用於天然氣液化的由電動機驅動的壓縮機系統的製作方法

2023-05-31 10:29:46

專利名稱：用於天然氣液化的由電動機驅動的壓縮機系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於使天然氣液化的方法和裝置。另一方面，本發明涉及階式天然氣液化裝置的一種改進的驅動器、壓縮機和電源配置。
背景技術：
通常對天然氣進行低溫液化以將天然氣轉換成更便於運輸和儲存的形式。這樣的液化方法可使體積減小大約600倍，並且可得到可在接近大氣壓力下儲存和運輸的產品。
為便於儲存，經常是用管道將天然氣從供給源運輸到一遠方的市場。這樣需要管道在基本恆定且高的載荷係數下操作，但是該管道的輸送能力或容量常常會超過需求，而在其它時候需求可能超過管道的輸送能力。為了消除需求超過供給時的峰值或供給超過需求時的谷值，需要以當供給超過需求時仍可輸送過量氣體的方式來儲存過量氣體。這種方法使得可以用所儲存的物質來填補將來的需求峰值。實現這一點的一種可行方法是將天然氣轉化為液態以便儲存，然後在需要時使該液體汽化。
當從一與待供應的市場距離非常遠的供給源輸送天然氣並且沒有管道或者管道不實用時，對天然氣進行液化更加重要。這在必須使用遠洋輪船運輸時尤其如此。通常在氣態下進行輪船運輸是不可行的，因為需要大量加壓以大大減小氣體的比容。該加壓需要使用較昂貴的儲存容器。
為了儲存和運輸液態天然氣，優選地將天然氣冷卻到-151℃到-162℃(-240°F到-260°F)，其中液態天然氣(LNG)的蒸汽壓力接近大氣壓力。現有技術中有許多用於使天然氣液化的系統，其中通過使天然氣在高壓下依次通過多個冷卻級，而使天然氣在連續的製冷循環中依次冷卻到更低的溫度直到達到液化溫度，來使天然氣液化。通常通過與一種或多種製冷劑例如丙烷、丙烯、乙烷、乙烯、甲烷、氮或前述製冷劑的組合(例如，混合製冷系統)進行熱交換來實現冷卻。一種尤其可用於本發明的液化方法是採用一封閉式丙烷循環作為初始製冷循環、一封閉式乙烯循環作為中間製冷循環、和一開放式甲烷循環作為最終的製冷循環。在該開放式甲烷循環中，加壓的LNG運載流被閃蒸，然後該閃蒸蒸汽(即閃蒸氣流)被用作製冷劑、被重新壓縮、冷卻、與處理過的天然氣原料流混合併被液化，從而生成被加壓的LNG運載流。
階式天然氣液化裝置的每個製冷循環均包括一壓縮機，或一組壓縮機以便在使用製冷劑冷卻天然氣之後增大該製冷劑的壓力。從該壓縮機排出的高壓製冷劑首先通過間接熱交換被冷卻，然後在其用作冷卻天然氣流的冷卻劑之前被膨脹。LNG裝置中使用的製冷劑壓縮機通常由大的燃氣輪機，例如可從GE Power Systems of Atlanta，Georgia買到的Frame 5或Frame 7燃氣輪機提供動力。
儘管傳統的燃氣輪機可以有效地提供動力，但是在LNG裝置中使用燃氣輪機驅動器存在一些缺陷。例如，「現有的」燃氣輪機只有預先確定的固定尺寸(即額定載荷)可用，且通常針對特定的載荷需求定製設計和製造燃氣輪機又太昂貴。因此，在許多情況下，對於LNG裝置的確定的應用，市場上可買到的燃氣輪機不是尺寸過大就是尺寸過小。這種最優設計載荷和實際的裝置載荷不匹配(的事實)要求在LNG裝置中使用尺寸過大的燃氣輪機。該尺寸多大的燃氣輪機通常比在實際裝置載荷和輪機的設計載荷相同的情況下所需的燃氣輪機昂貴。此外，使尺寸過大的燃氣輪機在小於最優設計載荷的情況下運行會使得該燃氣輪機的效率降低。
在LNG裝置中使用燃氣輪機驅動器以向製冷劑壓縮機提供動力的另一個缺陷是，燃料在燃氣輪機中燃燒會生成排放物(例如NOx和SO2)，對該排放物必須監測以便符合當地的環境標準。當排放物的法規越來越嚴格時，進行監測並符合這些法規將很困難並且費用高昂。
在LNG裝置中使用燃氣輪機的另一個缺陷是，僅有少量公司製造合適的燃氣輪機。因此，如果對特定燃氣輪機的要求很高，則可用的尺寸合適的燃氣輪機將非常有限。
在LNG裝置中使用燃氣輪機為壓縮機提供動力的另一個缺陷是，燃氣輪機的起動非常困難並且費時。

發明內容
因此，需要提供一種使用能夠以很好的成本效率滿足LNG裝置的特定載荷需求的機械驅動器的新型天然氣液化系統。
此外，需要提供一種由於使用低排放的機械驅動器而使得排放物減少的新型天然氣液化系統。
此外，需要提供一種使用易於從世界上許多來源得到的機械驅動器的新型天然氣液化系統。
此外，需要提供一種使用容易起動且快速起動的機械驅動器的新型天然氣液化系統。
應指出，上述需求是示例性的，並且不需要由本發明來全部實現。從說明書和附圖中可清楚地了解本發明的其它需求和優點。
因此，在本發明的一個實施例中，提供一種用於使天然氣液化的方法，其包括以下步驟(a)使用第一電動機驅動第一壓縮機和第二壓縮機；(b)使用第二電動機驅動第三壓縮機和第四壓縮機；(c)在該第一和第三壓縮機中壓縮第一製冷循環的第一製冷劑；以及(d)在該第二和第四壓縮機中壓縮第二製冷循環的第二製冷劑。
在本發明的另一實施例中，提供一種用於使天然氣液化的方法，其包括以下步驟(a)在一熱電聯產(cogeneration)裝置中生成蒸汽和電；(b)使用至少一部分該電向第一電動機供電；(c)使用至少一部分該蒸汽向第一蒸汽輪機提供動力；(d)在由該第一電動機驅動的第一壓縮機中壓縮第一製冷循環的第一製冷劑；以及(e)在由該第一蒸汽輪機驅動的第二壓縮機中壓縮第二製冷循環的第二製冷劑。
在本發明的另一實施例中，提供一種用於使天然氣液化的裝置，該轉置通過多個連續的製冷循環來冷卻該天然氣。該裝置包括第一、第二和第三製冷循環以及第一、第二和第三電動機。該第一、第二和第三製冷循環包括分別用於壓縮第一、第二和第三製冷劑的第一、第二和第三壓縮機。該第一、第二和第三電動機可分別用於驅動該第一、第二和第三壓縮機。該第一製冷劑主要包括選自丙烷、丙烯及其混合物的碳氫化合物。該第二製冷劑主要包括選自乙烷、乙烯及其混合物的的碳氫化合物。該第三製冷劑主要包括甲烷。
在本發明的另一實施例中，提供一種用於使天然氣液化的裝置，該轉置通過多個連續的製冷循環來冷卻該天然氣。該裝置包括第一製冷循環、第二製冷循環、一熱電聯產裝置、第一電動機和第一蒸汽輪機。該第一製冷循環包括一用於壓縮第一製冷劑的第一壓縮機。該第二製冷循環包括一用於壓縮第二製冷劑的第二壓縮機。該熱電聯產裝置可用於同時生成電能和蒸汽。該第一電動機與該第一壓縮機可驅動地連接，並由至少一部分該熱電聯產裝置生成的電供電。該第一蒸汽輪機與該第二壓縮機可驅動地連接，並由至少一部分該熱電聯產裝置生成的蒸汽提供動力。


下面將參照附圖詳細說明本發明的一優選實施例，在附圖中圖1是一用於LNG生產的階式製冷工藝的簡化流程圖，其使用一種新型的驅動器和壓縮機系統。圖1中的標號可總結如下100-199用於主要為甲烷的流的管道200-299用於主要為甲烷的流的設備和容器300-399用於主要為丙烷的流的管道400-499用於主要為丙烷的流的設備和容器500-599用於主要為乙烯的流的管道600-699用於主要為乙烯的流的設備和容器700-799機械驅動器圖2是與圖1類似的簡化流程圖，其示出另一種用於LNG裝置的驅動器和動力系統。除了在圖2中的標號900-999表示驅動器且標號1000-1099表示動力系統之外，圖2中使用的標號與圖1中的相同。
圖3是與圖1和圖2類似的簡化流程圖，其示出另一種用於LNG裝置的驅動器和動力系統。除了在圖3中標號1100-1199表示驅動器且標號1200-1299表示動力系統之外，圖3中使用的標號與圖1和圖2中的相同。
具體實施例方式
在本文中，術語「開放式循環階式製冷工藝」是指包括至少一個封閉式製冷循環和一個開放式製冷循環的階式製冷工藝，其中在該開放式循環中使用的製冷劑/冷卻劑的沸點低於在該封閉式循環中使用的一種或多種製冷劑的沸點，並且由該封閉式循環中的一個或多個循環承擔使被壓縮的開放式循環製冷劑/冷卻劑冷凝的一部分冷卻載荷(cooling duty)。在本發明中，在開放式循環中使用甲烷流或主要為甲烷的流作為製冷劑/冷卻劑。該流由處理過的天然氣原料流和被壓縮的開放式的甲烷循環氣流構成。
階式製冷工藝的設計包括在熱力效率和資本費用之間實現平衡。在熱傳遞過程中，隨著加熱流體和冷卻流體之間的溫度梯度變小，熱力的不可逆性也減小，但是獲得這麼小的溫度梯度通常需要顯著增加熱傳遞區域的量、對各種處理設備進行大的修改並且適當選擇通過該設備的流量，以便確保流量以及入口溫度和出口溫度均與所需的加熱/冷卻負荷相符合。
一種用於使天然氣液化的最高效和最有效的方法是使用一種與膨脹式冷卻相結合的優化的階式操作。該液化過程包括在高壓例如大約4.31Mpa(大約625psia)下依次冷卻天然氣氣流，通過使氣流經過多級丙烷循環、多級乙烷或乙烯循環以及開放的甲烷循環來順序冷卻該氣流，該甲烷循環使用原料氣的一部分作為甲烷的來源，並且其中包括多級膨脹循環以進一步冷卻該氣流並將壓力降低到接近大氣壓力。在冷卻循環的次序中，首先使用沸點最高的冷卻劑，然後使用沸點居中的冷卻劑，最後使用沸點最低的冷卻劑。在本文中，術語「丙烷冷卻器」是指使用其沸點與丙烷或丙烯的沸點相同或接近的製冷劑的冷卻系統。術語「乙烯冷卻器」是指使用其沸點與乙烷或乙烯的沸點相同或接近的製冷劑的冷卻系統。術語「上遊」和「下遊」用於說明天然氣液化裝置的各種元件沿天然氣通過該裝置的流動路徑的相對位置。
各種預處理步驟提供一種用於從輸送給該裝置的天熱氣原料流中除去不希望有的成分例如酸氣、硫醇、汞和溼氣的方法。該氣流的組成可能有很大的變化。這裡，天然氣氣流可以是任何主要由甲烷構成的流，該甲烷大部分來源於天然氣原料流，這種原料流例如包含按體積計算至少85％的甲烷，餘下的是乙烷、較重的碳氫化合物、氮、二氧化碳和少量的其它雜質例如汞、硫化氫和硫醇。該預處理步驟可以是位於冷卻循環的上遊或初始循環中的一個早期冷卻階段的下遊的獨立的步驟。下面列出一些(非全部)本領域內的技術人員可容易地應用的方法。通常通過一個使用含胺的水溶液(aqueous amine-bearing solution)的吸附過程除去酸氣和較少量的硫醇。該處理步驟通常在該初始循環中的冷卻階段的上遊進行。在該初始冷卻循環的上遊，也可在該初始冷卻循環中的第一冷卻階段的下遊，在氣體壓縮和冷卻之後，通常通過兩級氣-液分離(處理)將大部分水分作為液體除去。通常通過汞吸附層除去汞。通常使用適當選擇的吸附層例如可再生的分子篩除去剩餘的水分和酸氣。
通常將經過預處理的天然氣原料流在高壓下傳送到液化工藝流程，或將其壓縮到高壓，即大於3.33MPa(500psia)，優選地大約3.44MPa到大約6.20MPa(大約500psia到大約900psia)，更優選地大約3.44MPa到大約4.65MPa(大約500psia到大約675psia)，還優選地大約4.13MPa到大約4.65MPa(大約600psia到大約675psia)，最優選地大約4.30MPa(大約625psia)。氣流的溫度通常是從接近環境溫度到稍高於環境溫度。典型的溫度範圍是15.5℃到58.8℃(60°F到138°F)。
如上所述，在多個多級(例如三級)循環或步驟中通過與多種冷卻劑，優選地為三種進行間接熱交換來冷卻天然氣原料流。隨著級數增加，對於一個確定的循環，其總的冷卻效率也提高，但是伴隨這種效率提高的是淨資本費用和工藝複雜度相應增加。在使用沸點較高的製冷劑的第一封閉式製冷循環中，原料氣優選地通過有效數量的製冷級，額定是兩個，優選地是兩到四個，尤其優選地是三級。該製冷劑優選地主要包括丙烷、丙烯或其混合物，更優選該冷卻劑包含至少大約75摩爾百分比的丙烷，尤其優選地至少90摩爾百分比的丙烷，並且最優選地該製冷劑基本上由丙烷組成。此後，在第二封閉式製冷循環中，經過處理的原料氣通過有效數量的製冷級與沸點較低的冷卻劑進行熱交換，該製冷級額定是兩個，優選地是兩到四個，尤其優選地是兩級或三級。該製冷劑優選地主要包括乙烷、乙烯或其混合物，更優選該製冷劑包含至少大約75摩爾百分比的乙烯，尤其優選地至少90摩爾百分比的乙烯，並且最優選地該製冷劑基本上由乙烯組成。每個冷卻級(製冷級)包括一個單獨的冷卻區域。如上所述，在該第二循環中該處理過的天然氣原料流與一個或多個再循環流(即被壓縮的開放式的甲烷循環氣流)在不同位置混合，從而生成液化流。在該第二冷卻循環的最後一級中，使該液化流的大部分，優選地全部冷凝(即液化)，從而生成加壓的LNG運載流。通常，在此位置的工藝壓力僅稍低於供給第一循環的第一級的被預處理的原料氣的壓力。
通常，天然氣原料流所包含的C2+成分的量會使得在一個或多個冷卻級中形成富含C2+的液體。通過氣-液分離裝置，優選地為一個或多個常規的氣-液分離器移出該液體。通常，在每一級中控制對天然氣的連續冷卻以便從天然氣中移出儘可能多的C2和分子量較高的碳氫化合物，以生成以甲烷為主的氣流和包含大量乙烷和較重的成分的液流。有效數量的氣/液分離裝置位於冷卻區域的下遊的重要位置以便除去富含C2+成分的液流。氣/液分離裝置，優選地為常規的氣/液分離器的準確位置和數量取決於許多操作參數，例如天然氣原料流的C2+組分、LNG產品所需的BTU含量、C2+成分對於其它應用的價值，以及LNG裝置和天然氣生產的技術領域內的技術人員通常考慮的其它因素。可通過單級閃蒸或分餾塔對C2+碳氫化合物流脫甲烷。在後者的情況中，得到的富含甲烷的流可在一定壓力下直接返回到液化過程。在前者的情況中，該富含甲烷的流可被再次加壓和循環或可用作燃料氣體。該C2+碳氫化合物流或被脫甲烷的C2+碳氫化合物流可用作燃料，或例如通過在一個或多個分餾區域內分餾而被進一步處理，以生成富含特定化學成分(例如，C2、C3、C4和C5+)的特定流。
然後在被稱為開放式甲烷循環的第三循環或步驟中，通過使被加壓的LNG運載流在一主甲烷節熱器(economizer)中與以一種下面所述的方式在此第三循環中生成的閃蒸氣體(即閃蒸氣流)接觸，並通過使該被加壓的LNG運載流膨脹到接近大氣壓力，來進一步冷卻該被加壓的LNG運載流。在該第三製冷循環中的用作製冷劑的閃蒸氣體優選地主要包括甲烷，更優選地該製冷劑包含至少大約75摩爾百分比的甲烷，尤其優選地包含至少90摩爾百分比的甲烷，最優選地該製冷劑基本上由甲烷組成。在該被加壓的LNG運載流膨脹到接近大氣壓力期間，該被加壓的LNG運載流通過至少一次，優選地為二到四次，更優選地為三次膨脹被冷卻，其中每次膨脹使用Joule-Thomson膨脹閥或液力膨脹器作為減壓裝置。在膨脹之後，使用分離器對該氣-液產品進行分離。當使用並正確地操作液力膨脹器時，在閃蒸步驟中所獲得的較高的功率回收效率、流的溫度的大大降低以及生成較少的蒸汽(這些效果)往往可以大大抵消因該膨脹器產生的更多的資本費用和運行費用。在一個實施例中，可通過首先用一個或多個液力膨脹器閃蒸該流的一部分，然後藉助於間接熱交換裝置用所述閃蒸氣流在閃蒸之前冷卻該被加壓的LNG運載流的剩餘部分，從而在閃蒸之前進一步冷卻該被加壓的LNG運載流。然後，根據溫度和壓力情況使該被加熱的閃蒸氣流返回適當的位置以在該開放式甲烷循環中再循環，然後被再壓縮。
當進入該第三循環的被加壓的LNG運載流，優選地為液流的壓力優選地為3.79MPa-4.48MPa(大約550-650psia)時，三級閃蒸過程的典型的閃蒸壓力是大約1.17-1.45，0.31-0.516，以及0.069-0.275MPa(大約170-210，45-75，以及10-40psia)。將該被加壓的LNG運載流優選地為液流閃蒸到接近大氣壓力可生成溫度為大約-151℃到-162℃(大約-240°F到-260°F)的LNG產品。
階式工藝使用一種或多種製冷劑以便將熱能從天然氣流傳遞給該製冷劑並最終將所述熱能傳遞到環境中。本質上，整個的製冷系統用作一熱泵，其在天然氣流被逐漸冷卻到越來越低的溫度時從該天然氣流中除去熱能。
液化工藝可使用以下多種冷卻(方法)之一，該冷卻(方法)包括但不局限於(a)間接熱交換，(b)蒸發和(c)膨脹或減壓。這裡，間接熱交換是指這樣一個過程，其中製冷劑冷卻該要被冷卻的物質但在該製冷劑和該要被冷卻的物質之間沒有實際的物理接觸。間接熱交換方式的具體示例包括在殼管式換熱器、釜式(core-in-kettle)換熱器以及釺焊鋁製板翅換熱器中進行的熱交換。製冷劑和要被冷卻的物質的物理狀態可根據系統的需求以及所選擇的換熱器的類型而變化。因此，當製冷劑處於液態並且該要被冷卻的物質處於液態或氣態時，或者當其中一種物質發生相變並且工藝條件不適於使用釜式換熱器時，通常使用殼管式換熱器。例如，鋁和鋁合金優選地是構成該換熱器管(core)的材料，但是這些材料可能在指定的工藝條件下不適用。當製冷劑處於氣態並且該將被冷卻的物質處於液態或氣態時，通常使用板翅式換熱器。最後，當要被冷卻的物質處於液態或氣態而製冷劑在熱交換期間發生從液態到氣態的相變時，通常使用釜式換熱器。
蒸發冷卻是指通過在系統保持恆定壓力的條件下使物質的一部分蒸發或汽化來冷卻該物質。因此，在蒸發過程中，該物質的蒸發的部分從該物質的保持液態的部分吸收熱量，從而冷卻該液態部分。
最後，膨脹或減壓冷卻是指在使氣體、液體或兩相系統通過一減壓裝置以減小其壓力時發生的冷卻。在一實施例中，該膨脹裝置是一Joule-Thomson膨脹閥。在另一實施例中，該膨脹裝置是液力膨脹器或氣體膨脹器。因為膨脹器可從膨脹過程中回收工作能量，所以通過膨脹可使工藝流的溫度較低。
圖1中示出的流程示意圖和裝置是本發明的液化工藝的一優選實施例。本領域內的技術人員應當認識到，圖1僅是示意性視圖，因此為了清楚起見，省略了工業設備為成功運行所必需的許多裝置。這些裝置包括例如壓縮機控制器、流量和水位測量器以及相應的控制器、溫度和壓力控制器、泵、電機、過濾器、附加的換熱器，以及閥等。可根據標準的工程實踐配備這些裝置。
為了便於理解圖1，使用以下的標號命名。標號為100-199的項對應於主要容納甲烷的流動管路或管道。標號為200-299的項是容納和/或處理主要包含甲烷的液流的工藝容器和設備。標號為300-399的項是容納和/或處理主要包含丙烷的液流的流動管路或管道。標號為400-499的項是容納和/或處理主要包含丙烷的液流的工藝容器和設備。標號為500-599的項是主要容納乙烯的流動管路或管道。標號為600-699的項是容納和/或處理主要包含乙烯的液流的工藝容器和設備。標號為700-799的項是機械驅動器。
參照圖1，如上所述的，天然氣原料流從一天然氣管道進入管道100。在一入口壓縮機202中，天然氣被壓縮並被空氣冷卻，從而從壓縮機202流出的天然氣的壓力通常在大約3.44MPa到大約5.51Mpa(大約500psia到大約800psia)的範圍內，溫度通常在大約23.8℃到大約79.4℃(大約75°F到大約175°F)的範圍內。然後，天然氣經由管道102流入一酸氣去除單元204。酸氣去除單元優選地使用胺溶劑(例如Diglycol Amine)以除去酸氣例如CO2和H2S。優選地，酸氣去除單元204可用於將CO2除至小於50ppmv，將H2S除至小於2ppmv。在除去酸氣之後，天然氣經由管道104傳送給可用於除去天然氣中基本所有的水分的脫水單元206。脫水單元206優選地使用多層的可再生分子篩系統來乾燥該天然氣。然後被乾燥的天然氣經由管道106傳送到一汞去除系統208。汞去除系統208優選地使用至少一個包含浸硫活性碳的固定的床式容器(bed vessel)以從天然氣中除去汞。所得到的經過預處理的天然氣通過管道108進入該液化系統。
作為第一製冷循環的一部分，在分別被第一和第二電動機驅動器700、702驅動的第一和第二多級丙烷壓縮機400、402中壓縮氣態丙烷。儘管可以使用由一個驅動器驅動的機械連接在一起的分離的單元，但是該三級壓縮優選地由一個整體單元(即主體部分)提供。一旦壓縮完，則分別經由管道300、302將從第一和第二丙烷壓縮機400、402流出的壓縮過的丙烷引入一共用管道304中。然後該壓縮過的丙烷通過共用管道304到達冷卻器404。緊接該冷卻器404下遊的液化丙烷的壓力和溫度優選地為大約37.7-54.4℃和1.17-1.45Mpa(大約100-130°F和170-210psia)。儘管圖1中未示出，但是優選地，一分離容器可位於冷卻器404的下遊以及膨脹閥406的上遊以便從液化丙烷中除去剩餘的輕的成分。該容器可以由單級氣液分離器組成，或者更複雜地由一蓄積器部分、一冷凝器部分以及一吸收器部分組成，後兩者可連續操作或定期地在線以便從丙烷中除去剩餘的輕的成分。根據具體情況，流出該容器的流或流出冷卻器404的流通過一管道306到達一減壓裝置例如膨脹閥406，在其中通過蒸發或閃蒸該液化丙烷的一部分以減小該液化丙烷的壓力。然後，所得到的兩相產物通過管道308流到高階丙烷冷卻器408，以便通過間接熱交換裝置239、210和606與經由管道158引入的氣態甲烷製冷劑、經由管道108引入的天然氣原料流，以及經由管道506引入的氣態乙烯製冷劑進行間接熱交換，從而生成分別經由管道160、110和312輸送的冷卻過的氣流。
從冷卻器408流出的被閃蒸的丙烷氣通過管道310返回到該第一和第二丙烷壓縮機400、402的高階入口。剩餘的液態丙烷通過管道312，並因通過一減壓裝置(示出為膨脹閥410)其壓力進一步降低，於是該液態丙烷的另一部分被閃蒸。然後，所得的兩相流通過管道314被供給到一中間級丙烷冷卻器412，從而為冷卻器412提供冷卻劑。
從高階丙烷冷卻器408流出的冷卻過的天然氣原料流經由管道110流到一分液容器210，在該容器中氣相和液相分離。經由管道112移出富含C3+成分的液相。經由管道114移出氣相併將該氣相傳送到中間級丙烷冷卻器412。經由管道508將乙烯製冷劑引入冷卻器412。在冷卻器412中，分別用間接熱交換裝置214和608冷卻該處理過的天然氣流和乙烯製冷劑流，從而生成通過管道116和510的被冷卻的處理過的天然氣流和乙烯製冷劑流。丙烷製冷劑的被這樣蒸發的部分被分離出來並通過管道316到達丙烷壓縮機400、402的中間級的入口。液態丙烷通過管道318，並因通過一減壓裝置(示出為膨脹閥414)其壓力進一步降低，於是另一部分液化丙烷被閃蒸。然後，所得的兩相流通過管道320被供給到一低階丙烷冷卻器/冷凝器416，從而向冷卻器416提供冷卻劑。
如圖1所示，被冷卻的處理過的天然氣流從中間級丙烷冷卻器412經由管道116流到低階的丙烷冷卻器/冷凝器416。在冷凝器416中，通過間接熱交換裝置216冷卻該流。乙烯製冷劑流以類似的方式從中間級丙烷冷卻器412經由管道510流到低階丙烷冷卻器/冷凝器416。在該冷卻器/冷凝器中，通過間接熱交換裝置610幾乎使該乙烯製冷劑全部冷凝。從該低階丙烷冷卻器/冷凝器416移出該蒸發的丙烷並經由管道322將其返回到丙烷壓縮機400、402的低階入口。儘管圖1示出在同一容器中冷卻通過管道116和510提供的流，但是冷卻流116以及冷卻和冷凝流510可分別在單獨的工藝容器(例如，一個單獨的冷卻器和一個單獨的冷凝器)中進行。
如圖1中所示，經由管道162提供一部分經冷卻的壓縮的開放式甲烷循環氣流，該氣流與通過管道118流出低階丙烷冷卻劑/冷凝器416的處理過的天然氣原料流組合，從而形成液化流，該液化流然後經由管道120被引入高階乙烯冷卻器618。乙烯製冷劑通過管道512流出低階丙烷冷卻器/冷凝器416並供給到一分離容器612，在該容器中通過管道513移出輕的成分，並經由管道514移出冷凝的乙烯。分離容器612類似於前面所述的用於從液化丙烷製冷劑中移出輕的成分的容器，它可以是單級氣/液分離器或對從該系統移出的輕的成分有更大的選擇性的多級操作(組件)。在此過程中在該位置的乙烯製冷劑的溫度通常在大約-26℃到大約-34.4℃(大約-15°F到大約-30°F)的範圍內，並且壓力在大約1.8到大約2.07MPa(大約270psia到大約300psia)的範圍內。然後，該乙烯製冷劑經由管道514流入一主乙烯節熱器690，其中使用間接熱交換裝置614冷卻該製冷劑，然後經由管道516移出該製冷劑，並將該製冷劑傳送到一減壓裝置例如膨脹閥616，於是該製冷劑被閃蒸到預先選擇的溫度和壓力並經由管道518供給高階乙烯冷卻器618。經由管道520從該冷卻器中移出蒸汽，並將蒸汽傳送給主乙烯節熱器690，在該節熱器中該蒸汽用作通過間接熱交換裝置619的冷卻劑。然後，經由管道522從該乙烯節熱器690中移出乙烯蒸汽，並將該蒸汽傳送給第一和第二乙烯壓縮機600、602的高階入口。經由管道524移出沒有在該高階乙烯冷卻器618中蒸發的乙烯冷卻劑，並將其返回到乙烯節熱器690以便通過間接熱交換裝置620進一步冷卻，該冷卻劑經由管道526從該乙烯節熱器690中被移出，並在一減壓裝置(示出為膨脹閥622)中被閃蒸，隨之經由管道528將所得的兩相產物引入一低階乙烯冷卻器624。通過管道122從該高階乙烯冷卻器618移出該液化流，並將其直接供給低階乙烯冷卻器624，在該冷卻器中通過間接熱交換裝置220該液化流進行進一步冷卻並且部分冷凝。然後，所得的兩相流經由管道124流入一兩相分離器222，從該分離器生成通過管道128的富含甲烷的蒸汽流，和通過管道126的富含C2+成分的液流，該液流隨後在容器224中被閃蒸或分餾，從而生成通過管道132的較重的流以及經由管道164傳送的第二富含甲烷的流，該第二富含甲烷的流與通過管道150的第二流混合之後供給高階甲烷壓縮機234、236。
管道128中的流和經由管道129提供的冷卻過的被壓縮的開放式甲烷循環氣流相混合，並經由管道130供給到一低階乙烯冷凝器628，在該冷凝器中該流通過間接熱交換裝置226與從低階乙烯冷卻器624流出的液體進行熱交換，該液體經由管道532傳送到低階乙烯冷凝器628。在冷凝器628中，該混合流被冷凝，並且從該冷凝器628中通過管道134排出，成為加壓的LNG運載流。通過管道530的從低階的乙烯冷卻器624流出的蒸汽和通過管道534的從低階乙烯冷凝器628流出的蒸汽相混合，並經由管道536傳送到主乙烯節熱器690，在其中該蒸汽用作通過間接熱交換裝置630的冷卻劑。然後，該流通過管道538從主乙烯節熱器690傳送到乙烯壓縮機600、602的低階入口。如圖1中所示，將來源於經由壓縮機600、602的低階入口引入的蒸汽的該壓縮機排出物移出，通過中間級冷卻器640、642對其冷卻，並使其返回乙烯壓縮機600、602以便與管道522中的高階流一起注入(該壓縮機)。儘管該兩級的每一級均可以是一個單獨的組件並且這些組件機械連接在一公共驅動器上，但優選地該兩級是一個整體組件。乙烯壓縮機600、602的壓縮的乙烯產物經由管道500和502傳送到一共用管道504。然後，該壓縮的乙烯經由共用管道504傳送到下遊冷卻器604。冷卻器604的產物經由管道506流動，並如上所述被引入高階丙烷冷卻器408。
管道134中的該加壓的LNG運載流的溫度通常在從大約-95℃到大約-78.8℃(大約-140°F到大約-110°F)的範圍內，並且壓力通常在從大約600psia到大約630psia的範圍內，該流優選地全部是液流。該流經由管道134通過一主甲烷節熱器290，在其中使用間接熱交換裝置228進一步冷卻該流，這在下文中將說明。從該主甲烷節熱器290流出的加壓的LNG運載流通過管道136，並且因通過一減壓裝置(示出為膨脹閥229)其壓力進一步降低，該減壓裝置蒸發或閃蒸該氣流的一部分從而生成閃蒸氣流。然後，該經過閃蒸的流經由管道138傳送到一高階甲烷閃蒸器230，在該閃蒸器中該流分離成一從管道140排出的閃蒸氣流和一從管道166排出的液相流(即被加壓的LNG運載流)。然後，該閃蒸氣流經由管道140傳送到主甲烷節熱器290，在該裝置中該流用作通過間接熱交換裝置232的冷卻劑。該閃蒸氣流(即被加熱的閃蒸氣流)經由管道150流出該主甲烷節熱器290，在該管道150中該閃蒸氣流與通過管道164傳送的氣流相混合。然後，這些流供給到高階甲烷壓縮機234、236的入口。管道166中的液相通過第二甲烷節熱器244，在其中使用下遊的閃蒸氣流通過間接熱交換裝置246進一步冷卻該液體。被冷卻的液體經由管道168離開該第二甲烷節熱器244，並且被一減壓裝置(示出為膨脹閥248)膨脹或閃蒸以進一步降低壓力，同時該液體的第二部分被蒸發。然後，該經過閃蒸的流被傳送到中間級的甲烷閃蒸器250，在其中該流被分離成一通過管道172的閃蒸氣流和一通過管道170的液相流。該閃蒸氣流通過管道172流到第二甲烷節熱器244，其中該氣體經由間接熱交換裝置252冷卻通過管道166引入到該節熱器244的液體。管道174用作第二甲烷節熱器244中的間接熱交換裝置252和主甲烷節熱器290中的間接熱交換裝置254之間的流動管道。被加熱的閃蒸氣流經由管道176從主甲烷節熱器290流出，該管道176與中間級的甲烷壓縮機256、258的入口相連接。因通過一減壓裝置(示出為膨脹閥260)，經由管道170離開該中間級閃蒸器250的液相的壓力進一步降低，優選為大約172kPa(25psia)。再次蒸發或閃蒸該液化氣體的第三部分。從膨脹閥260流出的流體傳送到最後的或低階閃蒸器262。在閃蒸器262中，分離出作為閃蒸氣流的汽相，並且使其通過管道180傳送到第二甲烷節熱器244，在其中該閃蒸氣流用作通過間接熱交換裝置264的冷卻劑，然後經由與該主甲烷節熱器290相連接的管道182離開第二甲烷節熱器244，在該節熱器290中該閃蒸氣體用作通過間接熱交換裝置266的冷卻劑，並最終通過與低階甲烷壓縮機268、270的入口相連接的管道184流出該主甲烷節熱器290。閃蒸器262的液化天然氣產物(即LNG流)通過管道178傳送給儲存單元，該產物接近大氣壓力。優選地，從該儲存單元流出的低壓、低溫LNG汽化蒸汽流可通過與管道180、182或184中的低壓閃蒸氣體相混合而被復原；根據要儘可能接近地使氣流溫度匹配的需要選擇管道。根據傳統實踐，可將儲存單元中的液化天然氣(LNG)運輸到需要的地點(通常通過遠洋LNG油輪)。然後，可將該LNG在陸上的LNG樞紐進行汽化以便通過傳統的天然氣管道以氣態進行運輸。
如圖1所示，甲烷壓縮機234、236、256、258、268、270優選地為機械連接到一起以被兩個驅動器704和706驅動的獨立單元。在進行第二級壓縮之前，來自低階甲烷壓縮機268、270的壓縮氣體通過中間級冷卻器280、282並與管道176中的中壓氣體相混合。在進行第三級壓縮之前，來自中間級甲烷壓縮機256、258的壓縮氣體通過中間級冷卻器284、286並與經由管道150提供的高壓氣體相混合。該壓縮氣體(即壓縮過的開放式甲烷循環氣流)通過管道152、154從高階甲烷壓縮機234、236排出，並在管道156內相混合。然後，如上所述，該被壓縮的甲烷氣在冷卻器238中被冷卻並經由管道158傳送到高階丙烷冷卻器408。該流在冷卻器408中通過間接熱交換裝置239進行冷卻，並經由管道160流到該主甲烷節熱器290中。這裡以及如上所述，壓縮機也指每個壓縮級以及任何與級間冷卻相關的設備。
如圖1所示，從冷卻器408流出並進入主甲烷節熱器290的被壓縮的開放式甲烷循環氣流通過流經間接熱交換裝置240而被全部冷卻。然後，經由管道162移出該被冷卻的氣流的一部分，並使其在高階乙烯冷卻器618的上遊與處理過的天然氣原料流相混合。在主甲烷節熱器290中該被冷卻的氣流的剩餘部分通過間接熱交換裝置242被進一步冷卻，並且通過管道129從其中排出。該流在乙烯冷凝器628的上遊的一個位置與管道128中的流相混合，然後在乙烯冷凝器628中，該液化流的大部分通過流經間接熱交換裝置226而發生液化。
如圖1所示，優選地，第一丙烷壓縮機400和第一乙烯壓縮機600由一個第一電動機700驅動，而第二丙烷壓縮機402和第二乙烯壓縮機602由一個第二電動機702驅動。該第一和第二電動機700、702可以是任何合適的市場上可買到的電動機。從圖1可見，丙烷壓縮機400、402和乙烯壓縮機600、602都並行地流體連通到它們各自的丙烷製冷循環和乙烯製冷循環中，從而每個壓縮機可為在各製冷循環中使用的大約一半製冷劑流提供全部壓力增量。這種多個丙烷和乙烯壓縮機的並行配置可提供一種「兩套配置」的設計，該設計可大大提高LNG裝置的可用性。因此，例如，即使需要關閉第一電動機700以便進行維護或維修，整個LNG裝置也不需要關閉，因為仍可使用第二電動機702、第二丙烷壓縮機402和第二乙烯壓縮機602以保持該裝置在線。
這種「兩套配置」的理念還可通過使用兩個驅動器704、706向甲烷壓縮機234、236、256、258、268、270提供動力來表現。第三電動機704用於向第一高階甲烷壓縮機234、第一中間級甲烷壓縮機256和第一低階甲烷壓縮機268提供動力，而第四電動機706用於向第二高階甲烷壓縮機236、第二中間級甲烷壓縮機258和第二低階甲烷壓縮機270提供動力。該第三和第四電動機704、706可以是任何合適的市場上可買到的電動機。從圖1可見，該第一甲烷壓縮機234、256、268互相串聯並且與第二甲烷壓縮機236、258、270並行地流體連通到該開放式甲烷製冷循環中。因此，第一甲烷壓縮機234、256、268相配合以便為該開放式甲烷製冷循環中的大約一半甲烷製冷劑流提供全部壓力增量，每個第一壓縮機268、256、234提供該全部壓力增量的一部分。同樣，第二甲烷壓縮機236、258、270相配合以便為該開放式甲烷製冷循環中的大約另一半甲烷製冷劑流提供全部壓力增量，每個第二壓縮機270、258、236提供該全部壓力增量的一部分。甲烷驅動器和壓縮機的這種配置與該「兩套配置」的設計理念一致。因此，例如，即使需要關閉第三電動機704以便進行維護或維修，整個LNG裝置也不需要關閉，因為仍可使用第四電動機706、第二甲烷壓縮機236、258、270以保持該裝置在線。
可使用多種方法協助起動電動機700，702、704、706。在起動過程中，可能難以克服與電動機700，702、704、706及其相關壓縮機的初始旋轉有關的慣性力和流體阻力。因此，可使一變頻驅動器與電動機700，702、704、706相連接以協助起動。另一種協助起動的方法包括抽空壓縮機以使在起動過程中阻擋電動機旋轉的流體阻力最小。此外，可在電動機和壓縮機之間設置液力聯軸器或液力變扭器，從而電動機可在來自壓縮機的載荷很小或者沒有載荷的情況下起動，然後當電動機到達一定速度時，液力聯軸器或液力變扭器可將壓縮機載荷逐漸施加到電動機上。如果使用液力變扭器，則優選地該液力變扭器使用一機械鎖定裝置，一旦電動機和壓縮機到達一定速度，則該鎖定裝置就可使電動機和相關壓縮機互相直接地機械連接。
參照圖2，其中示出天然氣液化系統的另一種實施例。儘管圖2所示的天然氣液化系統的許多部件與圖1中所示的相同，但是圖2的系統使用另一種驅動器和動力系統。圖2中的大部分部件(即部件100-699)與圖1中的部件相同，並且使用同樣的標號。
圖2中所示的天然氣液化系統使用一熱電聯產裝置1000，該裝置可通過燃料例如天然氣的燃燒而同時生成熱能(即蒸汽)和電能。第一丙烷壓縮機400和第一乙烯壓縮機600由第一電動機900驅動，而第二丙烷壓縮機402和第二乙烯壓縮機602由第二電動機902驅動。電動機900、902由熱電聯產裝置1000所生成的電能的至少一部分供電，該電能通過電線1002、1003、1005傳送給電動機900、902。
使用第一蒸汽輪機904向第一高階壓縮機234、第一中間級甲烷壓縮機256和第一低階甲烷壓縮機268提供動力，同時使用第二蒸汽輪機906向第二高階甲烷壓縮機236、第二中間級甲烷壓縮機258和第二低階甲烷壓縮機270提供動力。蒸汽輪機904、906由熱電聯產裝置1000所生成的蒸汽的至少一部分提供動力，該蒸汽通過蒸汽管道1004、1006、1008傳送給蒸汽輪機904、906。
第一起動/助動電動機908可與第一電動機900驅動連接，同時第二起動/助動電動機910可與第二電動機902驅動連接。起動/助動電動機908、910可在起動模式或助動模式工作，在起動模式中，在起動過程中起動/助動電動機908、910協助使較大的電動機900、902旋轉，在助動模式中，在正常工作期間，起動/助動電動機908、910協助電動機900、902向壓縮機400、402、600、602供電。起動/助動電動機908、910由熱電聯產裝置1000生成的電能供電，該電能通過電線1010、1012、1014進行傳送。
參照圖3，其中示出一個與圖1和圖2所示的系統相類似的天然氣液化系統，該系統包括另一種驅動器和動力系統。使用一熱電聯產裝置1200通過經由電線1202、1203、1205傳導的電能向電動機1100、1102供電。熱電聯產裝置1200還可通過經由蒸汽管道1204、1206、1208、1210傳送的蒸汽向蒸汽輪機1104、1106提供動力。
第一起動/助動蒸汽輪機1108與第一電動機1100驅動連接，同時第二起動/助動蒸汽輪機1110與第二電動機1102驅動連接。起動/助動蒸汽輪機1108、1110由熱電聯產裝置1200生成的蒸汽提供動力，該蒸汽通過管道1204、1212、1214、1216傳送給起動/助動蒸汽輪機1108、1110。在起動過程中，起動/助動蒸汽輪機1108、1110可幫助使電動機1100、1102旋轉。在天然氣液化系統的正常工作期間，起動/助動蒸汽輪機1108、1110可協助電動機1100、1102驅動壓縮機400、402、600、602。
上述的本發明的優選形式僅用作示例，而不應用於限定本發明的範圍。本領域內的技術人員可容易地對上述的示例性實施例進行各種變型而不會偏離本發明範圍。
因此，發明人的目的是根據等同原則確定和評價本發明的合理的公平的範圍。該範圍適用於任何本質上不偏離由下面的權利要求書闡明的本發明的範圍但卻偏離其字面範圍的裝置。
權利要求
1.一種用於使天然氣液化的方法，所述方法包括以下步驟(a)使用第一電動機驅動第一壓縮機和第二壓縮機；(b)使用第二電動機驅動第三壓縮機和第四壓縮機；(c)在該第一和第三壓縮機中壓縮第一製冷循環的第一製冷劑；以及(d)在該第二和第四壓縮機中壓縮第二製冷循環的第二製冷劑。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於，所述第一和第三壓縮機並行地流體連通到該第一製冷循環中，所述第二和第四壓縮機並行地流體連通到該第二製冷循環中。
3.根據權利要求2的方法，其特徵在於，所述第一製冷劑主要包括選自丙烷、丙烯及其混合物的碳氫化合物。
4.根據權利要求3的方法，其特徵在於，所述第二製冷劑主要包括選自乙烷、乙烯及其混合物的碳氫化合物。
5.根據權利要求3的方法，其特徵在於，該方法還包括以下步驟(e)使用第三電動機驅動第五壓縮機；以及(f)在該第五壓縮機內壓縮第三製冷循環的第三製冷劑。
6.根據權利要求5的方法，其特徵在於，所述第二製冷劑主要包括選自乙烷、乙烯及其混合物的碳氫化合物，所述第三製冷劑主要包括甲烷。
7.根據權利要求6的方法，其特徵在於，該方法還包括以下步驟(g)使用第四電動機驅動第六壓縮機；以及(h)在該第六壓縮機內壓縮該第三製冷循環的第三製冷劑。
8.根據權利要求7的方法，其特徵在於，所述第五和第六壓縮機並行地流體連通到該第三製冷循環中。
9.根據權利要求8的方法，其特徵在於，所述第一製冷劑主要包括丙烷，所述第二製冷劑主要包括乙烯，所述第三製冷劑主要包括甲烷。
10.根據權利要求1的方法，其特徵在於，該方法還包括以下步驟(i)蒸發通過步驟(a)-(d)生成的液化天然氣。
11.一種用於使天然氣液化的方法，所述方法包括以下步驟(a)在一熱電聯產裝置中生成蒸汽和電；(b)使用至少一部分該電向第一電動機供電；(c)使用至少一部分該蒸汽向第一蒸汽輪機提供動力；(d)在由該第一電動機驅動的第一壓縮機中壓縮第一製冷循環的第一製冷劑；(e)在由該第一蒸汽輪機驅動的第二壓縮機中壓縮第二製冷循環的第二製冷劑；(f)使用至少一部分該電向第二電動機供電；(g)在由該第二電動機驅動的第三壓縮機中壓縮該第一製冷循環的第一製冷劑；(h)使用至少一部分該蒸汽向第二蒸汽輪機提供動力；(i)在由該第二蒸汽輪機驅動的第四壓縮機中壓縮該第二製冷循環的第二製冷劑；所述第一和第三壓縮機並行地流體連通到該第一製冷循環中，所述第二和第四壓縮機並行地流體連通到該第二製冷循環中。
12.根據權利要求11的方法，其特徵在於，所述第一製冷劑主要包括丙烷、丙烯及其混合物。
13.根據權利要求12的方法，其特徵在於，所述第二製冷劑主要包括甲烷。
14.根據權利要求11的方法，其特徵在於，所述第一製冷劑主要包括選自丙烷、丙烯及其混合物的碳氫化合物，所述第二製冷劑主要包括甲烷。
15.根據權利要求14的方法，其特徵在於，該方法還包括以下步驟(j)在由該第一電動機驅動的第五壓縮機內壓縮第三製冷循環的第三製冷劑；以及(k)在由該第二電動機驅動的第六壓縮機內壓縮該第三製冷循環的該第三製冷劑。
16.根據權利要求15的方法，其特徵在於，所述第五和第六壓縮機並行地流體連通到該第三製冷循環中。
17.根據權利要求16的方法，其特徵在於，所述第一製冷劑主要包括丙烷，所述第二製冷劑主要包括甲烷，所述第三製冷劑主要包括乙烯。
18.根據權利要求11的方法，其特徵在於，該方法還包括以下步驟(l)蒸發通過步驟(a)-(e)生成的液化天然氣。
19.一種用於使天然氣液化的裝置，該裝置通過多個使用不同製冷劑的連續的製冷循環來冷卻該天然氣，所述裝置包括包括用於壓縮第一製冷劑的第一壓縮機的第一製冷循環；包括用於壓縮第二製冷劑的第二壓縮機的第二製冷循環；包括用於壓縮第三製冷劑的第三壓縮機的第三製冷循環；用於驅動該第一壓縮機的第一電動機；用於驅動該第二壓縮機的第二電動機；以及用於驅動該第三壓縮機的第三電動機，所述第一製冷劑主要包括選自丙烷、丙烯及其混合物的碳氫化合物，所述第二製冷劑主要包括選自乙烷、乙烯及其混合物的碳氫化合物，所述第三製冷劑主要包括甲烷，所述第二製冷循環包括第四壓縮機，該第四壓縮機與該第一電動機驅動連接並可用於壓縮該第二製冷劑，所述第一製冷循環包括第五壓縮機，該第五壓縮機與該第二電動機驅動連接並可用於壓縮該第一製冷劑，所述第一和第五壓縮機並行地流體連通到該第一製冷循環中，所述第二和第四壓縮機並行地流體連通到該第二製冷循環中。
20.根據權利要求19的裝置，其特徵在於，所述第一製冷循環位於該第二製冷循環的上遊，所述第二製冷循環位於該第三製冷循環的上遊。
21.根據權利要求19的裝置，其特徵在於，所述第三製冷循環是一開放式甲烷循環。
22.根據權利要求19的裝置，其特徵在於，所述第一製冷劑主要包括丙烷，所述第二製冷劑主要包括乙烯，所述第三製冷劑主要包括甲烷。
23.根據權利要求19的裝置，其特徵在於，所述第一製冷劑主要包括丙烷，所述第二製冷劑主要包括乙烯。
24.一種用於使天然氣液化的裝置，該裝置通過多個使用不同製冷劑的連續的製冷循環來冷卻該天然氣，所述裝置包括包括用於壓縮第一製冷劑的第一壓縮機的第一製冷循環；包括用於壓縮第二製冷劑的第二壓縮機的第二製冷循環；包括用於壓縮第三製冷劑的第三壓縮機的第三製冷循環；用於驅動該第一壓縮機的第一電動機；用於驅動該第二壓縮機的第二電動機；以及用於驅動該第三壓縮機的第三電動機，所述第一製冷劑主要包括選自丙烷、丙烯及其混合物的碳氫化合物，所述第二製冷劑主要包括選自乙烷、乙烯及其混合物的碳氫化合物，所述第三製冷劑主要包括甲烷；以及一與該第一電動機驅動連接的起動/助動電動機；當該起動/助動電動機在起動模式下工作時，在該第一電動機起動過程中所述起動/助動電動機可用於協助起動該第一電動機的旋轉；當該起動/助動電動機在助動模式下工作時，所述起動/助動電動機可用於協助該第一電動機驅動該第一壓縮機。
25.一種用於使天然氣液化的裝置，該裝置通過多個使用不同製冷劑的連續的製冷循環來冷卻該天然氣，所述裝置包括包括用於壓縮第一製冷劑的第一壓縮機的第一製冷循環；包括用於壓縮第二製冷劑的第二壓縮機的第二製冷循環；包括用於壓縮第三製冷劑的第三壓縮機的第三製冷循環；用於驅動該第一壓縮機的第一電動機；用於驅動該第二壓縮機的第二電動機；以及用於驅動該第三壓縮機的第三電動機，所述第一製冷劑主要包括選自丙烷、丙烯及其混合物的碳氫化合物，所述第二製冷劑主要包括選自乙烷、乙烯及其混合物的碳氫化合物，所述第三製冷劑主要包括甲烷；以及一與該第一電動機驅動連接並可用於協助起動該第一電動機的蒸汽輪機。
26.一種用於使天然氣液化的裝置，該裝置通過多個使用不同製冷劑的連續的製冷循環來冷卻該天然氣，所述裝置包括包括用於壓縮第一製冷劑的第一壓縮機的第一製冷循環；包括用於壓縮第二製冷劑的第二壓縮機的第二製冷循環；包括用於壓縮第三製冷劑的第三壓縮機的第三製冷循環；用於驅動該第一壓縮機的第一電動機；用於驅動該第二壓縮機的第二電動機；用於驅動該第三壓縮機的第三電動機，所述第一製冷劑主要包括選自丙烷、丙烯及其混合物的碳氫化合物，所述第二製冷劑主要包括選自乙烷、乙烯及其混合物的碳氫化合物，所述第三製冷劑主要包括甲烷；一與該第一電動機驅動連接並可用於協助起動該第一電動機的蒸汽輪機；以及一可用於生成電能和蒸汽的熱電聯產裝置，所述第一、第二和第三電動機由至少一部分該電能供電，所述蒸汽輪機由至少一部分該蒸汽提供動力。
27.一種用於使天然氣液化的裝置，該裝置通過多個使用不同製冷劑的連續的製冷循環來冷卻該天然氣，所述裝置包括包括用於壓縮第一製冷劑的第一壓縮機的第一製冷循環；包括用於壓縮第二製冷劑的第二壓縮機的第二製冷循環；一用於同時生成電能和蒸汽的熱電聯產裝置；與該第一壓縮機驅動連接並由至少一部分該電能供電的第一電動機；以及與該第二壓縮機驅動連接並由至少一部分該蒸汽提供動力的第一蒸汽輪機；以及與該第一電動機驅動連接並由至少一部分該蒸汽提供動力的第一起動蒸汽輪機。
28.根據權利要求27的裝置，其特徵在於，所述第一製冷劑主要包括選自丙烷、丙烯及其混合物的碳氫化合物。
29.根據權利要求28的裝置，其特徵在於，所述第二製冷劑主要包括甲烷。
30.一種用於使天然氣液化的裝置，該裝置通過多個使用不同製冷劑的連續的製冷循環來冷卻該天然氣，所述裝置包括包括用於壓縮第一製冷劑的第一壓縮機的第一製冷循環；包括用於壓縮第二製冷劑的第二壓縮機的第二製冷循環；一用於同時生成電能和蒸汽的熱電聯產裝置；與該第一壓縮機驅動連接並由至少一部分該電能供電的第一電動機；與該第二壓縮機驅動連接並由至少一部分該蒸汽提供動力的第一蒸汽輪機；所述第二製冷循環包括用於壓縮該第二製冷劑的第三壓縮機；以及與該第三壓縮機驅動連接並由至少一部分該蒸汽提供動力的第二蒸汽輪機；所述第二和第三壓縮機並行地流體連通到該第二製冷循環中。
31.根據權利要求30的裝置，其特徵在於，該裝置還包括包括用於壓縮第三製冷劑的第四壓縮機的第三製冷循環；以及與該第四壓縮機驅動連接並由至少一部分該電能供電的第二電動機。
32.根據權利要求31的裝置，其特徵在於，所述第三製冷循環包括與該第一電動機驅動連接並可用於壓縮該第三製冷劑的第五壓縮機；以及所述第一製冷循環包括與該第二電動機驅動連接並可用於壓縮該第一製冷劑的第六壓縮機。
33.根據權利要求32的裝置，其特徵在於，所述第一和第六壓縮機並行地流體連通到該第一製冷循環中，所述第四和第五壓縮機並行地流體連通到該第三製冷循環中。
34.根據權利要求33的裝置，其特徵在於，所述第一製冷劑主要包括丙烷。
35.根據權利要求34的裝置，其特徵在於，所述第二製冷劑主要包括甲烷，所述第三製冷劑主要包括乙烯。
全文摘要
本發明公開了使用電動機作為壓縮機驅動器的天然氣液化系統。電動機和蒸汽輪機的組合可由一熱電聯產裝置提供動力並用作驅動器。
文檔編號F25J1/02GK1708666SQ200380102016
公開日2005年12月14日 申請日期2003年10月30日 優先權日2002年11月1日
發明者N·P·博達, B·D·馬丁內斯, P·R·哈恩, H·P·魏爾曼, W·R·奎爾斯 申請人:科諾科菲利浦公司