專利名稱：液化天然氣制冷工藝以及使用這種工藝的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明第一方面整體涉及氣體工業(yè)，特別是涉及一種含有甲烷以及C2和C2以上碳氫化合物的帶壓氣體的制冷工藝，以便進行它們的分離。
更確切地說，本發(fā)明的第一方面涉及一種含有甲烷以及C2和C2以上碳氫化合物的帶壓液化天然氣的制冷工藝，這種工藝包括一個第一階段(I)，在其中(Ia)使所述的帶壓液化天然氣膨脹，以便提供一種膨脹液化天然氣流；(Ib)把所述膨脹液化天然氣分離成一種更有揮發(fā)性的第一頂餾分和一種揮發(fā)性比較差的第一底餾分；(Ic)由冷卻液化天然氣組成的第一底餾分被收集；(Id)在第一個壓縮機中加熱和壓縮第一頂餾分并使其冷卻，以便提供可燃氣體的第一壓縮餾分，并收集該餾分；(Ie)從第一壓縮餾分中抽取第二壓縮餾分，然后把第二壓縮餾分冷卻，并與膨脹的液化天然氣流混合。
背景技術：
專業(yè)人士很熟悉這種多年來使用的冷卻工藝。
上面在前言中描述的這種液化天然氣(GNL)的冷卻工藝以熟悉的方式用于去除有時在天然氣當中大量存在的氮。在這種情況下，通過這種工藝得到的可燃氣富含氮，而冷卻的液化天然氣沒有氮。
天然氣液化設備有一些確定的技術特點和構成這些設備的生產零件的能力形成的限制性。因此，在一般的運行條件下，一個生產液化天然氣的設備受它的最大生產能力的限制。提高產量的唯一辦法是建設一個新的生產裝置。
考慮到這種投資代表的成本，需要保證所希望的產量增加是長期的，以有利于分期償還投資。
實際上，當一個液化天然氣生產裝置在它的最大能力下運行時，不求助于沉重和昂貴的投資去建設另一個生產裝置的就沒有辦法能夠增加、甚至臨時增加它的產量。
液化天然氣(GNL)的生產能力主要取決于用于使天然氣冷卻和液化的壓縮機的功率。

發(fā)明內容
在這個背景下，本發(fā)明的第一個目的是提出一種符合前面給出的統(tǒng)一定義的工藝，這種工藝可以提高一個GNL生產裝置的能力，而不需要求助于建設另一個GNL生產裝置，這種工藝的主要特征在于，該工藝包括一個第二階段(II)，在其中(IIa)壓縮的第二餾分在一個與一個膨脹渦輪機連接的第二壓縮機中被壓縮，以便提供第三個壓縮餾分；(IIb)第三壓縮餾分被冷卻，然后分離成一個第四壓縮餾分和一個第五壓縮餾分；(IIc)第四壓縮餾分在與第二壓縮機連接的膨脹渦輪機中冷卻和膨脹，以便提供一個膨脹的餾分，然后這個餾分被加熱，并進入壓縮機(K1)的一個中壓層；(IId)第五壓縮餾分被冷卻，然后與膨脹液化天然氣流混合。
本發(fā)明的第一個優(yōu)點是已經(jīng)得到一個以它的100％的能力運行的生產裝置，該裝置生產一定流量的液化天然氣，液化天然氣的溫度為-160℃、壓力接近50bar，所有其它運行參數(shù)固定不變，只能通過提高液化天然氣的生產溫度來增加它的流量，并因此提高它的產量。
但是，GNL在大約-150℃下低壓儲存(絕對壓力小于1.1bar)，并且它的儲存溫度的提高導致它的儲存壓力提高，這代表著非常昂貴的投資，特別是還有由于生產出非常大量的GNL而造成的運輸困難。
因此，一般在GNL儲存前就把它制備到約-160℃的溫度。
本發(fā)明的第二個優(yōu)點是提出一種通過使用一種GNL冷卻工藝來克服這些生產限制的簡便方法，這種工藝可以適應預先存在的GNL生產工藝，不需要使用大量的物質裝置和資金。這種方法包括通過一個預先存在的GNL生產裝置生產溫度高于-160℃的GNL，然后通過符合本發(fā)明的工藝把它冷卻到-160℃。
本發(fā)明的第三個優(yōu)點是修改了一種已知的并且符合上面的前言的富氮液化天然氣的冷卻工藝，并且這種工藝可以很好地用于富氮GNL以及貧氮GNL。在后者的情況下，通過這種工藝得到的可燃氣體含有非常少的氮，因此成分接近貧氮液化天然氣的成分。
根據(jù)本發(fā)明所述工藝的第一方面，膨脹的液化天然氣流可以在階段(Ib)前分離成一個第二頂餾分和一個第二底餾分，第二頂餾分可以重新加熱，然后進入第一壓縮機的第二中壓級，第二中壓級在第一中壓級與一個低壓的中間，第二底餾分可以分離為第一頂餾分和第一底餾分。
根據(jù)本發(fā)明工藝的第一方面，每個壓縮階段后可以跟隨一個再冷卻階段。
根據(jù)第二個方面，本發(fā)明涉及一種通過前面定義的方法之一得到的冷卻液化天然氣和一種可燃氣體。
根據(jù)第三個方面，本發(fā)明涉及一種含有甲烷和C2以及C2以上碳氫化合物的帶壓液化天然氣的冷卻設備，該設備包括實施一個第一階段(I)的裝置，在其中的(Ia)中，使所述的帶壓液化天然氣膨脹，以便提供一種膨脹的液化天然氣流，在(Ib)中，把所述膨脹液化天然氣分離成一種更有揮發(fā)性的第一頂餾分和一種揮發(fā)性比較差的第一底餾分，在(Ic)中，收集由冷卻液化天然氣組成的第一底餾分，在(Id)中，在一個第一壓縮機中加熱、壓縮第一頂餾分并使其冷卻，以便提供可燃氣體的第一壓縮餾分，并收集該餾分，在(Ie)中，從第一壓縮餾分中抽取第二壓縮餾分，然后把第二壓縮餾分冷卻，并與膨脹了液化天然氣流混合，該設備的特征在于包括實施一個第二階段的(II)的裝置，在其中的(IIa)中，壓縮的第二餾分在一個與一個膨脹渦輪機連接的第二壓縮機中被壓縮，以便提供一個第三壓縮餾分，在(IIb)中，第三壓縮餾分被冷卻，然后分離成一個第四壓縮餾分和一個第五壓縮餾分，在(IIc)中，第四壓縮餾分在與第二壓縮機連接的膨脹渦輪機中被冷卻和膨脹，以便提供一個膨脹的餾分，然后這個餾分被重新加熱，并進入壓縮機(K1)的第一中壓層，在(IId)中，第五壓縮餾分被重新冷卻，然后與膨脹的液化天然氣流混合。
根據(jù)一個符合第三方面的第一變種，本發(fā)明涉及一個設備，該設備包括在階段(Ib)前把膨脹的液化天然氣流分離成一個第二頂餾分和一個第二底餾分的裝置，并且該設備包括把第二頂餾分重新加熱然后進入第一壓縮機的第二中壓層的裝置，該第二中壓層在第一中壓層與一個低壓層中間，并且該設備包括把第二底餾分分離成第一頂餾分和第一底餾分的裝置。
根據(jù)一個符合本發(fā)明第三方面的第一實施例，本發(fā)明涉及一個設備，其中第一頂餾分和第一底餾分在一個第一分離球中進行分離。
根據(jù)一個符合本發(fā)明第三方面的第二實施例，本發(fā)明涉及一個設備，其中第一頂餾分和第一底餾分在第一個蒸餾塔中進行分離。
根據(jù)一個符合本發(fā)明第三方面第一變種的實施例，本發(fā)明涉及一個設備，其中膨脹的液化天然氣流可以在一個第二分離球中分離為第二頂餾分和第二底餾分。
根據(jù)符合本發(fā)明第三方面的第二實施例，本發(fā)明涉及一個設備，其中蒸餾塔包括至少一個側向或在塔的底部的沸騰器，并且在蒸餾塔的一個平臺上取出的在所述沸騰器中循環(huán)的液體在一個第二熱交換器中被加熱，然后重新進入蒸餾塔的一個低于所述平臺的層中，膨脹液化天然氣流在所述第二熱交換器中被冷卻。
根據(jù)符合本發(fā)明第三方面的第三實施例，本發(fā)明涉及一個設備，其中第一頂餾分和膨脹餾分的冷卻以及第四壓縮餾分和第五壓縮餾分的加熱在唯一一個第一熱交換器中進行。
根據(jù)符合本發(fā)明第三方面的第一變種，本發(fā)明涉及一個設備，其中第二頂餾分在第一熱交換器中被加熱。


通過下面的描述并參照只作為非限定性的例子給出的附圖可以更好地了解本發(fā)明以及本發(fā)明的其他目的、特征、細節(jié)和優(yōu)點。
圖1表示一個符合老工藝實施例的天然氣液化設備的簡要運行流程圖；圖2表示一個符合老工藝第一實施例的液化天然氣除氮設備的簡要運行流程圖；圖3表示一個符合老工藝第二實施例的液化天然氣除氮設備的簡要運行流程圖；圖4、5、6、7分別表示一些符合本發(fā)明的推薦實施例的液化天然氣除氮設備的簡要運行流程圖；
具體實施例方式
在這7個圖中可以看到一些符號“FC”代表“流量控制器”，“GT”代表“燃氣渦輪機”，“GE”代表“發(fā)電機”，“LC”代表“液面控制器”，“PC”代表“壓力控制器”，“SC”代表“速度控制器”，“TC”代表“溫度控制器”。
為了清楚和簡潔起見，圖1-7的設備中使用的管道通過與在其中流動的氣體餾分一樣的參考符號來表示。
參照圖1，所示的設備用于以已知的方式處理一種除去硫碳的干性天然氣100，以便得到溫度一般低于-120℃的液化天然氣1。
這個GNL液化設備有兩個獨立的冷卻線路。第一個冷卻線路101相當于一個丙烷的線路，可以在一個交換器E3中通過液體丙烷的膨脹和汽化得到大約-30℃的初級冷卻。然后，加熱和膨脹的丙烷蒸氣在一個第二壓縮機K2中被壓縮，得到的壓縮氣體102然后在水冷卻器103、104、105中被冷卻和液化。
第二個冷卻線路106整體相當于一個使用氮、甲烷、乙烷和丙烷的混合物的循環(huán)，可以大大冷卻要處理的天然氣，以便得到液化天然氣1。在第二個冷卻循環(huán)中的載熱流體在第三壓縮機K3中被壓縮，并在水熱交換器118和119中被冷卻，然后在一個水冷卻器114中被冷卻，以便得到一種流體107。然后流體107在交換器E3中被冷卻和液化，以提供一種冷卻和液化的流體108。然后流體108被分離為一個汽相109和一個液相110，它們兩個都進入到一個致冷交換器111的下部。冷卻后，液相110離開交換器111，以便在一個與一臺發(fā)電機連接的渦輪機X2中膨脹。然后，膨脹流體112進入致冷交換器111的下部以上，膨脹流體112在這里用于冷卻在交換器下部流動的流體，冷卻通過在輸送被冷卻流體的管道上的霧化進行，霧化通過霧化斜面進行。汽相109在致冷交換器111的下部中流動，以便在其中被冷卻和液化，然后通過在致冷交換器111的上部流動再被冷卻。最后，這個冷卻和液化的餾分109在一個閥門115中膨脹，然后用于冷卻在致冷交換器111中的流體，冷卻通過要冷卻的流體的輸送管道上的霧化進行。然后，在致冷交換器111內的霧化致冷液在致冷交換器111的底部被收集，以便提供流體106，流體106被送往壓縮機K3。
除去硫和碳的干性天然氣100在一個丙烷熱交換器113中被冷卻，然后在經(jīng)過一個干燥處理，例如在一個沸石分子篩上通過，并在一個槽116中經(jīng)過除汞處理，例如通過一個銀的泡沫或其他汞的捕獲劑，以提供一種凈化的天然氣117。然后，凈化天然氣117在熱交換器E3中被冷卻和部分液化，在制冷交換器111的下部流動，然后在上部流動，以便提供液化天然氣1。液化天然氣1一般在低于-120℃的溫度下得到。
現(xiàn)在參照圖2，所示設備用于以已知的方式處理一種富含氮的液化天然氣1，以便一方面得到一種貧氮的冷卻液化天然氣4，另一方面得到一種是一種富含氮的可燃性氣體的第一壓縮餾分5。
GNL1首先在一個膨脹渦輪機X3中膨脹和冷卻，膨脹渦輪機X3通過一個控制管道1中流動的GNL的流量的控制器進行調節(jié)，然后GNL1在一個閥門18中重新膨脹和冷卻，以便提供膨脹的液化天然氣流2，閥門18的開放取決于GNL在壓縮機X3出口處的壓力。然后膨脹的液化天然氣2在一個球V1中分離為一個比較更有揮發(fā)性的第一頂餾分3和一個揮發(fā)性較弱的第一底餾分4。由冷卻的液化天然氣構成的第一底餾分4被收集并泵送到一個泵P1中，在一個閥門19中流動，然后離開設備并被儲存，閥門19的開放通過一個在球V1底部的液面控制器進行調節(jié)。
第一頂餾分3在第一熱交換器E3中加熱，然后進入一個與一個燃氣渦輪機GT連接的壓縮機K1的低壓級15。壓縮機K1包括幾個壓力逐漸升高的壓縮級15、14、11、30和幾個水致冷器31、32、33、34。在每個壓縮階段后，被壓縮的氣體通過在一個熱交換器而被冷卻，熱交換氣最好是水的熱交換器。第一頂餾分經(jīng)過壓縮和冷卻階段后提供一種富含氮的壓縮可燃氣體5。然后這種可燃氣體5被收集并離開設備。
取出一小部分相當于流體6的可燃氣體5。流體6在交換器E1中被冷卻，把它的熱量讓給第一頂餾分3，以便得到一個冷卻流體22。然后冷卻流22在一個閥門23中流動，閥門23的開放通過一個在交換器E2出口的流量控制器進行控制。流體22最后與膨脹液化天然氣2混合。
現(xiàn)在參照圖3，所示設備用于以已知的方式處理一種富含氮的液化天然氣1，用于一方面得到一種貧氮的冷卻液化天然氣4，另一方面得到一個第一壓縮餾分5，這個餾分是一種富含氮的壓縮可燃氣體。在這個設備中，分離球V1被一個蒸餾塔C1和一個熱交換器E2所取代。
首先使GNL1在一個膨脹渦輪機X3中膨脹并冷卻，膨脹渦輪機X3的速度通過一個控制管道1中流動的GNL流量的控制器進行調節(jié)，然后GNL1在熱交換器E2中被冷卻，以便提供一個冷卻流體20。冷卻流體20在一個閥門21中流動，以便提供膨脹的液化天然氣流2，閥門21的開放通過一個位于管道20中所述閥門21上游的壓力控制器進行控制。然后膨脹液化天然氣流2在塔C1中分離為一個相對更有揮發(fā)性的第一頂餾分3和一個揮發(fā)性比較差的第一底餾分4。由冷卻液化天然氣構成的第一底餾分4被收集并泵送到一個泵P1中，在一個閥門19中流動，然后離開設備并被儲存，閥門19的開放通過一個在塔C1底部的液面控制器進行調節(jié)。
塔C1包括一個在塔底部的沸騰器16，它利用平臺17上含有的液體。在沸騰器16中流動的流體在熱交換器E2中被加熱，然后進入到塔C1的底部。
第一頂餾分3經(jīng)過和圖2所示一樣的處理，以便得到是一種富含氮的壓縮可燃氣體的第一壓縮餾分5和一種第二壓縮餾分6，第二壓縮餾分6是一種從壓縮可燃氣體取出的餾分。同樣，第二壓縮餾分6在交換器E1中被加熱，以便得到冷卻流體22。流體22也混合到膨脹液化天然氣流2中。
現(xiàn)在參照圖4，所示設備用于通過一個符合本發(fā)明所述工藝的裝置處理一種富含氮的液化天然氣1，以便一方面得到一種貧氮的冷卻液化天然氣4，另一方面得到一種富含氮的壓縮可燃氣體5。
這個設備包括一些與圖3共同的部件，特別是GNL1的膨脹和冷卻，以便得到膨脹的GNL流2。同樣，以類似的方式在塔C1中分離為第一頂餾分3和第一底餾分4。最后，和前面一樣，通過連續(xù)的壓縮和冷卻得到可燃氣體流5。與圖3所示工藝的區(qū)別在于，從壓縮氣體的第一餾分5取出的第二壓縮餾分6供給一個與一個膨脹渦輪機X1連接的壓縮機XK1，以便得到一個第三壓縮餾分7。第三壓縮餾分7在一個水冷卻器24中被冷卻，然后分離為一個第四壓縮餾分8和一個第五壓縮餾分9。
第四壓縮餾分8在熱交換器E1中被冷卻，以便提供一個餾分25，餾分25在渦輪機X1中膨脹。渦輪機X1提供一個膨脹流體10，膨脹流體10在交換器E1中被加熱，得到被加熱的膨脹流體26。被加熱的膨脹流體26進入壓縮機K1的一個中壓級11。
第五壓縮餾分9在熱交換器E1中被冷卻，以提供餾分22，餾分22在一個閥門23中膨脹，然后與膨脹的GNL餾分2混合。
膨脹器X1包括一個進入導向閥27，它可以通過改變流體25在渦輪機X1的葉片上的進入角度改變渦輪機X1的轉速，因此改變送往壓縮機XK1的功率。
現(xiàn)在參照圖5，所示設備用于通過一個符合本發(fā)明工藝的裝置處理一種富含氮的液化天然氣1，以便在液化天然氣1含氮的情況下一方面得到一種貧氮的冷卻液化天然氣4，另一方面得到一種富氮的壓縮可燃氣體5。
該設備包括一些與圖4相同的部件，特別是通過蒸餾塔C1生產第一頂餾分3和第一底餾分4。類似的是，第一頂餾分3在一個壓縮機K1中被壓縮，并在冷卻器31-34中被冷卻，以便得到第一壓縮餾分5。從第一壓縮餾分5提取第二餾分6，以便在一個與一個膨脹渦輪機X1連接的壓縮機XK1中被壓縮，壓縮機XK1的出口產生一個第三壓縮餾分7。第三壓縮餾分7分離為一個第四壓縮餾分8和一個第五壓縮餾分9。
第四壓縮餾分8在熱交換器E1中被冷卻，以便提供一個餾分25，餾分25在渦輪機X1中膨脹。渦輪機X1提供一個膨脹流體10，膨脹流體10在交換器E1中被加熱，以便提供一個被加熱的膨脹流26。被加熱的膨脹流26進入壓縮機K1的一個中壓級11。
第五壓縮餾分9在熱交換器E1中被冷卻，以提供一個餾分22，餾分22在一個閥門23中膨脹，然后與膨脹的GNL餾分2混合。
膨脹器X1包括一個進入導向閥27，已經(jīng)在圖4的描述中確定了它的作用。
與圖4的區(qū)別在于，圖5所示的設備另外包括一個分離球V2，膨脹天然氣流2在其中分離為一個第二頂餾分12和一個第二底餾分13。
第二頂餾分12在交換器E1中被加熱，然后進入壓縮機K1的一個中壓級14，壓力為在低壓級15的進入壓力與中壓級11的進入壓力之間的中間壓力。
第二底餾分13在一個交換器E2中被冷卻，以便產生一個冷卻的GNL餾分20。冷卻餾分20在一個閥門28中被膨脹和冷卻，以便產生一個膨脹和冷卻的GNL餾分29。閥門28的開放受一個在分離球V2中的液面控制器的控制。然后流體29進入塔C1，在其中分離為第一頂餾分3和第一底餾分4。
正如描述圖4時所指出的，塔C1包括一個沸騰器16，它取出塔C1的一個平臺17上含有的液體，使該液體在交換器E2中通過與流體13的熱交換而被加熱，然后進入塔的底部。同樣，第一底餾分4被一個泵P1泵送并穿過一個閥門19，閥門19的開放受塔C1底部的一個液面控制器的控制。
現(xiàn)在參照圖6，所示設備用于通過一個符合本發(fā)明工藝的裝置處理一種最好富含氮的液化天然氣1，以便在使用一種富含氮的液化天然氣1的情況下一方面得到一種貧氮的冷卻液化天然氣4，另一方面得到一種富含氮的壓縮可燃氣體5。
這個設備包括一些與圖2和圖4、5相同的部件。
為簡化起見，除了塔C1和交換器E2以外，圖6的結構與圖4相似，塔C1被分離球V1取代，交換器E2被取消，因為使用一個分離球時沒有沸騰器。因此膨脹GNL流2直接進入分離球V1，以便分離為第一頂餾分3和第一底餾分4。
用分離球V1取代塔C1不改變如圖5中已經(jīng)描述改變工藝階段的運行。相反，由于分離球V1的分離性能沒有塔C1好，在使用一個圖6所示的裝置的情況下，冷卻GNL4含有的氮一般會比使用圖5所示裝置的情況下多。當然，在兩種情況下使用的GNL1在物理和化學上相同，并至少含有少量的氮。
參照圖7，所示設備用于通過一個符合本發(fā)明工藝的裝置處理一種最好貧氮的液化天然氣1，以便一方面得到一種冷卻液化天然氣4，另一方面得到一種壓縮可燃氣體5。
這個設備包括一些與圖2和圖4、5、6相同的部件。
為簡化起見，除了塔C1和交換器E2以外，圖7的結構與圖5相似，塔C1被一個分離球V1取代，交換器E2被取消，因為使用一個分離球時沒有沸騰器。因此膨脹GNL流2直接進入分離球V2，分離為第一頂餾分12和第一底餾分13。
和圖5描述的一樣，第二頂餾分12在交換器E1中被加熱，然后進入壓縮機K1的中壓級14，中壓級14在一個低壓級15與一個中壓級11中間。
用分離球V1取代塔C1不改變如圖5中已經(jīng)描述的工藝階段的運行。相反，由于分離球V1的分離性能沒有塔C1好，在使用一個圖7所示裝置的情況下，冷卻的GNL4含有的氮一般會比使用圖5所示裝置的情況下多。當然，為了可以進行很好的比較，兩種情況下使用的GNL1在物理和化學上相同。
為了能夠具體評價一個根據(jù)本發(fā)明所述工藝運行的設備的性能，現(xiàn)在列舉一些以表示為目的并且沒有限制性的例子。
這些例子在兩種不同的天然氣“A”和“B”的基礎上給出，它們的成分在下面的表1中給出表1

為了不加重計算，這些氣體有意除去C5和C5以上的碳氫化合物。
其他操作條件相同，并列舉如下(參考數(shù)字見圖1)一濕性天然氣100的溫度37℃；一濕性天然氣100的壓力54bar；一干燥前通過冷卻器113冷卻的預冷溫度23℃；一在槽116中通過后的干燥氣體的溫度23.5℃；一干氣的壓力51bar；一冷卻水的溫度30℃；一水交換器的出口溫度37℃；
—丙烷的冷凝溫度47℃；—離心壓縮機K1、K2、K3的效率82％；—膨脹渦輪機X2的效率85％；—軸向壓縮機XK1的效率86％；—在一個軸線GE6上的功率31570kw；—在一個軸線GE7上的功率63140kw；—在一個軸線GE5D上的功率24000kw；在一個軸線上的功率表示在一個燃氣渦輪機的軸General Electric dereference GE5D，GE6，GE7上具有的功率。這種類型的渦輪機與圖1-7中所示的壓縮機K1、K2、K3連接。
要液化的天然氣流量的選擇方法是使軸線上具有的功率飽和。(對于圖1描述的液化工藝)考慮以下3種情況—用于帶動一臺GE6渦輪機和一臺GE7渦輪機，這相當于每年300萬噸-160℃GNL產品的流量為。
—用于帶動兩臺GE7渦輪機，這相當于每年400萬噸-160℃GNL產品的流量。
—用于帶動3臺GE7渦輪機，這相當于每年600萬噸-160℃GNL產品的流量。
其中一個可以很容易地計算一個參數(shù)的影響又而不進入一個工藝的細節(jié)的方法是與Exergie方法有關的理論功(Travail Theorique)概念的方法。
使一個系統(tǒng)從狀態(tài)1過渡到狀態(tài)2需要提供的理論功由下式給出W1-2＝T0×(S1-S2)-(H1-H2)其中W1-2理論功(kJ/kg)T0熱的排出溫度(K)S1狀態(tài)1的熵(kJ/(K.kg))S2狀態(tài)2的熵(kJ/(K.kg))H1狀態(tài)1的焓(kJ/kg)H2狀態(tài)2的焓(kJ/kg)
在當前的案例中，熱的排出溫度等于310.15K(37℃)。狀態(tài)1為37℃和51bar的天然氣，狀態(tài)2為溫度為T2的50bar的GNL。
下面的表2表示對天然氣A和B液化的理論功隨液化工藝出口處GNL溫度的變化。當冷卻壓縮機的功率恒定不變時，理論功的降低表現(xiàn)為液化周期的能力可能增加。
表2

可以觀察到，用氣體A和B得到的數(shù)字非常接近。能力的可能增加大約為1.14％/℃，℃為在圖1所示液化裝置的出口得到的GNL的溫度。
根據(jù)下面的公式，對生產出的GNL的一個溫度T1，能力C1表達為T0溫度下的能力C0的函數(shù)C1＝C0×1.0114(T1-T0)其中
C1在T1下的GNL生產能力(kg/小時)；C0在T0的GNL參照生產能力(kg/小時)；T1GNL的生產溫度(℃)T2GNL的參照生產溫度(℃)從中得出，在-140℃，GNL生產裝置的能力是它在-160℃能力的125.5％，這是很可觀的。
一個GNL生產裝置的實際做功顯然取決于所選擇的工藝。圖1所示工藝是APCI公司開發(fā)的一個以MCR為名的很熟悉的工藝，并已得到廣泛應用。
在這兒，這個工藝以一種特殊的方式進行實施，這種方式使該工藝非常有效丙烷周期包括4個階段，并且MCR(多組分冷卻器，圖1中的流106)和丙烷(圖1的流體102)的冷卻在熱交換器E3中進行，E3是一個焊接鋁板交換器。
得到的結果示于表3表3


可以觀察到，這些結果完全證實了表1中所示的理論功計算得到的結果。
液化工藝的效率可以從實際功和理論功出發(fā)進行計算。液化工藝的效率基本上是恒定的，正如可以從表4所示的結果觀察到的，液化工藝的效率約為51.5％。
表4

這個結果完全令人滿意。無論所選擇的GNL生產溫度如何，將始終保證工藝的使用者得到液化工藝的最好部分。人們還發(fā)現(xiàn)，要液化的天然氣的成分并不重要。
因此，已知液化工藝的新的應用可以提高在一個生產裝置出口得到的GNL1的溫度，同時可以大大提高產出量，直到在-130℃下提高40％。
前面在圖1中描述的生產裝置的出口得到的GNL1可以在一個如圖2或圖3所示的除氮裝置中除氮。當從氣藏中采出的天然氣含有比例比較大的氮時，例如從0.100％mol以上到5-10％mol，就需要這種除氮作業(yè)。
圖2示意性地表示的設備是一個最終閃蒸GNL除氮裝置。閃蒸在膨脹的GNL2分離為更有揮發(fā)性的富氮第一頂餾分3和揮發(fā)性比較差的貧氮第一底餾分4時得到。如前面描述的，這個分離在一個球V1中進行。
根據(jù)一種運行模式，在-150℃和48bar下生產出的含氮(B)組分天然氣在水利渦輪機X3中膨脹到大約為4bar的壓力，然后在一個閥門18中膨脹到1.15bar。得到的雙相混合物2在分離球V1中一方面分離出富含氮的閃蒸氣3，另一方面分離出冷卻的GNL4。如前面所述，冷卻的GNL被送往儲罐。構成第一氣態(tài)餾分的閃蒸氣3在交換器E1中加熱到-70℃，然后在壓縮機K1中壓縮到29bar。壓縮機K1產生形成第一壓縮餾分5，這個餾分為富含氮的可燃氣。
大約23％的第一壓縮餾分5以餾分6的形式循環(huán)。餾分6在交換器E1中通過與閃蒸氣3交換熱量而被冷卻，然后與冷卻和膨脹的GNL2混合。
這個裝置可以液化一部分閃蒸氣(約23％)，并減少產出的可燃氣體的量。一個符合圖2的除氮裝置的特性示于下面的表5中，其中題為“1GE6+1 GE7”的一列相當于一個符合圖1的GNL生產裝置，為壓縮機K1、K2、K3使用1臺燃氣輪機GE6和1臺燃氣輪機GE7，“2GE7”相當于使用兩臺渦輪機GE7生產GNL1，“3GE7”表示使用3臺渦輪機。
表5


圖3示意性地表示的設備是一個帶有除氮塔的GNL除氮裝置。用一個除氮塔C1取代球V1中的閃蒸可以明顯提高提取GNL中所含氮的效率。
在這個設備中，-145℃的GNL1在水力膨脹渦輪機X3中膨脹到5bar，然后在交換器E2中通過與在塔底部的沸騰器16中循環(huán)的液體的熱交換冷卻到-146.2℃到-157℃，以便得到一種膨脹并冷卻的GNL流體20。流體20在一個閥門21中第二次膨脹到1.15bar，并給除氮塔C1提供與GNL22的混合物，GNL22來自壓縮可燃氣體5的部分再循環(huán)。
在除氮塔C1的底部，GNL包括0.06％的氮，而使用最終閃蒸的GNL的含氮量為1.38％(圖2和表5)。塔底部的GNL被一個泵P1泵送，并且有一個冷卻GNL的餾分4，這個餾分被送往儲罐。
是來自塔C1的第一頭部組分的可燃氣體3在交換器中加熱到-75℃，然后在壓縮機K1中壓縮到29bar，并被水冷卻器31-34冷卻，以便提供一種壓縮的可燃氣5。
占壓縮氣體5的23％的流體6在交換器E1中加熱流動3后向塔C1再循環(huán)。
產生的可燃氣，在使用一臺渦輪機GE6和一臺GE7的情況下為1031GJ/小時，在總熱值方面與圖2的最終閃蒸裝置的總熱值基本相同。使用更大的GNL生產裝置(兩臺或3臺GE7)時也是一樣。
使用通過塔除氮的技術可以使液化機組的能力增加5.62％的，而增加的成本較小。
需要理解的是，是使用一個除氮塔C1和可燃氣體的再循環(huán)才得到這個非常令人鼓舞的結果。
可燃氣壓縮機K1的功率取決于裝置的大小。功率為—對一個使用1臺FE6與一臺GE7聯(lián)合的GNL裝置為8087KW；—對一個使用兩臺GE7的GNL裝置為10783KW；—對一個使用3臺GE7的GNL裝置為16174KW；這些機器的功率和起動問題使得最好使用一臺燃氣輪機帶動可燃氣體的壓縮機K1。該工藝的其他特性示于表6。
表6


氣體處理和液化工業(yè)裝置遇到的主要問題之一在于壓縮裝置的最佳應用，這些壓縮裝置從購買的角度和能量消耗的角度都代表了很大的投資。實際上，需要大約幾萬千瓦功率的壓縮機應該是可靠的，并且能夠在盡可能大的負荷范圍內在最佳效率的條件下使用。當然，這種注意也適用于使這些壓縮機運行的裝置。由于商業(yè)上具有的功率范圍，這些裝置在這里一般為燃氣渦輪機。
為了有效，應該在全容量下使用燃氣渦輪機。例如一個根據(jù)圖2、3之一描述的實施例運行的除氮裝置，帶動壓縮機K1的燃氣渦輪機應該有一個適應壓縮機所需功率的最大功率，以便得到盡可能有利的壓縮效率。
但是，可能會達到一臺燃氣渦輪機在輸送給壓縮機的功率明顯在它的容量以下的條件下工作。
例如通過最終閃蒸或通過在一個塔中分離進行除氮時，一臺功率為24000KW的燃氣渦輪機GE5d與壓縮機K1連接時就是這種情況。渦輪機的這種欠使用(sous_utilisation)的結果是與渦輪機的能耗有關的壓縮能量效率的降低。
當然，正如前面已經(jīng)解釋的，壓縮機K1的功率根據(jù)裝置的大小而變化。因此，使用一臺GE5d渦輪機可以得到剩余功率的好處，剩余功率為—對一個使用一臺GE6渦輪機與一臺GE7渦輪機結合的GNL裝置為15913KW；—對一個使用兩臺GE7渦輪機的GNL裝置為13217KW；—對一個使用3臺GE7渦輪機的GNL裝置為7826KW；因此希望利用這種具備的剩余能量。本發(fā)明所述工藝特別提出利用具有的總功率帶動壓縮機K1。
本發(fā)明所述工藝還可以提高液化工藝出口的溫度，以得到GNL1，并且可以利用帶動K1的燃氣渦輪機具有的剩余功率把GNL冷卻到-160℃。
另外，由于可以提高例如根據(jù)APCI工藝生產的GNL1的溫度，本發(fā)明所述工藝可以大大提高冷卻到-160℃的GNL流量，在有些情況下可以提高40％。
由于實現(xiàn)該工藝所需裝置的簡單性，本發(fā)明工藝的優(yōu)點是容易實施。
上面描述的圖4表示一個使用一個除氮塔C1的本發(fā)明所述工藝的實施例。對于同樣的帶動壓縮機K1的渦輪機功率，作業(yè)條件取決于天然氣液化裝置的產能。
一種GNL1下通過圖1所示的APCI工藝在-140.5℃產出。已經(jīng)用兩臺GE7燃氣渦輪機帶動壓縮機K2、K3實施了該工藝。這個GNL1進入圖4所示的設備。GNL1在帶動一臺發(fā)電機的水利膨脹渦輪機X3中膨脹到6.1bar，然后在一個熱交換器E2中通過與一種在塔底部的一個沸騰器16中循環(huán)的液體的熱交換冷卻到-142.2到-157℃，以提供一種冷卻的GNL20。正如前面在圖的描述中指出的，冷卻的GNL20在一個閥門21中膨脹到1.15bar，得到一種膨脹的流體2，流體2與一個流體22混合提供給塔C1。
從塔C1的底部析出的GNL流體4含有0.00％的氮。
可燃氣體3在交換器E1中加熱到-34℃，然后在壓縮機K1中壓縮到29bar，以便供給一個可燃氣體網(wǎng)。
與一個已知工藝的第一個區(qū)別是從可燃氣流5取出的壓縮氣6的量現(xiàn)在這個量高達73％。這個壓縮氣6在壓縮機XK1中壓縮到38.2bar，以便提供一種餾分7。餾分7在一個水的熱交換器24中冷卻到37℃，然后分離成兩個流體8和9。
流體8是大部分，占流體7的70％，它通過從交換器E1通過冷卻到-82℃，然后提供給與壓縮機XK1連接的渦輪機X1。渦輪機出口的膨脹流體10的壓力為9bar、溫度為-138℃，流體10在交換器E1中加熱到32℃，然后提供給壓縮機K1的一個中壓級11，這個中壓級為第三級。
流體9是小部分，占流體7的30％，這部分被液化和冷卻到-160℃，并返回除氮塔C1。
產出的可燃氣體為1400GJ/小時，在總熱值方面與最終閃蒸裝置相同。使用本發(fā)明的除氮技術和工藝可以使液化機組的能力提高11.74％，增加成本的合理。
需要理解的是，是一個除氮塔、壓縮可燃氣的再循環(huán)和膨脹渦輪的線路的結合導致這個非常令人吃驚的結果。
對于其他尺寸的GNL生產裝置，結果示于表7。
表7

觀察到產能的增加為—對一個使用一臺GE7渦輪機與一臺GE6渦輪機結合的GNL裝置為14.2％；—對一個使用兩臺GE7渦輪機的GNL裝置為11.7％；—對一個使用3臺GE7渦輪機的GNL裝置為8.21％；符合本發(fā)明的工藝另外一個很大的優(yōu)點是調節(jié)可燃氣體的產出量。實際上，如下面的表8列舉的一個例子所表示的，這樣就可以有一個始終如一的可燃氣的產量。
表8


人們發(fā)現(xiàn)，當可燃氣體的量從1400GJ/小時過渡到2800GJ/小時時，產能可以提高13.39％，產能增加的1.65％(13.39％減去11.74％)是由于可燃氣體產量的增加。
本發(fā)明所述工藝的另一個使用一個除氮塔的實施例示于上面表述的圖5。與圖4的區(qū)別在于這個實施例使用了一個分離球V2。
在-140.5℃的溫度和48.0bar的壓力下，以33294kmol/小時的流量得到的成分為“B”的GNL1在水利渦輪機X3中膨脹到6.1bar和-141.25℃，然后在閥門18中重新膨脹到5.1bar和-143.39℃，以便提供膨脹流體2。
流體2(33294kmol/小時)與流體35(2600kmol/小時)混合，得到-146.55℃的流體36(35894kmol/小時)。
流體35由42.97％的氮、57.02％的甲烷和0.01％的乙烷組成。
由6.79％的氮、85.83％的甲烷、4.97％的乙烷、1.71％的丙烷、0.27％的異丁烷和0.44％的正丁烷組成的流體36在球V2中分離為第二頂餾分12(1609kmol/小時)和第二底餾分13(34285kmol/小時)。
流體12(45.58％的氮、54.4％的甲烷和0.02％的乙烷)在交換器E1中加熱到33℃，以提供流體37，流體37在4.9bar下供給壓縮機K1的中壓級14。
流體13(4.97％的氮、87.3％的甲烷、5.20％的乙烷、1.79％的丙烷、0.28％的異丁烷和0.46％的正丁烷)在熱交換器E2中冷卻，以提供-157℃和4.6bar的流體20。流體20在閥門28中膨脹，得到-165.21℃和1.15bar的流體29，流體29進入塔C1。
塔C1的頭部產生-165.13℃的第一頂餾分3(4032kmol/小時)。餾分3(41.72％的氮和58.27％的甲烷)在交換器E1中加熱，得到-63.7℃和1.05bar的流體41。流體41供給壓縮機K1的低壓吸入口15。
塔C1產生-159.01℃和1.15bar的第一底餾分4，流量為30253kmol/小時。這個餾分4(0.07％的氮、91.17％的甲烷、5.90％的乙烷、2.03％的丙烷、0.32％的異丁烷和0.52％的正丁烷)被泵P1輸送，以提供4.15bar和-158.86℃的餾分39，然后餾分離開設備。
塔C1裝有一個在塔底部的沸騰器16，這個沸騰器冷卻流體13，以得到流體20。
壓縮機K1產生37℃和29 bar的壓縮流體5，流量為11341kmol/小時。這個可燃氣流5(42.9％的氮和57.09％的甲烷)分離為一個流體40和一個流體6，流體40的流量為3041kmol/小時，并離開設備，流體6的流量為8300kmol/小時，在壓縮機XK1中被壓縮。
壓縮機XK1產生68.18℃和39.7bar的壓縮流體7。流體7在水熱交換器24中冷卻到37℃，然后分離為流體8和流體9。
流體8(5700kmol/小時)在交換器E1中冷卻，得到-74℃和38.9bar的流體25。
流體9(2600kmol/小時)在交換器E1中冷卻，得到-155℃和38.4bar的流體22。然后流體22在閥門23中膨脹，得到-168℃和5.1bar的流體35。
流體25在膨脹渦輪機X1中膨脹，膨脹渦輪機X1產生溫度為-139℃、壓力為8.0bar的餾分10。然后餾分10在交換器E1中加熱，產生溫度為32℃、壓力為7.8bar的餾分26。
餾分26供給壓縮機K1的中壓級11。壓縮機K1和膨脹器X1的特性如下除氮裝置

使用球V2可以在壓縮機K1的功率上得到大約2000KW。
通過這些對富含氮的氣體B的研究，從本發(fā)明所述工藝得到—提高液化工藝出口的GNL溫度可以使GNL的生產能力提高1.2％/℃。
—使用一個與產生的一部分可燃氣的液化有關的除氮塔比一個最終閃蒸有效的多；—通過使用新工藝使連接在壓縮機K1上的燃氣渦輪機的功率飽和可以使GNL的生產能力得到很大增加。
—提高產出的可燃氣體的量可以使GNL的生產能力得到補充的增加。
—加入分離球V2可以改進壓縮機K1的負荷，并降低它的使用成本。
下面的研究涉及使用貧氮氣體A，其中最終閃蒸裝置不產生可燃氣體。
眾所周知，含有很少氮的天然氣不需要使用最終閃蒸。
因此GNL可以直接在-160℃下產出，并且在一個水力渦輪機中膨脹后送往儲罐，例如一個與X3類似的渦輪機這種渦輪機涉及推動的過冷卻技術？。
當選定推動的過冷卻時，可燃氣體可以有各種來源—甲烷餾除塔的頭部氣體；—冷凝物穩(wěn)定塔的頭部氣體；—儲罐的汽化氣體；—天然氣干燥器的再生氣等。
因此更可以加入一個可燃氣源，而沒有產生剩余可燃氣的危險。如果希望通過提高液化工藝產出的GNL的溫度來提高GNL生產線的產能，必須使用一種不產生或很少產生可燃氣的工藝。
本發(fā)明所述工藝可以達到這個目的。該工藝可以提高液化工藝出口的GNL溫度，因此提高用于儲存的冷卻GNL4的流量。
這個工藝示于圖6，并且已經(jīng)在前面進行了描述。對于同樣的與壓縮機K1連接的渦輪機的功率，作業(yè)條件取決于液化裝置的產能。下面作為例子描述一個使用來自一個包括兩臺GE7的GNL生產裝置的GNL1的案例溫度為-147℃的GNL1在帶動一臺發(fā)電機的水利渦輪機X3中膨脹到2.7bar，然后在閥門18中第二次膨脹到1.15bar，并與來自壓縮燃料氣5液化的GNL混合，并提供給閃蒸球V1。
在閃蒸球V1的底部，GNL的溫度為-159.2℃，壓力為1.15bar。然后GNL離開設備，以便被儲存。
是第一頂餾分的燃料氣3在交換器E1中加熱到32℃，然后在壓縮機K1中壓縮到29bar，或許可以提供給燃料氣網(wǎng)。在這個案例中，所有的燃料氣都送到壓縮機XK1中，以便提供41.5bar的壓縮流體7。然后壓縮流體7在水熱交換器24中冷卻到37℃，然后分成兩個流體8和9。
占流體7的79％的流體8被冷卻到-60℃，然后供給與壓縮機XK1連接的渦輪機X1。渦輪機X1提供壓力為9bar、溫度為-127℃的膨脹氣體10。流體10在交換器E1中加熱，得到32℃的加熱流體26，然后供給壓縮機K1第三級的吸入口。
占流體7的21％的流體9在交換器E1中液化并冷卻到-141℃，然后返回到閃蒸球V1中。
使用新的工藝可以以合理的成本增加使液化機組的能力增加15.82％。
需要了解的是，壓縮可燃氣體的再循環(huán)與膨脹渦輪機循環(huán)的結合才得到這個非常令人吃驚的結果。
對于不同規(guī)模的GNL生產裝置的結果示于表9和表10中—表9表示一個根據(jù)圖6所示的本發(fā)明所述工藝的實施例運行的裝置的特征；—表10作為比較表示推動過冷卻技術冷卻裝置的特征。
表9


表10


使用一個符合本發(fā)明的工藝的設備比推動冷卻技術增加的產能如下—對一個使用一臺GE7渦輪機與一臺GE6渦輪機結合的GNL裝置為19.6％；—對一個使用兩臺GE7渦輪機的GNL裝置為15.8％；—對一個使用3臺GE7渦輪機的GNL裝置為10.9％；需要時，也可以根據(jù)圖6的本發(fā)明所述工藝的實施例生產可燃氣體。例如這種可能性列舉在下面的表11中。
表11


當可燃氣的產量從0過渡到785GJ/小時時，產能可以增加18.3％，也就是產能增加的2.31％(18.31％減去15.82％)是由于可燃氣的產量。這個結果比用除氮設備得到的結果更明顯。
使用一個除氮塔的本發(fā)明所述工藝的另一個實施例示于前面描述的圖7。與圖6不同的是，這個實施例是使用了一個分離球V2。
在-147℃的溫度和48.0bar的壓力下，以30885kmol/小時的流量得到的成分為“A”的GNL1在水利渦輪機X3中膨脹到2.7bar和-147.63℃，然后在閥門18中重新膨脹到2.5bar和-148.33℃，以便提供膨脹流體2。
流體2(30885kmol/小時)與流體35(3127kmol/小時)混合，得到-149.00℃的流體36(34012kmol/小時)。
流體35由3.17％的氮、96.82％的甲烷和0.01％的乙烷組成。
由0.38％的氮、91.90％的甲烷、4.09％的乙烷、2.27％的丙烷、0.54％的異丁烷和0.82％的正丁烷組成的流體36在球V1中分離為第二頂餾分12(562kmol/小時)和第二底餾分13(33450kmol/小時)。
流體12(5.41％的氮、94.57％的甲烷和0.02％的乙烷)在交換器E1中加熱到34℃，以提供流體37，流體37在2.4bar下供給壓縮機K1的中壓級14。
流體13(0.03％的氮、91.85％的甲烷、4.16％的乙烷、2.31％的丙烷、0.55％的異丁烷和0.83％的正丁烷)在閥門28中冷卻，得到-159.17℃和1.15bar的流體29，流體29進入塔C1。
球V1頭部產生-159.17℃的第一頂餾分3(2564kmol/小時)。餾分3(2.72％的氮、97.27％的甲烷和0.01％的乙烷)在交換器E1中加熱，得到-32.21℃和1.05bar的流體41。流體41供給壓縮機K1的低壓吸入口15。
球V1產生-159.17℃和1.15bar的第一底餾分4，流量為30886kmol/小時。這個餾分4(0.10％的氮、91.40％的甲烷、4.50％的乙烷、2.50％的丙烷、0.60％的異丁烷和0.90％的正丁烷)被泵P1輸送，以提供4.15bar和-159.02℃的餾分39，然后餾分39離開設備。
壓縮機K1產生5-37℃和29bar的壓縮流體5，流量為13426kmol/小時。這個可燃氣流5(3.18％的氮、96.81％的甲烷和0.01％的乙烷)全部在壓縮機XK1中被壓縮，不產生可燃氣體40。
壓縮機XK1產生72.51℃和42.7bar的壓縮流體7。流體7在水熱交換器24中冷卻到37℃，然后分離為流體8和流體9。
流體8(10300kmol/小時)在交換器E1中被冷卻，得到-56℃和41.9bar的流體25。
流體9(3126kmol/小時)在交換器E1中被冷卻，得到-141℃和41.4bar的流體22。然后流體22在閥門23中膨脹，以提供-152.37℃和2.50bar的流體35。
流體25在膨脹渦輪機X1中膨脹，膨脹渦輪機X1產生溫度為-129.65℃、壓力為8.0bar的餾分10。然后餾分10在交換器E1中加熱，產生溫度為34℃、壓力為7.8bar的餾分26。
餾分26供給壓縮機K1的中壓級11。壓縮機K1和膨脹器X1的特性如下除氮裝置

使用球V2可以在壓縮機K1的功率上得到大約1000KW。
最后，通過對貧氮的氣體A的這些研究，從本發(fā)明所述工藝得到—提高液化工藝出口的GNL溫度可以使GNL的生產能力提高1.2％/℃，這個結果與氣體B得到的結果相同。
—使用一個最終閃蒸(球V1)和帶動壓縮機K1的燃氣渦輪機的功率飽和可以通過本發(fā)明的工藝大大提高GNL的產能，而不生產可燃氣。
—生產可燃氣可以使GNL的產能增加。這個好處是不可忽略的，并且可以被證實是一個決定因素。
—加入分離球V2可以改進壓縮機K1的負荷，并降低它的使用成本。
權利要求
1.一種含有甲烷和C2以及C2以上碳氫化合物的帶壓液化天然氣(1)的冷卻工藝，該工藝包括一個第一階段(I)，在其中——(Ia)使所述帶壓液化天然氣(1)膨脹，以便提供一種膨脹的液化天然氣流(2)；——(Ib)把所述膨脹液化天然氣(2)分離成一種更有揮發(fā)性的第一頂餾分(3)和一種揮發(fā)性比較差的第一底餾分(4)；——(Ic)由冷卻液化天然氣組成的所述第一底餾分(4)被收集；——(Id)在一個第一壓縮機(K1)中加熱、壓縮所述第一頂餾分(3)并使其冷卻，以便提一種可燃氣體的第一壓縮餾分(5)，并收集所述餾分(5)；——(Ie)從所述第一壓縮餾分(5)中抽取一種第二壓縮餾分(6)，然后使所述第二壓縮餾分(6)冷卻，并與所述膨脹液化天然氣流(2)混合；該工藝的特征在于還包括一個第二階段(II)，在其中——(IIa)所述第二壓縮餾分(6)在與一個膨脹渦輪機(X1)連接的一個第二壓縮機(XK1)中被壓縮，以便提供一種第三個壓縮餾分(7)；——(IIb)所述第三壓縮餾分(7)被冷卻，然后分離成一種第四壓縮餾分(8)和一種第五壓縮餾分(9)；——(IIc)所述第四壓縮餾分(8)在與所述第二壓縮機(XK1)連接的所述膨脹渦輪機(X1)中冷卻和膨脹，以便提供一個膨脹的餾分(10)，然后所述餾分(10)被加熱，并進入所述壓縮機(K1)的一個中壓級(11)；——(IId)所述第五壓縮餾分(9)被冷卻，然后與所述膨脹的液化天然氣流(2)混合。
2.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述膨脹的液化天然氣流(2)在所述階段(Ib)前分離為一個第二頂餾分(12)和一個第二底餾分(13)，并且所述第二頂餾分(12)被加熱，然后進入所述第一壓縮機(K1)在第一中壓級(11)與一個低壓級(15)中間的第二中壓級(14)，所述第二底餾分(13)分離為所述第一頂餾分(3)和所述第一底餾分(4)。
3.如權利要求1或權利要求2所述的工藝，其特征在于，每個壓縮階段后跟隨一個冷卻階段。
4.通過上述權利要求中任一項所述工藝得到的冷卻液化天然氣(4)。
5.通過權利要求1至3中任一項所述工藝得到的可燃氣(5)。
6.一種含有甲烷和C2以及C2以上碳氫化合物的帶壓液化天然氣(1)的冷卻設備，該設備包括實施一個第一階段(I)的裝置，在其所述第一階段(I)中——(Ia)使所述帶壓液化天然氣(1)膨脹，以便提供一種膨脹的液化天然氣流(2)；——(Ib)把所述膨脹液化天然氣(2)分離成一種更有揮發(fā)性的第一頂餾分(3)和一種揮發(fā)性比較差的第一底餾分(4)；——(Ic)由冷卻液化天然氣組成的所述第一底餾分(4)被收集；——(Id)在一個第一壓縮機(K1)中加熱、壓縮所述第一頂餾分(3)并使其冷卻，以便提供一種可燃氣體的第一壓縮餾分(5)，并收集所述餾分(5)；——(Ie)從所述第一壓縮餾分(5)中抽取一個第二壓縮餾分(6)，然后把所述第二壓縮餾分(6)冷卻，并與所述膨脹液化天然氣流(2)混合；該設備的特征在于還包括實施一個第二階段(II)的裝置，在所述第二階段(II)中——(IIa)所述第二壓縮餾分(6)在與一個膨脹渦輪機(X1)連接的一個第二壓縮機(XK1)中被壓縮，以便提供一種第三個壓縮餾分(7)；——(IIb)所述第三壓縮餾分(7)被冷卻，然后分離成一個第四壓縮餾分(8)和一個第五壓縮餾分(9)；——(IIc)所述第四壓縮餾分(8)在與所述第二壓縮機(XK1)連接的所述膨脹渦輪機(X1)中冷卻和膨脹，以便提供一個膨脹的餾分(10)，然后所述餾分(10)被加熱，并進入所述壓縮機(K1)的一個中壓級(11)；——(IId)所述第五壓縮餾分(9)被冷卻，然后與所述膨脹的液化天然氣流(2)混合。
7.如權利要求6所述的設備，其特征在于，該設備包括在所述階段(Ib)前把所述膨脹液化天然氣流(2)分離為一個第二頂餾分(12)和一個第二底餾分(13)的裝置；并且還包括使所述第二頂餾分(12)加熱然后進入所述第一壓縮機(K1)在第一中壓級(11)與一個低壓級(15)中間的中壓級(14)的裝置；還包括把所述第二底餾分(13)分離為所述第一頂餾分(3)和所述第一底餾分(4)的裝置。
8.如權利要求6或權利要求7所述的設備，其特征在于，所述第一頂餾分(3)和所述第一底餾分(4)在一個第一分離球(V1)中進行分離。
9.如權利要求6或權利要求7所述的設備，其特征在于，所述第一頂餾分(3)和所述第一底餾分(4)在一個蒸餾塔(C1)中進行分離。
10.如權利要求6至9中任一項所述的設備，其特征在于，所述膨脹液化天然氣流(2)在一個第二分離球(V2)中分離為所述第二頂餾分(12)和所述第二底餾分(13)。
11.如權利要求9所述的設備，其特征在于，所述蒸餾塔(C1)包括至少一個側向或在塔底部的沸騰器(16)，并且從所述蒸餾塔(C1)的一個平臺(17)上取出的液體在所述沸騰器(16)中循環(huán)，該液體在一個熱交換器(E2)中被加熱，然后重新進入所述蒸餾塔(C1)所述平臺(17)的一個下層上，并且膨脹液化天然氣流(2)在所述熱交換器(E1)中被冷卻。
12.如權利要求6至11中任一項所述的設備，其特征在于，所述第一頂餾分(3)和所述膨脹餾分(10)的冷卻以及第四壓縮餾分(8)和第五壓縮餾分(9)的加熱在唯一一個第一熱交換器(E1)中進行。
13.如權利要求6至12中任一項并結合權利要求7所述的設備，其特征在于，所述第二頂餾分(12)在所述第一熱交換器(E1)中被加熱。
全文摘要
液化天然氣的冷卻工藝、通過這種工藝得到的氣體以及實施這種方法的設備。本發(fā)明涉及一種帶壓液化天然氣(1)的冷卻工藝，該工藝包括一個第一階段，在這個階段中，GNL(1)被冷卻和膨脹，并被分離為(a)，一個第一底餾分(4)，這個餾分(4)被收集；(b)，一個第一頂餾分(3)，這個餾分被加熱，在一個壓縮機(K1)中被壓縮，并冷卻為一個第一壓縮餾分(5)，這個餾分(5)被收集；一個第二壓縮餾分(6)從可燃氣(5)中取出，被冷卻，然后與被冷卻和膨脹的GNL1混合，該工藝的特征在于包括一個第二階段，在這個階段中，第二壓縮餾分(6)被壓縮和冷卻，并取出一個流體(8)，流體(8)被冷卻、膨脹、加熱，并進入壓縮機(K1)。還描述了其他實施例。
文檔編號C10L3/06GK1481495SQ01820748
公開日2004年3月10日 申請日期2001年12月13日 優(yōu)先權日2000年12月18日
發(fā)明者亨利·帕拉道斯基, 亨利 帕拉道斯基 申請人:泰克尼普法國公司