[發明專利]用于使天然氣液化和回收來自天然氣的液體的方法

有效

• 申請號: 201780042291.2
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN109564057B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: E·杰林斯基;N·特里沙爾;J·貝郎德;B·羅迪爾
• 申請（專利權）人: 塞彭公司
• 主分類號: F25J1/00
• 分類號: F25J1/00;F25J1/02
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 石海霞;金鵬

本發明涉及一種用于使包括主要包含甲烷的碳氫化合物的混合物的天然氣液化的方法，該方法包括：對天然氣半開放的第一制冷劑循環，其中，已冷凝的來自天然氣的可能液體從天然氣輸入流分離，后者隨后通過主低溫熱交換器(4)，從而通過熱交換對主天然氣流(F?P)進行預冷卻和對初始制冷劑氣體流(G?0)進行冷卻；對天然氣半開放的第二制冷劑循環，以便有助于對天然氣和制冷劑氣體進行預冷卻，以及有助于使天然氣液化；對制冷劑氣體封閉的制冷劑循環，以便對液化天然氣進行過冷卻并且提供對另外兩個循環進行補充的制冷功率。本發明還涉及一種用于執行這種方法的用于液化天然氣的設施。

背景技術

本發明涉及使主要包括甲烷的天然氣液化從而產生液化天然氣(LNG)的通用領域。

應用本發明的特定但非限制性的領域是用于在海上、在船上或在海上任何其它浮動支撐物上使天然氣液化的浮動式液化天然氣(FLNG)設施。

用于生產LNG的主要包括甲烷的天然氣是來自油田的副產物，即，其是與原油一起生產的，在這種情況下，它的數量是低或中等的，或者其是來自氣田的主產物。

在天然氣少量地與原油一起生產時，其通常被處理和分離，并且隨后重新注入到油井中，由管線輸出和/或在現場使用，特別是作為為電力發動機、爐或鍋爐的燃料。

相反，在天然氣來自氣田并大量生產時，優選運輸它，從而能夠在與其生產區域不同的區域中使用它。出于該目的，天然氣可在專用運輸船的罐(稱為“甲烷罐”)中以低溫液體(在約-160℃的溫度下)的形式并在接近環境大氣壓力的壓力下運輸。

天然氣通常出于運輸目的而在產氣現場附近液化，并且這需要大規模設施和數量可觀的用于生產能力(每年可高達數百萬(公)噸)的機械能量。可通過使用一些天然氣作為燃料而在液化設施的現場生產液化工藝所需的機械能量。

在液化之前，天然氣需要經受處理，以提取酸性氣體(特別是二氧化碳)、水(從而避免其在液化設施中凍結)、汞(從而避免使液化設施中由鋁制成的設備退化的任何風險)和一些天然氣液體(NGL)。NGL包括所有比存在于天然氣中并且可冷凝的甲烷更重的碳氫化合物。NGL特別包括乙烷、液化石油氣(LPG)(即，丙烷和丁烷)、戊烷和比戊烷重并存在于天然氣中的碳氫化合物。在這些碳氫化合物中，在液化設施的上游提取：笨；戊烷的主要部分；和其它較重的碳氫化合物特別重要，從而避免它們在液化設施中凍結。此外，提取LPG和乙烷也可能是必要的，從而確保LNG滿足熱容量的商業規范或在商業上生產這些產物。

NGL的提取可以被整合在天然氣液化設施內，或者在液化設施上游的專用單元中執行。在整合時，通常在相對高(大約4兆帕至5兆帕)的壓力下執行提取，并且在上游時，通常在較低的壓力(大約2兆帕至4兆帕)下執行提取。

例如在公開US 4 430 103中所描述的，整合到天然氣的液化中的NGL提取呈現簡單這個優點。然而，該工藝的類型僅在低于用于液化的氣體的臨界壓力的壓力下運轉，這有損液化的效率。此外，該工藝的類型通常在大約4兆帕至5兆帕的壓力下將天然氣從NGL分離。不幸地是，在該壓力下，提取NGL的選擇性很低。特別地，連同NGL還提取大量甲烷。通常需要下游處理，來排出甲烷。

此外，在大約4兆帕至5兆帕的壓力下，液體和天然氣的密度相對接近，這使分離器滾筒和蒸餾塔難以設計和操作(特別是在應用在浮動支撐物上的情形下)。

例如，如在公開US 4 157 904所描述的，在專用單元中的液化設施的上游在大約2兆帕至4兆帕的壓力下提取NGL，這使得能夠以好的選擇性(即，提取很少量甲烷)實現高的NGL回收率。還通過使用專用的再壓縮機實現了確保供給到液化的氣體處于用于液化的最佳壓力(通常至少等于臨界壓力)。然而，這種NGL的提取需要大量的復雜設備并需要數量無法忽略的用于再壓縮天然氣的機械能量。

此外，考慮到液化的性能還有液化裝置的整體能量效率，提取NGL的方式對液化裝置的成本和復雜性產生巨大的影響。