[发明专利]常规气态物质向液体产品的转化

说明书

本发明的方法和设备涉及常规气态物质、尤其是天然气的液化，从而对比现有技术减少处理容器的数量和相应的空间，同时只减少很微小的处理效率。本发明特别适用于中小规模的天然气的液化，其中没有规模效益或者规模效益无足轻重。

常规气态物质的低温液化用于以更经济和方便的形式进行成分分离、净化、储存以及运输所述成分。大多数这种液化系统不论涉及的气体如何都具有共同的操作，因此具有许多相同的问题。一个经常遇到的问题在于处理容器的数量以及这些容器操作和维护的成本和复杂性。由于规模液化处理缩减以及没有规模效益，这些问题越来越严重。尽管本发明参照天然气而讨论，但本发明可以用于在其中遇有同样问题的其他系统中的常规气态物质的处理。

在处理天然气的领域中，通常常规气态流束体要承受低温处理，以将分子重量大于甲烷(C₂+)的碳氢化合物与天然气分离开，从而产生用于其他目的的甲烷和C₂+流束占主导的管道气体。通常，C₂+流束分成几个成分流束，例如C₂、C₃、C₄和C₅+。

而且通常低温处理天然气对其液化是为了运输和储存。液化天然气的主要原因在于液化使体积减小约1/600，从而在更经济和实际设计的容器中储存和运输液化的气体。例如，当气体由管道从供应源向远处的市场运输时，希望在基本恒定和高负荷的因素下操作管道。通常管道的可传递性和容量超过要求，而在其他时候需求又超过管道的可传递性。为了避免需求超过供给的峰值，希望将过多的气体储存起来，使其可以在供给超过需求时传送，从而使未来的需求的峰值可以由储存的材料得到满足。一种对此适用的装置将气体转化为液态用于储存，然后根据需要将液体蒸发。

当供应源与市场相距太远并且无法获得管线或管线铺设不实际时，为了从供应源向市场运输天然气而将天然气液化就更加重要。在必须由海运运输时更是如此。在气态状态下用船运输通常很不实际，因为需要进行压缩以大大减小气体的容积，这样又会需要更加昂贵的储存容器。

为了在气态下储存和运输天然气，天然气最好冷却到-240°F至-260°F，其中拥有一个接近大气蒸汽的压力。在现有技术中有许多系统用于液化天然气，其中使气体在升高的压力下连续通过多个冷却阶段而液化，这样气体冷却到连续低温直到到达液化温度。冷却通常伴随与一种或多种制冷剂如丙烷、丙烯、乙烷、乙烯和甲烷或上述一种或多种的组合进行热交换。在现有技术中，制冷剂通常多级设置，而且每种制冷剂用于封闭的冷却循环中。可以通过在一个或多个膨胀阶段将液化的天然气膨胀到大气压力而进一步冷却天然气。在每个阶段，液化的气体闪蒸到一个较低的温度，从而在一个很低的温度下产生一种两相的气-液混合物。液体回收并可以再次闪蒸。以此方式，液化的气体进一步冷却到适合在接近大气压力下进行液化气体储存的储存和运输温度。在此膨胀到接近大气压力的过程中，一些另外容积的液化气进行闪蒸。来自膨胀阶段的闪蒸的蒸汽通常被收集起来液化循环或作为产生动力的燃料气体而利用。

如前所述，本发明涉及一种设备和方法，其中处理容器的数量在每一个闭路冷却循环中大大减少。当处理步骤减少(即在每个循环中冷却要求减少)时此因素非常重要。本发明可以既减少容器的数量又减少相关的空间要求，从而减少成本同时只减少很微小的处理效率。

因此希望减少需要液化常规气态物质的处理容器的数量。

还希望减少需要液化常规气态物质的孔的要求。

另外希望开发一种用于液化常规气态物质的方法和相应的设备，它比现有的液化方法减少成本。