[实用新型]液化天然气进料流以产生LNG产物的系统

说明书

一种液化天然气进料流以产生LNG产物的系统。该系统使用制冷回路和循环，其使用两个或更多个涡轮膨胀机以使气态制冷剂的两个或更多个流膨胀低到不同的压力，以在用于提供制冷以预冷和液化天然气的不同的压力下提供至少主要是气态制冷剂的冷流。然后所得液化的天然气流闪蒸以产生LNG产物和闪蒸气体，闪蒸气体再循环到天然气进料流。

技术领域

本发明涉及一种液化天然气进料流以产生液化天然气(LNG)产物的系统。

背景技术

天然气的液化是一个重要的工业过程。LNG的全球生产能力超过 300MTPA，并且已经成功开发了用于液化天然气的各种制冷循环，并且已知并且在本领域中广泛使用。

一些循环利用蒸发制冷剂来提供冷却负荷以液化天然气。在这些循环中，初始气态的温冷制冷剂(其可以是例如纯的单组分制冷剂或混合制冷剂)被压缩、冷却和液化以提供液体制冷剂。然后将该液体制冷剂膨胀，以产生冷蒸发制冷剂，该制冷剂用于通过制冷剂和天然气之间的间接热交换来液化天然气。然后可以压缩所得的加热蒸发的制冷剂以再次开始循环。本领域已知和使用的这种类型的示例性循环包括单一混合制冷剂 (SMR)循环、级联循环、双混合制冷剂(DMR)循环和丙烷预冷混合制冷(C3MR)循环。

其他循环利用气体膨胀循环来提供冷却负荷以液化天然气。在这些循环中，气态制冷剂在循环期间不会改变相位。将气态温制冷剂压缩并冷却以形成压缩的制冷剂。然后将压缩的制冷剂膨胀以进一步冷却制冷剂，得到膨胀的冷制冷剂，然后通过制冷剂和天然气之间的间接热交换将其用于液化天然气。然后可以压缩得到的加热的膨胀制冷剂以再次开始循环。这种类型的示例性循环是已知的并且在本领域中使用反向布雷顿循环，例如氮气膨胀机循环和甲烷膨胀机循环。

进一步讨论已建立的氮气膨胀机循环、级联、SMR和C3MR工艺及其在液化天然气中的应用，例如可发现于“Selecting a suitable process”,by J.C.Bronfenbrenner,M.Pillarella,and J.Solomon,Review the process technology options availablefor the liquefaction of natural gas,summer 09, LNGINDUSTRY.COM。

LNG工业的当前趋势是开发远程海上气田，这将需要用于将天然气液化的系统建立在浮动平台上，这种应用在本领域中也称为浮动LNG (FLNG)应用。然而，在浮动平台上设计和操作这样的LNG设备带来了许多需要克服的挑战。浮动平台上的运动是主要挑战之一。使用混合制冷剂(MR)的常规液化过程涉及在制冷循环的某些点处的液相和气相的两相流动和分离，这可能导致由于如果在浮动平台上使用，则液体-蒸汽分布不均。此外，在采用液化制冷剂的任何制冷循环中，液体晃动可能引起另外的机械应力。由于安全考虑，存储易燃组件库存是许多采用制冷循环的 LNG工厂的另一个问题。

该行业的另一个趋势是开发小规模的液化设施，例如在调峰设施的情况下，或模块化的液化设施，其中使用多个低容量液化机组而不是单个高容量机组。期望开发在较低容量下具有高处理效率的液化循环。

结果，越来越需要开发一种液化天然气的方法，该方法涉及最小的两相流，需要最小的易燃制冷剂库存，并且具有高的工艺效率。

如上所述，氮循环膨胀机方法是使用气态氮作为制冷剂的公知方法。这一过程消除了混合制冷剂的使用，因此它代表了FLNG设施和需要最少碳氢化合物库存的陆基LNG设施的有吸引力的替代方案。然而，氮循环膨胀机工艺的效率相对较低，涉及较大的热交换器、压缩机、膨胀机和管道尺寸。此外，该方法取决于相对大量纯氮的可用性。

US 8,656,733和US 8,464,551教导液化方法和系统，其中使用例如气态氮作为制冷剂的闭环气体膨胀机循环用于液化和过冷进料流，例如天然气进料流。所述的制冷回路和循环使用多个涡轮膨胀机来产生多个膨胀的冷气态制冷剂流，制冷剂流使得天然气过冷却至低于用于液化天然气的制冷剂流的压力和温度。