由低溫?zé)N組合物脫除氮的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】從包含氮和含甲烷液相的低溫?zé)N組合物中脫除氮。將1-2bar絕壓的低壓下的來自低溫?zé)N組合物的副產(chǎn)品蒸氣壓縮至2-15bar絕壓的分離壓力。通過壓縮蒸氣與輔助致冷劑物流間的換熱部分液化所述壓縮蒸氣，和由此在冷卻負(fù)荷下將壓縮蒸氣的熱傳遞給輔助致冷劑物流。使部分液化的壓縮蒸氣的冷凝餾分減壓，和將其至少部分重新注入低溫?zé)N組合物中。由部分液化的壓縮蒸氣的未冷凝蒸氣餾分組成的尾氣由第一氣/液分離器排出。調(diào)節(jié)冷卻負(fù)荷以控制排出的蒸氣餾分的熱值。
【專利說明】由低溫?zé)N組合物脫除氮的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于從包含氮和含甲烷液相的低溫?zé)N組合物中脫除氮的方法和設(shè)備。【背景技術(shù)】
[0002]液化天然氣(LNG)形成這種低溫?zé)N組合物在經(jīng)濟(jì)上重要的例子。天然氣是一種有用的燃料源，也是多種烴化合物的來源。由于多種原因，通常需要在天然氣物流來源處或附近在液化天然氣裝置中液化天然氣。例如，天然氣作為液體可能比氣體形式更容易貯存和長距離運(yùn)輸，這是因?yàn)橐后w占體積更小且不需要在高壓下貯存。 [0003]W02006/120127描述了 LNG的分離方法和裝置。液態(tài)的液化天然氣被送至分離裝置，在其中產(chǎn)生凈化除氮的LNG物流和富氮蒸氣。所述分離裝置采用兩個(gè)塔。富氮蒸氣在一個(gè)塔的塔頂冷凝器中用致冷液重新冷凝，其中氮含量大于SOmol %。同時(shí)LNG的產(chǎn)量增加，這是因?yàn)榕c富氮蒸氣一起損失的甲烷分子現(xiàn)在可以作為LNG回收。也可以處理和重新冷凝來自貯罐的揮發(fā)氣體。天然氣中包含的氮可以以工業(yè)純度應(yīng)用。
[0004]這種LNG分離方法的缺點(diǎn)在于富氮物流不適合用作燃料物流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種從包含氮和含甲烷液相的低溫?zé)N組合物中脫除氮的方法，所述方法包括:
[0006]-提供l-2bar絕壓初始?jí)毫Φ陌秃淄橐合嗟牡蜏責(zé)N組合物；
[0007]-由低溫?zé)N組合物收集副產(chǎn)品蒸氣；
[0008]-壓縮所述副產(chǎn)品蒸氣至2_15bar絕壓的處理壓力，由此獲得壓縮蒸氣；
[0009]-由包含冷凝餾分和蒸氣餾分的壓縮蒸氣形成部分冷凝的中間物流，所述形成包括通過壓縮蒸氣與輔助致冷劑物流之間換熱部分冷凝壓縮蒸氣和由此在冷卻負(fù)荷下將熱從壓縮蒸氣傳遞給輔助致冷劑物流；
[0010]-在2_15bar絕壓的分離壓力下在第一氣/液分離器中將冷凝餾分與蒸氣餾分分離；
[0011]-從第一氣/液分離器中作為尾氣排出蒸氣餾分，所述蒸氣餾分具有熱值；
[0012]-排出第一氣/液分離器的冷凝餾分；
[0013]-將冷凝餾分減壓至不低于初始?jí)毫Φ膲毫?，由此形成減壓循環(huán)部分；
[0014]-將減壓循環(huán)部分注入低溫?zé)N組合物中；
[0015]-調(diào)節(jié)冷卻負(fù)荷以控制從第一氣/液分離器排出的蒸氣餾分的熱值。
[0016]在另一方面，本發(fā)明提供一種用于從包含氮和含甲烷液相的低溫?zé)N組合物中脫除氮的設(shè)備，所述設(shè)備包括:
[0017]-用于初始?jí)毫ο碌陌秃淄橐合嗟牡蜏責(zé)N組合物的容器；
[0018]-與所述容器流體連通且設(shè)置用來由所述容器收集副產(chǎn)品蒸氣的副產(chǎn)品蒸氣管線.-^4 ，[0019]-在副產(chǎn)品蒸氣管線中設(shè)置的用來將所述副產(chǎn)品蒸氣至少壓縮至處理壓力的副產(chǎn)品壓縮機(jī)，其中所述處理壓力高于初始?jí)毫?，以在副產(chǎn)品壓縮機(jī)的壓縮機(jī)排出口提供壓縮蒸氣；
[0020]-與壓縮機(jī)排出口流體連通且設(shè)置用來接收壓縮蒸氣和由壓縮蒸氣形成部分冷凝的中間物流的至少一個(gè)冷凝換熱器，其中所述部分冷凝的中間物流包括冷凝餾分和蒸氣餾分，和所述冷凝換熱器還設(shè)置用于使壓縮蒸氣與輔助致冷劑物流換熱接觸，從而在操作期間在冷卻負(fù)荷下熱量從壓縮蒸氣傳遞至輔助致冷劑物流；
[0021]-設(shè)置用來接收部分冷凝的中間物流和使冷凝餾分與蒸氣餾分在分離壓力下分離的第一氣/液分離器；
[0022]-與第一氣/液分離器流體連通、設(shè)置用來輸送蒸氣餾分離開第一氣/液分離器的蒸氣餾分排出管線；
[0023]-設(shè)置用來輸送冷凝餾分離開第一氣/液分離器的冷凝餾分排出管線，所述冷凝餾分排出管線在其上游端與第一氣/液分離器流體連通和在其下游端與注入點(diǎn)流體連通并與低溫?zé)N組合物匯合；
[0024]-在冷凝餾分排出管線中設(shè)置的減壓系統(tǒng)，設(shè)置用來將冷凝餾分減壓至不低于初始?jí)毫Φ膲毫?，由此形成減壓循環(huán)部分；
[0025]-冷卻負(fù)荷控制器，設(shè)置用來調(diào)節(jié)冷卻負(fù)荷，以控制從第一氣/液分離器排出的蒸氣餾分的熱值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]下面通過如下實(shí)施例并參考附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中:
[0027]圖1的示意性工藝流程圖代表本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的方法和設(shè)備；
[0028]圖2的示意性工藝流程圖代表本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的方法和設(shè)備；
[0029]圖3的示意性工藝流程圖包括本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施方案的方法和設(shè)備；和
[0030]圖4的示意性工藝流程圖包括本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施方案的方法和設(shè)備。
[0031]在這些圖中，應(yīng)用相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的部件。另外，應(yīng)用單個(gè)附圖標(biāo)記來確認(rèn)管道或管線以及所述管線輸送的物流。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本說明書涉及從包含氮和含甲烷液相的低溫?zé)N組合物中脫除氮。將在l_2bar絕壓的低壓下的來自低溫?zé)N組合物的副產(chǎn)品蒸氣壓縮至2-15bar絕壓的分離壓力。通過壓縮蒸氣與輔助致冷劑物流間的換熱部分液化所述壓縮蒸氣，和由此在冷卻負(fù)荷下將熱從壓縮蒸氣傳遞給輔助致冷劑物流。將部分液化的壓縮蒸氣的冷凝餾分減壓，和將其至少部分重新注入低溫?zé)N組合物中。由部分液化的壓縮蒸氣的未冷凝蒸氣餾分組成的尾氣由第一氣/液分離器排出。調(diào)節(jié)冷卻負(fù)荷以控制排出的蒸氣餾分的熱值。
[0033]通過調(diào)節(jié)從壓縮蒸氣向輔助致冷劑物流傳熱的冷卻負(fù)荷，可以控制尾氣中甲烷的相對(duì)量。結(jié)果是可以控制排出蒸氣餾分的熱值以匹配熱功的具體需求。這使得尾氣適用作燃料氣物流，即使在要求熱值可變的情況下也是如此。
[0034]尾氣優(yōu)選在不高于分離壓力的燃料氣壓力下消耗。此時(shí)可以避免需要專用的燃料氣壓縮機(jī)。
[0035]在本說明書的上下文中，冷卻負(fù)荷反映了在冷凝換熱器中換熱的速率，它可以以功率單位(如W或MW)表示。冷卻負(fù)荷和與壓縮蒸氣換熱的輔助致冷劑的流量相關(guān)。
[0036]被控制的熱值可以按打算使用尾氣作燃料氣的合適環(huán)境進(jìn)行選擇。熱值可以按DIN51857標(biāo)準(zhǔn)確定。對(duì)于許多應(yīng)用，待控制的熱值可以與低熱值(LHV ;有時(shí)被稱作凈熱值)成比例，所述低熱值可以定義為燃燒規(guī)定量(初始在25V )和返回150°C的燃燒產(chǎn)物溫度所釋放出的熱量。這假定反應(yīng)產(chǎn)物中水的汽化潛熱未回收。
[0037]但為了本發(fā)明上下文中控制熱值的目的，不需要以絕對(duì)基準(zhǔn)確定排出蒸氣餾分的實(shí)際熱值。對(duì)于目的在最小化傳遞熱功的任何短缺和過量來說，通常相對(duì)于熱功的實(shí)際需求控制熱值就足夠了。
[0038]優(yōu)選地，響應(yīng)于與被控制熱值因果相關(guān)的信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻負(fù)荷。
[0039]預(yù)期的是當(dāng)粗液化產(chǎn)品或低溫?zé)N組合物含0.5-1.Smol %的氮時(shí)，現(xiàn)在提出的方法和設(shè)備是最有利的。當(dāng)?shù)砍鲈摲秶鷷r(shí)，現(xiàn)存的替代方法可以充分地起作用。例如，對(duì)于更高氮含量，可以采用氮?dú)馓崴?br> [0040]所提出的方法和設(shè)備通過向氣態(tài)或壓縮物流中加入任何含氣態(tài)甲烷的物流，使之前形成部分粗液化產(chǎn)品的氣態(tài)甲烷再次冷凝，至超過排出蒸氣餾分中甲烷目標(biāo)含量的程度。一旦形成部分壓縮蒸氣，氣態(tài)甲烷就可以與輔助致冷劑換熱，通過這種方式從壓縮蒸氣中選擇性冷凝出來，同時(shí)使大多數(shù)氮隨尾氣排出。同時(shí)，可以從低溫?zé)N組合物中脫除足夠的氮，以在所需的最大氮含量規(guī)格內(nèi)產(chǎn)生液態(tài)烴產(chǎn)品物流，同時(shí)在尾氣中不產(chǎn)生比要求更多的熱容。
[0041]由于各種原因之前形成部分粗液化產(chǎn)品的氣態(tài)甲烷可能在LNG液化裝置中形成。在天然氣液化設(shè)施正常操作期間，含甲烷的副產(chǎn)品蒸氣以如下形式由(粗)液化產(chǎn)品形成:
[0042]-減壓過程中由粗液化產(chǎn)品閃蒸得到的閃蒸氣；和
[0043]-由于液化產(chǎn)品受熱(例如貯罐、LNG管線的冷損失以及由裝置LNG泵的熱輸入)引起的熱蒸發(fā)得到的揮發(fā)氣體。在稱為保持模式操作的這種操作模式中，貯罐填充的液化烴產(chǎn)品直接來自裝置而未發(fā)生任何運(yùn)輸裝載操作。在保持模式中，在貯罐的裝置側(cè)產(chǎn)生含甲燒的副廣品蒸氣。
[0044]當(dāng)存在運(yùn)輸裝載操作(典型地為裝船操作)時(shí)，LNG裝置的操作模式稱為裝載操作模式。在裝載操作模式中，例如由于船載罐的初始急冷、置換船載罐的蒸氣、連接貯罐和船的管線和容器的冷損失和LNG裝載泵的熱輸入，在貯罐的船側(cè)會(huì)附加產(chǎn)生揮發(fā)氣體。
[0045]提出的方案可以在保持模式和裝載模式操作下都有利于處理這些副產(chǎn)品蒸氣。它組合了由低溫?zé)N組合物中脫除氮和再次壓縮過量的氣態(tài)甲烷。在需要較少裝置燃料的情況下，例如在應(yīng)用來自外電網(wǎng)的電功電驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，形成了完美的解決方案。 [0046]所提出的方法和設(shè)備特別適合與烴液化系統(tǒng)如天然氣液化系統(tǒng)組合應(yīng)用，以從粗液化產(chǎn)品中脫除氮。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)即使當(dāng)粗液化產(chǎn)品(或低溫?zé)N組合物)包含從1.0mol^ (或約1.0mol% )至高達(dá)1.8mol% (或高達(dá)約1.8mol% )的相對(duì)多的氮時(shí),所得的液態(tài)烴產(chǎn)品也可以滿足在0.5-lmol%氮規(guī)格內(nèi)的氮含量。剩余的氮作為尾氣中的部分蒸氣餾分與控制量的甲烷一起排出。[0047]另外，所提出的方案對(duì)于包含小于1.0mol %氮的低溫?zé)N組合物也有益處，這是因?yàn)榭梢栽O(shè)置所提出的方案來容納揮發(fā)氣體，同時(shí)控制作為尾氣的部分蒸氣餾分排出的甲烷量，目的在于相比于熱功的實(shí)際需求最小化被傳遞的熱功的任何短缺和過量。
[0048]注意到的是W02011/009832描述了一種可以從多相烴物流中分離氮的方法，其中蒸氣被壓縮和作為氣提蒸氣物流以氣態(tài)返回第一氣/液分離器。W02011/009832的第一氣/液分離器主要為塔，因?yàn)樗鼞?yīng)用包含接觸強(qiáng)化設(shè)施的接觸區(qū)。
[0049]在本發(fā)明中，蒸氣物流在進(jìn)料至第一氣/液分離器之前部分冷凝。蒸氣餾分不作為氣提蒸氣應(yīng)用，而只與冷凝餾分分離。特征在于從第一氣/液分離器排出的蒸氣餾分的溫度與從第一氣/液分離器排出的冷凝餾分的溫度基本相同(例如差別不超過2°C或優(yōu)選不超過1°C )。第一氣/液分離器可能基本上表現(xiàn)為單個(gè)平衡級(jí)，其中氣/液分離器內(nèi)部的蒸氣和液體處于熱力學(xué)平衡?，F(xiàn)在提出的設(shè)備和方法的優(yōu)點(diǎn)在于第一氣/液分離器可以由罐組成，所述罐不含任何形成蒸氣/液體接觸區(qū)的內(nèi)件。這可以是簡單的相分離容器，設(shè)置用來使進(jìn)來的氣相與進(jìn)來的液相分離。
[0050]這使得它比W02006/120127中公開的采用兩個(gè)塔的裝置或W02011/009832中公開
的主要采用一個(gè)塔的裝置明顯更便宜和操作起來更簡單。
[0051]圖1描述了包括設(shè)備的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案。低溫原料管線8與低溫貯罐210流體連通，從而在低溫原料管線8中輸送的至少部分低溫?zé)N組合物被輸送至低溫貯罐210。在圖1的實(shí)施方案中，液態(tài)烴產(chǎn)品管線90連接低溫原料管線8和低溫貯罐210。
[0052]低溫原料管線8的上游可以提供液化系統(tǒng)100。液化系統(tǒng)100用作低溫?zé)N組合物的來源。優(yōu)選但不是必須地，在液化系統(tǒng)中形成部分烴液化過程的任何壓縮機(jī)、特別是任何致冷壓縮機(jī)由一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，而不由任何蒸汽和/或氣體渦輪機(jī)械驅(qū)動(dòng)。這種壓縮機(jī)可以只由一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0053]在圖1的實(shí)施方案中，低溫貯罐210起到低溫?zé)N組合物容器的作用。本發(fā)明不局限于如圖1中示例的低溫貯罐形式的容器，而是可以用任何類型的低溫?zé)N組合物的容器來工作，包括例如管線、相分離器、運(yùn)輸機(jī)械上的油輪或各種組合。在下文更為詳細(xì)描述的圖2給出了包括管線、相分離器和低溫貯罐組合的容器實(shí)例。
[0054]副產(chǎn)品蒸氣管線60與低溫貯罐210流體連通。設(shè)置副產(chǎn)品蒸氣管線60用來收集來自容器的副產(chǎn)品蒸氣。在副產(chǎn)品蒸氣管線60中設(shè)置副產(chǎn)品壓縮機(jī)260來壓縮副產(chǎn)品蒸氣管線60中的副產(chǎn)品蒸氣。壓縮蒸氣排出管線70與副產(chǎn)品壓縮機(jī)260的壓縮機(jī)排出口 261流體連通。合適地，副產(chǎn)品壓縮機(jī)260配備有防喘振控制和再循環(huán)冷卻器(圖中未示出)，當(dāng)副產(chǎn)品壓縮機(jī)用于循環(huán)和開車期間應(yīng)用它們。
[0055]在與壓縮機(jī)排出口 261流體連通的壓縮蒸氣排出管線70中提供包含至少一個(gè)冷凝換熱器35的冷凝換熱器組235。除了冷凝換熱器35外，冷凝換熱器組235可以包括至少一個(gè)補(bǔ)充冷凝換熱器35'，其中在補(bǔ)充冷凝換熱器35'中，構(gòu)造壓縮蒸汽管線70與補(bǔ)充致冷劑管線142間接換熱?？梢詾檠a(bǔ)充致冷劑管線提供任何選定的補(bǔ)充致冷物流。這種補(bǔ)充冷凝換熱器35'的例子如下所述。通過操作這種補(bǔ)充冷凝換熱器35'，減少了在冷凝換熱器35中來自輔助致冷劑物流132的負(fù)荷需求。
[0056]設(shè)置冷凝換熱器組235來接收來自壓縮機(jī)排出口 261的壓縮蒸氣。在冷凝換熱器35內(nèi)部，壓縮蒸氣可以與輔助致冷劑物流132間接換熱接觸，由此在操作過程中，在冷卻負(fù)荷下熱從壓縮蒸氣傳遞給輔助致冷劑物流132。在輔助致冷劑管線132中提供輔助致冷劑物流流量控制閥135。
[0057]響應(yīng)相對(duì)于熱功需求的尾氣熱值指標(biāo)，冷卻負(fù)荷控制器34控致冷卻負(fù)荷，即熱從壓縮蒸氣傳遞到輔助致冷劑物流的速率。在圖中給出的實(shí)施方案中，冷卻負(fù)荷控制器34具體化為壓力控制器PC和輔助致冷劑物流流量控制閥135的形式，它們相互之間偶合起作用。
[0058]在壓縮蒸氣排出管線70的下游端設(shè)置第一氣/液分離器33。蒸氣餾分排出管線80與第一氣/液分離器33流體連通，設(shè)置用來將從第一氣/液分離器33排出的蒸氣餾分輸送至離開第一氣/液分離器33。因此該排出的蒸氣懼分形成尾氣。
[0059]在蒸氣餾分排出管線80的下游端設(shè)置燃燒設(shè)備220，以至少接收蒸氣餾分排出管線80中的蒸氣餾分的燃料部分。燃燒設(shè)備可以包括多個(gè)燃燒單元，和/或它可以包括例如一個(gè)或多個(gè)爐子、鍋爐、焚燒爐、雙燃料柴油機(jī)或它們的組合。鍋爐和雙燃料柴油機(jī)可以偶合到發(fā)電機(jī)上。
[0060]可以在蒸氣餾分排出管線80中提供尾氣冷量回收換熱器85，以在進(jìn)料蒸氣餾分80至任何燃燒設(shè)備之前通過與冷量回收物流86換熱而保存蒸氣餾分80中排放的冷量。
[0061]合適地，尾氣冷量回收換熱器85可以在補(bǔ)充冷凝換熱器35'位置形成冷凝換熱器組235的一部分，由此冷量回收物流86可以包括或由壓縮蒸氣排出管線70中的壓縮蒸氣組成，和由此蒸氣餾分80用作補(bǔ)充致冷劑物流142。尾氣冷量回收換熱器85優(yōu)選構(gòu)造為壓縮蒸氣排出管線70的一部分，壓縮蒸氣從壓縮機(jī)排出口 261流過其中進(jìn)入冷凝換熱器35。
[0062]冷凝餾分排出管線40在其上游端與第一氣/液分離器33流體連通，和設(shè)置用來輸送冷凝餾分離開第一氣/液分離器33。在其下游端，冷凝餾分排出管線40與進(jìn)入低溫原料管線8的注入點(diǎn)48流體連通。注入點(diǎn)48與低溫?zé)N組合物匯合，和形成低溫原料管線8與液態(tài)烴產(chǎn)品管線90之間的連接。
[0063]在冷凝餾分排出管線40中設(shè)置減壓系統(tǒng)45。減壓系統(tǒng)45可以合適地在功能上偶合到與第一氣/液分離器33協(xié)同操作的液位控制器上，以維持第一氣/液分離器33內(nèi)保持的冷凝餾分的量恒定。
[0064]圖2給出了與圖1大致相似的實(shí)施方案，其中在低溫原料管線8和液態(tài)烴產(chǎn)品管線90之間提供第二氣/液分離器。第二氣/液分離器通常以端部閃蒸分離器50的形式提供。如果冷凝餾分排出管線40排入第二氣/液分離器，則第二氣/液分離器可以替代注入點(diǎn)48通入低溫原料管線8。替代地，應(yīng)用低溫?zé)N組合物管線8中的注入點(diǎn)48(圖2中虛線所示)，由此在低溫?zé)N組合物管線8中在減壓冷凝餾分和低溫?zé)N組合物之間首先形成組合物流10。因此，在這種實(shí)施方案中，以從低溫原料管線8開始相遇的順序計(jì)，低溫原料管線8通過如下與低溫貯罐210流體連通:端部閃蒸分離器50、與端部閃蒸分離器50的下部流體連通的液態(tài)烴產(chǎn)品管線90。
[0065]在液態(tài)烴產(chǎn)品管線90中可以存在任選的深冷泵(圖2中沒有給出但圖3中有)，以輔助運(yùn)輸從端部閃蒸分離器排出的任何液態(tài)烴產(chǎn)品至低溫貯罐210。
[0066]在圖2的實(shí)施方案中，液化系統(tǒng)100通過主減壓系統(tǒng)5與低溫原料管線8流體連通。主減壓系統(tǒng)5通過粗液化產(chǎn)品管線I與液化系統(tǒng)100連通。主減壓系統(tǒng)5可以包括動(dòng)態(tài)裝置如膨脹透平、靜止裝置如Joule Thomson閥、或它們的組合。許多布置都是可能的。
[0067]正如圖2中的實(shí)施方案所示，副產(chǎn)品蒸氣管線60可以通過閃蒸蒸汽管線64連接到端部閃蒸分離器50上。任選地(圖3中未示出)在與壓縮蒸汽管線70的間接換熱中配置閃蒸蒸汽管線64，如上所述合適地應(yīng)用一個(gè)補(bǔ)充冷凝換熱器35'。
[0068]在典型的LNG裝置中，揮發(fā)氣體的產(chǎn)生可能會(huì)超過閃蒸蒸氣流量許多倍，特別是在以所謂的裝載模式操作裝置時(shí)，和因此如果沒有足夠的對(duì)熱功的現(xiàn)場需求來使用在揮發(fā)氣體中包含的所有甲烷，重要的好處是不僅再次冷凝閃蒸蒸氣而且再次冷凝揮發(fā)氣體。因此優(yōu)選的是副產(chǎn)品蒸氣管線60也與低溫貯罐210流體連通，例如通過任選的揮發(fā)氣體供應(yīng)管線230連通。后一種連接的優(yōu)點(diǎn)是除了再次冷凝從端部閃蒸分離器50排出的閃蒸蒸氣夕卜，還允許通過冷凝換熱器組235再次冷凝來自低溫貯罐210的至少部分揮發(fā)氣體。在這個(gè)實(shí)施方案中，低溫?zé)N組合物的容器包括端部閃蒸分離器50和低溫貯罐210兩者。如果液態(tài)烴產(chǎn)品管線90相對(duì)長，它也可以作為揮發(fā)氣體的附加來源，和它本身也形成低溫?zé)N組合物的容器的一部分。
[0069]圖2的實(shí)施方案中的剩余組件對(duì)應(yīng)于上文參考圖1所述的那些。
[0070]在本說明書中液化系統(tǒng)100已經(jīng)示意性進(jìn)行了描述。它可以代表任何合適的烴液化系統(tǒng)和/或方法，特別是生產(chǎn)液化天然氣的任何天然氣液化方法，和本發(fā)明不局限于對(duì)液化系統(tǒng)的具體選擇。合適液化系統(tǒng)的例子采用單個(gè)致冷劑循環(huán)過程(經(jīng)常為單個(gè)混合致冷劑(SMR)過程，如由 K R Johnsen 和 P Christiansen 在 Gastechl998 (Dubai)發(fā)表的論文〃LNG Production on floating platforms"中描述的F1RICO,但也可能為單組分致冷劑例如也由Johnsen和Christiansen在上文提到的論文中描述的BHP-cLNG方法);雙致冷劑循環(huán)過程(例如經(jīng)常使用的丙烷-混合-致冷劑過程，經(jīng)常縮寫為C3MR，如在US4，404，008中所述，或例如雙混合致冷劑(DMR)過程，它的例子如在US6，658，891中有述，或例如雙循環(huán)過程，其中每個(gè)致冷劑循環(huán)包含單組分致冷劑)；和基于三或更多個(gè)壓縮機(jī)組的三或多個(gè)致冷循環(huán)過程，它的例子在US7，114，351中有述。
[0071]合適液化系統(tǒng)的其它例子在如下文獻(xiàn)中有述:US5，832，745 (Shell SMR)、US6, 295，833、US5, 657，643 (兩個(gè)都是 Black and Veatch SMR 的變體)、US6, 370，910 (ShellDMR)。
[0072]DMR的另一個(gè)合適的例子為所謂的Axens LIQUEFIN方法，例如在P_Y Martin等人在 22nd World Gas Conference in Tokyo, Japan (2003)發(fā)表的標(biāo)題為 〃LIQUEFIN ANINNOVATIVE PROCESS TO REDUCE LNG C0STS〃的論文中所述。其它合適的三循環(huán)過程包括例如 US6, 962，060、W02008/020044、US7, 127，914、DE3521060A1、US5, 669，234(工業(yè)上稱為最優(yōu)的串級(jí)方法)、US6, 253，574 (工業(yè)上稱為混合流體串級(jí)方法)、US6，308，531、US2008/014171l>Mark J.Roberts 等"Large capacity single train AP-X (TM) Hybrid LNG Process〃, Gastech2002, Doha, Qatar (13-160ctober2002)。提供這些建議來驗(yàn)證本發(fā)明的廣泛應(yīng)用性，和不打算成為排它的和/或?qū)Ω鞣N可能性的窮盡列舉。不是上面所列的所有實(shí)例都采用電動(dòng)機(jī)作致冷壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)器。很清楚的是非電動(dòng)機(jī)的任何驅(qū)動(dòng)器均可以換成電動(dòng)機(jī)來獲得本發(fā)明的最大好處。
[0073]圖3簡要描述了一個(gè)例子，其中在液化系統(tǒng)100中是以例如C3MR或Shell DMR為基礎(chǔ)。它使用低溫?fù)Q熱器180，在這種工況中其形式為包含下部和上部烴產(chǎn)品管束(分別為181和182)、下部和上部LMR管束(分別為183和184)和HMR管束185的盤管纏繞的換熱器。
[0074]下部和上部的烴產(chǎn)品管束181和182使粗液化產(chǎn)品管線I與烴原料管線110流體連通。在低溫?fù)Q熱器180上游的烴原料管線110中可以提供至少一個(gè)致冷的烴預(yù)冷換熱器115。
[0075]在主致冷劑回路101中提供混合致冷劑形式的主致冷劑。主致冷劑回路101包括連接低溫?fù)Q熱器180 (在這種情況下為低溫?fù)Q熱器180的殼程186)與主致冷壓縮機(jī)160的主吸入端的失效致冷劑管線150、和連接主致冷劑壓縮機(jī)160排出口與MR分離器128的壓縮致冷劑管線120。在壓縮致冷劑管線120中提供一個(gè)或多個(gè)換熱器，在本實(shí)施例中包括至少一個(gè)環(huán)境換熱器124和至少一個(gè)致冷的主致冷劑預(yù)冷換熱器125。MR分離器128與下部的LMR管束183通過輕致冷劑餾分管線121流體連通，和與HMR管束通過重致冷劑餾分管線122流體連通。
[0076]至少一個(gè)致冷的烴預(yù)冷換熱器115和至少一個(gè)致冷的主致冷劑預(yù)冷換熱器125通過預(yù)冷致冷劑(分別通過管線127和126)致冷。可以由相同的預(yù)冷致冷劑循環(huán)共用相同的預(yù)冷致冷劑。另外，至少一個(gè)致冷的烴預(yù)冷換熱器115和至少一個(gè)致冷的主致冷劑預(yù)冷換熱器125可以組合為一個(gè)預(yù)冷換熱器單元(圖中未示出)。作為非限定性的例子可以參考 US6, 370，910。
[0077]在上部(182、184)和下部(181、183)管束的過渡點(diǎn)處，HMR管束185與HMR管線141流體連通。HMR管線141通過第一 HMR返回管線143與低溫?fù)Q熱器180的殼程186流體連通，其中設(shè)置了 HMR控制閥144。通過所述殼程186，和在換熱排布中利用下部烴產(chǎn)品管束181和下部LMR管束183以及HMR管束185，第一 HRM返回管線143與失效致冷劑管線150流體連通。
[0078]高于上部管束182和184、接近低溫?fù)Q熱器180的頂部，LMR管束184與LMR管線131流體連通。第一 LMR返回管線133建立起LMR管線131和低溫?fù)Q熱器180殼程186之間的流體連通。在第一 LMR返回管線133中設(shè)置LMR控制閥134。通過所述殼程186，和在換熱排布中分別利用上部和下部烴產(chǎn)品管束182和181、和LMR管束183和184以及HMR管束185，第一 LMR返回管線133與失效致冷劑管線150流體連通。
[0079]如上文參考圖1和/或圖2所解釋的，第一氣/液分離器周邊的管線設(shè)置可以共用許多部件，和這些部件不再詳細(xì)地進(jìn)行解釋。圖3揭示了輔助致冷劑的一個(gè)可能來源，它也可以用于圖1和圖2的實(shí)施方案:LMR管線131被分割為輔助致冷劑管線132和第一 LMR返回管線133。第二 LMR返回管線138在其上游端通過冷凝換熱器35與輔助致冷劑管線132流體連通，和第二 LMR返回管線138在其下游端合適地通過第一 HMR返回管線143最終與失效致冷劑管線150相連。
[0080]作為冷凝換熱器組235的不同例子，如圖3所示，以滑流換熱器37的形式提供補(bǔ)充冷凝換熱器35'(如圖1中所述)。補(bǔ)充致冷劑管線142(如以上參考圖1所述)在這種情況下與液化系統(tǒng)100的一個(gè)致冷劑回路(例如主致冷劑回路101)相連，以接收來自液化系統(tǒng)100的分流。在圖3所示的例子中，HMR管線141被分割為補(bǔ)充致冷劑管線142和第一 HMR返回管線143。第二 HMR返回管線148 (在其上游端)通過滑流換熱器37與補(bǔ)充致冷劑管線142流體連通，和在其下游端該第二 HMR返回管線148與失效致冷劑管線150相連。替代地，補(bǔ)充致冷劑管線142可以例如來源于液化系統(tǒng)100的預(yù)冷致冷劑回路的分割物流。
[0081]在圖3的實(shí)施方案中，在揮發(fā)氣體供應(yīng)管線230中設(shè)置尾氣冷量回收換熱器85。在將揮發(fā)氣體從揮發(fā)氣體供應(yīng)管線230進(jìn)料至副產(chǎn)品壓縮機(jī)260和/或副產(chǎn)品蒸氣管線60之前，可能已經(jīng)由揮發(fā)氣體沿其從低溫貯罐210至副產(chǎn)品壓縮機(jī)260的路線收集的熱量可以被蒸氣餾分80部分或完全抽出。如果低溫貯罐210的位置離副產(chǎn)品壓縮機(jī)260有明顯距離D，例如超過Ikm(例如D=約4km)時(shí)，這可能是特別有用的。在低溫貯罐210的位置(例如離低溫貯罐210距離IOOm以內(nèi))處，在揮發(fā)氣體供應(yīng)管線230中也可以設(shè)置輸送壓縮機(jī)270。除了揮發(fā)氣體供應(yīng)管線230的冷損失外，所述運(yùn)輸壓縮機(jī)270也向揮發(fā)氣體中加入了焓。
[0082]在替代的實(shí)施方案中，冷量回收物流86可以包括或由液化系統(tǒng)100的烴原料管線110中的烴原料物流的側(cè)線物流組成。所得的冷卻的側(cè)線物流可以例如與低溫原料管線8中的低溫?zé)N組合物組合。在這個(gè)實(shí)施方案中，尾氣冷量回收換熱器85中的冷回收換熱補(bǔ)充了低溫?zé)N組合物的生產(chǎn)速率。
[0083]替代地，在部分壓縮蒸氣排出管線70中可以設(shè)置尾氣冷量回收換熱器85，通過它壓縮蒸氣從壓縮機(jī)排出口 261流至冷凝換熱器35。
[0084]從包含氮和含甲烷液相的低溫?zé)N組合物中脫除氮的方法可以按如下所述進(jìn)行操作。
[0085]在l-2bar絕壓的初始?jí)毫蛢?yōu)選低于_130°C的溫度下提供包含氮和含甲烷液相的低溫?zé)N組合物8。
[0086]低溫?zé)N組合物8可以由天然氣或石油貯層或煤床層獲得。作為替代，低溫?zé)N組合物8也可以由其它來源(包括合成來源如費(fèi)-托方法作為例子)獲得。低溫?zé)N組合物8優(yōu)選包含至少50mol %的甲燒,更優(yōu)選至少80mol %的甲燒。
[0087]在典型的實(shí)施方案中，通過使烴原料物流110流過液化系統(tǒng)100可以實(shí)現(xiàn)低于_130°C的溫度。在該液化系統(tǒng)100中，包含含烴原料蒸氣的烴原料物流110可以例如在低溫?fù)Q熱器180中與主致冷劑物流換熱，由此液化原料物流的原料蒸氣以在粗液態(tài)產(chǎn)品管線I中提供粗液化物流。然后所需的低溫?zé)N組合物8可以由粗液化物流I獲得。
[0088]可以通過使主致冷劑在主致冷劑回路101中循環(huán)而產(chǎn)生主致冷劑物流，由此失效致冷劑150在主致冷壓縮機(jī)160中壓縮以由失效致冷劑150形成壓縮致冷劑120。通過在壓縮致冷劑管線中提供的一個(gè)或多個(gè)換熱器從主致冷壓縮機(jī)160排出的壓縮致冷劑120中脫除熱量。這形成部分冷凝的壓縮致冷劑，它在MR分離器128中相分離為由部分冷凝的壓縮致冷劑的氣相組分組成的輕致冷劑餾分121，和由部分冷凝的壓縮致冷劑的液相組分組成的重致冷劑餾分122。
[0089]輕致冷劑餾分121依次經(jīng)下部LMR管束183和上部LMR管束184通過低溫?fù)Q熱器180，而重致冷劑餾分122經(jīng)HMR管束185通過低溫?fù)Q熱器180至過渡點(diǎn)。當(dāng)各自流過這些管束時(shí)，輕和重致冷劑餾分分別通過在殼程186中蒸發(fā)的輕和重致冷劑餾分冷卻，蒸發(fā)后再次產(chǎn)生失效致冷劑150，從而完成循環(huán)。同時(shí)，烴原料物流110依次經(jīng)下部烴管束181和上部烴管束182流過低溫?fù)Q熱器180，和通過輕和重致冷劑餾分的相同蒸發(fā)來液化和過冷。
[0090]取決于來源，除了甲烷和氮外，烴原料物流110可以包含變化量的組分，包括除水外的一種或多種非烴組分，如C02、Hg、H2S和其它硫化合物；和一種或多種比甲烷重的烴，具體如乙烷、丙烷和丁烷，和可能較少量的戊烷和芳烴。分子量至少為丙烷的烴在這里可以稱為C3+烴，和分子量至少為乙烷的烴在這里可以稱為C2+烴。
[0091]如果需要，可以預(yù)處理烴原料物流110以減少和/或脫除一種或多種不想要的組分如CO2和H2S、或者經(jīng)受其它步驟如預(yù)加壓等。這些步驟對(duì)本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說是公知的，在這里不再進(jìn)一步對(duì)它們的機(jī)理進(jìn)行討論。因此烴原料物流110的組成依據(jù)氣體的類型和位置和所施用的預(yù)處理而變化。
[0092]粗液化物流I可以包含0.5-1.8mol%的氮和處于_165°C至_120°C的初始溫度下，和如果提供主減壓系統(tǒng)5，處于15-120bara的液化壓力下。如果不提供所述主減壓系統(tǒng)5，如例如圖1的實(shí)施方案中那樣，液化壓力優(yōu)選為l_15bara、優(yōu)選在l_2bara的初始?jí)毫ο轮苯右源忠夯锪鞯男问捷斔偷蜏責(zé)N組合物8。否則，可以通過將粗液化物流I從液化壓力主減壓至初始?jí)毫Χ纱忠夯锪鱅獲得低溫?zé)N組合物8。在這種減壓過程中通常產(chǎn)生閃蒸蒸氣。
[0093]在許多情況下，所述初始溫度可以在_155°C至_140°C之間。在這種更窄的范圍內(nèi)，當(dāng)想要更低的溫度時(shí)，液化系統(tǒng)100中需要的冷卻負(fù)荷更小，而在大于15bara的壓力下的過冷量足夠高，以避免在減壓至l_2bara的初始?jí)毫r(shí)產(chǎn)生過量的閃蒸蒸氣。
[0094]在粗液化物流I包含1-1.8m0l%氮的實(shí)施方案中本發(fā)明特別有利。
[0095]在圖1的實(shí)施方案中，低溫?zé)N組合物8直接流入液態(tài)烴產(chǎn)品管線90。在圖2和3的實(shí)施方案中，只有低溫?zé)N組合物8的未閃蒸餾分通過端部閃蒸分離器50排出進(jìn)入液態(tài)烴產(chǎn)品管線90。
[0096]由低溫?zé)N組合物8收集副產(chǎn)品蒸氣60。這可以合適地包括由低溫貯罐210收集揮發(fā)氣體，如果提供揮發(fā)氣體供應(yīng)管線230時(shí)可能通過該管線來收集。揮發(fā)氣體源于向至少部分低溫?zé)N組合物中加入熱量，由此至少部分所述含甲烷液相蒸發(fā)以形成所述揮發(fā)氣體。在包含任選的端部閃蒸分離器50的實(shí)施方案中，除了收集揮發(fā)氣體外或者替代收集揮發(fā)氣體，收集副產(chǎn)品蒸氣60可以包括通過閃蒸蒸汽管線64從端部閃蒸分離器50收集閃蒸蒸氣。
[0097]然后將該收集到的副產(chǎn)品蒸氣60壓縮至2_15bar絕壓的處理壓力，從而在副產(chǎn)品壓縮機(jī)260的壓縮機(jī)排出口 261處在壓縮蒸氣排出管線70中獲得壓縮蒸氣70。
[0098]壓縮蒸氣70流過冷凝換熱器組235，從而由壓縮蒸氣70形成部分冷凝的中間物流。部分冷凝的中間物流包含冷凝餾分和蒸氣餾分。通過壓縮蒸氣70與至少輔助致冷劑物流132之間換熱使壓縮蒸氣70部分冷凝形成部分冷凝的中間物流，從而在冷卻負(fù)荷下將熱從壓縮蒸氣70傳遞給輔助致冷劑物流132。
[0099]任選地，熱量也可以傳遞給補(bǔ)充的致冷物流，例如補(bǔ)充致冷劑物流142和/或在蒸氣餾分排出管線80中輸送的尾氣。
[0100]在2_15bar絕壓的分離壓力下將部分冷凝的中間物流分離為冷凝餾分和蒸氣餾分。為此目的，可以將部分冷凝的中間物流輸送至第一氣/液分離器33中。蒸氣餾分由第一氣/液分離器通過蒸氣餾分排出管線80作為尾氣排出。蒸氣餾分80具有選定的熱值。可以按加熱需求選擇所述熱值。
[0101]合適地，至少蒸氣餾分80的燃料部分在不高于分離壓力的燃料氣壓力下輸送至燃燒設(shè)備220中。
[0102]自動(dòng)調(diào)節(jié)冷凝換熱器35中的冷卻負(fù)荷，以控制排出的蒸氣餾分80的熱值。在將蒸氣餾分80輸送至一個(gè)或多個(gè)甲烷的選定用戶(例如圖1所示的燃燒設(shè)備220)的實(shí)施方案中，所述控制可以響應(yīng)于所需要的熱功來實(shí)施，從而控制甲烷的分流量以達(dá)到符合要求的熱值。合適地，可以通過壓力控制器PC控制輔助致冷劑物流流量控制閥135，以保持輔助致冷劑物流132通過冷凝換熱器35的預(yù)定目標(biāo)流量。蒸氣餾分排出管線80中的實(shí)際壓力與待控制的熱值具有因果關(guān)系。當(dāng)壓力低于預(yù)先確定的目標(biāo)水平時(shí)，指示甲烷的消耗流量比蒸氣餾分80中供應(yīng)流量高，需設(shè)定壓力控制器PC來減小輔助致冷劑物流流量控制閥135的開度。相反，當(dāng)壓力超過預(yù)先確定的目標(biāo)水平時(shí)，需設(shè)定壓力控制器PC以增加輔助致冷劑物流流量控制閥135的開度。
[0103]設(shè)想蒸氣餾分80包含30-90mol %的氮，優(yōu)選30_70mol %的氮或45_90mol %的氮，更優(yōu)選30_60mol%的氮,仍更優(yōu)選45_70mol%的氮,最優(yōu)選45_60mol%的氮。
[0104]為了達(dá)到約60mOl%的氮含量，必須從副產(chǎn)品蒸氣物流中再次冷凝出足夠的甲烷。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用4-8bara的壓縮蒸氣物流壓力可以實(shí)現(xiàn)此目的，和獲得_150°C至_135°C的部分冷凝的中間物流溫度。
[0105]在返回第一氣/液相分離器33后，冷凝餾分通過冷凝餾分排出管線40從第一氣/液分離器33排出。通常，預(yù)期冷凝餾分包含小于IOmol^的氮。在較高的氮含量下，低溫貯罐210中的低溫?zé)N組合物可能具有超出所需最大量約1.1mol %的氮含量。通過將冷凝餾分減壓至不低于初始 壓力的壓力，在冷凝餾分排出管線40中由冷凝餾分形成減壓循環(huán)部分。然后將減壓循環(huán)部分注入低溫?zé)N組合物中，例如經(jīng)注入點(diǎn)48注入低溫?zé)N組合物8、經(jīng)端部閃蒸分離器50或者甚至直接注入液態(tài)烴產(chǎn)品管線90中。
[0106]輔助致冷劑物流132在標(biāo)準(zhǔn)條件下的泡點(diǎn)溫度優(yōu)選低于頂部蒸氣物流70在標(biāo)準(zhǔn)條件(IS013443標(biāo)準(zhǔn):15°C和1.0絕對(duì)大氣壓)下的泡點(diǎn)溫度。這有利于再次冷凝相對(duì)更大量的在副產(chǎn)品蒸氣物流60中存在的甲烷，這反過來又有利于控制蒸氣餾分80中的甲烷含量。例如，輔助致冷劑可以包含5-75mol%的氮。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，輔助致冷劑物流由主致冷劑物流的滑流形成，更優(yōu)選由輕致冷劑餾分的滑流形成。后一種情況在圖3中進(jìn)行了描述，但也可用于圖1和2的實(shí)施方案中。這種滑流可以方便地通過低溫?fù)Q熱器180的殼程186送回主致冷劑回路，其中它仍輔助在上部和/或下部管束中從物流中撤出熱量。
[0107]在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)想輔助致冷劑組合物包含25_40mol %的氮、30_60mol %的甲烷和至多30mOl%的C2(乙烷和/或乙烯)，由此輔助致冷劑包含至少95%的這些組分和/或氮和甲烷的總量為至少65mol %。如果采用混合致冷劑來過冷液化烴物流時(shí)，在這些范圍內(nèi)的組合物可以很容易地由主致冷劑回路獲得。
[0108]也可以采用單獨(dú)的致冷循環(huán)來部分冷凝壓縮蒸氣物流70。但采用來自主致冷劑物流的滑流具有待安裝的附加設(shè)備量最小的優(yōu)點(diǎn)。例如，不需要附加的輔助致冷劑壓縮機(jī)和輔助致冷劑冷凝器。
[0109]分離壓力優(yōu)選為4-8bara，該壓力滿足在不需要進(jìn)一步壓縮的條件下適合輸送尾氣至燃燒設(shè)備220的低壓燃料氣物流的要求。如果燃燒設(shè)備220離第一氣/液相分離器有相對(duì)大的距離，可以選擇更高壓力，在這種情況下可以預(yù)期在輸送尾氣至燃燒設(shè)備220的過程中更多的壓降。
[0110]處理壓力優(yōu)選超過分離壓力大于約lbar，以允許壓縮蒸氣70流過冷凝換熱器組235造成的壓降，但優(yōu)選不大于5bar，因?yàn)檫@將需要副產(chǎn)品壓縮機(jī)260不必要的壓縮功。
[0111]在一些實(shí)施方案中，溶解在液態(tài)烴產(chǎn)品物流90中的氮的目標(biāo)量為0.5_lmol%，優(yōu)選盡可能接近1.0mol%但不超過1.1mol%。
[0112]可以將上文已經(jīng)參考圖1-3描述的冷凝換熱器組235的各種構(gòu)造的元件組合起來形成新的實(shí)施方案。
[0113]作為例子，圖4給出了一個(gè)實(shí)施方案，其中除了冷凝換熱器35外，冷凝換熱器組235還包括三個(gè)補(bǔ)充冷凝換熱器:一個(gè)為閃蒸蒸氣冷量回收換熱器36的形式；一個(gè)為尾氣冷量回收換熱器85的形式；和一個(gè)為環(huán)境換熱器38。閃蒸蒸氣冷量回收換熱器36相鄰于冷凝換熱器35設(shè)置，從而使壓縮蒸氣70與閃蒸蒸汽管線64間接換熱接觸。與閃蒸蒸氣冷量回收換熱器36相鄰設(shè)置的是尾氣冷量回收換熱器85，其中設(shè)置壓縮蒸氣70使其與蒸氣餾分管線80間接換熱接觸。與尾氣冷量回收換熱器85相鄰和在另一側(cè)與副產(chǎn)品壓縮機(jī)260的壓縮機(jī)排出口 261相鄰，設(shè)置為環(huán)境換熱器38形式的第三冷凝換熱器。環(huán)境換熱器38可以為空冷換熱器的形式，其中設(shè)置環(huán)境空氣與壓縮蒸氣管線70間接換熱接觸，或者為水冷換熱器，其中設(shè)置水流與壓縮蒸氣管線70間接換熱接觸。以參考圖3所示相同的方式，用于冷凝換熱器35的輔助致冷劑132的來源可以為主致冷劑回路101的LMR管線131 (如圖3所示，但在圖4中未示出)。第二 LMR返回管線138在其上游端通過冷凝換熱器35與輔助致冷劑管線132流體連通，和在其下游端最終與失效致冷劑管線150相連(圖4中未示出)。
[0114]圖4所示的剩余元件和圖4中未示出的任選元件與上面參考圖1-3所述的那些相同和在這里不再描述。類似于圖3實(shí)施方案中所示和所述的，低溫貯罐210可以位于離開副產(chǎn)品壓縮機(jī)260明顯距離D處。
[0115]對(duì)圖3所示的實(shí)施方案實(shí)施了靜態(tài)模擬，假定其以保持模式(表1和2)和裝載模式(表3)進(jìn)行操作。在所有的情況下，假定低溫?zé)N組合物8由大于90mOl%的氮和甲烷的混合物組成(98.204mol% )。表1的例子為參比工況，其中氮量為0.77mol%和甲烷為95.89mol%，以使總量大于96.6mol%。在表4的實(shí)施例中，氮量更高，為1.53mol %。在兩種工況中，剩余物為由乙烷、丙烷、正丁烷和異丁烯組成的C2-C4烷烴和二氧化碳的混合物。這些組分經(jīng)液態(tài)烴產(chǎn)品物流90離開過程。
[0116]表1:參比氮，保持模式；附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)于圖3
[0117]
【權(quán)利要求】
1.從包含氮和含甲烷液相的低溫?zé)N組合物中脫除氮的方法，所述方法包括: -提供l-2bar絕壓初始?jí)毫Φ陌秃淄橐合嗟牡蜏責(zé)N組合物； -由低溫?zé)N組合物收集副產(chǎn)品蒸氣； -壓縮所述副產(chǎn)品蒸氣至2-15bar絕壓的處理壓力，由此獲得壓縮蒸氣； -由包含冷凝餾分和蒸氣餾分的壓縮蒸氣形成部分冷凝的中間物流，所述形成包括通過壓縮蒸氣與輔助致冷劑物流之間換熱部分冷凝壓縮蒸氣和由此在冷卻負(fù)荷下將熱從壓縮蒸氣傳遞給輔助致冷劑物流； -在2-15bar絕壓的分離壓力下在第一氣/液分離器中將冷凝餾分與蒸氣餾分分離； -從第一氣/液分離器中作為尾氣排出蒸氣餾分，所述蒸氣餾分具有熱值； -排出第一氣/液分離器的冷凝餾分； -將冷凝餾分減壓至不低于初始?jí)毫Φ膲毫?，由此形成減壓循環(huán)部分； -將減壓循環(huán)部分注入低溫?zé)N組合物中； -調(diào)節(jié)冷卻負(fù)荷以控制從第一氣/液分離器排出的蒸氣餾分的熱值。
2.權(quán)利要求1的方法，還包括在不高于分離壓力的燃料氣壓力下將所述蒸氣餾分輸送到燃燒設(shè)備中。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中來自低溫?zé)N組合物的副產(chǎn)品蒸氣包括通過加熱至少部分低溫?zé)N組合物獲得的揮發(fā)氣體，其中部分含甲烷的液相蒸發(fā)形成所述揮發(fā)氣體。
4.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中提供低溫?zé)N組合物包括: -包含含烴原料蒸氣的原料物流在低溫?fù)Q熱器中與主致冷劑物流換熱，由此液化原料物流的原料蒸氣以提供粗液化物流；和 -由所述粗液化物流獲得低溫?zé)N組合物。
5.權(quán)利要求4的方法，其中由液化物流獲得低溫?zé)N組合物包括將粗液化物流由液化壓力減壓至初始?jí)毫Α?br> 6.權(quán)利要求5的方法，其中在減壓期間產(chǎn)生閃蒸蒸氣，和其中來自低溫?zé)N組合物的副產(chǎn)品蒸氣包含所述閃蒸蒸氣。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述閃蒸蒸氣在第二氣/液分離器中與低溫?zé)N組合物分離。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述粗液化物流以減壓形式流過第二氣/液分離器，和其中所述注入減壓循環(huán)部分至低溫?zé)N組合物中通過在減壓形式的液化物流流過第二氣/液分離器和第二氣液分離器時(shí)將減壓循環(huán)部分注入減壓形式的液化物流中而實(shí)施。
9.權(quán)利要求4-8任一項(xiàng)的方法，其中所述輔助致冷劑物流由主致冷劑物流的滑流形成。
10.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中所述輔助致冷劑物流包含5-75mol%的氮。
11.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中所述蒸氣餾分包含30-90mol%的氮。
12.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中所述冷凝餾分包含小于IOmol%的氮。
13.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中部分冷凝的中間物流的溫度為_150°C至-135。。。
14.從包含氮和含甲烷液相的低溫?zé)N組合物中脫除氮的設(shè)備，所述設(shè)備包括: -用于初始?jí)毫ο碌陌秃淄橐合嗟牡蜏責(zé)N組合物的容器； -與所述容器流體連通且設(shè)置用來由所述容器收集副產(chǎn)品蒸氣的副產(chǎn)品蒸氣管線；-在副產(chǎn)品蒸氣管線中設(shè)置的用來將所述副產(chǎn)品蒸氣至少壓縮至處理壓力的副產(chǎn)品壓縮機(jī)，其中所述處理壓力高于初始?jí)毫?，以在副產(chǎn)品壓縮機(jī)的壓縮機(jī)排出口提供壓縮蒸氣; -與壓縮機(jī)排出口流體連通且設(shè)置用來接收壓縮蒸氣和由壓縮蒸氣形成部分冷凝的中間物流的至少一個(gè)冷凝換熱器，其中所述部分冷凝的中間物流包括冷凝餾分和蒸氣餾分，和所述冷凝換熱器還設(shè)置用于使壓縮蒸氣與輔助致冷劑物流換熱接觸，從而在操作期間在冷卻負(fù)荷下熱量從壓縮蒸氣傳遞至輔助致冷劑物流； -設(shè)置用來接收部分冷凝的中間物流和使冷凝餾分與蒸氣餾分在分離壓力下分離的第一氣/液分離器； -與第一氣/液分離器流體連通、設(shè)置用來輸送蒸氣餾分離開第一氣/液分離器的蒸氣餾分排出管線； -設(shè)置用來輸送冷凝餾分離開第一氣/液分離器的冷凝餾分排出管線，所述冷凝餾分排出管線在其上游端與第一氣/液分離器流體連通和在其下游端與注入點(diǎn)流體連通并與低溫?zé)N組合物匯合； -在冷凝餾分排出管線中設(shè)置的減壓系統(tǒng)，設(shè)置用來將冷凝餾分減壓至不低于初始?jí)毫Φ膲毫?，由此形成減壓循環(huán)部分； -冷卻負(fù)荷控制器，設(shè)置用來調(diào)節(jié)冷卻負(fù)荷，以控制從第一氣/液分離器排出的蒸氣餾分的熱值。
15.權(quán)利要求14的設(shè)備，其中第一氣/液分離器由罐組成，所述罐不含形成氣/液接觸區(qū)的內(nèi)件。
【文檔編號(hào)】F25J1/00GK104024774SQ201280064398
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月25日
【發(fā)明者】M·哈滕霍夫, A·M·C·R·桑托斯 申請(qǐng)人:國際殼牌研究有限公司