專利名稱：天然氣液化系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及液化天然氣的生產。
背景技術：
天然氣傳輸管道典型地以700至1500psia的范圍的壓力運行。天然氣降壓點經常被稱為降壓站。這樣的站使得能實現(xiàn)天然氣區(qū)域性分配(典型地處于150到500psia的壓力)。一般地，降壓站不設計為用于壓力能的有用回收。用于降壓天然氣而同時產生為液化天然氣的入口氣的部分的過程經常被稱為膨脹機循環(huán)或膨脹機車間。
本發(fā)明的目的是提供用于利用壓力能來產生液化天然氣的改進的方法。

發(fā)明內容
在閱讀此披露時將對于本領域技術人員變得顯見的以上的和其他的目的通過本發(fā)明獲得，本發(fā)明是用于產生液化天然氣的方法，包括(A)壓縮致冷氣且渦輪膨脹已壓縮的致冷氣以產生冷卻的致冷氣；(B)將液體天然氣過冷且閃蒸已過冷的天然氣以產生閃蒸蒸汽和液化天然氣；和(C)將閃蒸蒸汽和已冷卻的致冷氣通過與液體天然氣的間接換熱加熱，以實現(xiàn)液體天然氣的過冷。
如在此所使用，術語“閃蒸”意味著通過膨脹設備對液體減壓使得液體的部分轉化為汽相。
如在此所使用，術語“Joule-Thomson膨脹”意味著使用等焓降壓設備的膨脹，該設備典型地可以是節(jié)流閥、節(jié)流孔或毛細管。
如在此所使用，術語“渦輪膨脹”意味著使用產生軸功的膨脹設備的膨脹。這樣的軸功由軸的旋轉產生，軸的旋轉由通過一個或多個連接到軸，例如渦輪機輪盤的流體通道的流體的減壓導致。
如在此所使用，術語“間接換熱”意味著使兩個流體處于換熱關系而無任何流體的相互混合。
如在此所使用，術語“過冷”意味著將液體冷卻到低于該液體對于現(xiàn)有壓力的飽和溫度的溫度。


唯一的附圖是本發(fā)明的天然氣液化方法的一個優(yōu)選實施例的簡化的示意性表示。
具體實施例方式
一般地，本發(fā)明包括用于使用天然氣的壓力能來液化天然氣的改進的方法，其中在致冷循環(huán)中使用來自天然氣減壓的閃蒸蒸汽，用于使高壓天然氣在閃蒸前過冷。
本發(fā)明將參考附圖更詳細地描述。現(xiàn)在參考附圖，高壓天然氣流1處于一般地從700到1500磅/平方英寸絕對壓力(psia)的范圍內，通過使高壓天然氣流1通過處理系統(tǒng)160將它清除高沸雜質，例如水和硫化氫，該處理系統(tǒng)160可以是變溫吸附系統(tǒng)。作為結果的天然氣流2被分為部分60和部分3。部分60在熱交換器110中被冷卻，從熱交換器110中作為已冷卻的流62出來。部分3通向附加的凈化系統(tǒng)165，用于將二氧化碳去除到通常低于50ppm的水平。作為結果的進一步清潔的天然氣流50由通過熱交換器110而被冷卻，作為兩相流52從熱交換器110出來。已冷卻的氣體流62由于與熱交換器120內的已膨脹的氣體的間接換熱而被進一步冷卻，如將更完整地在下文中描述，以產生進一步已冷卻的流63，流63具有低于-116.5的溫度，該溫度是甲烷的臨界溫度。
已冷卻的天然氣流63在第一膨脹中被膨脹，例如由于通過Joule-Thomson閥125被膨脹，以產生處于第一溫度的已膨脹的氣體流64，該溫度典型地在從-120至-200的范圍內。第一膨脹可以產生或不產生軸功。在圖中圖示的本發(fā)明的實施例中，第一膨脹是導致兩相流64的Joule-Thomson膨脹，兩相流64通過相分離器130，其中為分配的目的，將它分離為蒸汽流65和液體流66，進入熱交換器120共同的通路且隨后在熱交換器110內。替代地，流66和流65可以在熱交換器120和110的每個的分開的通道中被加熱。雖然在圖中圖示為分開的元件，但本領域技術人員將認識到熱交換器120和110可以組合在單個的芯內。
已膨脹的氣體流由于通過熱交換器120被加熱，以提供對產品天然氣流的冷卻，如將在下文中更完整地描述。作為結果的已膨脹的氣體流67進一步在熱交換器110內被加熱，以通過間接換熱提供對產品天然氣流的冷卻且也提供對氣體流60的冷卻。
流67的典型地從流67的30％到60％的部分80在部分地橫穿熱交換器110后被收回，且通向渦輪膨脹機145，其中它被渦輪膨脹以提供具有第二溫度的已渦輪膨脹的氣體流81，該第二溫度超過第一溫度。一般地，已渦輪膨脹的氣體流81的溫度將比已膨脹的氣體流64的溫度至少高30。已渦輪膨脹的氣體流81的溫度典型地在從-30至-100的范圍內。
在圖中圖示的本發(fā)明的替代實施例中，已渦輪膨脹的流81通向相分離器140且蒸汽和液體餾分以各流83和84通到熱交換器110的共同的通路。在熱交換器110內，已渦輪膨脹的氣體流被間接換熱加熱，以提供對氣體流60的冷卻且也提供對產品天然氣流的冷卻。作為結果的已加熱的已渦輪膨脹的氣體流37被從熱交換器110收回且可以在流38中回收。
已膨脹的氣體流67的不通向渦輪膨脹機的部分68通向壓縮機150，壓縮機150優(yōu)選地由從渦輪膨脹機145獲得的膨脹的軸功驅動，且軸功在圖4中以代表形式4圖示。在壓縮后，在流69內的氣體可以在熱交換器155內被冷卻且作為結果的流70可以與流60組合以通向熱交換器110且如前述處理。
兩相天然氣流52通向相分離器115。液體從相分離器115以流90收回，通過閥135且在圖示中圖示的實施例中以流91通過，用于與流81組合且進一步如前述處理。蒸汽從相分離器115以流53收回且進一步由于通過熱交換器120被間接換熱冷卻和對已Joule-Thomson膨脹的天然氣加熱，以形成流11內的液體天然氣，該液體天然氣的壓力一般地在從700至1500psia的范圍內，且溫度一般地在從-120至-180的范圍內。流11由于通過熱交換器205被過冷到在從-200至-260范圍內的溫度，以形成過冷的液體天然氣流13。流13由于通過閥210被閃蒸以形成兩相流14，兩相流14的壓力一般地在從14.7至40psia的范圍內。
兩相流14包括閃蒸蒸汽和液化天然氣，它通向相分離器212內，從相分離器212收回產品液化天然氣且在流15內回收。閃蒸蒸汽從相分離器212被收回在流30內且與流44內的致冷氣組合以使液體天然氣11過冷，如將在下文中更完整地描述。
致冷氣33由于通過熱交換器215已被加熱到大約環(huán)境溫度，它由于通過壓縮機220被壓縮，且作為結果的已壓縮的致冷氣34由于通過熱交換器225被冷卻去壓縮的熱，已形成流35。流35的部分36從致冷氣循環(huán)被移除且優(yōu)選地作為天然氣被回收，最優(yōu)選地如在圖中所圖示，通過與流37的組合以形成流38。已壓縮的致冷氣的剩余的部分40由于通過壓縮機230被進一步壓縮，以形成進一步壓縮的致冷氣41，致冷氣41具有從150至350psia的范圍內的壓力。流41由于通過冷卻器235被冷卻去壓縮的熱，且作為結果的致冷氣流42由于通過熱交換器215被冷卻到從-70至-170的范圍內的溫度。已冷卻的致冷氣從熱交換器215以流43通向渦輪膨脹機240，其中它被渦輪膨脹到從14.7至40psia的范圍內的壓力，以生成致冷。由渦輪膨脹機240產生的軸功優(yōu)選地用于提供運行壓縮機230的動力的至少一些。
來自渦輪膨脹機240的具有作為結果的致冷的致冷氣在熱交換器205內被加熱，以實現(xiàn)流11內的液體天然氣的過冷。優(yōu)選地，如在圖中圖示，在流44內已冷卻的致冷氣與流30內的閃蒸蒸汽組合以形成組合流31，組合流31通向熱交換器205且被間接換熱加熱，以實現(xiàn)液體天然氣的過冷。作為結果的已加熱的致冷氣以流32通過以加熱熱交換器215，從熱交換器215以流33出來用于如前述處理。
雖然本發(fā)明已參考某個優(yōu)選實施例詳細描述，但本領域技術人員將認識到在權利要求書的精神和范圍內存在本發(fā)明的其他實施例。
權利要求
1.一種用于產生液化天然氣的方法，其包括(A)壓縮致冷氣且渦輪膨脹已壓縮的致冷氣以產生冷卻的致冷氣；(B)將液體天然氣過冷且閃蒸已過冷的天然氣以產生閃蒸蒸汽和液化天然氣；和(C)將閃蒸蒸汽和已冷卻的致冷氣通過與液體天然氣的間接換熱加熱，以實現(xiàn)液體天然氣的過冷。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在通過與過冷液體天然氣的間接換熱加熱前將閃蒸蒸汽和已冷卻的致冷氣組合。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中致冷氣的部分在渦輪膨脹前被收回。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中閃蒸蒸汽和已冷卻的致冷氣在所述的加熱后被壓縮以形成所述的已壓縮的致冷氣。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中過冷的液體天然氣具有在從700至1500psia的范圍內的壓力，且作為閃蒸過冷的天然氣的結果的閃蒸蒸汽和液化天然氣具有在從14.7至40psia的范圍內的壓力。
全文摘要
用于產生液化天然氣的方法，其中將高壓液體天然氣過冷且然后閃蒸，以形成閃蒸蒸汽和液化天然氣產品，且閃蒸蒸汽在致冷循環(huán)中被使用以生成用于將液體天然氣過冷的致冷，且已冷卻的致冷氣也用于將液體天然氣過冷。
文檔編號F25J1/00GK101048636SQ200580037261
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月21日 優(yōu)先權日2004年10月28日
發(fā)明者H·E·霍沃德 申請人:普萊克斯技術有限公司