液化天然氣的調節方法
2023-07-26 07:49:06 1
專利名稱：液化天然氣的調節方法
技術領域：
本發明涉及一種液化天然氣的調節方法。
背景技術：
液化天然氣(LNG)在輸入管道以便分送之前必須汽化。在常用汽化方法中，LNG輸入儲罐。這必然引起一些氣體蒸汽損耗；通常這种放出的氣體得到壓縮，然後輸入逸氣壓縮機，在壓縮機裡壓縮該氣體，例如通過大量LNG從儲罐輸入逸氣壓縮機，在壓力增加下，逸出氣體在壓縮機裡結合LNG流體，以產生全液態流體，其可以返回儲罐或者結合從儲罐流出的流體。LNG接著從儲罐輸入泵，在合適壓力下，泵經過一個或多個汽化LNG的熱交換器，向管道排放LNG。
然而，在許多例子中，由於存在包含兩個或多個碳原子的過量碳氫化合物，LNG不符合所需產品或管道規格，因此需要各種額外加工步驟。
GB1,185,053公開了一種用於從LNG得到富含甲烷流體的高壓方法。使用高壓導致了昂貴的工程和生產費用。圖1出示了通過泵輸送的塔，該泵在25巴(絕對壓力)壓力條件下將流體供應給塔，這意味著塔必須設計得在接近25巴的壓力下運行。
US6,604,380也是一種高壓方法，用泵將LNG的壓力提高到100-500磅/英寸，壓力範圍優選在300-350磅/英寸。該配置複雜，最初將輸入流分成至少兩部分，採用至少一部分作為回流用於填充塔。
US2003/0158458A1公開了一種用於從LNG流體分離富含甲烷和富含乙烷成分的配置，其包括分離器和塔。圖1出示了直接輸入塔28的輸入流，塔使用從分離器24泵出的回流起作用。實際上，分離器運轉以再循環從塔出來的氣流，從而僅僅一部分LNG進料易於分離。
US6,564,579描述了一種用於從一般包含兩個或多個碳原子的碳氫化合物的LNG中除去天然氣液體的方法，以便提供減少熱值的產品，其符合管道或其它工業規格。該方法是可以稱為調節的一種類型，包括下面的步驟至少汽化液化天然氣流的主要部分，以產生至少一部分汽化天然氣流；分餾至少一部分汽化天然氣流，以產生氣流和天然氣液流；壓縮氣流使氣流的壓力增加大約50到大約150磅/英寸，以產生壓縮氣流，且通過與液化天然氣流進行熱交換來冷卻壓縮氣流，以產生液態壓縮氣流；泵送液態壓縮氣流，以產生從大約800到大約1200磅/英寸壓力的高壓液流；汽化高壓液流，以產生適於運送到管道或用於工業使用的調節天然氣；和回收天然氣液體。
US6,564,579的方法提供了很多優點。但是，方法本身也有很多明顯缺陷。特別是，US6,564,579的方法優選實施例如圖5所示需要使用高壓蒸餾器(圖5中38)；從而，根據第7欄第15-30行「從分離器86餾出氣流流經線路94進入壓縮機50壓縮，在壓縮機中壓力增加大約50到150磅/英寸。在壓縮機50壓縮後線路54中壓力一般是大約100到大約300磅/英寸。這使從儲罐86返回的氣體經過線路54到用於液化作用的熱交換器34。從分離器86回收的液體經過線路88輸入泵90，液體從泵經過線路92輸入蒸餾器38。蒸餾器38功能如同前面所述用於分離NGLs，其通過線路46回收，以產生主要包括甲烷的餾出氣流。該氣流經過線路48回收且輸入線路54與其中氣流結合。結合流體接著在熱交換器34中液化。」由於線路48中壓力與線路53中壓力相同，因此塔38必須採用100到大約300磅/英寸的汽化輸出壓運行。這意味著從86出來的液流必須泵送(經過泵90)到塔38。
發明內容
目前我們發現了用於調節LNG的簡化方法，它能比現有技術的方法更有效，更廉價地運行。
根據本發明提供了一種液化天然氣的調節方法，其包括應用於液化天然氣輸入流的以下步驟i.至少汽化液化天然氣輸入流的主要部分以產生至少一部分汽化天然氣流；ii.分離所述至少一部分汽化天然氣流以產生富含甲烷的第一流體和富含具有兩個或多個碳原子的碳氫化合物的第二流體；iii.如果需要，壓縮從步驟(ii)出來的第一流體以增加壓力且產生壓縮氣流；iv.通過與至少一部分液化天然氣輸入流進行熱交換來冷卻從步驟(ii)或(iii)出來的壓縮氣流以產生液態壓縮氣流；v.在沒有泵送的情況下，將從步驟(ii)出來的第二流體輸送到蒸餾器，以產生天然氣液流和富含甲烷的流體，蒸餾器的運行壓力設置為使得富含甲烷的流體在2到6巴範圍內從蒸餾器排出；vi.通過與至少一部分液化天然氣輸入流進行熱交換來冷卻從步驟(v)出來的富含甲烷的流體，且隨後泵送以產生液態壓縮氣流；vii.隨意結合從步驟(ii)或(iii)和(vi)出來的液態壓縮氣流；viii.汽化從步驟(iv)，(vi)和/或(vii)出來的液態壓縮氣流以產生調節天然氣；和ix.回收天然氣液體。
根據本發明方法產生調節天然氣，其適於和天然氣液體一起運送到管道或用於其它工業用途。通常，天然氣液體包括具有兩個或多個碳原子的碳氫化合物。如果想要，通過本發明方法獲得的最初的天然氣液體產品能進一步加工，例如通過在脫乙烷塔中除去乙烷。
優選給生產過程提供超過90％或95％的輸入流，優選所有輸入流，輸入生產步驟(i)。如果想要，少量輸入流可用於在生產內執行某種功能，例如用於冷卻壓縮機。然而，本發明方法的一個優點是不需要輸入流在生產過程中使用的塔中起回流作用，不同於US6,604,380的方法，該方法中輸入的冷LNG的一部分繞過汽化熱交換器且在塔22和可能在分離器20中用作回流。
步驟(ii)的分離優選使用包含最小內部結構的分離器來完成。不需要回流，因而不需要墊片材料或氣液分離塔盤，儘管如果想要的話，分離器可以包含一個或多個網絲編織結構，以幫助除去進入的液體。
從步驟(ii)輸出包括兩種分離流體，氣流和液態流。如必要的話，在任選步驟(iii)(是否必要將取決於分餾步驟(ii)的運行壓力)壓縮氣流且送入步驟(iv)中熱交換器，它將再次冷卻LNG輸入流。液態流在步驟(v)的蒸餾器中分成天然氣液態流和氣流，該蒸餾器包含氣液分離墊片或氣液分離塔盤，以提供蒸汽-液體的接觸。所述蒸餾器不需要回流存在；特別地，不需要從給生產過程所提供的輸入流獲得冷的LNG回流。
產生於步驟(v)的氣流送入熱交換器，在熱交換器中再次冷卻LNG輸入流(步驟(vi))。本發明方法的一個重要特徵是從步驟(ii)/(iii)和(v)出來的氣流互相處於不同壓力並且因而在分離流體中冷卻。這兩種流體熱交換可以使用不同熱交換器完成，或者可以使用多流體熱交換器完成。使用的熱交換器優選散熱片交換器；它們非常緊湊，並且密封溫度接近是可能的。
在步驟(iv)和(vi)的熱交換之後，開始於步驟(v)的氣流可以得到壓縮以使它的壓力等於開始於步驟(ii)/(iii)的高壓流體的壓力，且兩種流體可以在泵送之前結合以進一步增加壓力，緊接著汽化以產生想要的調節天然氣。
本發明方法提供了許多US6,564,579圖5所描述方法的優點。因為不需要在熱交換之前合併兩種分離流體，步驟(iv)使用的蒸餾器以相對較低的壓力運行，在2到6巴壓力範圍內的富含甲烷的退出流體優選3到5巴(對照US6,564,579圖5，其以相對較高的壓力運行，退出流體在100到300磅/英寸，等於6.9到20.7巴)。從步驟(ii)出來的液流從而可以減速下降進入蒸餾器不需要泵將從步驟(ii)出來的天然氣液體運送到蒸餾器，生產過程從而簡化。用於壓縮退出於步驟(ii)中蒸餾器氣流的壓縮機可在不同的更低壓下使用。重要的是，蒸餾器可以使用海水再沸而不是高壓蒸餾器再沸需要的流體，儘管如果想要的話可以使用流體。最後，在熱交換之前保持從步驟(ii)/(iii)和(v)出來的氣流分離而不是結合它們，可以改善熱回收效率，尤其是如果使用散熱片熱交換器。
本發明方法可以與現有的LNG處理裝置結合。本方法也可形成US6,564,579中所述的部分結合能量回收系統。
結合附圖進一步闡明本發明，其中附圖出示了代表根據本發明方法的流程圖。
具體實施例方式
儲罐1包括給生產過程提供進料的LNG。儲罐1一般是低溫儲罐。位於儲罐中的泵2從儲罐1泵送LNG，經過泵3一般增加大約9到13巴的壓力。LNG從泵3輸入多路熱交換器4，優選散熱片類型。線路5將LNG運送到分離器6，其具有兩個輸出線路和最小內部構造。輸出線路7將氣流從分離器6運送到壓縮機8，壓力在那裡一般從2巴增加到5巴，例如大約3巴。線路9將最後得到的壓縮氣體流輸送返回到多路熱交換器4的一個通路30。輸出線路10將液態流從分離器運送到蒸餾器11，蒸餾器包含氣液分離墊片或氣液分離塔盤，以用於提供蒸汽-液體的接觸，蒸餾器將輸入流分成經由線路12除去的壓縮天然氣液體的液態流，和經由線路13除去且返回到多路熱交換器4利用如同線路9使用通路的分離通路31的氣體流。經過蒸餾器11的壓力下降與經由線路13除去的氣體流壓力相同，在2到6巴範圍內。
蒸餾器11設置有再沸器20，其包括形成閉合迴路返回蒸餾器11的熱交換器21和線路22。
退出通路30流體一般在12到16巴壓力條件下通過線路14運送到混合點15。退出通路31流體運送到泵16，退出通路31流體在泵16處的壓力等於退出通路30流體在運送到混合點15之前的壓力，退出通路31流體與退出通路30流體在混合點15處混合。混合流體接著輸入泵17，且隨後在排入管道前在熱交換器18中蒸發。
整個過程在標準製冷溫度下進行，例如，LNG輸入流一般在大約-170到-150℃溫度下，在生產過程中每一位置的溫度都取決於壓力。
所使用的精確溫度和壓力自然取決於生產過程的精確裝配詳圖。圖中所示的流程圖的各種改進同樣是可能的。例如，如果LNG供應流在足夠高的初始壓力下，泵3可以省略。如果需要在更高壓力下運行系統，可以在線路5上增加附加泵。多路熱交換器4可以由兩個分離的熱交換器代替，同時對應LNG輸入流重新配置。
權利要求
1.一種液化天然氣的調節方法，其包括應用於液化天然氣輸入流的以下步驟i.至少汽化液化天然氣輸入流的主要部分以產生至少一部分汽化天然氣流；ii.分離所述至少一部分汽化天然氣流以產生富含甲烷的第一流體和富含具有兩個或多個碳原子的碳氫化合物的第二流體；iii.如果需要，壓縮從步驟(ii)出來的第一流體以增加壓力且產生壓縮氣流；iv.通過與至少一部分液化天然氣輸入流進行熱交換來冷卻從步驟(ii)或(iii)出來的壓縮氣流以產生液態壓縮氣流；v.在沒有泵送的情況下，將從步驟(ii)出來的第二流體輸送到蒸餾器，以產生天然氣液流和富含甲烷的流體，蒸餾器的運行壓力設置為使得富含甲烷的流體在2到6巴範圍內從蒸餾器排出；vi.通過與至少一部分液化天然氣輸入流進行熱交換來冷卻從步驟(v)出來的富含甲烷的流體，且隨後泵送以產生液態壓縮氣流；vii.隨意結合從步驟(ii)或(iii)和(vi)出來的液態壓縮氣流；viii.汽化從步驟(iv)，(vi)和/或(vii)出來的液態壓縮氣流以ix.產生調節天然氣；和x.回收天然氣液體。
2.如權利要求1所述的方法，其中步驟(v)中的富含甲烷的流體在3到5巴壓力範圍內從蒸餾器排出。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中步驟(ii)的分離使用不需要回流且不需要包含墊片材料或氣液分離塔盤的分離器完成。
4.如權利要求1至3中任意一項所述的方法，其中在步驟(v)中使用的蒸餾塔包含氣液分離墊片或氣液分離塔盤，且在沒有回流存在的情況下運行。
5.如權利要求1至4中任意一項所述的方法，其中給生產過程提供超過90％的輸入流輸入步驟(i)，所述輸入流沒有在生產過程中使用的任何塔中用作回流。
6.如權利要求1至5中任意一項所述的方法，其中，在步驟(iv)和(vi)的熱交換之後，開始於步驟(v)的氣流壓縮以使它的壓力等於開始於步驟(ii)/(iii)的高壓流體的壓力，且兩種流體結合。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述結合流體泵送以增加壓力，且隨後汽化。
8.如權利要求1至7中任意一項所述的方法，其中步驟(ii)中蒸餾器設置有使用海水作為冷卻劑的再沸器。
9.如權利要求1至8中任意一項所述的方法，其中輸入步驟(ii)的至少一部分汽化天然氣流的輸入壓力在9到13巴範圍內。
10.如權利要求1至9中任意一項所述的方法，其中液化天然氣輸入流的溫度在-170到-150℃溫度範圍內。
11.如權利要求1至10中任意一項所述的方法，其中用於步驟(ii)/(iii)和(v)的熱交換器是散熱片熱交換器。
全文摘要
本發明提供了一種調節液化天然氣的改進方法。所述方法包括的步驟有，分離(6)至少一部分汽化天然氣流(5)以產生富含甲烷的第一流體(7)和富含具有兩個或多個碳原子的碳氫化合物的第二流體(10)；在沒有泵送的情況下，將第二流體輸送到蒸餾器(11)，以產生天然氣液流(12)和富含甲烷的流體(13)，蒸餾器的工作壓力被如此設置以至於富含甲烷的流體在2到6巴範圍內壓力下從蒸餾器排出。
文檔編號F17C9/04GK1922456SQ200480037786
公開日2007年2月28日 申請日期2004年11月25日 優先權日2003年12月18日
發明者D·A·哈伍德, M·J·溫斯坦利 申請人:英國石油勘探運作有限公司