專利名稱：生產(chǎn)液化天然氣的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用空氣作為制冷劑來獲得液化天然氣(LNG)的工序。此工序能夠使用開放式或封閉式空氣制冷劑循環(huán)來執(zhí)行。

背景技術(shù)：
天然氣的產(chǎn)地通常遠(yuǎn)離最終使用它的地方。當(dāng)運(yùn)送天然氣時(shí)，天然氣在大氣壓力下被冷卻至大約-260°F(-160℃)的溫度，從而將其冷凝成所謂的液化天然氣(LNG)的液體。此LNG通常用合適的運(yùn)輸船運(yùn)向海外。
已研發(fā)出多種用于LNG生產(chǎn)的工序循環(huán)，以提供較大的制冷需求。典型地，這些循環(huán)使用包含輕烴以及可選地包含氮的混合制冷劑。例如，US 4,274,849專利公開了一種烴的混合物，至少兩種烴在工序中作為制冷液體來液化天然氣。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種能夠從任何類型的天然氣田(具體地，從“海底”天然氣田，更具體地，從擱淺的天然氣田)液化天然氣的新工序、系統(tǒng)或設(shè)備，其中，此工序包括用空氣作為制冷劑。
本發(fā)明的系統(tǒng)包括可在所有可能位置(優(yōu)選地，在“海底”天然氣田)簡單且容易地再現(xiàn)的工序。當(dāng)設(shè)置在用來從遠(yuǎn)離海岸的遙遠(yuǎn)區(qū)域中的小型天然氣田液化氣體的駁船中時(shí)，此系統(tǒng)是尤其有利的。
因此，本發(fā)明的第一方面涉及一種獲得液化天然氣的工序，此工序包括用空氣作為制冷劑。此工序能夠發(fā)展為與天然氣流無關(guān)的空氣制冷循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明的工序，提供了一種空氣制冷循環(huán)，包括下列步驟 a.壓縮空氣。
b.冷卻步驟(a)的所述壓縮空氣。
c.使曾在步驟(b)中被冷卻的所述壓縮空氣膨脹；以及， d.用所述膨脹空氣(步驟(c))來冷卻天然氣。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，本工序還可包括進(jìn)一步的步驟 e.添加空氣組分，以補(bǔ)償可能的空氣損失。
可用本領(lǐng)域中已知的處理設(shè)備對該空氣組分進(jìn)行處理，以去除可能攜帶的CO2和水。
在更優(yōu)選的實(shí)施例中，本工序的步驟(a)在至少一個(gè)階段中實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選地在多于一個(gè)階段中實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的空氣制冷劑循環(huán)可以是開放式或封閉式。當(dāng)空氣制冷循環(huán)是開放式時(shí)，不斷地從大氣條件下的外界獲取空氣，對空氣進(jìn)行處理以去除CO2和水，根據(jù)上述步驟用空氣來冷卻天然氣，并使空氣返回至大氣中。
當(dāng)空氣制冷劑循環(huán)是封閉式時(shí)，使用來冷卻天然氣的空氣返回至本工序的開始(步驟(a))。
根據(jù)本發(fā)明的工序，天然氣流經(jīng)過下列步驟 a.冷卻天然氣。
b.使曾在步驟(a)中被冷卻的所述天然氣膨脹，獲得LNG或LNG及汽相(閃蒸尾氣(endflash gas))。
因此，能夠完全液化天然氣(LNG)，不會排放出任何汽相，或者不會獲得兩種相，液體和蒸汽。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如果在步驟(b)中獲得兩種相，那么天然氣流包括進(jìn)一步的步驟 c.分離所述相液體(LNG)和蒸汽(閃蒸尾氣)。
可選地，天然氣流可進(jìn)一步包括在液化之前分離其天然氣液體(NGL)的階段。
在此使用的術(shù)語“天然氣液體(NGL)”是指天然氣的較不易揮發(fā)成分，從乙烷到高級烴(乙烷、丙烷、丁烷、異丁烷及天然汽油，天然汽油有時(shí)被稱為冷凝物)，以及較少量的甲烷。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如果需要，在冷卻天然氣流之前，可以對其進(jìn)行預(yù)處理。在本領(lǐng)域中，各種預(yù)處理設(shè)備是已知的。合適的預(yù)處理取決于天然氣進(jìn)氣中存在的不希望有的污染物或雜質(zhì)的位置、類型、精確組成以及濃度(level)和性質(zhì)。預(yù)處理通?？砂ㄈコ鼿g、H2O、CO2或H2S，但并不限于此。
通常以至少1巴的壓力(優(yōu)選地以超過10巴的壓力)使此天然氣流經(jīng)過本工序；該壓力還取決于氣田中的天然氣的位置和類型。
天然氣的進(jìn)氣可能缺乏較重?zé)N，故不需要分離天然氣液體；可替代地，萬一天然氣部分地富含較重?zé)N，天然氣液體能夠保持在最終的LNG中，并在其運(yùn)輸至最終的目的地之后通過分餾法分離。在這兩種情況中，都像這樣使天然氣液化，并用單個(gè)熱交換器來實(shí)現(xiàn)。
在更優(yōu)選的實(shí)施例中，在兩個(gè)階段中冷卻尤其富含較重?zé)N的天然氣流 首先，用空氣冷卻天然氣，直到允許將所需量的天然氣液體(NGL)冷凝為液體的適當(dāng)溫度為止。此階段通過第一熱交換器來實(shí)現(xiàn)。此溫度可取決于天然氣進(jìn)氣組成、LNG規(guī)格，或者取決于對較重成分回收率和/或純度的具體需求。此溫度將不低于-100℃。
上述階段的結(jié)果是被稱作貧天然氣(lean natural gas)的輕烴氣流。術(shù)語“貧天然氣”是指包含初始進(jìn)氣中的幾乎所有甲烷和氮、期望量的乙烷以及較少殘余量的較不易揮發(fā)成分(丙烷和更高級烴)的氣流。
其次，使貧天然氣經(jīng)過第二熱交換器，在第二熱交換器中，用空氣冷卻貧天然氣，直到使氣體幾乎全部或完全液化。NG離開此熱交換器的溫度將不低于-163℃。
作為可替代實(shí)施例，冷卻和液化尤其富含較重?zé)N的天然氣流能夠僅在一個(gè)熱交換器中實(shí)現(xiàn)。在這種情況中，NGL提取在氣體預(yù)處理之后且在冷卻及液化之前進(jìn)行。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在本工序中，用作為液化天然氣時(shí)獲得的副產(chǎn)物的閃蒸尾氣流來冷卻天然氣流和空氣流，以恢復(fù)其低溫能量并作為燃?xì)?。此燃料可供?yīng)至燃?xì)廨啓C(jī)，并且此燃料在引入至燃?xì)廨啓C(jī)之前通常需要通過壓縮機(jī)來加壓。獲得的閃蒸尾氣量可與所需的燃?xì)饬肯嗥ヅ?，或者獲得的閃蒸尾氣量可以是所需的燃?xì)饬康囊徊糠?，或者獲得的閃蒸尾氣量可以是過多的并部分地用于其它目的。
本發(fā)明的第二方面涉及一種實(shí)現(xiàn)上述工序的系統(tǒng)，其包括連續(xù)的天然氣流、氣體處理設(shè)備以及空氣制冷劑循環(huán)。
空氣在此系統(tǒng)的制冷劑循環(huán)中用作制冷劑，以獲得液化的天然氣。優(yōu)選地，此循環(huán)可以是封閉式回路或開放式循環(huán)。
在其它實(shí)施例中，本系統(tǒng)包括下列多個(gè)設(shè)備 -熱交換器。雖然散熱片熱交換器是優(yōu)選的，但是在本發(fā)明中可使用任何類型的熱交換器。在天然氣一側(cè)，熱交換器的最小數(shù)量是一個(gè)，盡管任何數(shù)量的熱交換器都是可行的。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本系統(tǒng)在于不同的熱交換器中進(jìn)行冷卻和液化之后，可以在壓縮空氣流與廢氣之間具有熱交換。
-膨脹器。雖然可采用任何類型的膨脹器，但是適當(dāng)?shù)呐蛎浧鞯睦邮荍T閥(焦耳湯普森閥)和渦輪膨脹器。
在空氣一側(cè)，空氣膨脹需要至少一個(gè)膨脹器。由于功率限制，空氣膨脹器可以是并聯(lián)的多個(gè)膨脹器?？諝馀蛎浧骺膳c一個(gè)或多個(gè)空氣壓縮機(jī)接合，以恢復(fù)其功率?？商娲兀涔β誓軌蛴糜谄渌ば蚰康?，例如發(fā)電。
在天然氣一側(cè)，使從熱交換工段(section)獲得的液體膨脹需要至少一個(gè)膨脹器。
-壓縮機(jī)。壓縮空氣需要至少一個(gè)壓縮機(jī)。空氣循環(huán)中的壓縮階段的數(shù)量取決于工序最優(yōu)化；其不是一個(gè)固定數(shù)量。
壓縮區(qū)域優(yōu)選地在壓縮機(jī)之間包括一個(gè)或多個(gè)熱交換器(中間冷卻器)，假如使用多于一個(gè)壓縮機(jī)，那么在最后一個(gè)壓縮機(jī)之后有一個(gè)或多個(gè)熱交換器(后冷卻器)。中間冷卻器和后冷卻器優(yōu)選地用水作為冷卻劑介質(zhì)，盡管也可使用空氣。管殼式熱交換器是優(yōu)選的。
可能需要另一壓縮機(jī)及其冷卻系統(tǒng)，以將閃蒸尾氣供應(yīng)至燃?xì)廨啓C(jī)。
-壓縮機(jī)驅(qū)動器。其驅(qū)動所有的壓縮階段，除了如果其與空氣膨脹器接合的階段以外?？梢允褂萌?xì)廨啓C(jī)或電動機(jī)。
在更優(yōu)選的實(shí)施例中，本系統(tǒng)包括其它設(shè)備 -用于NGL提取的柱狀物(column)。如果需要進(jìn)行NGL分餾，那么需要多于一個(gè)柱狀物。如果不需要提取天然氣液體，那么可繞過用于NGL提取的柱狀物，因此在這種情況中，天然氣流可被導(dǎo)引至另一熱交換器，以使天然氣液化。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，本系統(tǒng)包括其它設(shè)備 -閃蒸尾氣容器。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，本系統(tǒng)可設(shè)置在諸如平臺的固定結(jié)構(gòu)或諸如駁船或船舶的可移動結(jié)構(gòu)上。兩種結(jié)構(gòu)都可用在所有類型的天然氣田中，包括陸上氣田和海底氣田。這允許在任何類型的礦床中進(jìn)行開發(fā)，甚至是開發(fā)擱淺的氣田(容量小且距離遠(yuǎn)的氣田)。
在此使用的術(shù)語“陸上”是指陸地上的一類。
在此使用的術(shù)語“海底”是指海中遠(yuǎn)離海岸的一類；不是在海岸線上，而是離開海岸。
作為可替代實(shí)施例，本系統(tǒng)可設(shè)置在兩個(gè)分開的區(qū)域(兩個(gè)不同的固定結(jié)構(gòu)、兩個(gè)不同的可移動結(jié)構(gòu)或者一個(gè)固定結(jié)構(gòu)和一個(gè)可移動結(jié)構(gòu))上。一個(gè)區(qū)域可專門用于氣體預(yù)處理單元和NGL提取設(shè)備，而另一區(qū)域可專門用于液化單元。
因此，本發(fā)明的第三方面涉及使用上述用于天然氣田(優(yōu)選地，用于擱淺的天然氣田)的系統(tǒng)。
在此使用的術(shù)語“擱淺的天然氣田”是指已發(fā)現(xiàn)但由于物理或經(jīng)濟(jì)原因仍不能用的天然氣田。從經(jīng)濟(jì)上，因?yàn)榇藘Σ氐仉x天然氣市場過遠(yuǎn)；或者從物理上，如果氣田太深以致不能鉆到，或者氣田位于障礙物之下。
本發(fā)明的另一方面涉及使用上述系統(tǒng)來產(chǎn)生至少0.1MTA(百萬噸每年)的LNG，優(yōu)選地，LNG的產(chǎn)量在0.5MTA至3MTA的范圍內(nèi)。
除非另有定義，在此使用的所有技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語都具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的一個(gè)普通技術(shù)人員通常理解的相同的含意?？墒褂门c在此描述的那些相似或等效的方法和材料來實(shí)施本發(fā)明。在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，詞語“包括”及其變體并非意在排除其它技術(shù)特征、添加物、構(gòu)件、或步驟。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在分析說明書的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見，或者可通過實(shí)施本發(fā)明而獲知。下列實(shí)例和附圖以示例的方式提供，而并非意在限制本發(fā)明。出于簡明且清楚地表述的目的，從附圖中刪去了諸如閥、控制系統(tǒng)、傳感器、夾具以及立管支撐結(jié)構(gòu)的各種所需子系統(tǒng)。



圖1和圖3是根據(jù)本發(fā)明的封閉式制冷劑循環(huán)的示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的開放式制冷劑回路的示意圖。

具體實(shí)施例方式 實(shí)例 下列實(shí)例給出了對一些可能的工序方案和工作狀況的描述，其并未覆蓋所有可能的方案和狀況，將在下面給出的權(quán)利要求列表中進(jìn)行描述。
實(shí)例1 圖1示出了用于使天然氣進(jìn)氣流液化的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例，其用空氣作為冷卻劑。在傳統(tǒng)的預(yù)處理設(shè)備A中對天然氣進(jìn)氣流1進(jìn)行處理，以去除CO2、H2S、水和汞污染物。
處理過的氣體(流2)與15℃、30巴下的脫硫干燥天然氣流對應(yīng)。流2具有下列表1中給出的摩爾組成。

表1 流2經(jīng)過兩個(gè)熱交換器100、101進(jìn)入液化設(shè)備，以獲得過冷高壓液體(流6)。在第一熱交換器100中，將天然氣預(yù)冷卻至大約-69℃的中間溫度(流3)，以冷凝天然氣液體。流3進(jìn)入柱狀物B，在該柱狀物中，將天然氣液體提取為底部流4，而貧氣(流5)在頂部離開柱狀物。如果需要像丙烷和丁烷的具體產(chǎn)物，那么將流4導(dǎo)引至分餾區(qū)。
貧天然氣(流5)進(jìn)入第二熱交換器101，并將該貧天然氣冷卻至大約-130℃的溫度，獲得過冷高壓液流(流6)，將該過冷高壓液流導(dǎo)引至JT閥102，使穿過該JT閥的流6絕熱地膨脹至1.1巴，并最終導(dǎo)引至閃蒸尾氣容器103，該閃蒸尾氣容器將液體和蒸汽分開，產(chǎn)生均在大約-160℃和1.1巴下的存儲LNG(流8)和閃蒸尾氣(流9)。
流9分別返回至熱交換器101和100，在這兩個(gè)熱交換器中，恢復(fù)此流的低溫能量。因此，流9在-91℃下離開熱交換器101，獲得流10，通過熱交換器100將該流進(jìn)一步加熱至15℃的溫度(流11)。此蒸汽流11在設(shè)備內(nèi)可用作燃料。假如此燃料供給至燃?xì)廨啓C(jī)，那么流11在引入至燃?xì)廨啓C(jī)之前通常需要通過壓縮機(jī)來加壓。
在此實(shí)施中，在天然氣一側(cè)，熱交換器是散熱片熱交換器。
現(xiàn)在將描述將氣流2轉(zhuǎn)換成液流6的空氣制冷循環(huán)，其始于空氣流12，該空氣流的所有或大部分冷卻特性已通過吸收進(jìn)氣的熱量而用盡。大約34℃下的流12處于循環(huán)的最低壓力(大約2巴)下，并將其供應(yīng)至設(shè)置有中間冷卻階段和后冷卻階段的多級壓縮機(jī)單元104，并且在該多級壓縮機(jī)單元中再壓縮該流，以產(chǎn)生壓縮流18。壓縮機(jī)區(qū)域包括三個(gè)壓縮機(jī)105、107和109，在壓縮機(jī)105與107之間具有一個(gè)熱交換器106，在壓縮機(jī)107與109之間有一個(gè)熱交換器108，并且在最后一個(gè)壓縮機(jī)109之后有一個(gè)熱交換器110。中間冷卻器106和108、以及后冷卻器110用水作為冷卻劑介質(zhì)。壓縮流18在40℃、30巴下離開壓縮機(jī)單元104，并將其導(dǎo)引至熱交換器100，在該熱交換器中由于空氣制冷劑流21和閃蒸尾氣10逆流通過而將該壓縮流預(yù)冷卻至-24℃。流18以流19從熱交換器100出來、并經(jīng)過膨脹器區(qū)域111，以減小空氣流19的壓力和溫度，形成流24。膨脹器區(qū)域包括兩個(gè)并聯(lián)的渦輪膨脹器112和113，并用來提供部分用于壓縮機(jī)單元104的壓縮機(jī)的功率?？諝饬?4(已在膨脹器區(qū)域111中膨脹)處于2.1巴和大約-135℃的溫度下。該空氣流分別經(jīng)過兩個(gè)熱交換器101和100。在熱交換器101中，流24提供足以液化天然氣流5的冷卻，以形成液態(tài)天然氣(流6)。流24在-73℃的溫度下以流25從熱交換器101出來，并且該流進(jìn)入熱交換器100，在該熱交換器中該流預(yù)冷卻天然氣(流2)和壓縮空氣(流18)。流25以流12離開熱交換器100，并且該流再次起動循環(huán)。
空氣循環(huán)將具有關(guān)于組分的點(diǎn)，以補(bǔ)償空氣循環(huán)中的空氣損失。必須在處理設(shè)備中對該空氣組分進(jìn)行處理，以去除其可能攜帶的CO2和水。
表2示出了圖1的主要流的工作狀況。
表2 實(shí)例2 圖2示出了本發(fā)明的另一實(shí)例。作為對圖1的修改，圖2中所示實(shí)例具有用作冷卻劑的空氣在開放式回路中流動。
與前面的實(shí)例一樣，在預(yù)處理設(shè)備A中對天然氣1進(jìn)行處理，以去除CO2、H2S、水和汞污染物(處理過的氣體(流2)具有表1中所示的組成)，然后，在兩個(gè)步驟中通過與冷空氣進(jìn)行交換來液化。首先，在熱交換器100中將該流預(yù)冷卻至大約-69℃的溫度(流3)。該流經(jīng)過柱狀物B，在該柱狀物中，將液體提取為底部流4；貧天然氣在頂部離開柱狀物B(流5)，并進(jìn)入第二熱交換器101。將在大約-130℃下從熱交換器101出來的液流(流6)導(dǎo)引至膨脹區(qū)，在此，在JT閥102中使該流絕熱地膨脹至1.1巴(流7)。最后，將流7導(dǎo)引至閃蒸尾氣容器103，該閃蒸尾氣容器將液體和蒸汽分開，產(chǎn)生均在大約-160℃和1.1巴下的存儲LNG(流8)和閃蒸尾氣(流9)。
流9分別返回至熱交換器101和100，在這兩個(gè)熱交換器中，以與實(shí)例1相同的方式恢復(fù)此流的低溫能量。最后，閃蒸尾氣在15℃、1巴下以氣流11離開熱交換器100。此蒸汽流11在設(shè)備內(nèi)可用作燃料。
圖2中的空氣制冷循環(huán)是開放式回路。在此循環(huán)中，不斷從外界條件的大氣中獲取空氣(流12′)。流12′進(jìn)入負(fù)責(zé)去除空氣可能攜帶的CO2和水的處理設(shè)備C，并以氣流12離開設(shè)備(15℃、1巴)。在設(shè)置有中間冷卻階段和后冷卻階段的多級壓縮機(jī)單元104中壓縮流12，以產(chǎn)生壓縮流18，該壓縮流在40℃和16巴下離開壓縮機(jī)單元104。將該壓縮流導(dǎo)引至熱交換器100，在該熱交換器中由于空氣制冷劑流21和閃蒸尾氣10逆流通過而將其預(yù)冷卻至大約-27℃。流18以流19從熱交換器100出來，并經(jīng)過膨脹器區(qū)域111，在該區(qū)域，壓力和溫度分別減小至大約1.2巴和-133℃(流24)。流24分別經(jīng)過熱交換器101和100。在熱交換器101中，流24提供足以液化天然氣流5的冷卻，以形成液態(tài)天然氣(流6)。流24在大約-74℃的溫度下以流25從熱交換器101出來，并且該流進(jìn)入熱交換器100，在該熱交換器中，該流預(yù)冷卻天然氣(流2)和壓縮空氣(流18)。流25在大約33℃和1巴下離開熱交換器100，并且將該流直接釋放至大氣26。
表3示出了圖2的主要流的工作狀況。
表3 實(shí)例3 圖3示出了本發(fā)明的另一實(shí)例。
與前面的實(shí)例一樣，在預(yù)處理設(shè)備A中對天然氣1進(jìn)行處理(被處理過的氣體(流2)具有表1中所示的組成)，然后，在兩個(gè)步驟中通過與冷空氣進(jìn)行交換來液化。首先，在熱交換器120中將該流預(yù)冷卻至大約-69℃的溫度(流3)。該流經(jīng)過柱狀物B，在該柱狀物中，將液體提取為底部流4；貧天然氣在頂部離開柱狀物B(流5)，并進(jìn)入第二熱交換器101。將在大約-131℃下從熱交換器101出來的液流(流6)導(dǎo)引至膨脹區(qū)，在此，在JT閥102中使該流絕熱地膨脹至1.1巴(流7)。最后，將流7導(dǎo)引至閃蒸尾氣容器103，該閃蒸尾氣容器103將液體和蒸汽分開，產(chǎn)生均在大約-160℃和1.1巴下的存儲LNG(流8)和閃蒸尾氣(流9)。
流9分別返回至熱交換器101和120，在這兩個(gè)熱交換器中，以與實(shí)例1和2相同的方式恢復(fù)此氣流的低溫能量。最后，閃蒸尾氣以15℃、1巴下的流11離開熱交換器120。此蒸汽流11在設(shè)備內(nèi)可用作燃料。
現(xiàn)在將描述將氣流2轉(zhuǎn)換成液流6的空氣制冷循環(huán)，其始于空氣流12。在設(shè)置有中間冷卻階段和后冷卻階段的多級壓縮機(jī)單元104中壓縮大約36℃和3.6巴下的流12，以產(chǎn)生壓縮流18，該壓縮流在40℃和43巴下離開壓縮機(jī)單元104。將該壓縮流導(dǎo)引至另一熱交換器114，在該熱交換器中由于空氣制冷劑流121逆流通過而將其預(yù)冷卻至大約-33℃。流18以流19從熱交換器114出來，并通過膨脹器區(qū)域111，在該區(qū)域，壓力和溫度分別減小至大約4巴和-135℃(流24)。流24分別經(jīng)過熱交換器101和120。在熱交換器101中，流24提供足以液化天然氣流5的冷卻，以形成液態(tài)天然氣(流6)。流24在大約-81℃的溫度下以流25從熱交換器101出來，并且該流進(jìn)入熱交換器120，該熱交換器中，該流預(yù)冷卻天然氣(流2)。流25在大約-43℃和3.7巴下以流121離開熱交換器120，并將該流導(dǎo)引至熱交換器114，在該熱交換器中，此流預(yù)冷卻逆流空氣流18。流121離開熱交換器114，并且該流再次起動循環(huán)。
空氣循環(huán)將具有關(guān)于組分的點(diǎn)，以補(bǔ)償空氣循環(huán)中的空氣損失。該空氣組分將必須在處理設(shè)備中進(jìn)行處理，以去除其可能攜帶的CO2和水。
表4示出了圖3的主要流的工作狀況。
表權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)液化天然氣(LNG)的系統(tǒng)，包括
可移動結(jié)構(gòu)；以及
天然氣液化設(shè)備，安裝在所述可移動結(jié)構(gòu)上，所述天然氣液化設(shè)備包括
至少一個(gè)壓縮機(jī)(105、107、109)，在所述壓縮機(jī)中，空氣(12)被壓縮以獲得壓縮空氣(18)；
至少一個(gè)膨脹器(112、113)，在所述膨脹器中，冷卻的壓縮空氣(19)膨脹以獲得膨脹空氣(24、25)；
至少一個(gè)熱交換器(100、120、101)，在所述熱交換器中，天然氣(2、5)由所述膨脹空氣(24、25)以及由閃蒸尾氣(9、10)冷卻以獲得冷卻天然氣(3、6)；
膨脹裝置(102)，在所述膨脹裝置中，所述冷卻天然氣(6)膨脹以獲得膨脹的冷卻天然氣(7)；以及
閃蒸尾氣容器(103)，在所述閃蒸尾氣容器中，所述膨脹的冷卻天然氣(7)被分離成液化天然氣LNG(8)和所述閃蒸尾氣(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)液化天然氣(LNG)的系統(tǒng)，其中，所述熱交換器(100)進(jìn)一步包括
用于所述壓縮空氣(18)的入口；
用于所述冷卻的壓縮空氣(19)的出口；以及
用于空氣(12)的出口，所述用于空氣的出口在封閉式制冷循環(huán)中進(jìn)一步連接至所述壓縮機(jī)(105、107、109)，或者在開放式制冷循環(huán)中連接至大氣(26)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)液化天然氣(LNG)的系統(tǒng)，其中，其包括另一熱交換器(114)，在所述另一熱交換器中，所述壓縮空氣(18)由來自所述熱交換器(120)的空氣(121)冷卻，以獲得所述冷卻的壓縮空氣(19)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)液化天然氣(LNG)的系統(tǒng)，其中，其進(jìn)一步包括設(shè)置所述熱交換器(100、120)之后的分餾單元B，所述冷卻天然氣(3)進(jìn)入所述分餾單元，在所述分餾單元中，富含天然氣液體的流(4)被提取出，并且貧天然氣(5)被提取出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)液化天然氣(LNG)的系統(tǒng)，其中，在所述分餾單元B之后設(shè)置有熱交換器(101)，在所述熱交換器(101)中，所述貧天然氣(5)由所述膨脹空氣(24)以及由所述閃蒸尾氣(9)冷卻，以獲得所述冷卻天然氣(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)液化天然氣(LNG)的系統(tǒng)，其中，其進(jìn)一步包括設(shè)置在所述熱交換器(100、120)之前的預(yù)處理設(shè)備A，在所述預(yù)處理設(shè)備中，天然氣進(jìn)氣(1)中存在的不希望有的污染物或雜質(zhì)被去除。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)液化天然氣(LNG)的系統(tǒng)，其中，其進(jìn)一步包括處理設(shè)備C，在所述處理設(shè)備中，CO2和水被從自大氣獲取的空氣(12′)中去除，獲得被導(dǎo)引至所述壓縮機(jī)(105、107、109)的所述空氣(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)液化天然氣(LNG)的系統(tǒng)，其中，所述可移動結(jié)構(gòu)存在于駁船上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)液化天然氣(LNG)的系統(tǒng)，其中，所述可移動結(jié)構(gòu)存在于輪船上。
10.一種生產(chǎn)液化天然氣(LNG)的方法，所述方法包括下列步驟
a.壓縮空氣(12)，以獲得壓縮空氣(18)，
b.冷卻所述壓縮空氣(18)，以獲得冷卻的壓縮空氣(19)，
c.使所述冷卻的壓縮空氣(19)膨脹，以獲得膨脹空氣(24、25)，
d.用所述膨脹空氣(24、25)來冷卻天然氣流(2、5)，以獲得冷卻天然氣(6)，
e.使所述冷卻天然氣(6)膨脹，以獲得膨脹天然氣(7)，并將所述膨脹天然氣分離成液體(LNG)(8)和閃蒸尾氣(9)，其中，所述閃蒸尾氣(9)用來冷卻所述天然氣流(2、5)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括步驟
f.將空氣組分加入到空氣回路中，以補(bǔ)償空氣損失。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在多于一個(gè)階段中實(shí)現(xiàn)壓縮空氣(12)的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，使曾用來冷卻所述天然氣的所述膨脹空氣(25)作為進(jìn)一步被壓縮的空氣(12)返回至工序的開始。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，使曾用來冷卻所述天然氣的所述膨脹空氣(25)返回至大氣(26)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述方法包括另一步驟
g.在液化天然氣之前，將所述天然氣分離成富含天然氣液體的流(NGL)(4)和貧氣(5)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，以至少1巴的壓力使所述天然氣流經(jīng)過工序。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在兩個(gè)階段中冷卻所述天然氣，以使其液化。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，在第一冷卻階段中，將所述天然氣流冷卻至允許提取富含天然氣液體的流(NGL)(4)的溫度。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，在第二冷卻階段中，將所述天然氣流冷卻至允許所述天然氣流液化的溫度。
20根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在冷卻所述天然氣之前，對其進(jìn)行預(yù)處理。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，對所述天然氣進(jìn)行預(yù)處理包括去除CO2、H2S、H2O或Hg。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)液化天然氣(LNG)的方法，其包括在開放式或封閉式循環(huán)中用空氣作為制冷劑。本發(fā)明還涉及一種實(shí)現(xiàn)所述工序的系統(tǒng)。
文檔編號F25J1/02GK101606033SQ200780048471
公開日2009年12月16日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者卡洛杰羅·米廖雷, 西爾維婭·佩雷斯迪亞茲, 喬治·索阿韋 申請人:雷普索爾Ypf股份公司