生产液化天然气的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种生产液化天然气（ＬＮＧ）的方法，其包括在开放式或封闭式循环中用空气作为制冷剂。本发明专利技术还涉及一种实现所述工序的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用空气作为制冷剂来获得液化天然气(LNG)的工序。此工序能够使用开放式或封闭式空气制冷剂循环来执行。
技术介绍
天然气的产地通常远离最终使用它的地方。当运送天然气时，天然气在大气压力下被冷却至大约-260°F(-160℃)的温度，从而将其冷凝成所谓的液化天然气(LNG)的液体。此LNG通常用合适的运输船运向海外。 已研发出多种用于LNG生产的工序循环，以提供较大的制冷需求。典型地，这些循环使用包含轻烃以及可选地包含氮的混合制冷剂。例如，US 4,274,849专利公开了一种烃的混合物，至少两种烃在工序中作为制冷液体来液化天然气。
技术实现思路
本专利技术涉及一种能够从任何类型的天然气田(具体地，从“海底”天然气田，更具体地，从搁浅的天然气田)液化天然气的新工序、系统或设备，其中，此工序包括用空气作为制冷剂。 本专利技术的系统包括可在所有可能位置(优选地，在“海底”天然气田)简单且容易地再现的工序。当设置在用来从远离海岸的遥远区域中的小型天然气田液化气体的驳船中时，此系统是尤其有利的。 因此，本专利技术的第一方面涉及一种获得液化天然气的工序，此工序包括用空气作为制冷剂。此工序能够发展为与天然气流无关的空气制冷循环。 根据本专利技术的工序，提供了一种空气制冷循环，包括下列步骤 a.压缩空气。 b.冷却步骤(a)的所述压缩空气。 c.使曾在步骤(b)中被冷却的所述压缩空气膨胀；以及， d.用所述膨胀空气(步骤(c))来冷却天然气。 在本专利技术的实施例中，本工序还可包括进一步的步骤 e.添加空气组分，以补偿可能的空气损失。 可用本领域中已知的处理设备对该空气组分进行处理，以去除可能携带的CO2和水。 在更优选的实施例中，本工序的步骤(a)在至少一个阶段中实现，优选地在多于一个阶段中实现。 本专利技术的空气制冷剂循环可以是开放式或封闭式。当空气制冷循环是开放式时，不断地从大气条件下的外界获取空气，对空气进行处理以去除CO2和水，根据上述步骤用空气来冷却天然气，并使空气返回至大气中。 当空气制冷剂循环是封闭式时，使用来冷却天然气的空气返回至本工序的开始(步骤(a))。 根据本专利技术的工序，天然气流经过下列步骤 a.冷却天然气。 b.使曾在步骤(a)中被冷却的所述天然气膨胀，获得LNG或LNG及汽相(闪蒸尾气(endflash gas))。 因此，能够完全液化天然气(LNG)，不会排放出任何汽相，或者不会获得两种相，液体和蒸汽。 在本专利技术的另一实施例中，如果在步骤(b)中获得两种相，那么天然气流包括进一步的步骤 c.分离所述相液体(LNG)和蒸汽(闪蒸尾气)。 可选地，天然气流可进一步包括在液化之前分离其天然气液体(NGL)的阶段。 在此使用的术语“天然气液体(NGL)”是指天然气的较不易挥发成分，从乙烷到高级烃(乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷及天然汽油，天然汽油有时被称为冷凝物)，以及较少量的甲烷。 在本专利技术的另一实施例中，如果需要，在冷却天然气流之前，可以对其进行预处理。在本领域中，各种预处理设备是已知的。合适的预处理取决于天然气进气中存在的不希望有的污染物或杂质的位置、类型、精确组成以及浓度(level)和性质。预处理通常可包括去除Hg、H2O、CO2或H2S，但并不限于此。 通常以至少1巴的压力(优选地以超过10巴的压力)使此天然气流经过本工序；该压力还取决于气田中的天然气的位置和类型。 天然气的进气可能缺乏较重烃，故不需要分离天然气液体；可替代地，万一天然气部分地富含较重烃，天然气液体能够保持在最终的LNG中，并在其运输至最终的目的地之后通过分馏法分离。在这两种情况中，都像这样使天然气液化，并用单个热交换器来实现。 在更优选的实施例中，在两个阶段中冷却尤其富含较重烃的天然气流 首先，用空气冷却天然气，直到允许将所需量的天然气液体(NGL)冷凝为液体的适当温度为止。此阶段通过第一热交换器来实现。此温度可取决于天然气进气组成、LNG规格，或者取决于对较重成分回收率和/或纯度的具体需求。此温度将不低于-100℃。 上述阶段的结果是被称作贫天然气(lean natural gas)的轻烃气流。术语“贫天然气”是指包含初始进气中的几乎所有甲烷和氮、期望量的乙烷以及较少残余量的较不易挥发成分(丙烷和更高级烃)的气流。 其次，使贫天然气经过第二热交换器，在第二热交换器中，用空气冷却贫天然气，直到使气体几乎全部或完全液化。NG离开此热交换器的温度将不低于-163℃。 作为可替代实施例，冷却和液化尤其富含较重烃的天然气流能够仅在一个热交换器中实现。在这种情况中，NGL提取在气体预处理之后且在冷却及液化之前进行。 在本专利技术的另一实施例中，在本工序中，用作为液化天然气时获得的副产物的闪蒸尾气流来冷却天然气流和空气流，以恢复其低温能量并作为燃气。此燃料可供应至燃气轮机，并且此燃料在引入至燃气轮机之前通常需要通过压缩机来加压。获得的闪蒸尾气量可与所需的燃气量相匹配，或者获得的闪蒸尾气量可以是所需的燃气量的一部分，或者获得的闪蒸尾气量可以是过多的并部分地用于其它目的。 本专利技术的第二方面涉及一种实现上述工序的系统，其包括连续的天然气流、气体处理设备以及空气制冷剂循环。 空气在此系统的制冷剂循环中用作制冷剂，以获得液化的天然气。优选地，此循环可以是封闭式回路或开放式循环。 在其它实施例中，本系统包括下列多个设备 -热交换器。虽然散热片热交换器是优选的，但是在本专利技术中可使用任何类型的热交换器。在天然气一侧，热交换器的最小数量是一个，尽管任何数量的热交换器都是可行的。 在本专利技术的一个实施例中，本系统在于不同的热交换器中进行冷却和液化之后，可以在压缩空气流与废气之间具有热交换。 -膨胀器。虽然可采用任何类型的膨胀器，但是适当的膨胀器的例子是JT阀(焦耳汤普森阀)和涡轮膨胀器。 在空气一侧，空气膨胀需要至少一个膨胀器。由于功率限制，空气膨胀器可以是并联的多个膨胀器。空气膨胀器可与一个或多个空气压缩机接合，以恢复其功率。可替代地，其功率能够用于其它工序目的，例如发电。 在天然气一侧，使从热交换工段(section)获得的液体膨胀需要至少一个膨胀器。 -压缩机。压缩空气需要至少一个压缩机。空气循环中的压缩阶段的数量取决于工序最优化；其不是一个固定数量。 压缩区域优选地在压缩机之间包括一个或多个热交换器(中间冷却器)，假如使用多于一个压缩机，那么在最后一个压缩机之后有一个或多个热交换器(后冷却器)。中间冷却器和后冷却器优选地用水作为冷却剂介质，尽管也可使用空气。管壳式热交换器是优选的。 可能需要另一压缩机及其冷却系统，以将闪蒸尾气供应至燃气轮机。 -压缩机驱动器。其驱动所有的压缩阶段，除了如果其与空气膨胀器接合的阶段以外。可以使用燃气轮机或电动机。 在更优选的实施例中，本系统包括其它设备 -用于NGL提取的柱状物(column)。如果需要进行NGL分馏，那么需要多于一个柱状物。如果不需要提取天然气液体，那么可绕过用于NGL提取的柱状物，因此在这种情况中，天然气流可被导引至另一热交换器，以使天然气液化。 在另一优选实施例中，本系统包括其它设备 -闪蒸尾气容器。 在本专利技术的第二实施例中，本系统可设置在诸如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产液化天然气（ＬＮＧ）的系统，包括：　可移动结构；以及　天然气液化设备，安装在所述可移动结构上，所述天然气液化设备包括：　至少一个压缩机（１０５、１０７、１０９），在所述压缩机中，空气（１２）被压缩以获得压缩空气（１ ８）；　至少一个膨胀器（１１２、１１３），在所述膨胀器中，冷却的压缩空气（１９）膨胀以获得膨胀空气（２４、２５）；　至少一个热交换器（１００、１２０、１０１），在所述热交换器中，天然气（２、５）由所述膨胀空气（２４、２５）以及由 闪蒸尾气（９、１０）冷却以获得冷却天然气（３、６）；　膨胀装置（１０２），在所述膨胀装置中，所述冷却天然气（６）膨胀以获得膨胀的冷却天然气（７）；以及　闪蒸尾气容器（１０３），在所述闪蒸尾气容器中，所述膨胀的冷却天然气（７）被分 离成液化天然气ＬＮＧ（８）和所述闪蒸尾气（９）。

【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：卡洛杰罗米廖雷，西尔维娅佩雷斯迪亚兹，乔治索阿韦，
申请(专利权)人：雷普索尔YPF股份公司，
类型：发明
国别省市：ES[西班牙]