[发明专利]用于生产LNG的方法和系统

说明书

技术领域

如能够由独立权利要求1的前序中可见的，本发明涉及一种用于 在固定或者浮动离岸设施上以最佳方式生产LNG的方法。

本发明还涉及一种用于实现该方法的系统，包括用于进料原料气 的分馏塔、用于冷却并且部分地冷凝分馏塔的塔顶气流的热交换器系 统、用于分离来自热交换器系统的两相物流的分离器、用于将来自分 离器的液体返回分馏塔并且将该液体作为回流进料到塔上部的装置， 和用于将来自分离器的气体返回到热交换器系统从而进一步冷却并且 液化成LNG的装置。

发明内容

本发明意在使用封闭气体膨胀工艺以液化天然气，并且其中气体 首先被进料通过分馏塔，在此处气体被冷却并且被分离成戊烷(C5) 和重质组分的含量降低的塔顶馏分，和富含更重的烃的塔底馏分，此 外，其中作为系统集成部分产生分馏塔回流以当塔顶气体被部分地冷 凝时进行液化。通过进行根据本发明的液化，实现了具有最大乙烷和 LPG(液态石油气)含量的液化气的生产，同时气体膨胀工艺的效率增 加并且最小化了具有高的乙烷、LPG和戊烷含量的不稳定/挥发性液体 副产物。

具体地，本发明包括用于液化来自气田或者来自气田/油田的天然 气或者其它烃气体的一种方法和一种系统，其中将气体液化是适当的， 以便于将气体从气体源输送到市场。对于离岸油田/气田而言，这是特 别地合适的。

在本文中，天然气指的是烃的混合物，其中主要部分由甲烷组成。 通常通过显著地冷却气体从而使它冷凝并且变成液体而将天然气液 化。LPG指的是包括丙烷和丁烷(C4、C4组分)的液态石油气。

本发明的目的在于使得气体液化具有能量效率的同时保持工艺简 单，从而使得设备能够离岸使用，并且然后尤其是在浮动装置上使用。 在液化期间的冷凝物副产物被最小化并且效率得到最大化(最小化对 于燃料气体的需求)。

根据本发明的方法其特征在于以下步骤：

1)原料气被引导通过分馏塔(150)，在此处它被冷却并且被分 离成戊烷(C5)和更重质组分的含量降低的塔顶馏分，和富含更重质 烃的塔底馏分，

2)来自分馏塔的塔顶馏分被进料到热交换器系统(110)中并且 经受部分冷凝以形成两相流体，并且两相流在适当的分离器(160)中 被分离成富含LPG和戊烷(C3-C5)的液体(5)和气体(6)，液体 (5)作为冷回流而被再循环到分馏塔(150)，而包含较小量的C5烃 和比C5更重的烃的气体(6)被输送以在热交换器系统(110)中进行 进一步的处理从而液化成具有最大的乙烷和LPG含量的LNG，和

3)用于在热交换器系统中液化气体的冷却回路，其包括带有至少 一个气体膨胀步骤的开放或者封闭的膨胀工艺。

在从属权利要求2-10中限定了该方法的优选实施方式。

根据本发明的系统其特征在于，用于在热交换器系统中冷却、冷 凝和液化气体的冷却系统包括具有至少一个气体膨胀步骤的开放或者 封闭气体膨胀工艺。优选设计并且构造该系统以分离原料气，使得该 系统的塔顶气流将富含大部分的丁烷(C4)和具有比丁烷更低的标准 沸点的烃，并且分馏塔的塔底产物将富含大多数C6和具有比C6更高 的标准沸点的组分。

背景技术

可通过使用气体膨胀工艺进行天然气液化，其中冷却介质通过基 于压缩、冷却、膨胀并且随后与待被冷却的流体进行热交换的处理回 路。例如，为了液化天然气，可使用气相的压缩冷却介质，通常为氮 气或者甲烷，该冷却介质被预冷却并且随后越过膨胀阀或者透平膨胀 机膨胀。气体膨胀产生非常冷的气体或者气体和液体的混合物，其然 后被用于液化天然气并且预冷却压缩冷却介质气体。气体膨胀工艺是 比较简单的并且因此非常好地适用于离岸设施。然而，该工艺具有比 更加先进的工艺诸如混合制冷剂循环工艺稍稍更低的效率，并且因此 要求大量的压缩设备和大量的能量。

为了生产LNG，通常需要气体具有较高的甲烷含量。然而，大多 数进料气体还将包含一些更重的烃例如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等。 通常存在对于在液化气中更重的烃含量的一些要求：

每立方米液化气的比能含量通常必须不超过给定的销售规格。

必须保持戊烷(C5)及以上并且还有液化气的芳香化合物的含量 低于规定的极限，以避免在冷却工艺中冻干。