一种制冷方法以及液化天然气的生产技术

一种利用制冷循环来生产液化天然气的方法，所述方法的特征在于以下步骤：　　　　ｉ）对天然气气流进行预处理；　　　　ｉｉ）对所得到的预处理后的气流或者所述制冷循环中的制冷剂气流中的一个或全部进行冷却；以及　　　　ｉｉｉ）对所述天然气进行液化。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及一种制冷方法。更特别地，本专利技术的制冷方法具有在液化天然气的生产中的特殊应用。
技术介绍
概括来说，用于生产液化天然气(以下称为“LNG”)的传统过程包括天然气预处理阶段和气体液化阶段。需要预处理阶段来去除气流中在冷冻温度下将会冻结固体的成分。出于这一原因被去除的成分的例子为二氧化碳、硫化氢、重烃和水。典型地在吸收处理过程(例如使用胺)和/或膜处理过程中去除二氧化碳和/或硫化氢；通过冷却和冷凝去除重烃；并且在脱水处理过程(例如使用分子筛)中去除水。这种预处理可能会需要或导致气体被加热至约50℃。传统处理过程的液化阶段包括低温热交换和制冷。预处理阶段提供通过热交换器和膨胀阀的“柔性干燥(sweet dry)”的气体，在此气体被冷却至约-150℃(这取决于气体的成分和贮藏压力)、被液化并被传输至贮藏库。已有多种使用各种制冷剂和各种处理过程的制冷方法被人们所熟知。在现有技术的一个实施例中(典型地用于小规模设备)，制冷步骤包括标准压缩、气冷或水冷以及膨胀器循环(expander cycle)中的各个步骤，其中大部分制冷由再循环流的等熵膨胀提供。涡轮膨胀器-压缩机被用于从气体膨胀中重新获得能量并且制冷剂在主气体驱动的增压压缩机中被进一步压缩。温的制冷剂在进入膨胀循环之前被通过冷的制冷剂气体预冷却，以使得可以达到需要的冷冻温度。在现有技术的另一个实施例中(典型地用于较大的设备)，设置有两个制冷循环。每个循环具有自己的压缩机驱动(传统地使用燃气涡轮，但是同样可以使用由燃气涡轮发生器提供能量的电力驱动)。“第一”循环被用于预冷却天然气以及预冷却“第二”较低温度的循环。用于第一循环的制冷剂典型地使用丙烷或者混合制冷剂。目前用于生产上述LNG所典型使用的处理过程具有相当大的能量需求以用于天然气的冷却和液化。可选地，如果选择了能量使用效率更高的处理过程，则该处理过程在创办资本成本方面将非常昂贵。这一能量由使用原动机(例如燃气涡轮、内燃机和/或电动机)的机械传动提供以驱动压缩机用于必需的制冷处理过程。原动机固有地具有非常低的效率，并且众所周知其典型地仅能将作为燃料提供的能量的25％-40％转换为对于制冷处理过程有用的压缩功。能量的大部分以热的形式损失在大气中。这样，目前用于LNG生产的可用的处理过程是效率很低的。在众所周知的LNG处理过程中，原料天然气在液化前被典型地预处理以去除二氧化碳、重烃和水。该预处理需要在溶剂吸收或者膜系统中进行加热。结果，需要更多的制冷能量来液化天然气。本专利技术的用于生产液化天然气的方法的一个目的是基本上解决现有技术的上述问题，或者至少提供一种可用的选择。在整个说明书中，除非上下文的需要，否则单词“包括(comprise)”或者其变形例如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”将被理解为暗示出一个规定的整体或者一组整体，但是并不排除任何其他的整体或者一组整体。对
技术介绍
的以上讨论仅是用来便于对本专利技术的理解。应该意识到，以上讨论不是确认或者承认这样的情况，即，在本申请的优先权日时，所引用的任何材料在澳大利亚或者任何其它国家和/或地区是公知的普通常识。
技术实现思路
根据本专利技术，它提供了一种利用制冷循环来生产液化天然气的方法，所述方法的特征在于以下步骤i)对天然气气流进行预处理；ii)对所得到的预处理后的气流或者所述制冷循环中的制冷剂气流中的一个或全部进行冷却；以及 iii)对所述天然气进行液化。优选地，所述冷却步骤可至少部分地由来自于所述液化步骤的废热(waste heat)驱动。所述废热可以包括来自主燃气机(gas engine)或者涡轮驱动压缩机的热的冷却水(jacket water)和/或热的废气。另外，热量也可以由原动机、压缩机、火花(flare)燃烧或者其它废气或废液的燃烧、以及太阳能这一组中的一个或多个提供。优选地，来自于所述液化步骤的废热被至少部分地用于所述气体预处理步骤。所述冷却步骤可以进一步冷凝所述预处理的天然气气流的某些成分。以这种方式冷凝的所述天然气气流的成分可以包括水、重烃和/或二氧化碳。更优选地，所述冷却步骤将所述气流的温度冷却到约-80℃到10℃。对所述经过预处理的气流的冷却优选地以多个阶段进行，从而允许选择性地冷凝和去除气流中的各种成分。对所述制冷剂气流的冷却可以导致制冷剂气体中的一些成分的冷凝。由此形成的液体可以被抽出并且被闪蒸(flash)，以提高传统的混合制冷剂循环的效率。更优选地，所述冷却步骤利用溴化锂或者氨吸收冷却器。在本专利技术的一种形式中，在所述冷却步骤和所述液化步骤之间增设有涡轮膨胀器或者“JT”阀或者喷嘴装置，以进一步冷却所述天然气气流。根据本专利技术，它进一步提供了一种用于生产液化天然气的装置，所述装置包括用于去除二氧化碳的吸收和/或膜组件、用于去除水的脱水组件、液化组件、至少一个冷却器以及至少一个制冷压缩机组件，所述冷却器被设置用以冷却待被液化的所述天然气气流。在本专利技术的一种形式中，所述液化组件进一步包括将所述冷却器设置用于在使来自于溶剂吸收和脱水组件的预处理的天然气气流通过低温热交换器之前对所述气流进行冷却。在本专利技术的另一种形式中，所述冷却器被设置在所述胺和/或膜组件之前或者作为所述胺和/或膜组件的一部分，从而协助所述天然气气流的预处理。所述冷却器可以包括一个或多个冷却器级。在本专利技术的又一种形式中，所述冷却器被设置在所述制冷循环中以提高其效率。所述冷却器可以既被设置在所述天然气气流中又被设置在制冷组件中，或者设置在其中任意一个中。优选地，所述冷却器可被来自于所述制冷压缩机组件或者各个制冷压缩机组件的废热所驱动。所述废热还可以被送往胺组件以用于所述胺的再生，并且/或者可被送往脱水组件以用于其中所使用的分子筛的再生。所述冷却器可以胺吸收冷却器或者溴化锂吸收冷却器的形式提供。所述胺吸收冷却器优选地将所述气流冷却至约-30℃到-80℃，而所述溴化锂吸收冷却器将所述气流冷却至约0℃到10℃。在所述冷却器的下游可增设有涡轮膨胀器或“JT”阀或者喷嘴装置。根据本专利技术，它还进一步提供了一种制冷方法，在该方法中，废热被用于在处理流(process stream)中进行冷却，从而减少制冷负载。在本专利技术的一种形式中，所述制冷方法被用于空气分离设备(airseparation plant)中。在本专利技术的另一种形式中，所述制冷方法被用于LPG提取处理中。在本专利技术的又一种形式中，所述制冷方法被用于预处理所述气体。附图的简要说明现在将仅以举例的方式参照其一个实施方案以及附图来描述本专利技术，其中附图说明图1是根据本专利技术所述用于生产液化天然气的方法的示意性流程图；图2是图1的方法的一个实施方案的示意性图示；图3是使用氨吸收冷却器的本专利技术的方法的压力焓图，其中冷却步骤将天然气气流冷却至约-50℃；图4是在图2和图3的方法中的温度与焓的关系的曲线图，其表明了吸收冷却器在全部制冷负载下的效果；以及图5是根据本专利技术第二个实施方案所述的用于生产液化天然气的方法的示意性流程图； 实现本专利技术的优选方式图1中示出了根据本专利技术的用于生产液化天然气的处理过程10。处理过程10主要包括使天然气原料气体12通过气体预处理步骤14，然后使气流通过冷却器(chil本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·威廉·布里奇伍德，
申请(专利权)人：LNG国际有限公司，
类型：发明
国别省市：