[发明专利]通过第一制冷循环冷却得到的液化天然气流的处理方法和相关装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过第一制冷循环冷却得到的液化天然气(GNL)流的处理方法，该方法包括以下步骤： 

(a)将温度低于-100℃的液化天然气流引入第一热交换器内； 

(b)在所述第一热交换器内，通过与制冷流体热交换来使液化天然气流过冷，以形成过冷的液化天然气流；以及 

(c)使制冷流体经受半开式的第二制冷循环，该第二制冷循环独立于所述第一制冷循环。 

背景技术

由文件US-B-6 308 531知道上述类型的一种方法，在该方法中，天然气流通过第一制冷循环被液化，所述第一制冷循环使烃混合物冷凝和汽化。所得天然气的温度约为-100℃。然后，将所述天然气制品通过半开式的称为“反向布雷顿循环(cycle de Brayton inversé)”类型的第二制冷循环过冷到约-170℃，所述第二制冷循环包括级式压缩机和气体膨胀涡轮。 

这样的方法不完全令人满意。实际上，所述称为反向布雷顿循环的最大效率限制在约40％。另外，其半开式循环的运行难于实施。 

发明内容

本发明的目的是提出液化天然气流的一自主(autonome)处理方法，该方法具有改善的效率并能轻易地在各种结构单元中实施。 

因此，本发明是上述类型的一种处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 

(d)在中间涡轮内动力膨胀过冷的液化天然气流，同时保持该过冷的液化天然气流基本呈液态； 

(e)将出自所述中间涡轮的流冷却和膨胀，然后将其引入到蒸馏塔内； 

  (f)回收在所述蒸馏塔基部的被除氮的液化天然气流，并回收在所述蒸馏塔顶部的气体流；以及 

  (g)在级式压缩机内压缩顶部的气体流，并在所述压缩机的中间压力级处提取被压缩到中间压力PI的顶部的气体流的第一部分，以形成可燃气体流； 

  并且，其特征在于，所述第二制冷循环包括以下步骤： 

  (i)由被压缩到中间压力PI的顶部气体的第二部分形成初始的制冷流体流； 

  (ii)压缩初始的制冷流体流到高于所述中间压力PI的高压PH，以形成被压缩的制冷流体流； 

  (iii)在第二热交换器内冷却被压缩的制冷流体流； 

  (iv)将出自所述第二热交换器的被压缩的制冷流体流分为主要的冷却流和液化天然气过冷流； 

  (v)先在第三热交换器内、然后在所述第一热交换器内冷却液化天然气过冷流； 

  (vi)将出自所述第一热交换器的过冷流膨胀达到小于所述中间压力PI的低压，以形成基本为液态的液化天然气的过冷流； 

  (vii)在所述第一热交换器内，汽化基本为液态的液化天然气的过冷流，以形成被加热的过冷流； 

  (viii)在主涡轮内，将主要的冷却流基本膨胀到所述低压PB，并将出自所述主涡轮的主冷却流与被加热的过冷流混合，以形成混合流； 

  (ix)先在所述第三热交换器内、然后在所述第二热交换器内相继地加热混合流，以形成被加热的混合流；以及 

  (x)将被加热的混合流引入到所述压缩机内，至位于所述中间压力级上游的低压级。 

  根据本发明的方法可包括以下的一个或多个特征，所述特征单独地应用或按所有技术上可能的组合加以应用： 

  -所述高压PH介于大约40巴至100巴之间，优选在大约50巴至80巴之间，且尤其在大约60巴至75巴之间； 

  -所述低压PB低于大约20巴； 

  -在所述步骤(vi)，在液体膨胀涡轮内，将出自所述第一热交换器的过冷流动力膨胀； 

  -在所述步骤(ii)，在联接所述主涡轮的辅助压缩机内，至少部分地压缩初始的制冷流体流； 

  -在所述步骤(i)，将C₂烃流引入到所述压缩机内，以形成初始的制冷流体流的一部分； 

  -在所述步骤(iii)，使被压缩的制冷流体流与在所述第二热交换器内流通的次级制冷流体进行热交换，次级制冷流体经受第三制冷循环，在该第三制冷循环中，次级制冷流体在所述第二热交换器的出口处被压缩，使次级制冷流体冷却并且至少部分地冷凝，然后使次级制冷流体在所述第二热交换器内汽化之前进行膨胀； 

  -次级制冷流体包含丙烷，并且还可能包含乙烷；以及