[发明专利]减少二氧化碳排放物的系统和方法

说明书

本发明专利申请是基于2003年9月29日提交的发明名称为“减少二氧化碳排放物的系统和方法，用于提供制冷剂压缩用的能量和利用注入到涡轮机的冷却空气的轻质烃气体液化过程用的电能”的中国专利申请03823351.7号的分案申请。

技术领域

本发明涉及通过如下系统和方法生产液化的轻质烃气体，所述系统和方法可更有效地生产液化气产物并减少向大气中排放的二氧化碳(CO₂)。

背景技术

近些年，在附近很少有或没有天然气市场的偏远地区，液化天然气和其他轻质烃气体持续引起人们的注意。位于这些偏远地区的天然气只有在通过管道或者别的方式运输到市场上才有市场价值。在很多情况下，建造运输这些天然气的管道是不可行的。因此，在很多情况下，认为现场液化天然气以便通过油船运输到市场上是合适的。

已知多种液化天然气的过程。在大多数这些过程中，必须在液化前，处理天然气以除去酸性气体，并且以其他方式处理天然气以除去水和比约C₃重的烃。已知的天然气冷却过程包括使用多纯组分制冷剂、多组分制冷剂或者它们的组合的过程。利用一个或多个制冷剂部分等的制冷过程可以被使用。已知多种这样的过程，它们可以用于本发明。所有这些过程通常要求在一定压力下制成可用的被压缩的制冷剂，所以在冷却时它可以液化，然后汽化以产生液化天然气时需要的制冷。

很多这些过程是很耗能的，并且要求大量能量输入以压缩制冷剂，使其重复循环通过制冷区，以得到至少部分地液化天然气等所必需的制冷。而且，在处理天然气以从其中除去酸性气体或水、或除去较重的烃后，在很多情况下需要大量能量来重新压缩天然气。所有这些过程典型地要求大量的电能和机械能，并导致向大气中排放大量二氧化碳(CO₂)。

最近，已经认识到向大气中排放CO₂对大气是有害的。因此，认为在这样的过程中应该减少CO₂的排放量是适当的。这些过程典型地在那些有大量廉价燃料的地区进行。因此，几乎没有关于限制CO₂排放到空气中的关注，因为将燃烧废气流简单地排放到大气中比限制消耗燃料量更方便和经济，这是由于这些燃料在液化地点以很少成本或不需要成本就能容易地得到。如本领域中技术人员所知，烃燃料(特别是轻质烃气体)通过轻质烃气体燃气涡轮机等已经广泛地用于生产电能和机械能。

最近，很明显希望为轻质烃气体液化过程提供一种用于提供压缩制冷剂和电能的系统和方法，其中产生较小量的CO₂排放物，且其中能现场生产用于该过程的机械能和电能。

在很多情况下，特别是对于航空派生型(aeroderivative)的涡轮机如General Electric Company的涡轮机型号PGT16/LM1600、PGT25/LM2500、LM6000和PGT225+/LM2500+HSPT，由于周围空气在温度、湿气等方面变化，产生了高达15％的功率损耗。大功率损耗显著地降低在轻质烃气体液化过程中产生的轻质烃气体的量。为了避免该功率损耗，不断努力对该系统和方法进行改进。

发明内容

根据本发明，一种减少二氧化碳排放物的方法提供了制冷剂压缩用的能量和轻质烃气体液化过程用的共用电能，该方法包括：a)冷却空气流至约20℃以下的温度以形成冷却的空气流；b)提供至少部分冷却的进入空气流到多个轻质烃气体燃气涡轮机；c)在由多个轻质烃气体燃气涡轮机驱动的多个压缩机中压缩制冷剂，该涡轮机以冷却的进入空气流和燃气流作为燃料，且该涡轮机产生高温的废气流；d)通过与废气流进行换热以产生高温高压蒸汽；e)利用来自d)的蒸汽驱动蒸汽涡轮机以产生机械能；f)利用来自e)的机械能驱动发电机产生电能，用于轻质烃气体液化过程中。