[实用新型]用于冷却烃进料流的设备

说明书

描述用于提高天然气液化过程的能力和效率的系统和方法，该过程包括具有多压力水平的混合的制冷剂预冷系统，包括冷却压缩的混合的制冷剂流，并将冷却压缩的混合的制冷剂流分离成蒸汽和液体部分。液体部分向第一预冷热交换器提供制冷责任。蒸汽部分被进一步压缩/冷却和冷凝，并用于向第二预冷热交换器提供制冷责任。任选地可以使用另外的预冷热交换器和/或相分离器。

背景技术

本领域熟知多种液化系统来冷却、液化并任选地子-冷却天然气，例如单混合的制冷剂(SMR)循环、丙烷-预冷却的混合的制冷剂(C3MR)循环、双混合的制冷剂(DMR)循环、C3MR-氮混合(例如AP-X^TM)循环、氮气或甲烷膨胀循环和梯级循环。通常，在这样的系统中，天然气通过与一种或多种制冷剂间接热交换来冷却、液化并任选地子冷却。可以使用多种制冷剂，例如混合的制冷剂、纯组分、两相制冷剂、气相制冷剂等。混合的制冷剂(MR)，其是氮气、甲烷、乙烷/乙烯、丙烷、丁烷和戊烷的混合物，已用于许多基本负荷液化天然气(LNG)工厂。通常基于进料气体组成和操作条件来优化MR流的组成。

制冷剂在包括一个或多个热交换器和制冷剂压缩系统的制冷剂回路中循环。制冷剂回路可以是闭环或开环。天然气通过间接热交换器和热交换器中的制冷剂在一个或多个制冷剂回路中进行间接热交换来冷却、液化和/或子冷却。

制冷剂压缩系统包括用于压缩和冷却循环制冷剂的压缩顺序，以及驱动组件以提供驱动压缩机所需的动力。对于预冷却的液化系统，驱动程序组件中的驱动程序的数量和类型以及压缩顺序对预冷系统和液化系统所需功率的比例有影响。制冷剂压缩系统是液化系统的关键组成，因为制冷剂需要在膨胀之前被压缩成高压并冷却，以产生冷的低压制冷剂流，其提供热量责任以冷却、液化并任选地子冷却天然气。

DMR法包括两种混合的制冷剂流，第一用于预冷却供料天然气并且第二用于液化预冷却的天然气。两种混合的制冷剂流穿过两种制冷剂回路：预冷系统内的预冷却制冷剂回路和液化系统内的液化制冷剂回路。在各制冷剂回路中，制冷剂流蒸发，同时提供冷却和液化天然气进料流所需的冷却责任。当制冷剂流在单压水平下蒸发时，系统和过程被称为“单压”。当制冷剂流在两个或多个压力水平下蒸发时，系统和过程被称为“多压”。参照图1，现有技术的DMR法示于冷却和液化系统100。本文所述DMR法包括具有两个压力水平的单压力液化系统和多压力预冷系统。然而，可存在任何数量的压力水平。进料流，其优选是天然气，在预处理段(未示出) 中通过已知方法清洗和干燥以除去水、酸性气体(例如CO₂和H₂S)和其他污染物如汞，从而导致预处理的进料流102。预处理的进料流102，其基本上无水，在预冷系统134预冷却以产生第二预冷却的天然气流106，并且在主要低温热交换器(MCHE)164进一步冷却、液化和/或子-冷却以产生LNG流108。LNG流108通常通过阀门或涡轮机(未示出)将其压下，然后送往LNG储存罐(未示出)。在罐内压力降低和/或煮沸期间产生的任何闪蒸可用作工厂的燃料、回收进料和/或发送至火炬。

预处理的进料流102在第一预冷热交换器160冷却以产生第一预冷却的天然气流104。第一预冷却的天然气流104在第二预冷热交换器162冷却以产生第二预冷却的天然气流106。第二预冷却的天然气流106液化和随后子冷却以产生温度在约-170摄氏度和约-120摄氏度之间的LNG流 108，优选在约-170摄氏度和约-140摄氏度之间。图1中所示的MCHE164 是具有两种管束(暖束166和冷束167)的线圈卷绕的热交换器。然而，可以使用任何数量的束和任何交换器类型。尽管图1显示了预冷回路中的两个预冷热交换器和两个压力水平，但是可以使用任何数量的预冷热交换器和压力水平。预冷热交换器在图1中显示为线圈卷绕的热交换器。然而，它们可以是板和翅片热交换器、壳和管热交换器、或任何其他适合于预冷却天然气的热交换器。

术语“基本上无水”是指预处理的进料流102中的任何残留水以足够低的浓度存在，以防止与下游冷却和液化过程中的水冻结相关的操作问题。在本文所述的实施方案中，水浓度优选为1.0ppm以下，更优选为在 0.1ppm和0.5ppm之间。