用于冷卻富烴餾分的方法
【專利說(shuō)明】用于冷卻富烴餾分的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種用于冷卻富烴餾分、特別是天然氣的方法，其中
[0002]-富烴餾分相逆于至少一個(gè)冷卻劑回路被冷卻，
[0003]-冷卻劑至少具有氮和/或二氧化碳和/或甲烷和/或C2Jg,
[0004]-冷卻劑借助至少一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)氣體潤(rùn)滑滑動(dòng)環(huán)形密封的渦輪壓縮機(jī)被壓縮，和
[0005]-將基本上具有氮和/或甲烷的冷卻劑和/或外部氣體或氣體混合物的支流作為初級(jí)密封氣體供給到渦輪壓縮機(jī)，并且提供氮作為次級(jí)密封氣體。
[0006]所討論的用于冷卻富烴餾分的這類方法特別地用于天然氣的液化。液化過(guò)程需要低溫，通常通過(guò)一個(gè)或多個(gè)冷卻劑回路提供低溫。這里，由渦輪壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的閉合的冷卻劑回路是特別重要的。在閉合回路中，有時(shí)使用純凈物質(zhì)作為冷卻劑，但是大部分是使用選自不同餾分中的材料成分氮、甲烷和C2H4、C2H6, C3H6X3H8, Vn-C4H1。和i/n_C 5H12等的材料混合物。表述“C2Jg”在這種情況下可以意味著上述的成分C 2H4、C2H6、C3H6、C3Hs JA1-C4H1。和i/n-C5H12 等。
[0007]對(duì)于穩(wěn)態(tài)的裝置運(yùn)行，低溫回路在數(shù)量和摩爾成分上的總量保持不變。然而，低溫回路會(huì)發(fā)生不可避免的泄漏，或者發(fā)生其他物質(zhì)流或成分流進(jìn)入低溫回路。實(shí)質(zhì)上為此負(fù)責(zé)的部件是用于壓縮冷卻劑的渦輪壓縮機(jī)的軸密封，以及其中的密封氣體供應(yīng)。
[0008]冷卻劑的污染和/或滲漏必須被補(bǔ)償。然而，通常要確保在液化裝置內(nèi)氮的有效性以及來(lái)自待液化天然氣的甲烷的供應(yīng)，C2+烴損失的持久補(bǔ)償與昂貴的安裝費(fèi)用、昂貴的運(yùn)行成本和可能的物流問(wèn)題有關(guān)。
[0009]因此必須保證，在渦輪壓縮機(jī)軸密封的選擇中，以及在密封的相關(guān)外圍設(shè)備的設(shè)計(jì)中，盡可能保護(hù)低溫回路的冷卻劑總量。出于該目的，現(xiàn)在主要使用各種型式的氣體潤(rùn)滑滑動(dòng)環(huán)形密封。作為初級(jí)密封氣體，它們填充有在相關(guān)的低溫回路中循環(huán)的冷卻劑，以避免過(guò)程側(cè)污染。由于運(yùn)行安全的原因，次級(jí)密封始終用氮進(jìn)行，因此在氣體密封的初級(jí)出口線路中，存在冷卻劑和氮的混合物。該混合物通常被移除到裝置閃燃(Plant flare)，從而導(dǎo)致制冷劑的損失。
[0010]原則上，對(duì)于初級(jí)密封氣體的填充，還可以使用外部密封氣體，但是在這種情況下，即使選擇合適型式的密封，外來(lái)成分進(jìn)入低溫回路并且因此始終存在冷卻劑的污染。因?yàn)樵谝恍┣闆r下污染導(dǎo)致總量的相對(duì)大量損失，所以通常優(yōu)選通過(guò)冷卻劑密封，并且接受通過(guò)合適的調(diào)節(jié)而減少的密封損失，特別是對(duì)相對(duì)有價(jià)值的c2+烴和c2+成分的調(diào)節(jié)。
[0011]本發(fā)明的目的是提供一種所討論的用于冷卻富烴餾分的方法，其避免上述的缺點(diǎn)。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)該目的，提出一種用于冷卻富烴餾分的方法，其特征在于至少暫時(shí)地(zeitweilig)從冷卻劑回路抽出至少一個(gè)富氮流。
[0013]在這種情況下，優(yōu)選地在冷卻劑回路的冷端抽出富氮流。特別是當(dāng)在冷卻劑回路中循環(huán)的冷卻劑的氮和/或甲烷含量超過(guò)預(yù)置臨界值時(shí)，則抽出富氮流。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的方法，可以避免低溫回路的氮和/或甲烷的富集。由此在這些成分和c2+烴之間的所希望的比率基本上保持不變。對(duì)于控制冷卻劑的成分，因此如果僅僅以一定數(shù)量或希望的數(shù)量補(bǔ)充這兩個(gè)成分，它是充足的。
[0015]有利地，抽出的富氮流的C2JS饋分小于2mol %，優(yōu)選小于0.5mol %。
[0016]與包括在現(xiàn)有技術(shù)中的方法相比，根據(jù)本發(fā)明的用于冷卻富烴餾分的方法可使C2+烴或C2+冷卻劑成分的損失減少大約99%。由于關(guān)于C2+烴的采購(gòu)和運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用降到最低，這不僅使得運(yùn)行成本大幅度減少，而且還減少了用于提供這些冷卻劑部件的安裝成本。此外，由于沒(méi)有烴被送去閃燃，可以降低不必要的排放。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的用于冷卻富烴餾分的方法進(jìn)一步有益的實(shí)施方案的特征在于，富烴餾分被液化，送到至少一個(gè)存儲(chǔ)容器并且從這里排出蒸發(fā)氣體餾分，則抽出的富氮流至少部分地被添加到蒸發(fā)氣體餾分和/或被閃燃。表述“蒸發(fā)氣體餾分”在這種情況下意思是由于熱量引入存儲(chǔ)容器內(nèi)而蒸發(fā)的液化天然氣(LNG)，以及在LNG引入存儲(chǔ)容器期間被置換的氣體。
[0018]由于在冷卻劑回路中循環(huán)的冷卻劑以單級(jí)或多級(jí)的方式被壓縮，特別有益的是，通過(guò)氣體密封的初級(jí)出口線路從渦輪壓縮機(jī)排出的密封氣體混合物通過(guò)在吸入側(cè)的密封氣體壓力的提高被供給到壓縮機(jī)或第一壓縮機(jī)級(jí)。
[0019]由于基本上具有氮和/或甲烷的外部氣體或氣體混合物作為初級(jí)密封氣體被供給到渦輪壓縮機(jī)，該氣體(混合物)有利地是從在冷卻過(guò)程中存在和/或發(fā)生的餾分產(chǎn)生的。為了該目的，例如，可以使用壓縮的蒸發(fā)氣體餾分的支流和/或過(guò)程氮的支流。
[0020]根據(jù)本發(fā)明用于冷卻富烴餾分的方法將在下文中參考圖1示出的典型實(shí)施例來(lái)更詳細(xì)地描述，圖1示出了天然氣液化過(guò)程。
[0021]通過(guò)線路1，待冷卻和液化的天然氣被供給到換熱器E，在該換熱器中天然氣依靠低溫回路的冷卻劑被冷卻并液化，將在下文中更詳細(xì)地研究該冷卻劑。在已經(jīng)進(jìn)行液化和任選地進(jìn)行過(guò)冷之后，液化天然氣(LNG)通過(guò)線路2供給到存儲(chǔ)容器S。液化天然氣通過(guò)線路3從存儲(chǔ)容器S抽出。在存儲(chǔ)容器S內(nèi)產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體餾分通過(guò)線路4排出，優(yōu)選地依靠天然氣I在換熱器E中加熱，天然氣I是待冷卻的并且隨后通過(guò)線路5—一任選地在先前通過(guò)蒸發(fā)氣體壓縮機(jī)C2的壓縮之后一一輸送，作為所謂的通過(guò)線路22的燃料氣體餾分。該餾分的支流可以通過(guò)線路區(qū)段23和18作為初級(jí)密封氣體供給到仍待描述的渦輪壓縮機(jī)Cl中。
[0022]在低溫回路內(nèi)循環(huán)的冷卻劑具有例如氮、甲烷和C2Jg成分。該冷卻劑在設(shè)計(jì)為具有一個(gè)或多個(gè)氣體潤(rùn)滑滑動(dòng)環(huán)形密封的單級(jí)或多級(jí)壓縮機(jī)的渦輪壓縮機(jī)Cl中被壓縮。被壓縮到希望的回路壓力的冷卻劑通過(guò)線路10供給到換熱器E，并且在其中依靠本身冷卻。通過(guò)線路11，冷卻的冷卻劑從換熱器E排出，并且在膨脹閥a中制冷膨脹。
[0023]膨脹的冷卻劑隨后通過(guò)線路12供給到分離器D1，并且在其中分離成液態(tài)富C2Jg餾分13和基本上僅僅包括氮和甲烷的氣態(tài)餾分14。上述的兩個(gè)餾分在換熱器E的上游立即重組并且經(jīng)過(guò)換熱器E與待