專利名稱：減少二氧化碳排放物的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)如下系統(tǒng)和方法生產(chǎn)液化的輕質(zhì)烴氣體，所述系統(tǒng)和方法可更有效地生產(chǎn)液化氣產(chǎn)物并減少向大氣中排放的二氧化碳(CO2)。
背景技術(shù)：
近些年，在附近很少有或沒(méi)有天然氣市場(chǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，液化天然氣和其他輕質(zhì)烴氣體持續(xù)引起人們的注意。位于這些偏遠(yuǎn)地區(qū)的天然氣只有在通過(guò)管道或者別的方式運(yùn)輸?shù)绞袌?chǎng)上才有市場(chǎng)價(jià)值。在很多情況下，建造運(yùn)輸這些天然氣的管道是不可行的。因此，在很多情況下，認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)液化天然氣以便通過(guò)油船運(yùn)輸?shù)绞袌?chǎng)上是合適的。已知多種液化天然氣的過(guò)程。在大多數(shù)這些過(guò)程中，必須在液化前，處理天然氣以除去酸性氣體，并且以其他方式處理天然氣以除去水和比約C3重的烴。已知的天然氣冷卻過(guò)程包括使用多純組分制冷劑、多組分制冷劑或者它們的組合的過(guò)程。利用一個(gè)或多個(gè)制冷劑部分等的制冷過(guò)程可以被使用。已知多種這樣的過(guò)程，它們可以用于本發(fā)明。所有這些過(guò)程通常要求在一定壓力下制成可用的被壓縮的制冷劑，所以在冷卻時(shí)它可以液化，然后汽化以產(chǎn)生液化天然氣時(shí)需要的制冷。很多這些過(guò)程是很耗能的，并且要求大量能量輸入以壓縮制冷劑，使其重復(fù)循環(huán)通過(guò)制冷區(qū)，以得到至少部分地液化天然氣等所必需的制冷。而且，在處理天然氣以從其中除去酸性氣體或水、或除去較重的烴后，在很多情況下需要大量能量來(lái)重新壓縮天然氣。所有這些過(guò)程典型地要求大量的電能和機(jī)械能，并導(dǎo)致向大氣中排放大量二氧化碳(CO2)。最近，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到向大氣中排放CO2對(duì)大氣是有害的。因此，認(rèn)為在這樣的過(guò)程中應(yīng)該減少CO2的排放量是適當(dāng)?shù)?。這些過(guò)程典型地在那些有大量廉價(jià)燃料的地區(qū)進(jìn)行。因此，幾乎沒(méi)有關(guān)于限制(X)2排放到空氣中的關(guān)注，因?yàn)閷⑷紵龔U氣流簡(jiǎn)單地排放到大氣中比限制消耗燃料量更方便和經(jīng)濟(jì)，這是由于這些燃料在液化地點(diǎn)以很少成本或不需要成本就能容易地得到。如本領(lǐng)域中技術(shù)人員所知，烴燃料(特別是輕質(zhì)烴氣體)通過(guò)輕質(zhì)烴氣體燃?xì)鉁u輪機(jī)等已經(jīng)廣泛地用于生產(chǎn)電能和機(jī)械能。最近，很明顯希望為輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程提供一種用于提供壓縮制冷劑和電能的系統(tǒng)和方法，其中產(chǎn)生較小量的CO2排放物，且其中能現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)用于該過(guò)程的機(jī)械能和電能。在很多情況下，特別是對(duì)于航空派生型(aeroderivative)的渦輪機(jī)如General Electric Company 的渦輪機(jī)型號(hào) PGT16/LM1600、PGT25/LM2500、LM6000 和 PGT225+/ LM2500+HSPT，由于周圍空氣在溫度、濕氣等方面變化，產(chǎn)生了高達(dá)15%的功率損耗。大功率損耗顯著地降低在輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程中產(chǎn)生的輕質(zhì)烴氣體的量。為了避免該功率損耗，不斷努力對(duì)該系統(tǒng)和方法進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，一種減少二氧化碳排放物的方法提供了制冷劑壓縮用的能量和輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程用的共用電能，該方法包括a)冷卻空氣流至約20°C以下的溫度以形成冷卻的空氣流；b)提供至少部分冷卻的進(jìn)入空氣流到多個(gè)輕質(zhì)烴氣體燃?xì)鉁u輪機(jī)；c)在由多個(gè)輕質(zhì)烴氣體燃?xì)鉁u輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)壓縮機(jī)中壓縮制冷劑，該渦輪機(jī)以冷卻的進(jìn)入空氣流和燃?xì)饬髯鳛槿剂?，且該渦輪機(jī)產(chǎn)生高溫的廢氣流；d)通過(guò)與廢氣流進(jìn)行換熱以產(chǎn)生高溫高壓蒸汽；e)利用來(lái)自d)的蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪機(jī)以產(chǎn)生機(jī)械能；f)利用來(lái)自e)的機(jī)械能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，用于輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程中。本發(fā)明還包括一種減少二氧化碳排放物的系統(tǒng)，提供制冷劑壓縮用的能量和輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程用的共用電能，該系統(tǒng)包括a)空氣冷卻器，具有空氣入口和至少一個(gè)冷卻空氣出口 ；b)多個(gè)輕質(zhì)烴氣體燃?xì)鉁u輪機(jī)，每個(gè)渦輪機(jī)包括空氣壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有冷卻空氣入口和壓縮空氣出口，所述冷卻空氣入口與空氣冷卻器的冷卻空氣出口流體連通，所述壓縮空氣出口與具有燃料入口和高溫高壓燃燒氣體出口的燃燒區(qū)流體連通，所述燃燒氣體出口與渦輪機(jī)的燃燒氣體入口流體連通以驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)具有低壓高溫廢氣出口 ；c)由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的制冷劑壓縮機(jī)，具有低壓制冷劑入口和高壓制冷劑出口，制冷劑壓縮機(jī)軸連接到渦輪機(jī)；d)換熱器，具有水或低壓蒸汽入口、和蒸汽出口、和高溫低壓廢氣入口(其與低壓高溫廢氣出口流體連通)、和低壓低溫廢氣出口，所以低壓高溫廢氣在通過(guò)時(shí)與水或低壓蒸汽換熱以產(chǎn)生蒸汽和低溫低壓廢氣；e)蒸汽渦輪機(jī)，其與換熱器的蒸汽出口流體連通；f)軸連接到蒸汽渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)，這樣由蒸汽渦輪機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)并產(chǎn)生電能；和g)線路，其與高壓制冷劑出口和輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程流體連通。


圖1示意性地顯示了一種減少二氧化碳排放物的系統(tǒng)。在附圖討論中，整個(gè)過(guò)程中相同的標(biāo)號(hào)表示相同或者類似的組件。此外，為了獲得所示流通而需要的許多泵、閥、和其他本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的設(shè)備為了簡(jiǎn)化而沒(méi)有示出。
具體實(shí)施例方式在圖1中，所示的渦輪機(jī)10、10'、10〃和10'“被安置用來(lái)提供機(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)12、12'、12"和12'"，這些壓縮機(jī)被用來(lái)向液化過(guò)程提供壓縮的制冷劑。 渦輪機(jī)可以通過(guò)軸14、14'、14〃和14'“與制冷劑壓縮機(jī)12、12'、12〃和12'“相連， 這些壓縮機(jī)可以是軸向式、離心式、或軸向式或離心式組合壓縮機(jī)、或類似物。如圖所示，應(yīng)該理解渦輪機(jī)不僅包括渦輪機(jī)，而且包括向該渦輪機(jī)供應(yīng)壓縮空氣(典型地，其壓力為約 350至約SOOpsia)的軸向式、離心式壓縮機(jī)或類似物。渦輪機(jī)也可以軸連接到輔助/起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其可以用于起動(dòng)渦輪機(jī)、或起動(dòng)并驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)。渦輪機(jī)由熱燃燒氣體發(fā)動(dòng)，所述熱燃燒氣體包括由線路22和分配線路M導(dǎo)入到渦輪機(jī)中的高壓空氣。應(yīng)理解線路22包括必需的閥，以便能調(diào)節(jié)進(jìn)入每個(gè)渦輪機(jī)的流、或者能切斷通向任意或所有的渦輪機(jī)的流。線路22中的空氣由制冷單元16供應(yīng)，該單元冷卻進(jìn)入空氣流18至所需的溫度。優(yōu)選地，將空氣冷卻至低于約20°C、優(yōu)選約8°C至約15°C、更優(yōu)選約10°C的溫度。在該溫度下，水可以從空氣中冷凝，并且如圖所示，水通過(guò)線路20排出。冷卻單元16可以是丙烷冷卻器、水/ 乙二醇體系冷卻器，或者也可以是本領(lǐng)域已知的通常用于冷卻空氣的任何其他類型的合適單元，例如使用任意的環(huán)境能接受的制冷劑介質(zhì)的冷卻單元。如果需要，該單元也可以使用從液化氣的液化過(guò)程中得到的制冷劑來(lái)冷卻空氣。理想地，天然氣或者其他輕質(zhì)烴氣體流作為燃料在合適的壓力(約350至約 SOOpsia)下通過(guò)線路沈提供給渦輪機(jī)，與空氣在燃燒區(qū)混合，產(chǎn)生高溫高壓(典型地，溫度為約觀00° F至約3000° F，壓力為約350至約800psi)熱燃燒氣體，用于驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)。應(yīng)該認(rèn)為線路觀包括必需的閥(未示出)以調(diào)節(jié)通向任意或所有的渦輪機(jī)的流。當(dāng)渦輪機(jī)被供以燃料和運(yùn)行時(shí)，渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)12、12'、12"和12'“以產(chǎn)生壓縮的制冷劑。壓縮的制冷劑典型地分別通過(guò)線路42、46、98、100由制冷劑壓縮機(jī)(壓力為約1至約75bar)產(chǎn)生。在各個(gè)制冷劑壓縮機(jī)中壓縮的制冷劑可以不同的量壓縮至不同壓力，可以是不同的制冷劑。這些變化沒(méi)有在圖中示出，但是如果需要，就很容易被該領(lǐng)域的技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)。制冷劑可以在單個(gè)點(diǎn)或者不同點(diǎn)、以不同壓力傳輸?shù)揭夯b置設(shè)備54。如圖所示，用過(guò)的氣態(tài)制冷劑通過(guò)線路68被回收，并分別通過(guò)線路74、80、82和86傳回到制冷劑壓縮機(jī)中。雖然示出了四個(gè)制冷劑壓縮機(jī)，但是注意可以使用更多或更少的制冷劑壓縮機(jī)。所用的制冷過(guò)程的具體類型不認(rèn)為是本發(fā)明的一部分。在所有天然氣液化過(guò)程中典型地要求大量壓縮的制冷劑。在很多的這些過(guò)程中，制冷劑可以包括多純組分制冷劑、多組分制冷劑和它們的組合。這些過(guò)程可以使用單個(gè)液化區(qū)、多個(gè)液化區(qū)、或它們的變體。所選的具體過(guò)程也不認(rèn)為組成本發(fā)明的一部分。如圖所示，回收的用過(guò)的制冷劑通過(guò)線路68傳輸回到制冷劑壓縮機(jī)，從線路74、 80、82和86進(jìn)行分配，或傳輸回到任意或所有的制冷劑壓縮機(jī)12、12'、12"和12'"。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，處理制冷劑用的多種排列是可能的和明顯的，這取決于在該一個(gè)或多個(gè)制冷區(qū)中實(shí)施的制冷過(guò)程類型。根據(jù)本發(fā)明，在制冷劑的壓縮中利用冷卻的進(jìn)入空氣改善了壓縮部分的效率，從而取得改善的效率。壓縮步驟增加了進(jìn)入空氣的溫度，該溫度可對(duì)可能的壓縮設(shè)置上限。在將空氣引入到渦輪機(jī)的空氣壓縮部分之前冷卻空氣，這允許空氣的更大壓縮，由此增加了渦輪機(jī)的能量輸出，因?yàn)榭諝庖猿跏驾^低的溫度引入。而且冷卻器允許空氣在近似恒溫下裝料。當(dāng)空氣與燃料燃燒時(shí)，產(chǎn)生了熱的高壓高溫氣體，用來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)。從渦輪機(jī)中排出的廢氣是高溫低壓廢氣。這些氣體可以通過(guò)線路30排出。這些氣體通過(guò)換熱器部分32傳輸，此處可以使用常規(guī)的換熱方法回收來(lái)自廢氣流的熱量。然后可以按需要將冷卻的廢氣流(溫度低于約180° F)通過(guò)線路33排到大氣或類似物中。低溫蒸汽或水被用作在換熱器32中的換熱介質(zhì)，從而產(chǎn)生高壓蒸汽(典型地，壓力為約400至約1200psi)，該蒸汽通過(guò)線路34被回收，并傳輸?shù)桨l(fā)電機(jī)36。在發(fā)電機(jī)36中，高壓蒸汽被用來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)或類似物以產(chǎn)生電能，所述電能被放在用來(lái)運(yùn)行輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程的電網(wǎng)中。通過(guò)線路38回收的排出流典型地是在先前被處理以用來(lái)產(chǎn)生蒸汽的水、或者是低溫低壓蒸汽。如果需要，可以通過(guò)線路40加入補(bǔ)充水，與循環(huán)的水和蒸汽等的混合物一起加入到換熱器32中。通過(guò)本發(fā)明的過(guò)程，通過(guò)使用在控制溫度下的冷卻空氣作為渦輪機(jī)/空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)入空氣，獲得了改善的效率。這允許在空氣壓縮機(jī)允許的最大溫度下壓縮更大分子數(shù)量的空氣。空氣壓縮機(jī)和制冷劑壓縮機(jī)典型地都是軸向式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知類型的壓縮機(jī)。通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施，不僅改善了渦輪機(jī)的效率，而且產(chǎn)生于廢氣的電能導(dǎo)致不需要燃燒額外的化石燃料就可生產(chǎn)電能。因此，所公開(kāi)的輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程的CO2排放物比如下相似過(guò)程減少了多達(dá)60%，在該相似過(guò)程中渦輪機(jī)的廢氣不經(jīng)熱回收就簡(jiǎn)單地排出， 且其中由化石燃料燃燒產(chǎn)生的電力用作運(yùn)行液化過(guò)程的電力的主要來(lái)源。根據(jù)本發(fā)明，(X)2 排放物最多可以減少60%。典型地，減少量為至少約35%，理想地為約40%至約60%。根據(jù)上述的系統(tǒng)說(shuō)明已經(jīng)描述了過(guò)程操作。然而，應(yīng)注意，最常見(jiàn)的液化輕質(zhì)烴氣體是天然氣。同樣要注意，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，天然氣典型地在液化之前被處理，以除去至少大部分酸性氣體化合物，按需要除去水、和除去C3+烴氣體。較重氣體的除去符合一系列的原因。首先，這些氣體作為產(chǎn)品比它們作為液化天然氣流的部分更有價(jià)值。此外，這些較重?zé)N氣體可導(dǎo)致如下問(wèn)題在液化過(guò)程中在不希望的位置冷凝。此外，這些較重?zé)N的存在會(huì)增加管道氣體的BTU值，使其超過(guò)正常規(guī)格，所述管道氣體來(lái)自天然氣的液化。這會(huì)要求用氮或氣體惰性氣體進(jìn)行稀釋的不希望的步驟。還如先前所述，本發(fā)明被認(rèn)為可用于基本上所有的天然氣液化過(guò)程，所述過(guò)程需要壓縮制冷劑和電能。如圖所示，LNG從設(shè)備M經(jīng)線路70被回收，并傳輸?shù)絃NG存儲(chǔ)和排出設(shè)備76。蒸發(fā)氣流84從設(shè)備76傳輸?shù)皆O(shè)備M。如前所述，渦輪機(jī)可以用來(lái)產(chǎn)生相同類型或不同類型的壓縮制冷劑。它們也可以用來(lái)產(chǎn)生不同壓力和不同體積的壓縮制冷劑。此外，雖然圖中示出四個(gè)渦輪機(jī)，但是應(yīng)理解為可以使用更多或更少的渦輪機(jī)。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于，空氣冷卻單元16是獨(dú)立的單元。所示的該單元用來(lái)為四個(gè)渦輪機(jī)和壓縮機(jī)系統(tǒng)提供服務(wù)。通過(guò)適當(dāng)?shù)匕匆欢ǔ叽缰圃斓睦鋮s單元也可為額外的系統(tǒng)提供服務(wù)。提供這樣的單元以向單個(gè)渦輪機(jī)或渦輪機(jī)/空氣壓縮機(jī)提供冷卻空氣是不太經(jīng)濟(jì)的，但是當(dāng)該單元可以用于向多個(gè)渦輪機(jī)單元提供冷卻的空氣時(shí)，它將是經(jīng)濟(jì)上有利的。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，當(dāng)天然氣液化過(guò)程擴(kuò)大時(shí)，它們典型地以單元形式來(lái)擴(kuò)大。換句話說(shuō)，加入額外的液化區(qū)以及額外的壓縮機(jī)和渦輪機(jī)，從而增加整個(gè)過(guò)程的產(chǎn)量。利用合適的尺寸，空氣冷卻單元16可以向大量的渦輪機(jī)/空氣壓縮機(jī)單元提供冷卻空氣。這就使每個(gè)單元的效率顯著增加，且空氣冷卻器16的運(yùn)行成本當(dāng)分配到大量渦輪機(jī)的運(yùn)行上時(shí)是相當(dāng)?shù)偷?。通過(guò)空氣冷卻器16提供服務(wù)的渦輪機(jī)數(shù)目越多，使用單個(gè)空氣冷卻器向所有單元提供冷卻空氣的經(jīng)濟(jì)效益就越大。通過(guò)進(jìn)一步組合該過(guò)程與來(lái)自熱廢氣的電能的回收，在整個(gè)過(guò)程中獲得極大的效率改進(jìn)。盡管本發(fā)明已參照某些優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但是應(yīng)指出，所述的實(shí)施方案是說(shuō)明性的，而不是限制性的，許多變化和修改在本發(fā)明的范圍內(nèi)是可行的?；趯?duì)上述優(yōu)選實(shí)施方案的描述的回顧，許多這樣的變化和修改被本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為是顯而易見(jiàn)和希望的。
權(quán)利要求
1.一種減少二氧化碳排放物的方法，用于提供制冷劑壓縮用的能量和輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程用的共用電能，該方法包括a)在獨(dú)立冷卻器中冷卻空氣流至約20°C以下的溫度以形成冷卻的進(jìn)入空氣流；b)從所述獨(dú)立冷卻器提供冷卻的進(jìn)入空氣流到多個(gè)輕質(zhì)烴氣體燃?xì)鉁u輪機(jī)；c)在由所述多個(gè)輕質(zhì)烴氣體燃?xì)鉁u輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)壓縮機(jī)中壓縮制冷劑，所述渦輪機(jī)通過(guò)冷卻的進(jìn)入空氣流和燃料氣流供以燃料，且渦輪機(jī)產(chǎn)生高溫廢氣流；d)通過(guò)與廢氣流進(jìn)行換熱產(chǎn)生高溫高壓蒸汽；e)利用來(lái)自d)的蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪機(jī)以產(chǎn)生機(jī)械能；和f)利用來(lái)自e)的機(jī)械能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生電能，用于輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中空氣流被獨(dú)立冷卻器冷卻，用于多個(gè)輕質(zhì)烴氣體燃?xì)鉁u輪機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中空氣被冷卻到約8至約15°C的溫度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中獨(dú)立冷卻器通過(guò)與流體或表面的換熱來(lái)冷卻空氣， 所述流體或表面可以獨(dú)立于輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程和輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程制冷劑操作。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中冷卻的進(jìn)入空氣被壓縮并且與燃料氣體混合用于燃燒，以給多個(gè)渦輪機(jī)供應(yīng)燃料。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中與如下的參照過(guò)程相比，輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程的二氧化碳排放物減少了高達(dá)約60 %，在該參照過(guò)程中不使用空氣冷卻，不使用從廢氣流中回收熱量，并且由化石燃料燃燒產(chǎn)生的電能用作輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程用的電能的主要來(lái)源。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中輕質(zhì)烴氣體是天然氣。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中比約C3重的至少部分烴氣體和至少部分酸性氣體被從天然氣中除去。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中獨(dú)立冷卻器為丙烷冷卻器或水/乙二醇冷卻器。
10.一種減少二氧化碳排放物的方法，用于給輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程提供被壓縮制冷劑的壓縮和共用電能，該方法基本上由以下步驟組成a)在獨(dú)立冷卻器中冷卻空氣流至約20°C以下的溫度以形成冷卻的空氣流；b)從所述獨(dú)立冷卻器提供冷卻的進(jìn)入空氣流到多個(gè)輕質(zhì)烴氣體燃?xì)鉁u輪機(jī)；c)在由多個(gè)輕質(zhì)烴氣體燃?xì)鉁u輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)壓縮機(jī)中壓縮制冷劑，所述渦輪機(jī)通過(guò)冷卻的進(jìn)入空氣流和燃料氣流供以燃料，且該渦輪機(jī)產(chǎn)生高溫廢氣流；d)通過(guò)與廢氣流進(jìn)行換熱產(chǎn)生高溫高壓蒸汽；e)利用來(lái)自d)的蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪機(jī)以產(chǎn)生機(jī)械能；和f)利用來(lái)自e)的機(jī)械能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生電能，用于輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程中。
11.一種減少二氧化碳排放物的系統(tǒng)，用于提供制冷劑壓縮用的能量和輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程的共用電能，該系統(tǒng)包括a)獨(dú)立冷卻器，其具有空氣入口和至少一個(gè)冷卻空氣出口；b)多個(gè)輕質(zhì)烴氣體燃?xì)鉁u輪機(jī)，各自包括空氣壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有空氣入口和壓縮空氣出口，所述空氣入口與所述獨(dú)立冷卻器的冷卻空氣出口流體連通，所述壓縮空氣出口與具有燃料入口和高溫高壓燃燒氣體出口的燃燒區(qū)流體連通，所述燃燒區(qū)的燃燒氣體出口與渦輪機(jī)的燃燒氣體入口流體連通以驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)具有低壓高溫廢氣出口 ；c)由至少一個(gè)所述渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的制冷劑壓縮機(jī)，其具有低壓制冷劑入口和高壓制冷劑出口，該壓縮機(jī)軸連接到渦輪機(jī)；d)換熱器，其具有水或低壓蒸汽入口、蒸汽出口、高溫低壓廢氣入口、和低壓低溫廢氣出口，所述高溫低壓廢氣入口與低壓高溫廢氣出口流體連通，使得低壓高溫廢氣在通過(guò)時(shí)與水或低壓蒸汽換熱，以產(chǎn)生高壓蒸汽和低壓低溫的廢氣；e)蒸汽渦輪機(jī)，其與換熱器的蒸汽出口流體連通；f)發(fā)電機(jī)，其軸連接到蒸汽渦輪機(jī)，使得由蒸汽渦輪機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)并產(chǎn)生電能；和g)線路，其與高壓制冷劑出口和輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程流體連通。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中空氣壓縮機(jī)是軸向式空氣壓縮機(jī)或離心式空氣壓縮機(jī)。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中空氣壓縮機(jī)是多級(jí)軸向式空氣壓縮機(jī)或多級(jí)離心式空氣壓縮機(jī)。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中與如下參照過(guò)程相比，輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程的二氧化碳排放物減少了高達(dá)約60 %，在該參照過(guò)程中不使用空氣冷卻，廢氣流被排出或者用作其他目的，并且由化石燃料燃燒產(chǎn)生的電力用作輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程用的電力的主要來(lái)源。
15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述獨(dú)立冷卻器是丙烷或水/乙二醇空氣冷卻器。
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中多個(gè)渦輪機(jī)中的每一個(gè)與所述獨(dú)立冷卻器的冷卻空氣出口流體連通。
17.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中水或低壓蒸汽和低壓高溫廢氣以逆流換熱的方式通過(guò)。
18.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中低壓制冷劑從輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程傳輸?shù)降蛪褐评鋭┤肟凇?br> 19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中電能被傳輸用于輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程的供電網(wǎng)。
20.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中渦輪機(jī)可以在不同的選定壓力下產(chǎn)生壓縮制冷劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了減少二氧化碳排放物的系統(tǒng)和方法，用于提供制冷劑壓縮用的能量和輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程用的共用電能，所述方法包括(a)在獨(dú)立冷卻器中冷卻空氣流至約20℃以下的溫度以形成冷卻的進(jìn)入空氣流；(b)從所述獨(dú)立冷卻器提供冷卻的進(jìn)入空氣流到多個(gè)輕質(zhì)烴氣體燃?xì)鉁u輪機(jī)；(c)在由所述多個(gè)輕質(zhì)烴氣體燃?xì)鉁u輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)壓縮機(jī)中壓縮制冷劑，所述渦輪機(jī)通過(guò)冷卻的進(jìn)入空氣流和燃料氣流供以燃料，且渦輪機(jī)產(chǎn)生高溫廢氣流；(d)通過(guò)與廢氣流進(jìn)行換熱產(chǎn)生高溫高壓蒸汽；(e)利用來(lái)自(d)的蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪機(jī)以產(chǎn)生機(jī)械能；和(f)利用來(lái)自(e)的機(jī)械能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生電能，用于輕質(zhì)烴氣體液化過(guò)程中。
文檔編號(hào)F02C6/18GK102345966SQ20111026357
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2003年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者小里查德·約內(nèi)斯, 帕特里克·B·沃德 申請(qǐng)人:Bp北美公司