專利名稱：液化富烴餾分的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液化富烴餾分尤其是天然氣的方法，其中，a)使富烴餾分逆著制冷回路的制冷劑混合物液化，b)對制冷劑混合物至少進行兩級壓縮，c)使壓縮后的制冷劑混合物至少在倒數(shù)第二壓縮機級之后部分冷凝，d)將這在此產(chǎn)生的低沸點氣體餾分壓縮到最終壓力，e)使在此產(chǎn)生的第一高沸點液體餾分冷卻、制冷膨脹并且接著逆著待冷卻的富烴餾分蒸發(fā)，f)將壓縮到最終壓力的制冷劑混合物餾分部分冷凝，將部分冷凝之后產(chǎn)生的第一低沸點氣體餾分分為第二低沸點氣體餾分和第二高沸點液體餾分，并且g)將第二低沸點氣體餾分液化并且過冷，使第二高沸點液體餾分過冷，將這兩個餾分制冷膨脹到不同的溫度水平，然后逆著待冷卻的富烴餾分變熱并且至少部分蒸發(fā)。
背景技術(shù)：
例如德國專利申請19722490公開了這樣一種液化富烴餾分的方法。這種液化富烴餾分的方法例如可用于液化能力為年產(chǎn)10，000 3，000，000噸液化氣的天然氣液化設(shè)備之中。通過引用該德國專利申請19722490將其內(nèi)容全部納入本發(fā)明的公開內(nèi)容中。按照德國專利申請19722490附圖2所述的液化方法，制冷劑混合物在其多級壓縮的框架之內(nèi)在每一個壓縮機級之后通常逆著環(huán)境空氣和/或者水部分冷凝。在此，在中間階段產(chǎn)生的第一液相被使用來預(yù)冷卻待液化的富烴餾分。同樣也將在最高壓下產(chǎn)生的第一氣相部分冷凝并且分成第二氣相以及第二液相。將第二氣相液化、膨脹并且接著與待液化的富烴餾分對流從而部分蒸發(fā)。將膨脹后同樣也呈兩相的第二液相與部分蒸發(fā)的制冷劑混合物流混合。將之前所述的第一液相在膨脹之后與第二氣相和液相構(gòu)成的上述兩相混合物流混合。實踐經(jīng)驗表明，在所謂的下降蒸發(fā)過程中(例如在螺旋式熱交換器的殼側(cè)發(fā)生的蒸發(fā)過程)很容易從技術(shù)上控制兩種兩相制冷劑流的混合。如果是上升蒸發(fā)(通?？稍谄綗峤粨Q器中實現(xiàn))，那么這兩種待混合流的兩相性可能會引起問題。由于目前無法從技術(shù)上控制片式熱交換器中的這種兩相流混合，因此要在熱交換器之外將兩個兩相流混合到一個容器之中并且將其分離成氣相和液相。由于必須借助斜坡將液相從該容器提供給熱交換器，因此在熱交換器和容器之間必定要有一個上升管路來引導(dǎo)至少一個兩相流。視負荷范圍而定，這可能會引起不期望的不穩(wěn)定的流動形態(tài)并且可能會因此而造成運行故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，給出一種能夠避免上述缺點的富烴餾分液化方法。為了解決這一任務(wù)，建議采用一種具有以下特征的富烴餾分液化方法這樣地選擇制冷劑混合物的成分，使得第二低沸點氣體餾分的終餾點(露點)溫度低于第一高沸點液體餾分的初餾點溫度。按照本發(fā)明，使得第一高沸點液體餾分從現(xiàn)在起只有在完全蒸發(fā)之后才與第二低沸點氣體餾分混合。利用這種方法可不必在熱交換器和容器之間采用上述兩相上升管路。本發(fā)明所述富烴餾分液化方法的其它有利實施方式均為相關(guān)從屬權(quán)利要求涉及的對象，其特征在于，-第二低沸點氣體餾分終餾點與第一高沸點液體餾分初餾點之間的溫度差至少為 5K，優(yōu)選至少為10K，-將第二高沸點液體餾分與第一高沸點液體餾分和第二低沸點氣體餾分分開地進行蒸發(fā)，-第一高沸點液體餾分和第二低沸點氣體餾分只有在蒸發(fā)之后才與第二高沸點液體餾分匯合，-將冷卻后的第二低沸點氣體餾分的至少一股分流與膨脹后的第二高沸點液體餾分混合，-在這個或這些用于待液化富烴餾分與制冷回路之間進行熱交換所需的熱交換器之外、優(yōu)選在分離器中使膨脹后的第一高沸點液體餾分和蒸發(fā)后的第二低沸點氣體餾分混合，將蒸發(fā)后的第二低沸點氣體餾分單相地提供給分離器，并且-壓縮到最終壓力的制冷劑混合物餾分在部分冷凝時產(chǎn)生的液體餾分使得第一高沸點液體餾分過冷。


以下將根據(jù)附圖所示的實施例詳細解釋本發(fā)明所述的富烴餾分液化方法以及該方法的其它實施方式。
具體實施例方式附圖所示為一種天然氣液化過程，通過管路A將待液化的天然氣提供給熱交換器 E，與制冷回路逆向地完成液化之后通過管路B將其抽出，然后提供給下一步應(yīng)用或者儲存裝置。附圖中并未繪出待液化天然氣的必要時需設(shè)置的預(yù)處理步驟以及氮和/或C2+烴類的必要時需設(shè)置的分離步驟。通過管路1將制冷回路的待壓縮制冷劑混合物連接在壓縮機單元C1/C2前面的用于冷凝分離的第一分離器D1。在分離器Dl塔頂產(chǎn)生的氣相通過管路1'被提供給第一壓縮機級Cl、被壓縮到通常介于15 35bar之間的中間壓力。在熱交換器El之中使得壓縮后的制冷劑混合物部分冷凝，然后通過管路2提供給第二分離器D2。通過管路3從分離器 D2塔底抽出的第一高沸點液體餾分在熱交換器E中被冷卻下來、在閥a中制冷膨脹并且接著通過管路3'與管路8中的制冷劑餾分混合，以下還將對此進行詳細討論。按照本發(fā)明的一種有利實施方式，也可以在熱交換器E之外使膨脹后的餾分3'和制冷劑餾分8混合。 這種情況下應(yīng)采用一個分離器，將上述兩種餾分提供給該分離器，其中，制冷劑餾分8被單相地提供。在第二壓縮機級C2中將通過管路2'從分離器D2抽出的氣相壓縮到所需的最終壓力，所述最終壓力通常介于25 70bar之間。在熱交換器E2中使壓縮到最終壓力的制冷劑混合物部分冷凝并且通過管路4提供給另一分離器D3。通過管路4'將分離器D3中產(chǎn)生的液相送回到第二分離器D2前面。符合目的要求的是，在管路3和4‘中的液相之間在熱交換器E3中進行熱交換，所述熱交換優(yōu)選用于使從分離器D2塔底抽出的液相3過冷。通過管路5在分離器D3塔頂抽出第一低沸點氣體餾分。所述第一低沸點氣體餾分在熱交換器E中部分冷凝并且接著通過管路5'提供給另一分離器D4，在該另一分離器中分離成第二高沸點液體餾分6以及第二低沸點氣體餾分7。第二液體餾分6被提供給熱交換器E、在該熱交換器中被過冷并且接著在閥b中制冷膨脹。通過管路段6'和10將膨脹后的液體餾分重新提供給熱交換器E或者經(jīng)過該熱交換器。在熱交換器E中首先使得分離器D4塔頂產(chǎn)生的第二氣體餾分7同樣液化并且接著使其過冷。從熱交換器E中抽出該餾分之中，將其分離成兩股分流8和9。在閥c及d中使得這兩股分流制冷膨脹。一股分流通過管路8被引導(dǎo)經(jīng)過熱交換器E并且在此在該熱交換過程中逆著待液化的富烴流蒸發(fā)，而另一股分流可在管路6'中與已經(jīng)提及過的液體餾分混合。該混合能改善所述流10的溫度和制冷功率的可調(diào)節(jié)性，從而可降低能耗和/或可在從待液化的富烴餾分A中分離出氮和/或C2+烴類時調(diào)節(jié)工藝條件。如附圖所示，將膨脹后的第二高沸點液體餾分6'與膨脹后的第一高沸點液體餾分3'和膨脹后的第二低沸點氣體餾分8分開進行蒸發(fā)。在熱交換器E的獨立流道中進行這種分開蒸發(fā)。如果上述餾分已經(jīng)完全蒸發(fā)，那么首先要在熱交換器E的熱端進行這些餾分的混合。分開蒸發(fā)會使得液化工藝的能耗略微提高最多3%，但這是可以接受的，因為改善了液化方法的可操作性。本發(fā)明所述的富烴餾分液化方法現(xiàn)在能夠避免在熱交換器之外出現(xiàn)本文開頭所述不期望的上升兩相流，因此可以排除迄今為止由這種兩相流引起的運行故障。
權(quán)利要求
1.液化富烴餾分(A)尤其是天然氣的方法，其中，a)使富烴餾分(A)逆著制冷回路的制冷劑混合物液化，b)對制冷劑混合物至少進行兩級壓縮(C1，C2)，c)使壓縮后的制冷劑混合物( 至少在倒數(shù)第二個壓縮機級(Cl)之后部分冷凝 (El)，d)將在此產(chǎn)生的低沸點氣體餾分議)壓縮到最終壓力(C2)，e)使在此產(chǎn)生的第一高沸點液體餾分C3)冷卻(E)、制冷膨脹(a)并且逆著待冷卻的富烴餾分㈧蒸發(fā)(E)，f)使壓縮到最終壓力的制冷劑混合物餾分(4)部分冷凝(E2)，將部分冷凝(E)之后在此產(chǎn)生的第一低沸點氣體餾分( 分為第二低沸點氣體餾分(7)和第二高沸點液體餾分 (6)，并且g)使第二低沸點氣體餾分(7)液化并且過冷(E)，使第二高沸點液體餾分(6)過冷 (E)，將這兩個餾分制冷膨脹(b，c)到不同的溫度水平并且逆著待冷卻的富烴餾分(A)變熱并且至少部分蒸發(fā)(E)，其特征在于，這樣選擇制冷劑混合物的成分，使得第二低沸點氣體餾分(7)的終餾點 (露點)溫度低于第一高沸點液體餾分(3)的初餾點溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第二低沸點氣體餾分(7)的終餾點與第一高沸點液體餾分(3)的初餾點之間的溫度差至少為漲，優(yōu)選至少為10K。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，將第二高沸點液體餾分(6，6')與第一高沸點液體餾分(3，3')和第二低沸點氣體餾分(7)分開地進行蒸發(fā)(E)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，只有在第一高沸點液體餾分C3)和第二低沸點氣體餾分(7)蒸發(fā)之后，才將它們與第二高沸點液體餾分(6)匯合。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求1 4中任一項所述的方法，其特征在于，將冷卻后的第二低沸點氣體餾分(7)的至少一股分流(9)與膨脹后(b)的第二高沸點液體餾分(6，6')混合。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求1 5中任一項所述的方法，其特征在于，在這個或這些用于在待液化富烴餾分(A)與制冷回路之間進行熱交換所需的熱交換器(E)之外、優(yōu)選在分離器中進行膨脹后的第一高沸點液體餾分(3，3')和蒸發(fā)后的第二低沸點氣體餾分(7，8)混合， 其中，將蒸發(fā)后的第二低沸點氣體餾分(7，8)單相地提供給分離器。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求1 6中任一項所述的方法，其特征在于，壓縮到最終壓力的制冷劑混合物餾分(4)在部分冷凝(E》時產(chǎn)生的液體餾分)使得第一高沸點液體餾分 (3)過冷(E3)。
全文摘要
液化富烴餾分尤其是天然氣的方法，包括，a)使富烴餾分液化，b)至少兩級壓縮制冷劑混合物，c)使制冷劑混合物部分冷凝，d)將低沸點氣體餾分壓縮到最終壓力，e)使第一高沸點液體餾分冷卻、制冷膨脹且逆著待冷卻的富烴餾分蒸發(fā)，f)使壓縮到最終壓力的制冷劑混合物餾分部分冷凝，將部分冷凝后產(chǎn)生的第一低沸點氣體餾分分為第二低沸點氣體餾分和第二高沸點液體餾分，g)使第二低沸點氣體餾分液化并過冷，使第二高沸點液體餾分過冷，將兩個餾分制冷膨脹到不同溫度水平并逆著待冷卻的富烴餾分變熱并至少部分蒸發(fā)。本發(fā)明提出，這樣選擇制冷劑混合物的成分，使得第二低沸點氣體餾分的終餾點(露點)溫度低于第一高沸點液體餾分的初餾點溫度。
文檔編號C10L3/10GK102200369SQ20111008711
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者H·施密特, H·鮑爾 申請人:林德股份公司