[其他]用双混合冷却液分级压缩方法液化天然气

说明书

本发明是关于液化天然气和其它富甲烷气流的方法，特别是关于用双混合组分致冷的液化方法，对于用致冷物液化天然气和富甲烷物流，采用了效率高的流程。

达到回收和利用天然气及其它富甲烷物流，使其作为廉价的燃料来源，已要求气体液化以提供从生产地到使用地经济的输送气体。

液化大量的天然气，明显地要消耗大量能量，为了使天然气具有竞争价格，液化方法必须尽可能有效利用能量。

在单一组份的致冷循环中，用于开动设备的驱动器或电机马达与用于致冷设备完成致冷的压缩载荷是不平衡的，特别是当这种设备与整套液化设备相匹配时，液化过程中通常存在效率不高的问题。压缩载荷是液化过程中主要的能量消耗因素。此外，一种液化方法必须能在特殊气候条件不同地区很容易地被采用。气候条件是随多季节性变化的，尤其是在世界上最极地的地区。这样的气候条件下影响着液化过程，起支配作用的是在液化天然气中致冷生产用的冷却水的温度，由于季节的变化和不同气候的地区，可用的冷却水的温度之明显的变化，就造成了各种致冷循环中的不稳定性。

在致冷循环中除了与压缩驱动器相匹配的压缩载荷外，还可能出现，其它效率低的情况。这种效率低的情况通常存在于被液化的气体与执行液化的致冷物之间的配合上。对于一种多组份的多级的闪蒸循环，其组分变化和约束都使这一领域中具有一般技术水平的人感到苦恼。

为了提供有效的液化方法，曾做过多次的努力，以适于不同环境条件，曾提了多组份、多循环的致冷方法。在美国专利4，112，700中，提出液化天然气的流程方案，其中两个封闭循环的致冷流用来液化天然气。开始高位（较高的温度）预冷却致冷循环，以多级段式来冷却天然气，致冷物在开始对冷却水并没有完全冷凝。这种开始高位预冷却的致冷物在多级段步骤中被分成不同的相，其中，其作用将是回流致冷物的轻质组份以进行再循环，同时致冷物中的重组份留下，并在较低的温度下冷却天然气。开始高位的预冷却的致冷物也被用来冷却在第二步中的低位致冷物（较低的温度）：第二步低位致冷物冷却天然气时，是以单一步骤来进行。该方法缺点在于：在初始相分离之后的高位预冷却的致冷物，是利用越来越重的分子量的组份，以完成越来越低的温度冷却操作。这与本发明所希望的有效冷却方法正好相反。另外，第二步骤或低位致冷物用于单一步骤来液化天然气，而不是以多级步骤来进行液化。最后，高位致冷物在其致冷操作前对外部冷却流体不会全部冷凝。

美国专利4，274，849发表了富甲烷气的液化方法，其中，采用了两个不同致冷循环。每个循环都使用一种多组份的致冷物。低位（较低的温度）致冷物冷却和液化天然气是通过间接热交换分两级进行。高位致冷物（较高的温度），不会与被液化的天然气进行热交换，而却在一个辅助的热交换器中，通过间接热交换来冷却低位致冷物。完成热交换是以单级式进行。

美国专利4，339，253发表了一种双重致冷物液化天然气的方法。其中，低位致冷物是分两级来冷却和液化天然气。低位致冷物依序被高位致冷物在单一的步骤中冷却。在开始时，仅仅是用高位致冷物天然气冷却到天然气的去除水份之温度，然后干燥的天然气输入于该工艺的主要的液化区域。

这样，在双循环致冷物过程的各循环之间，应用这样的单个热交换步骤，当致冷物是由混合组份的致冷物组成时，则不可能有机会在系统的改变致冷物组成时，使各循环间得到完全匹配的热交换。

巴拉多夫斯基.H（Paradowski.H）和斯贵拉.O（Squera.O.）发表在1983年5月15-19日天然气液化第七次国际会议上题为“有关天然气液化”的文章，图3中表示出两个封闭液化循环的液化流程。在流程图的右端，高位的循环是用来冷却低位的循环，也用来冷却初始天然气流中的水份使之冷凝。高位致冷物经多级再压缩，并在三个不同的温度和压力阶段下冷却低位致冷物。但并没有考虑到高位致冷物组成的变化，在热交换中与各级致冷过程相匹配。

本发明克服了现有工艺上的缺点，在液化方法中应用独特工艺的流程，在封闭循环中，使用两种多组份的致冷物，其中，致冷物在多级步骤中彼此进行热交换，同时高位致冷物的致冷组成物发生变化，这样较轻分子量组分的致冷物可用来完成低位（低温）致冷却作用，而这种作用也是最适于低分子量组份。