[发明专利]用于冷却和分离烃流的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于冷却和分离烃流、尤其是天然气但不排外地并可选择随后液化烃流的方法和设备。在另一个方面，本发明涉及一种包括这样的设备的液化站。

背景技术

冷却和液化天然气流从而获得液化天然气(LNG)的一些方法都是已知的。因为很多原因，对天然气流进行液化是所希望的。举例来说，天然气液体比气态形式更容易长距离储存和运输，因为它占据了较小的体积，不需要高压储存。

烃流、例如天然气的液化通常包括两个或更多个冷却级以及一个或更多个分离级。至少一个分离级用以降低天然气流中比甲烷重的烃的水平，在下文中称为″重质烃类″(heavier hydrocarbons)。传统上，在所有重要的冷却以及特别是液化之前，都要从天然气流中分离重质烃类，这有一些原因，包括重质烃类具有与甲烷不同的冷冻或液化温度，所以这可能会使它们堵塞甲烷液化站的零件。

重质烃类从天然气中的分离可以通过冷却天然气以部分地使其冷凝、然后使用分馏塔进行。

US5960644描述了一种用于从高压天然气流中去除二氧化碳、乙烷和较重组分的方法，其中，在将各种流送入分馏塔之前，高压天然气流被部分地冷凝，并流经第一和第二分离器。为了向分馏塔的下部分供热，一流体流从分馏塔排出，并在换热器46中被加热，以获得再煮沸流，该再煮沸流被引入分馏塔。

US5960644利用外部制冷剂部分地冷凝高压天然气流，以及利用加热介质为分馏塔的下部分提供热量。用于部分地冷凝高压天然气流的外部制冷剂没有描述，加热介质是一种被压缩气态产物流，其需要单独压缩到管线压力。

发明内容

本发明的目的是减少环绕制冷剂回路的制冷剂提供给定的冷却负荷(duty)所需的能量(power)。

本发明提供了一种冷却和分离烃流、例如天然气的方法，该方法至少包括下列步骤：

(a)提供烃流；

(b)冷却烃流，以提供部分液化的烃流，其中至少一小部分冷却通过部分地或完全地蒸发冷却的制冷剂流而提供；

(c)使至少一小部分部分液化的烃流通过第一入口流入蒸馏塔；

(d)提供下部进料流；

(e)提供至少包括一被压缩的、完全液化的制冷剂流的制冷剂回路；

(f)靠制冷剂流加热下部进料流，以提供加热的下部进料流和冷却的制冷剂流；

(g)使加热的下部进料流通过比第一入口低的第二入口流入蒸馏塔；和

(h)在蒸馏塔中分离部分液化的烃流，以至少提供第一塔顶气态流和第一塔底液态流。

本发明还提供了一种用于冷却和分离烃流、例如天然气的设备，其至少包括：

第一冷却级，用以冷却烃流和提供部分液化的烃流；

蒸馏塔，用以接收和分离通过第一入口提供的至少一小部分部分液化的烃流；

至少包括一被压缩的、完全液化的制冷剂流的制冷剂回路；和

第一换热器，用以靠被压缩的、完全液化的制冷剂流加热一下部进料流，以提供冷却的制冷剂流和加热的下部进料流，所述加热的下部进料流将通过比第一入口低的第二入口流入蒸馏塔；和

位于第一冷却级中的换热系统，其布置在第一换热器下游的制冷剂回路中，用以靠至少一小部分冷却的制冷剂流冷却烃流，从而部分地或完全地蒸发该至少一小部分冷却的制冷剂流。

本发明还提供了一种包括这里所限定的设备的液化站。

附图说明

现在参照非限制性的附图，通过举例对本发明的实施方式和例子加以描述，其中：

图1是依照本发明的一个实施例的冷却和分离烃流的第一种方法的概略图；

图2是依照本发明的第二实施例的冷却和分离作为液化站的一部分的烃流的第二种方法的概略图；

图3是依照本发明的第三实施例的冷却和分离烃流的第三种方法的概略图；

图4是依照本发明的第四实施例的冷却和分离烃流的第四种方法的概略图；和

图5是依照本发明的第五实施例的冷却和分离烃流的第五种方法的概略图。

具体实施方式

在此公开的实施例采用制冷剂流加热进入蒸馏塔的下部进料流。由此形成的冷却的制冷剂流则有利地被采用来冷却烃流，从而在烃流的至少一部分被送到蒸馏塔之前，部分地冷凝或帮助部分地冷凝烃流。

正如图1所概括的，提供了一种冷却和分离烃流、例如天然气的方法，该方法至少包括下列步骤：

(a)提供烃流10；

(b)冷却烃流10，以提供部分液化的烃流20；

(c)使至少一小部分部分液化的烃流20通过第一入口17流入蒸馏塔12；

(d)提供下部进料流30；