用於天然氣轉換綜合設備的冷卻水設備的製作方法
2023-12-10 08:56:47 1
專利名稱:用於天然氣轉換綜合設備的冷卻水設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於天然氣轉換綜合設備的冷卻方法和設備。
背景技術：
典型的天然氣轉換綜合設備，如220噸每小時(t/h)的天然氣液化(GTL)生產綜合設備，總共有大約2400MW的冷卻水需求。主要需要將冷卻水用於冷凝空氣分離裝置(ASU)和發電裝置中汽輪機冷凝器內的蒸汽。對於GTL處理裝置中的熱交換器，也需要冷卻水。已經知道可通過一次性海水冷卻系統來滿足ASU和發電裝置的冷卻水需求。還知道可用淡水冷卻系統來滿足處理裝置中熱交換器的需求。對於典型的GTL生產綜合設備而言，海水冷卻系統有大約123000t/h的循環流量，其中引入與排出的海水之間其溫差為15℃。淡水冷卻系統通常需要大約14300t/h的循環流量，其中冷水源與返回到冷卻塔的熱水之間的溫差為14℃。系統損失的水通過將廢水在廢水處理設備中處理之後提供給冷卻塔進行補償。應認識到，加熱後的海水返回到海洋中會加熱海洋，對環境帶來不良影響。本發明的目的是提供一種成本有效的冷卻方法和設備，能改善對環境的影響。
發明內容根據本發明的第一方案，提供一種用於天然氣轉換綜合設備的冷卻方法，該方法包括步驟在第一開放式冷卻線路中循環海水；將所述海水與熱交換器相接觸以吸熱；冷卻從所述熱交換器流出的海水；在第二封閉式冷卻線路中循環淡水；以及將所述淡水與所述熱交換器相接觸以去熱。
上述方法可進一步包括用冷卻後的海水來冷凝汽輪機冷凝器內的蒸汽的步驟。
上述方法可進一步包括用冷卻後的淡水與所述天然氣轉換綜合設備的熱交換器進行熱交換的步驟。
上述方法可進一步包括從海水輸入裝置補充海水的步驟。
上述方法可進一步包括將冷卻後的海水作為排放返回到海洋的步驟。
根據本發明的進一步方案，提供一種用於天然氣轉換綜合設備的冷卻設備，該設備包括第一開放式海水冷卻線路；熱交換器，用於加熱海水；冷卻裝置，用於冷卻從所述熱交換器流出的海水；第二封閉式淡水冷卻線路，與用於與冷卻後的海水進行熱交換的所述熱交換器相接觸。
上述冷卻裝置可選自自然通風(雙曲線)塔、強制通風冷卻塔、逆流式塔、橫流式通風塔，或它們的各種變型，這取決於天然氣轉換綜合設備的冷卻水需求。
上述冷卻設備可包括用於將冷卻後的海水返回到海洋的排放裝置。
上述天然氣轉換綜合設備可以是烯烴蒸餾催化轉換(CatalyticConversion of Olefins to Distillates，COD)、天然氣液化(GTL)、Fisher-Tropsch(FT)或甲醇生產綜合設備，或它們的混合設備。
具體實施方式現參考概略性附圖即圖1，通過220t/h GTL生產綜合設備的典型示例來描述本發明。圖1示出根據本發明用於天然氣轉換綜合設備的冷卻方法和設備的流程圖。
現參閱圖1，根據本發明用於天然氣轉換綜合設備的冷卻設備以參考編號10概括地表示，此冷卻設備包括第一開放式海水冷卻線路12；用於加熱海水的板式熱交換器14；以及冷卻裝置，冷卻裝置的形式為蒸發冷卻塔16，用於冷卻從熱交換器14流出的海水。冷卻設備還包括與用於與冷卻後的海水進行熱交換的板式熱交換器14相接觸的第二封閉式淡水冷卻線路18。冷卻線路12還包括空氣分離和發電裝置中汽輪機的蒸汽冷凝器20。
大約135702t/h的海水循環於第一開放式冷卻線路12中。基本上需要大約122357t/h的海水來使空氣分離和發電裝置中汽輪機的冷凝器20內的蒸汽冷凝。大約13345t/h在35℃時進入板式熱交換器14並在50℃時離開。淡(純淨)水冷卻線路18以14298t/h流量循環時提供14℃(dT)的溫度吸收能力。
大約3635t/h的海水在冷卻塔16中蒸發，並且7270t/h冷卻並濃縮後的35℃海水返回海洋(排放)。在濃縮周期內，返回的海水溶液的濃縮係數大約為1.5。
蒸發和返回的海水由海水輸入裝置22以10905t/h的海水加以補充。大約235t/h的海水送到海水淡化設備24，以生產用於綜合設備10中其它地方的淡水。
應認識到-與一次性海水系統相比，海水輸入裝置所需容量和成本將會顯著降低。對於海水的需求將會從現有技術需求量的約122357t/h減少到大約11140t/h，減少約90％；-現有技術蒸發冷卻塔的設計將經處理的FT廢水作為補充來源，需要在淡化裝置中提供額外的容量和儲存裝置，以確保給塔補充足夠的淡水，從而補償廢水處理設備和/或FT綜合裝置中的失調。而根據本發明的冷卻方法和設備就不再需要，因為它用板式熱交換器冷卻系統(封閉式系統)取代了現有技術的冷卻塔(蒸發)系統。這使得220t/h GTL生產綜合設備的淡化裝置其典型設計容量減少到100t/h；-據估計，根據本發明的海水冷卻塔的冷卻水供應溫度可根據環境條件而降到33℃或更低。因此能得到15℃以上溫差，這會使得所需冷凝器表面積和/或冷卻水需求減少；-給發電裝置冷凝器的冷卻水供應溫度降低將會使得冷凝器工作在較低真空下，從而使產生的功率和可用功率增加；-因給熱交換器的海水供應溫度較低，可在淡水系統的設計中使用14℃以上的溫差。因此將能夠減少熱交換器所需的投資成本；-環境法，例如在波斯灣地區，要求排放到接收水體中的排出物不能造成
·距排放點半徑100m處，溫度增加超過3℃；以及·距排放點半徑200m處，接收水體的總溶解固體(TDS)濃度不應增加超過10％。
利用根據本發明的冷卻方法和設備，因為海水冷卻塔的排放物來自該設備的冷水源，所以不會有熱水返回海洋。如果塔工作在濃縮係數為1.5的循環條件下，那麼塔排出的水中TDS的濃度將比海水中TDS的濃度高出約50％。然而，與現有技術返回海洋的排放物體積相比，本發明的排放物體積相對較低，因此，這不會成為問題。
應理解的是，以上所提供的示例用於進一步說明本發明並幫助本領域技術人員理解本發明，而決不應被解釋成是要不適當地限制本發明的合理範圍。
權利要求
1.一種用於天然氣轉換綜合設備的冷卻方法，該方法包括步驟在第一開放式冷卻線路中循環海水；將所述海水與熱交換器相接觸以吸熱；冷卻從所述熱交換器流出的海水；在第二封閉式冷卻線路中循環淡水；以及將所述淡水與所述熱交換器相接觸以去熱。
2.根據權利要求
1所述的方法，包括步驟用冷卻後的海水來使汽輪機冷凝器內的蒸汽冷凝。
3.根據權利要求
1或權利要求
2所述的方法，還包括步驟用冷卻後的淡水與所述天然氣轉換綜合設備的熱交換器進行熱交換。
4.根據前述權利要求
任一項所述的方法，包括步驟從海水輸入裝置補充海水。
5.根據前述權利要求
任一項所述的方法，包括步驟將冷卻後的海水返回海洋。
6.一種用於天然氣轉換綜合設備的冷卻設備，該設備包括第一開放式海水冷卻線路；熱交換器，用於加熱海水；冷卻裝置，用於冷卻從所述熱交換器流出的海水；第二封閉式淡水冷卻線路，與用於與冷卻後的海水進行熱交換的所述熱交換器相接觸。
7.根據權利要求
6所述的設備，其中所述冷卻裝置選自自然通風(雙曲線)塔，強制通風冷卻塔，逆流式塔，橫流式通風塔，或它們的各種變型。
8.一種用於天然氣轉換綜合設備的冷卻方法，大致如參考附圖所述。
9.一種用於天然氣轉換綜合設備的冷卻設備，大致如參考附圖所述。
專利摘要
本發明提供一種用於天然氣轉換綜合設備的冷卻方法。該方法包括步驟在第一開放式冷卻線路(12)中循環海水；將所述海水與熱交換器(14)相接觸以吸熱；冷卻從所述熱交換器(14)流出的海水；在第二封閉式冷卻線路(18)中循環淡水；以及將所述淡水與所述熱交換器(14)相接觸以去熱。
文檔編號F28B9/00GK1993595SQ20058001616
公開日2007年7月4日 申請日期2005年5月17日
發明者德斯蒙特·約翰·克拉布, 加雷思·大衛·亨特利·肖 申請人:南非石油及天然氣有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan