[其他]用雙混合冷卻液分級壓縮方法液化天然氣

無效

• 申請號: 85103725
• 申請日: 1985-05-17
• 公開（公告）號: CN85103725A
• 公開（公告）日: 1986-11-12
• 發明（設計）人: 查爾斯·利奧·牛頓
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學品公司
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 羅宏

本發明是關于液化天然氣和其它富甲烷氣流的方法，特別是關于用雙混合組分致冷的液化方法，對于用致冷物液化天然氣和富甲烷物流，采用了效率高的流程。

達到回收和利用天然氣及其它富甲烷物流，使其作為廉價的燃料來源，已要求氣體液化以提供從生產地到使用地經濟的輸送氣體。

液化大量的天然氣，明顯地要消耗大量能量，為了使天然氣具有競爭價格，液化方法必須盡可能有效利用能量。

在單一組份的致冷循環中，用于開動設備的驅動器或電機馬達與用于致冷設備完成致冷的壓縮載荷是不平衡的，特別是當這種設備與整套液化設備相匹配時，液化過程中通常存在效率不高的問題。壓縮載荷是液化過程中主要的能量消耗因素。此外，一種液化方法必須能在特殊氣候條件不同地區很容易地被采用。氣候條件是隨多季節性變化的，尤其是在世界上最極地的地區。這樣的氣候條件下影響著液化過程，起支配作用的是在液化天然氣中致冷生產用的冷卻水的溫度，由于季節的變化和不同氣候的地區，可用的冷卻水的溫度之明顯的變化，就造成了各種致冷循環中的不穩定性。

在致冷循環中除了與壓縮驅動器相匹配的壓縮載荷外，還可能出現，其它效率低的情況。這種效率低的情況通常存在于被液化的氣體與執行液化的致冷物之間的配合上。對于一種多組份的多級的閃蒸循環，其組分變化和約束都使這一領域中具有一般技術水平的人感到苦惱。

為了提供有效的液化方法，曾做過多次的努力，以適于不同環境條件，曾提了多組份、多循環的致冷方法。在美國專利4，112，700中，提出液化天然氣的流程方案，其中兩個封閉循環的致冷流用來液化天然氣。開始高位（較高的溫度）預冷卻致冷循環，以多級段式來冷卻天然氣，致冷物在開始對冷卻水并沒有完全冷凝。這種開始高位預冷卻的致冷物在多級段步驟中被分成不同的相，其中，其作用將是回流致冷物的輕質組份以進行再循環，同時致冷物中的重組份留下，并在較低的溫度下冷卻天然氣。開始高位的預冷卻的致冷物也被用來冷卻在第二步中的低位致冷物（較低的溫度）：第二步低位致冷物冷卻天然氣時，是以單一步驟來進行。該方法缺點在于：在初始相分離之后的高位預冷卻的致冷物，是利用越來越重的分子量的組份，以完成越來越低的溫度冷卻操作。這與本發明所希望的有效冷卻方法正好相反。另外，第二步驟或低位致冷物用于單一步驟來液化天然氣，而不是以多級步驟來進行液化。最后，高位致冷物在其致冷操作前對外部冷卻流體不會全部冷凝。

美國專利4，274，849發表了富甲烷氣的液化方法，其中，采用了兩個不同致冷循環。每個循環都使用一種多組份的致冷物。低位（較低的溫度）致冷物冷卻和液化天然氣是通過間接熱交換分兩級進行。高位致冷物（較高的溫度），不會與被液化的天然氣進行熱交換，而卻在一個輔助的熱交換器中，通過間接熱交換來冷卻低位致冷物。完成熱交換是以單級式進行。

美國專利4，339，253發表了一種雙重致冷物液化天然氣的方法。其中，低位致冷物是分兩級來冷卻和液化天然氣。低位致冷物依序被高位致冷物在單一的步驟中冷卻。在開始時，僅僅是用高位致冷物天然氣冷卻到天然氣的去除水份之溫度，然后干燥的天然氣輸入于該工藝的主要的液化區域。

這樣，在雙循環致冷物過程的各循環之間，應用這樣的單個熱交換步驟，當致冷物是由混合組份的致冷物組成時，則不可能有機會在系統的改變致冷物組成時，使各循環間得到完全匹配的熱交換。

巴拉多夫斯基.H（Paradowski.H）和斯貴拉.O（Squera.O.）發表在1983年5月15-19日天然氣液化第七次國際會議上題為“有關天然氣液化”的文章，圖3中表示出兩個封閉液化循環的液化流程。在流程圖的右端，高位的循環是用來冷卻低位的循環，也用來冷卻初始天然氣流中的水份使之冷凝。高位致冷物經多級再壓縮，并在三個不同的溫度和壓力階段下冷卻低位致冷物。但并沒有考慮到高位致冷物組成的變化，在熱交換中與各級致冷過程相匹配。

本發明克服了現有工藝上的缺點，在液化方法中應用獨特工藝的流程，在封閉循環中，使用兩種多組份的致冷物，其中，致冷物在多級步驟中彼此進行熱交換，同時高位致冷物的致冷組成物發生變化，這樣較輕分子量組分的致冷物可用來完成低位（低溫）致冷卻作用，而這種作用也是最適于低分子量組份。