo)記的。舉例來說，圖2中相應(yīng)的導(dǎo)管標(biāo)記為2xx，而圖3中相應(yīng)的導(dǎo)管標(biāo)記為3xx(其中“x”表示數(shù)字)。圖1到圖7中的導(dǎo)管在通篇中以相同方式起作用(即，傳送它們的相應(yīng)的流)，除非另外指出。

在圖2中，液化天然氣(lng)回收設(shè)施10被描繪為含有渦輪膨脹器94，該渦輪膨脹器通過導(dǎo)管220可操作地連接到第一制冷系統(tǒng)12的第三冷卻區(qū)域32。在第6,367,286號(hào)美國專利中進(jìn)一步描述了渦輪膨脹器，該專利以全文引用的方式并入本文中。

如圖2中示出，通過第三冷卻區(qū)域32的冷卻通道34的含烴進(jìn)料氣流的至少一部分可以通過導(dǎo)管220被引導(dǎo)到渦輪膨脹器94，其中它可以膨脹成兩相流。由于膨脹，導(dǎo)管222中閃蒸或膨脹的流體流的溫度可以是低于導(dǎo)管220中的流的溫度至少2、5或10℃和/或不超過50、40或30℃。此外，導(dǎo)管222中閃蒸或膨脹的流體流的壓力可以低于導(dǎo)管220中的流的壓力至少0.1、0.2或0.3和/或不超過5.0、4.0或3.0mpa。在某些實(shí)施例中，膨脹可以基本上是等熵的。雖然在圖2中未描繪，但是在某些實(shí)施例中抽吸鼓可以在渦輪膨脹器94與第三冷卻區(qū)域32之間流體連通。

此外，渦輪膨脹器94通過軸桿95連接到壓縮機(jī)96。壓縮機(jī)96可以至少部分地由來自渦輪膨脹器94的功驅(qū)動(dòng)。如下文所述，壓縮機(jī)96經(jīng)配置以至少部分地壓縮來自分離器98的頂層餾分。在各種實(shí)施例中，壓縮機(jī)96可以包括軸向壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)，或其組合。另外，壓縮機(jī)96可以由蒸汽渦輪機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)或其組合驅(qū)動(dòng)。

在各種實(shí)施例中，壓縮機(jī)96可經(jīng)配置以如先前關(guān)于壓縮機(jī)48所描述回收密封氣體。因此，在某些實(shí)施例中，壓縮機(jī)96可以含有文丘里管(未圖示)，該文丘里管設(shè)計(jì)為保留泄漏到壓縮機(jī)外部的密封氣體。

如圖2中示出，導(dǎo)管222中膨脹的兩相流被引導(dǎo)到分離器98，該分離器將膨脹的流分離成較少甲烷的液態(tài)重餾分(導(dǎo)管224)和富含甲烷的頂層蒸氣餾分(導(dǎo)管226)。如本文所使用，“較少甲烷”和“富含甲烷”指的是分離的組分的甲烷含量相對(duì)于初始組分的甲烷含量，分離的組分來自該初始的組分。因此，富含甲烷的組分與它所來自的組分相比含有較多的摩爾百分比的甲烷，而較少甲烷的組分與它所來自的組分相比含有較少的摩爾百分比的甲烷。在當(dāng)前情況下，較少甲烷的底部流與來自導(dǎo)管222的流相比含有較低的摩爾百分比的甲烷，而富含甲烷的頂層流與來自導(dǎo)管222的流相比含有較高的摩爾百分比的甲烷。取決于含烴氣體的含量和分離容器98的操作條件可以改變較少甲烷底部流和富含甲烷頂層流的量。

導(dǎo)管224中的較少甲烷底部流可以呈液態(tài)形式并且可以含有最初在導(dǎo)管222中的流中發(fā)現(xiàn)的具有六個(gè)或更多個(gè)碳原子的化合物的大部分。舉例來說，導(dǎo)管224中的較少甲烷底部流可以包括最初出現(xiàn)在來自導(dǎo)管222的流中的具有六個(gè)或更多個(gè)碳原子的化合物的至少70％、80％、90％、95％或99％。

導(dǎo)管226中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括大部分的甲烷。舉例來說，導(dǎo)管226中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括至少大約10、25、40或50和/或不超過大約99.9、99、95或85摩爾百分比的甲烷。更確切地說，導(dǎo)管226中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括在大約10到99.9、25到99、40到95或50到85范圍內(nèi)的摩爾百分比的甲烷。此外，導(dǎo)管226中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括最初出現(xiàn)在來自導(dǎo)管222的流中的甲烷的至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或99.9％。

分離容器98可以是任何合適的蒸氣液體分離容器并且可以具有任何數(shù)目的實(shí)際或理論分離級(jí)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，分離容器98可以包括單個(gè)分離級(jí)，而在其它實(shí)施例中，分離容器98可以包含2到10、4到20，或6到30個(gè)實(shí)際或理論分離級(jí)。當(dāng)分離容器98是多級(jí)分離容器時(shí)，可以使用任何合適類型的立柱內(nèi)部構(gòu)件，例如，除霧器、網(wǎng)狀襯墊、蒸氣液體接觸托盤、散裝填料和/或規(guī)整填料以有助于蒸氣與液體流之間的熱傳遞和/或質(zhì)量傳遞。在一些實(shí)施例中，當(dāng)分離容器98是單級(jí)分離容器時(shí)，可以采用較少立柱內(nèi)部構(gòu)件或不采用立柱內(nèi)部構(gòu)件。

在各種實(shí)施例中，分離容器98可以在至少1.5、2.5、3.5或4.5和/或9.0、8.0、7.0或6.0mpa的壓力下操作。更確切地說，分離容器98可以在1.5到9.0、2.5到8.0、3.5到7.0或4.5到6.0mpa的范圍內(nèi)的壓力下操作。

如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解，分離容器98中的溫度可以取決于引入到系統(tǒng)中和需要輸出的含烴氣體的含量而改變。在各種實(shí)施例中，分離容器98可以在低于5、10或15℃和/或高于-195、-185、-175或-160℃的溫度下操作。更確切地說，分離容器98可以在15到-195℃、10到-185℃、5到-175℃或5到-160℃的范圍內(nèi)的溫度下操作。

如圖2中示出，導(dǎo)管226中富含甲烷的頂層蒸氣流可以被引導(dǎo)至壓縮機(jī)96，該壓縮機(jī)壓縮該流。導(dǎo)管228中的壓縮流隨后被重新引入到第三冷卻區(qū)域32的冷卻通道34中以如上文關(guān)于圖1所述進(jìn)一步進(jìn)行冷卻和冷凝。

應(yīng)注意第一制冷系統(tǒng)12，第二制冷系統(tǒng)14，第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)(導(dǎo)管238、240、242、244、246、248、250、252、254、256、258、260、262、264、266和268)，以及如圖2中所描繪的第二閉環(huán)混合制冷循環(huán)(導(dǎo)管270、272、274、276、278、280、282、284、286、288和290),未關(guān)于圖2在上文中對(duì)其進(jìn)行描述，以與先前關(guān)于圖1描述的相同方式起作用。僅有的差異在于考慮到圖2中所描繪的特定系統(tǒng)實(shí)施例，圖2中相應(yīng)的導(dǎo)管已被標(biāo)記的有所不同。此外，未在上文中關(guān)于圖2闡述的涉及液化含烴氣體的剩余的步驟(導(dǎo)管210、212、214、216、218、230、232、234和236)以與先前關(guān)于圖1描述的相同或類似方式起作用。

在圖3中，液化天然氣(lng)回收設(shè)施10被描繪為含有渦輪膨脹器94，該渦輪膨脹器通過導(dǎo)管320可操作地連接到第一制冷系統(tǒng)12的第三冷卻區(qū)域32。如圖3中示出，通過第三冷卻區(qū)域32的冷卻通道34的含烴進(jìn)料氣流的至少一部分可以通過導(dǎo)管320被引導(dǎo)到渦輪膨脹器94，其中它可以膨脹成兩相流。渦輪膨脹器94可以在如先前關(guān)于圖2描述的相同或類似條件下操作。雖然未在圖3中描繪，但是在某些實(shí)施例中抽吸鼓可以在渦輪膨脹器94與第三冷卻區(qū)域32之間流體連通。

導(dǎo)管322中膨脹的兩相流隨后被引導(dǎo)到分離器98，該分離器將膨脹的流分離成甲烷較少的液態(tài)重餾分(導(dǎo)管324)和富含甲烷的頂層蒸氣餾分(導(dǎo)管326)。分離器98可以是與如先前關(guān)于圖2描述的相同的分離容器并且可以在類似操作條件下起作用。在分離之后，導(dǎo)管326中的頂層蒸氣餾分隨后被重新引入到第三冷卻區(qū)域32的冷卻通道34中以如上文關(guān)于圖1所述進(jìn)一步進(jìn)行冷卻和冷凝。

導(dǎo)管324中的較少甲烷底部流可以呈液態(tài)形式并且可以含有最初在導(dǎo)管322中的流中發(fā)現(xiàn)的具有六個(gè)或更多個(gè)碳原子的化合物的大部分。舉例來說，導(dǎo)管324中的較少甲烷底部流可以包括最初出現(xiàn)在來自導(dǎo)管322的流中的具有六個(gè)或更多個(gè)碳原子的化合物的至少70％、80％、90％、95％或99％。

導(dǎo)管326中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括大部分的甲烷。舉例來說，導(dǎo)管326中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括至少大約10、25、40或50和/或不超過大約99.9、99、95或85摩爾百分比的甲烷。更確切地說，導(dǎo)管326中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括在大約10到99.9、25到99、40到95或50到85摩爾百分比的范圍內(nèi)的甲烷。此外，導(dǎo)管326中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括最初出現(xiàn)在來自導(dǎo)管322的流的甲烷的至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或99.9％。

再次轉(zhuǎn)向圖3，渦輪膨脹器94通過軸桿95連接到壓縮機(jī)96。壓縮機(jī)96可以至少部分地由來自渦輪膨脹器94的功驅(qū)動(dòng)。如圖3中示出，氣化的氣態(tài)第一混合制冷劑通過導(dǎo)管364離開第三冷卻區(qū)域32中的制冷劑加熱通道36并且隨后被引入到壓縮機(jī)96中，在被引入到壓縮機(jī)48之前，在壓縮機(jī)96中它得到壓縮。在壓縮之后，導(dǎo)管366中的壓縮流被引入到第一壓縮機(jī)級(jí)54并且如上文關(guān)于圖1所論述得到進(jìn)一步處理。雖然未在圖3中描繪，但是抽吸鼓可以在壓縮機(jī)96與加熱通道36之間流體連通。

應(yīng)注意第一制冷系統(tǒng)12，第二制冷系統(tǒng)14，以及圖3中所描繪的第二閉環(huán)混合制冷循環(huán)(導(dǎo)管370、372、374、376、378、380、382、384、386、388和390)，未關(guān)于圖3在上文中對(duì)其進(jìn)行描述，以與先前關(guān)于圖1描述的相同或類似方式起作用。僅有的差異在于考慮到圖3中所描繪的特定系統(tǒng)實(shí)施例，圖3中相應(yīng)的導(dǎo)管已被標(biāo)記的有所不同。此外，未在上文中關(guān)于圖3闡述的涉及液化含烴氣體的剩余的步驟(導(dǎo)管310、312、314、316、318、328、330、332和334)以及在該第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)(導(dǎo)管336、338、340、342、344、346、348、350、352、354、356、358、360、362和368)中未考慮的步驟以與先前關(guān)于圖1描述的相同或類似方式起作用。

在圖4中，液化天然氣(lng)回收設(shè)施10被描繪為含有渦輪膨脹器94，該渦輪膨脹器通過導(dǎo)管420可操作地連接到第一制冷系統(tǒng)12的第三冷卻區(qū)域32。如圖4中示出，通過第三冷卻區(qū)域32的冷卻通道34的含烴進(jìn)料氣流的至少一部分可以通過導(dǎo)管420被引導(dǎo)到渦輪膨脹器94，其中它可以膨脹成兩相流。渦輪膨脹器94可以在如先前關(guān)于圖2描述的相同或類似條件下操作。雖然未在圖4中描繪，但是在某些實(shí)施例中抽吸鼓可以在渦輪膨脹器94與第三冷卻區(qū)域32之間流體連通。

導(dǎo)管422中膨脹的兩相流隨后被引導(dǎo)到分離器98，該分離器將膨脹的流分離成甲烷較少的液態(tài)重餾分(導(dǎo)管424)和富含甲烷的頂層蒸氣餾分(導(dǎo)管426)。分離器98可以是與如先前關(guān)于圖2描述的相同的分離容器并且可以在類似操作條件下起作用。在分離之后，導(dǎo)管426中的頂層蒸氣餾分隨后被重新引入到第三冷卻區(qū)域32的冷卻通道34中以如上文關(guān)于圖1所述進(jìn)一步進(jìn)行冷卻和冷凝。

導(dǎo)管424中的較少甲烷底部流可以呈液態(tài)形式并且可以含有最初在導(dǎo)管422中的流中發(fā)現(xiàn)的具有六個(gè)或更多個(gè)碳原子的化合物的大部分。舉例來說，導(dǎo)管324中的較少甲烷底部流可以包括最初出現(xiàn)在來自導(dǎo)管422的流中的具有六個(gè)或更多個(gè)碳原子的化合物的至少70％、80％、90％、95％或99％。

導(dǎo)管426中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括大部分的甲烷。舉例來說，導(dǎo)管426中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括至少大約10、25、40或50和/或不超過大約99.9、99、95或85摩爾百分比的甲烷。更確切地說，導(dǎo)管426中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括在大約10到99.9、25到99、40到95或50到85范圍內(nèi)的摩爾百分比的甲烷。此外，導(dǎo)管426中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括最初出現(xiàn)在來自導(dǎo)管422的流中的甲烷的至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或99.9％。

再次轉(zhuǎn)向圖4，渦輪膨脹器94通過軸桿95連接到壓縮機(jī)96。壓縮機(jī)96可以至少部分地由來自渦輪膨脹器94的功驅(qū)動(dòng)。如圖4中示出，氣化的氣態(tài)第二混合制冷劑通過導(dǎo)管468離開冷卻區(qū)域38中的制冷劑加熱通道42并且隨后被引入到壓縮機(jī)96中，在被引入到壓縮機(jī)72之前，在壓縮機(jī)96中它得到壓縮。在壓縮之后，導(dǎo)管470中的壓縮流被引入到第一壓縮機(jī)級(jí)74并且如上文關(guān)于圖1所論述得到進(jìn)一步處理。雖然未在圖4中描繪，但是抽吸鼓可以在壓縮機(jī)96與加熱通道42之間流體連通。

應(yīng)注意第一制冷系統(tǒng)12，第二制冷系統(tǒng)14，以及如圖4中所描繪的第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)(導(dǎo)管436、438、440、442、444、446、448、450、452、454、456、458、460、462、464和466)，未關(guān)于圖4在上文中對(duì)其進(jìn)行描述，以與先前關(guān)于圖1描述的相同或類似方式起作用。僅有的差異在于考慮到圖4中所描繪的特定系統(tǒng)實(shí)施例，圖4中相應(yīng)的導(dǎo)管已被標(biāo)記的有所不同。此外，未在上文中關(guān)于圖4闡述的涉及液化含烴氣體的剩余的步驟(導(dǎo)管410、412、414、416、418、428、430、432和434)以及在該第二閉環(huán)混合制冷循環(huán)(導(dǎo)管472、474、476、478、480、482、484、486、488和490)中未考慮的步驟以與先前關(guān)于圖1描述的相同或類似方式起作用。

在圖5中，液化天然氣(lng)回收設(shè)施10被描繪為含有渦輪膨脹器94，該渦輪膨脹器通過導(dǎo)管522可操作地連接到第二制冷系統(tǒng)14的冷卻區(qū)域38。如圖5中示出，通過冷卻區(qū)域38的冷卻通道40的含烴進(jìn)料氣流的至少一部分可以通過導(dǎo)管522被引導(dǎo)到渦輪膨脹器94，其中它可以膨脹成兩相流。渦輪膨脹器94可以在如先前關(guān)于圖2描述的相同或類似條件下操作。雖然未在圖5中描繪，但是在某些實(shí)施例中抽吸鼓可以在渦輪膨脹器94與冷卻區(qū)域38之間流體連通。

導(dǎo)管524中膨脹的兩相流隨后被引導(dǎo)到分離器98，該分離器將膨脹的流分離成甲烷較少的液態(tài)重餾分(導(dǎo)管526)和富含甲烷的頂層蒸氣餾分(導(dǎo)管528)。分離器98可以是與如先前關(guān)于圖2描述的相同的分離容器并且可以在類似操作條件下起作用。

導(dǎo)管526中的較少甲烷底部流可以呈液態(tài)形式并且可以含有最初在導(dǎo)管524中的流中發(fā)現(xiàn)的具有六個(gè)或更多個(gè)碳原子的化合物的大部分。舉例來說，導(dǎo)管526中的較少甲烷底部流可以包括最初出現(xiàn)在來自導(dǎo)管524的流中的具有六個(gè)或更多個(gè)碳原子的化合物的至少70％、80％、90％、95％或99％。

導(dǎo)管528中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括大部分的甲烷。舉例來說，導(dǎo)管528中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括至少大約10、25、40或50和/或不超過大約99.9、99、95或85摩爾百分比的甲烷。更確切地說，導(dǎo)管528中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括在大約10到99.9、25到99、40到95或50到85范圍內(nèi)的摩爾百分比的甲烷。此外，導(dǎo)管528中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括最初出現(xiàn)在來自導(dǎo)管524的流的甲烷的至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或99.9％。

再次轉(zhuǎn)向圖5，渦輪膨脹器94通過軸桿95連接到壓縮機(jī)96。壓縮機(jī)96可以至少部分地由來自渦輪膨脹器94的功驅(qū)動(dòng)。如圖5中示出，導(dǎo)管528中富含甲烷的頂層蒸氣流可以被引導(dǎo)至壓縮機(jī)96，該壓縮機(jī)壓縮該流。導(dǎo)管530中的壓縮流隨后被重新引入到冷卻區(qū)域38的冷卻通道40中以如上文關(guān)于圖1所述進(jìn)一步進(jìn)行冷凝和過冷。

應(yīng)注意第一制冷系統(tǒng)12，第二制冷系統(tǒng)14，第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)(導(dǎo)管538、540、542、544、546、548、550、552、554、556、558、560、562、564、566和568)，以及如圖5中所描繪的第二閉環(huán)混合制冷循環(huán)(導(dǎo)管570、572、574、576、578、580、582、584、586、588和590)，未關(guān)于圖5在上文中對(duì)其進(jìn)行描述，以與先前關(guān)于圖1描述的相同或類似方式起作用。僅有的差異在于考慮到圖5中所描繪的特定系統(tǒng)實(shí)施例，圖5中相應(yīng)的導(dǎo)管已被標(biāo)記的有所不同。此外，未在上文中關(guān)于圖5闡述的涉及液化含烴氣體的剩余的步驟(導(dǎo)管510、512、514、516、518、520、532、534和536)以與先前關(guān)于圖1描述的相同或類似方式起作用。

在圖6中，液化天然氣(lng)回收設(shè)施10被描繪為含有渦輪膨脹器94，該渦輪膨脹器通過導(dǎo)管622可操作地連接到第二制冷系統(tǒng)14的冷卻區(qū)域38。如圖6中示出，通過冷卻區(qū)域38的冷卻通道40的含烴進(jìn)料氣流的至少一部分可以通過導(dǎo)管622被引導(dǎo)到渦輪膨脹器94，其中它可以膨脹成兩相流。渦輪膨脹器94可以在如先前關(guān)于圖2描述的相同或類似條件下操作。雖然未在圖6中描繪，但是在某些實(shí)施例中抽吸鼓可以在渦輪膨脹器94與冷卻區(qū)域38之間流體連通。

導(dǎo)管624中膨脹的兩相流隨后被引導(dǎo)到分離器98，該分離器將膨脹的流分離成甲烷較少的液態(tài)重餾分(導(dǎo)管626)和富含甲烷的頂層蒸氣餾分(導(dǎo)管628)。分離器98可以是與如先前關(guān)于圖2描述的相同的分離容器并且可以在類似操作條件下起作用。在分離之后，導(dǎo)管628中的頂層蒸氣餾分的至少一部分隨后被重新引入到冷卻區(qū)域38的冷卻通道40中以如上文關(guān)于圖1所述進(jìn)一步進(jìn)行冷凝和過冷。

導(dǎo)管626中的較少甲烷底部流可以呈液態(tài)形式并且可以含有最初在導(dǎo)管624中的流中發(fā)現(xiàn)的具有六個(gè)或更多個(gè)碳原子的化合物的大部分。舉例來說，導(dǎo)管626中的較少甲烷底部流可以包括最初出現(xiàn)在來自導(dǎo)管624的流中的具有六個(gè)或更多個(gè)碳原子的化合物的至少70％、80％、90％、95％或99％。

導(dǎo)管628中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括大部分的甲烷。舉例來說，導(dǎo)管628中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括至少大約10、25、40或50和/或不超過大約99.9、99、95或85摩爾百分比的甲烷。更確切地說，導(dǎo)管628中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括在大約10到99.9、25到99、40到95或50到85范圍內(nèi)的摩爾百分比的甲烷。此外，導(dǎo)管628中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括最初出現(xiàn)在來自導(dǎo)管624的流中的甲烷的至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或99.9％。

再次轉(zhuǎn)向圖6，渦輪膨脹器94通過軸桿95連接到壓縮機(jī)96。壓縮機(jī)96可以至少部分地由來自渦輪膨脹器94的功驅(qū)動(dòng)。如圖6中示出，氣化的氣態(tài)第一混合制冷劑通過導(dǎo)管664離開第三冷卻區(qū)域32中的制冷劑加熱通道36并且隨后被引入到壓縮機(jī)96，在被引入到壓縮機(jī)48之前，在壓縮機(jī)96中它得到壓縮。在壓縮之后，導(dǎo)管666中的壓縮流被引入到第一壓縮機(jī)級(jí)54并且如上文關(guān)于圖1所論述得到進(jìn)一步處理。雖然未在圖6中描繪，但是抽吸鼓可以在壓縮機(jī)96與加熱通道36之間流體連通。

應(yīng)注意第一制冷系統(tǒng)12，第二制冷系統(tǒng)14，以及圖6中所描繪的第二閉環(huán)混合制冷循環(huán)(導(dǎo)管670、672、674、676、678、680、682、684、686、688和690)，未關(guān)于圖6在上文中對(duì)其進(jìn)行描述，以與先前關(guān)于圖1描述的相同或類似方式起作用。僅有的差異在于考慮到圖6中所描繪的特定系統(tǒng)實(shí)施例，圖6中相應(yīng)的導(dǎo)管已被標(biāo)記的有所不同。此外，未在上文中關(guān)于圖6闡述的涉及液化含烴氣體的剩余的步驟(導(dǎo)管610、612、614、616、618、620、630、632和634)以及在該第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)(導(dǎo)管636、638、640、642、644、646、648、650、652、654、656、658、660、662和668)中未考慮的步驟以與先前關(guān)于圖1描述的相同或類似方式起作用。

在圖7中，液化天然氣(lng)回收設(shè)施10被描繪為含有渦輪膨脹器94，該渦輪膨脹器通過導(dǎo)管722可操作地連接到第二制冷系統(tǒng)14的冷卻區(qū)域38。如圖7中示出，通過冷卻區(qū)域38的冷卻通道40的含烴進(jìn)料氣流的至少一部分可以通過導(dǎo)管722被引導(dǎo)到渦輪膨脹器94，其中它可以膨脹成兩相流。渦輪膨脹器94可以在如先前關(guān)于圖2描述的相同或類似條件下操作。雖然未在圖7中描繪，但是在某些實(shí)施例中抽吸鼓可以在渦輪膨脹器94與冷卻區(qū)域38之間流體連通。

導(dǎo)管724中膨脹的兩相流隨后被引導(dǎo)到分離器98，該分離器將膨脹的流分離成甲烷較少的液態(tài)重餾分(導(dǎo)管726)和富含甲烷的頂層蒸氣餾分(導(dǎo)管728)。分離器98可以是與如先前關(guān)于圖2描述的相同的分離容器并且可以在類似操作條件下起作用。在分離之后，導(dǎo)管728中的頂層蒸氣餾分的至少一部分隨后被重新引入到冷卻區(qū)域38的冷卻通道40中以如上文關(guān)于圖1所述進(jìn)一步進(jìn)行冷凝和過冷。

導(dǎo)管726中的較少甲烷底部流可以呈液態(tài)形式并且可以含有最初在導(dǎo)管724中的流中發(fā)現(xiàn)的具有六個(gè)或更多個(gè)碳原子的化合物的大部分。舉例來說，導(dǎo)管626中的較少甲烷底部流可以包括最初出現(xiàn)在來自導(dǎo)管724的流中的具有六個(gè)或更多個(gè)碳原子的化合物的至少70％、80％、90％、95％或99％。

導(dǎo)管728中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括大部分的甲烷。舉例來說，導(dǎo)管728中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括至少大約10、25、40或50和/或不超過大約99.9、99、95或85摩爾百分比的甲烷。更確切地說，導(dǎo)管728中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括在大約10到99.9、25到99、40到95或50到85范圍內(nèi)的摩爾百分比的甲烷。此外，導(dǎo)管728中富含甲烷的頂層蒸氣流可以包括最初出現(xiàn)在來自導(dǎo)管724的流中的甲烷的至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或99.9％。

再次轉(zhuǎn)向圖7，渦輪膨脹器94通過軸桿95連接到壓縮機(jī)96。壓縮機(jī)96可以至少部分地由來自渦輪膨脹器94的功驅(qū)動(dòng)。如圖7中示出，氣化的氣態(tài)第二混合制冷劑通過導(dǎo)管768離開冷卻區(qū)域38中的制冷劑加熱通道42并且隨后被引入到壓縮機(jī)96中，在被引入到壓縮機(jī)72之前，在壓縮機(jī)96中它得到壓縮。在壓縮之后，導(dǎo)管770中的壓縮流被引入到第一壓縮機(jī)級(jí)74并且如上文關(guān)于圖1所論述得到進(jìn)一步處理。雖然未在圖7中描繪，但是抽吸鼓可以在壓縮機(jī)96與加熱通道42之間流體連通。

應(yīng)注意第一制冷系統(tǒng)12，第二制冷系統(tǒng)14，以及如圖7中所描繪的第一閉環(huán)混合制冷循環(huán)(導(dǎo)管736、738、740、742、744、746、748、750、752、754、756、758、760、762、764和766)，未關(guān)于圖7在上文中對(duì)其進(jìn)行描述，以與先前關(guān)于圖1描述的相同或類似方式起作用。僅有的差異在于考慮到圖7中所描繪的特定系統(tǒng)實(shí)施例，圖7中相應(yīng)的導(dǎo)管已被標(biāo)記的有所不同。此外，未在上文中關(guān)于圖7闡述的涉及液化含烴氣體的剩余的步驟(導(dǎo)管710、712、714、716、718、720、730、732和734)以及在該第二閉環(huán)混合制冷循環(huán)(導(dǎo)管772、774、776、778、780、782、784、786、788和790)中未考慮的步驟以與先前關(guān)于圖1描述的相同或類似方式起作用。

定義

應(yīng)理解以下內(nèi)容并非意指所定義術(shù)語的排它性列表。舉例來說，例如，當(dāng)伴隨在上下文中使用所定義術(shù)語時(shí)，在上述描述中可以提供其它定義。

如本文中所使用，術(shù)語“一”和“該”意味著一個(gè)或多個(gè)。

如本文所使用，當(dāng)用于兩種或兩種以上項(xiàng)目的列表中時(shí)，術(shù)語“和/或”意味著可采用所列項(xiàng)目中的任一個(gè)本身，或可采用所列項(xiàng)目中的兩個(gè)或兩個(gè)以上的任何組合。舉例來說，如果將組成描述為含有組分a、b和/或c，則組成可僅含有a；僅含有b；僅含有c；含有a與b的組合；含有a與c的組合；含有b與c的組合；或含有a、b及c的組合。

如本文中所使用，術(shù)語“包括”是開放式過渡術(shù)語，其用于從術(shù)語之前敘述的主語過渡到術(shù)語之后敘述的一個(gè)或多個(gè)要素，其中過渡術(shù)語之后列舉的一個(gè)或多個(gè)要素并不一定是組成主語的唯一要素。

如本文中所使用，術(shù)語“具有”具有與上文提出的“包括”相同的開放式含義。

如本文中所使用，術(shù)語“包含”具有與上文提出的“包括”相同的開放式含義。

如本文中所使用，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等等用于描述各種要素，且此類要素不應(yīng)由這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于區(qū)分一個(gè)要素與另一個(gè)要素且不一定暗示特定的順序或甚至特定的要素。舉例來說，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以在實(shí)施方式中將一個(gè)要素視作“第一”要素并且在權(quán)利要求書中視作“第二”要素。在實(shí)施方式和每項(xiàng)獨(dú)立權(quán)利要求中保持一致性，但是此類術(shù)語不一定意指在其間是一致的。

數(shù)字范圍

本發(fā)明實(shí)施方式使用數(shù)字范圍來量化與本發(fā)明相關(guān)的某些參數(shù)。應(yīng)理解當(dāng)提供數(shù)字范圍時(shí)，此類范圍應(yīng)被解釋為提供文字支持以主張僅敘述所述范圍的下限值的限制以及主張僅敘述所述范圍的上限值的限制。舉例來說，10到100的所公開的數(shù)字范圍提供用于敘述“大于10”(不具有上限范圍)的主張和敘述“小于100”(不具有下限范圍)的主張的文字支持。

權(quán)利要求書不限于所公開的實(shí)施例

上文描述的本發(fā)明的優(yōu)選形式僅用作圖示，并且不應(yīng)以限制性意義使用以解釋本發(fā)明的范圍。在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易獲得上文闡述的示例性實(shí)施例的修改。

本發(fā)明人特此將他們的意圖陳述為依賴于等效物原則以確定和評(píng)估本發(fā)明的適當(dāng)?shù)毓降姆秶驗(yàn)樗婕皩?shí)質(zhì)上未背離但是在如所附權(quán)利要求書中闡述的本發(fā)明的文字范圍之外的任何設(shè)備。