[发明专利]天然气的液化

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求受益于2012年11月16日提交的题目为天然气的液化的U.S.临时专利申请61/727,577，其全部内容通过参考文献并入本发明。

发明领域

本发明的技术一般涉及烃回收和处理方法的领域，且更特别涉及通过制冷的方法形成液化天然气(LNG)的方法和系统，其包括在氮气制冷循环或甲烷自制冷循环上游的两个氟碳化合物制冷循环。

背景技术

这个部分意在引入现有技术的多个方面，其可以与本发明技术的示例性实施方案相关。相信这一讨论内容有助于提供方便更好的理解本发明技术的特殊方面的框架。因此，应当理解的是，本部分内容应当基于这一点进行阅读，并且没有必要将其作为现有技术的陈述。

许多用于天然气加工和液化的低温制冷系统都依赖于包括烃组分和氮气的制冷剂的使用以便提供外部制冷。这些烃组分可以包括甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和类似的物质。然而，在许多情况中，可以期望使用非可燃性制冷剂实施制冷系统。

Foglietta等人的U.S.专利No.6,412,302描述了一种制备液化天然气物流的方法。该方法包括通过与用于独立制冷循环的第一和第二膨胀的制冷剂接触进行换热而冷却至少一部分加压的天然气进料物流。第一膨胀制冷剂选自甲烷、乙烷和处理并且加压的天然气，而第二膨胀制冷剂是氮气。但是，正如本发明中讨论的，期望制备使用非可燃性制冷剂的制冷系统内部的LNG物流。

发明概述

本发明的一个实施方案提供了一种用于形成液化天然气(LNG)的烃加工系统。该烃加工系统包括配置为使用第一氟碳化合物制冷剂急冷天然气的第一氟碳化合物制冷系统和配置为使用第二氟碳化合物制冷剂进一步急冷天然气的第二氟碳化合物制冷系统。该烃加工系统还包括配置为使用氮气制冷剂冷却天然气以制备LNG的氮气制冷系统和配置为从LNG中除去氮气的氮气排出单元。

本发明的另一个实施方案提供了一种形成LNG的方法。该方法包括在第一氟碳化合物制冷系统中冷却天然气、在第二氟碳化合物制冷系统中冷却天然气、在氮气制冷系统中液化天然气以形成LNG、并且在氮气排出单元中从LNG中除去氮气。

本发明的另一个实施方案提供了一种用于形成LNG的烃加工系统。该烃加工系统包括配置为使用第一氟碳化合物制冷剂冷却天然气的第一制冷系统，其中该第一制冷系统包括许多配置为允许通过天然气和第一氟碳化合物制冷剂之间的间接换热而冷却天然气的第一换热器。该烃加工系统包括配置为使用第二氟碳化合物制冷剂急冷天然气的第二制冷系统，其中该第二制冷系统包括许多配置为允许通过天然气和第二氟碳化合物制冷剂之间的间接换热而冷却天然气的第二换热器。该烃加工系统还包括配置为使用氮气制冷剂由天然气形成LNG的第三制冷系统，其中该第三制冷系统包括许多配置为允许通过天然气和氮气制冷剂之间的间接换热而冷却天然气的第三换热器。该烃加工系统还进一步包括配置为从LNG中除去氮气的氮气排出单元。

本发明的另一个实施方案提供了一种形成LNG的烃加工系统。该烃加工系统包括配置为使用第一氟碳化合物制冷剂急冷天然气的第一氟碳化合物制冷系统，配置为使用第二氟碳化合物制冷剂进一步急冷天然气的第二氟碳化合物制冷系统，以及配置为冷却天然气以制备LNG的甲烷自制冷系统。

附图概述

本发明技术的优点通过参考以下的详细描述和附图可以更好的理解，其中：

图1是单阶段制冷系统的工艺流程图；

图2是包括节约装置的两阶段制冷系统的工艺流程图；

图3是包括换热器节约装置的单阶段制冷系统的工艺流程图；

图4是包括第一制冷系统和第二制冷系统的级联冷却系统的工艺流程图；

图5是用于烃露点控制的膨胀制冷系统的工艺流程图；

图6是用于NGL制备的膨胀制冷系统的工艺流程图；

图7是LNG制备系统的工艺流程图；

图8A和8B是具有氮气制冷的级联氟碳化合物冷却系统的工艺流程图；

图9是包括NRU的系统的工艺流程图；

图10A和10B是另一个具有氮气制冷的级联氟碳化合物冷却系统的工艺流程图；

图10C是具有氮气制冷冷却系统与简化氮气制冷系统的级联氟碳化合物冷却系统的一个选择性实施方案的工艺流程图；

图11A和11B是另一个级联冷却系统的工艺流程图；

图11C是在与图11A和11B的级联冷却系统相同的烃加工系统中实施的自制冷系统的工艺流程图；

图12是由天然气形成LNG的方法的工艺流程图；以及