天然氣液化系統(tǒng)和方法
【專利摘要】通過使用由原料氣體的膨脹使膨脹機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力，增大壓縮機(jī)的出口壓力，并降低對于冷卻器的冷卻容量的要求。天然氣液化系統(tǒng)(1)包括：第一膨脹機(jī)(3)，其用于通過使用壓力狀態(tài)下的天然氣作為原料氣體來產(chǎn)生動(dòng)力；第一冷卻單元(11，12)，其用于冷卻在所述第一膨脹機(jī)中通過膨脹減壓的所述原料氣體；蒸餾單元(15)，其用于通過蒸餾由所述第一冷卻單元冷卻的所述原料氣體來減少或除去所述原料氣體中的重質(zhì)組分；第一壓縮機(jī)(4)，其用于通過使用在所述第一膨脹機(jī)中所產(chǎn)生的動(dòng)力來壓縮通過所述蒸餾單元從其中減少或除去所述重質(zhì)組分的所述原料氣體；以及液化單元(21)，其用于通過與制冷劑進(jìn)行熱交換來液化由所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述原料氣體。
【專利說明】
天然氣液化系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于通過冷卻天然氣產(chǎn)生液化天然氣的天然氣液化系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 從天然氣田獲得的天然氣在液化工廠中液化，從而天然氣可液體形式被存儲(chǔ) 和運(yùn)輸。當(dāng)冷卻至約-162攝氏度時(shí)，相比于氣態(tài)天然氣，所述液體天然氣具有顯著減小的體 積，且不需要在高壓下存儲(chǔ)。同時(shí)天然氣液化過程中除去包含在開采的天然氣中的雜質(zhì)，例 如水、酸性氣體和隸，并且在除去具有相對高的凝固點(diǎn)的較重組分后(如苯、戊燒的巧+控類 和其他更重的控類），所述天然氣被液化。
[0003] 已經(jīng)開發(fā)了用于液化天然氣的各種技術(shù)，其中包括那些基于使用膨脹閥和滿輪機(jī) 的膨脹過程和使用低沸點(diǎn)制冷劑(例如輕質(zhì)控，如甲燒、乙燒和丙烷)的熱交換過程的技術(shù)。 例如，某個(gè)已知的天然氣液化系統(tǒng)(參照專利文獻(xiàn)1)包括用于冷卻天然氣的冷卻單元，其中 從所述冷卻單元中除去雜質(zhì);膨脹單元，其用于等賭膨脹所述冷卻的天然氣;蒸饋單元，其 用于蒸饋由所述膨脹單元W低于甲燒和較重的內(nèi)容物的臨界壓力的壓力減壓的所述天然 氣;壓縮機(jī)，其用于通過使用來自膨脹機(jī)的軸的輸出來壓縮來自所述蒸饋單元的所述蒸饋 的天然氣；W及液化單元，其用于通過與混合的制冷劑進(jìn)行熱交換來液化由壓縮機(jī)壓縮的 所述蒸饋的天然氣。 現(xiàn)有技術(shù)文件 專利文件
[0004] 專利文獻(xiàn) 1:US4,065,278

【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明要完成的課題
[0005] 在如專利文獻(xiàn)1中所公開的常規(guī)的天然氣液化系統(tǒng)，希望所述壓縮機(jī)的出口壓力 (或待被引入所述液化單元的進(jìn)料氣體的壓力）是盡可能的高的，從而降低液化單元(尤其 是，所述液化單元的主熱交換器)上的負(fù)荷，并且最大化所述液化工藝的效率。
[0006] 為了增加所述壓縮機(jī)的所述出口壓力時(shí)，需要相應(yīng)大的動(dòng)力。然而，在常規(guī)裝置 中，其中由冷卻單元冷卻的所述進(jìn)料氣體通過膨脹機(jī)膨脹，由膨脹機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力是有限的， 并且不足W將所述壓縮機(jī)的所述出口壓力提高到所需水平。
[0007] 在常規(guī)裝置中，由于需要使進(jìn)料氣體在膨脹機(jī)中被膨脹之前被冷卻，所述冷卻單 元需要相對大的容量，而運(yùn)增加了所述冷卻單元的初始成本和運(yùn)營成本。
[000引在常規(guī)裝置中，因?yàn)檫M(jìn)料氣體的冷卻會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生冷凝物，有必要提供一種氣液分 離器，在將所述進(jìn)料氣體從所述冷卻單元引入所述膨脹機(jī)之前，從進(jìn)料氣體中分離（除去） 冷凝物。此外，由于在壓縮機(jī)的出口端，所述進(jìn)料氣體溫度高，則所述液化單元的中間入口 點(diǎn)與制冷劑之間產(chǎn)生顯著的溫差，從而所述冷卻單元需要相應(yīng)大的容量。
[0009]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的運(yùn)些問題，本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于提供一種天然氣液化系統(tǒng) 和方法，通過使用由所述進(jìn)料氣體的膨脹在膨脹機(jī)中所產(chǎn)生的動(dòng)力來增加所述壓縮機(jī)的出 口端的壓力，并最大限度地減少所述冷卻單元所需的冷卻容量。 完成所述課題的手段
[0010] 本發(fā)明的第一個(gè)方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)（1)，其冷卻所述天然氣W產(chǎn)生液 化天然氣，包括:第一膨脹機(jī)(3)，其用于通過膨脹加壓狀態(tài)下的天然氣作為原料氣體來產(chǎn) 生動(dòng)力;第一冷卻單元（11，12)，其用于冷卻在所述第一膨脹機(jī)中通過膨脹減壓的所述原料 氣體;蒸饋單元（15)，其用于通過蒸饋由所述第一冷卻單元冷卻的所述原料氣體來減少或 除去所述原料氣體中的重質(zhì)組分;第一壓縮機(jī)(4)，其用于通過使用在所述第一膨脹機(jī)中所 產(chǎn)生的動(dòng)力來壓縮所述原料氣體，其中通過所述蒸饋單元從所述原料氣體中減少或除去所 述重質(zhì)組分；W及液化單元(21)，其用于通過與制冷劑進(jìn)行熱交換來液化由所述第一壓縮 機(jī)壓縮的所述原料氣體。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，由于利用被所述第一冷卻單元冷卻之前的所述原料氣體 的膨脹所產(chǎn)生的動(dòng)力，從而可使所述第一壓縮機(jī)的出口壓力增加，降低所述第一冷卻單元 所需的冷卻容量。
[0012] 本發(fā)明的第二方面還包括第二冷卻單元(85)，其設(shè)置在所述第一壓縮機(jī)和所述液 化單元之間W冷卻由所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述原料氣體。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過增加被引入所述液化單元的原料氣體的壓力，即使 在所述原料氣體的溫度水平超過適當(dāng)?shù)姆秶臅r(shí)候，由于在所述第二冷卻單元中的冷卻， 所述原料氣體的溫度水平可W被調(diào)整到接近所述液化單元的引入點(diǎn)處的溫度水平的水平， 從而可W減少所述液化單元上的負(fù)荷，提高所述液化過程的效率。
[0014] 本發(fā)明的第=方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，其中所述液化裝置包括線軸纏繞式 熱交換器，并且從所述第一壓縮機(jī)排出的所述原料氣體被引入到所述線軸纏繞式熱交換器 的位于所述線軸纏繞式熱交換器的高溫側(cè)上的暖區(qū)(Z1)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的第=方面，如果由于所述第一壓縮機(jī)的出口壓力的增加，所述原料 氣體的溫度應(yīng)該提高，那么通過將所述原料氣體從所述線軸纏繞式熱交換器的所述暖區(qū) (Z1)側(cè)引入，來使得所述原料氣體的溫度水平更接近所述液化單元中的溫度，能夠減小所 述液化單元上的所述負(fù)荷，且增加所述液化過程的效率。
[0016] 本發(fā)明的第四方面還包括一種天然氣液化系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括第二壓縮器(75)， 其設(shè)置在所述第一壓縮機(jī)和所述液化單元之間W壓縮由所述第一壓縮機(jī)排出的所述原料 氣體。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，被引入所述液化單元的所述原料氣體的壓力甚至可W進(jìn) 一步增加，從而可W提高在所述液化單元中進(jìn)行的所述液化過程的效率。
[0018] 本發(fā)明的第五方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括第一電機(jī)(81)，其由 外部電力供電，并且對其的控制取決于引入所述液化單元的原所述料氣體的壓力值，所述 第二壓縮機(jī)由所述第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的第五方面，被引入所述液化單元的所述原料氣體的壓力能夠W穩(wěn)定 的方式增加，從而可W將所述原料氣體的溫度保持在合適的范圍內(nèi)，且所述液化過程能夠 在所述液化單元中W既有效率又穩(wěn)定的方式進(jìn)行。
[0020] 本發(fā)明的第六方面還包括一種天然氣液化系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括第二冷卻器(85)， 其設(shè)置在所述第二壓縮機(jī)和所述液化單元之間w冷卻所述原料氣體。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的第六方面，通過增加被引入所述液化單元的原料氣體的壓力，即使 在所述原料氣體的溫度水平超過適當(dāng)?shù)姆秶臅r(shí)候，由于在所述第二冷卻單元中的冷卻， 所述原料氣體的溫度水平可W被調(diào)整到接近所述液化單元的引入點(diǎn)處的溫度水平的水平， 從而可W減少所述液化單元上的負(fù)荷，提高所述液化過程的效率。
[0022] 本發(fā)明的第屯方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括發(fā)電機(jī)組(87)，其用 于將由所述第一膨脹機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力轉(zhuǎn)化為電力；W及第二電機(jī)(84)，其用于驅(qū)動(dòng)所述第一 壓縮機(jī)，所述第二電機(jī)由通過發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電力供電。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的第屯方面，所述第一膨脹機(jī)和所述第一壓縮機(jī)彼此電氣連接，從而 使得所述第一壓縮機(jī)的所述出口壓力可W通過利用由所述第一膨脹機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力增加。同 時(shí)，相比其中所述第一膨脹機(jī)和所述第一壓縮機(jī)彼此機(jī)械連接的情況，能夠增加所述系統(tǒng) 的操作模式的自由度。
[0024] 本發(fā)明的第八方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括第二電機(jī)(84)，其使 得所述第一膨脹機(jī)和所述第一壓縮機(jī)彼此機(jī)械偶聯(lián)，并通過外部電力供電，其中，所述第一 壓縮機(jī)用于通過使用由所述第一膨脹機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力和第二電機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力來壓縮所述原 料氣體。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的第八個(gè)方面，由所述第二電機(jī)提供的動(dòng)力可W用于增大通過所述第 一膨脹機(jī)在驅(qū)動(dòng)所述第一壓縮機(jī)時(shí)提供的動(dòng)力，從而使得所述第一壓縮機(jī)的所述出口壓力 能夠W既有效率又穩(wěn)定的方式增加。
[0026] 本發(fā)明的第九方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，其中，將所述原料氣體直接引入所 述第一壓縮機(jī)，其中從所述原料氣體中所述重質(zhì)組分被蒸饋裝置減少或除去，所述系統(tǒng)進(jìn) 一步包括第一氣液分離容器(23)，其用于接收由所述第一壓縮機(jī)壓縮的經(jīng)由所述液化單元 的所述原料氣體；W及其中在第一氣液分離容器中分離的所述原料氣體的氣相組分被再次 引入所述液化單元，所述原料氣體的液相成分再循環(huán)到所述蒸饋單元。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的第九方面，可W不需要用于將所述原料氣體從第一氣液分離容器再 循環(huán)到所述蒸饋單元的累，而運(yùn)有助于簡化系統(tǒng)。
[0028] 本發(fā)明的第十方面還包括一種天然氣液化系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括第二冷卻器(85)， 其設(shè)置在所述第一壓縮機(jī)和所述第一氣液分離容器之間W冷卻所述原料氣體。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的第十方面，即使在由所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述原料氣體的溫度水 平超過適當(dāng)?shù)姆秶臅r(shí)候，由于在所述第二冷卻單元中的冷卻，所述原料氣體的溫度水平 可W被調(diào)整到接近所述液化單元的引入點(diǎn)處的溫度水平的水平，從而可W減少所述液化單 元上的負(fù)荷，提高所述液化過程的效率。
[0030] 本發(fā)明的第十一方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括第二膨脹機(jī)(3b)， 其設(shè)置在所述第一膨脹機(jī)(3a)和所述蒸饋單元之間，從而通過膨脹原料氣體來產(chǎn)生動(dòng)力； W及第=壓縮機(jī)(4b )，其放置于所述蒸饋單元和所述第一壓縮機(jī)(4a)之間W通過使用由所 述第二膨脹機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力來壓縮由所述蒸饋單元蒸饋的所述原料氣體。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，通過在所述第一和第二膨脹機(jī)中有利地膨脹所述原料 氣體，能夠減小所述第一冷卻單元所需的冷卻容量，并且通過使用所述第一和第=壓縮機(jī)， 其中所述第一和第=壓縮機(jī)利用由所述第一和第二膨脹機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力，可W有效地提高被 引入所述液化單元的所述原料氣體的壓力。
[0032] 本發(fā)明的第十二方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括第二膨脹機(jī)(3b)， 其設(shè)置為與所述第一膨脹機(jī)(3a)并聯(lián)，從而通過膨脹所述原料氣體來產(chǎn)生動(dòng)力；W及第= 壓縮機(jī)(4b)，其放置于所述蒸饋單元和所述第一壓縮機(jī)(4a)之間W通過使用由所述第二膨 脹機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力來壓縮由所述蒸饋單元蒸饋的所述原料氣體。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，即使當(dāng)引入所述液化系統(tǒng)的所述原料氣體的體積增加 的時(shí)候，在所述液化單元中的所述液化過程能夠W穩(wěn)定的方式進(jìn)行。
[0034] 本發(fā)明的第十=方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，其中所述液化單元包括板翅式熱 交換器。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的第十=方面，即使當(dāng)由所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述原料氣體的溫度 水平隨著所述原料氣體的壓力的升高而升高時(shí)，引入所述液化單元的引入點(diǎn)（在所述液化 單元側(cè)的所述溫度水平)可W容易地響應(yīng)于所述原料氣體的溫度的升高而改變。
[0036] 本發(fā)明的第十四方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，其中由所述第一壓縮機(jī)壓縮的所 述原料氣體的壓力高于517化PaA。
[0037] 本發(fā)明的第十五方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，其中由所述第二壓縮機(jī)壓縮的所 述原料氣體的壓力高于517化PaA。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的第十四或第十五方面，通過將被引入所述液化單元的所述原料氣體 的壓力升高到合適的值，能夠提高在所述液化單元中進(jìn)行的所述液化過程的效率。
[0039] 本發(fā)明的第十六方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括熱交換器(69)，其用 于對被引入所述蒸饋單元的所述原料氣體W及來自所述蒸饋單元的頂部饋分之間進(jìn)行熱 交換。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的第十六方面，即使當(dāng)被引入到所述液化單元的所述原料氣體的溫度 低于適當(dāng)?shù)姆秶鷷r(shí)，能夠通過與被引入到所述蒸饋單元中的所述原料氣體進(jìn)行熱交換來加 熱所述蒸饋單元的頂部饋分，從而使所述原料氣體的溫度接近所述蒸饋單元的入口端的溫 度。
[0041] 本發(fā)明的第十屯方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第一氣液分離容器 (23)，其用于從所述蒸饋單元接收頂部饋分；W及第=冷卻單元(86)，其放置于所述蒸饋單 元和所述第一氣液分離容器之間，W冷卻來自所述蒸饋單元的頂部饋分。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的第十屯方面，不需要通過使用所述液化單元來冷卻待被引入所述第 一氣液分離容器的原料氣體，從而減小所述液化單元上的負(fù)荷。
[0043] 本發(fā)明的第十八方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二熱交換器(79)， 其用于對待被引入所述第一壓縮機(jī)的所述原料氣體W及由所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述原 料氣體之間進(jìn)行熱交換。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明的第十八方面，即使當(dāng)被所述第一壓縮機(jī)壓縮并被引入到所述液化單 元的所述原料氣體的溫度高于適當(dāng)?shù)姆秶鷷r(shí)，能夠通過與被引入到所述第一壓縮機(jī)中的所 述原料氣體進(jìn)行熱交換來冷卻來自所述第一壓縮機(jī)中的所述原料氣體，從而使所述原料氣 體的溫度接近所述液化單元的入口端的溫度。
[0045] 本發(fā)明的第十九方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，包括第五冷卻單元(80)，其用于 通過使用水、空氣或丙烷制冷劑在所述第二熱交換器的上游點(diǎn)處冷卻被所述第一壓縮機(jī)壓 縮的所述原料氣體。
[0046] 根據(jù)本發(fā)明的第十九方面，即使當(dāng)被所述第一壓縮機(jī)壓縮并被引入到所述液化單 元的所述原料氣體的溫度高于適當(dāng)?shù)姆秶鷷r(shí)，能夠通過使用所述第五冷卻單元來冷卻來自 所述第一壓縮機(jī)中的所述原料氣體，從而使所述原料氣體的溫度接近所述液化單元的入口 端的溫度。特別地，通過使用具有相對較高的冷卻容量的丙烷來冷卻所述原料氣體，能夠提 高使用所述第一壓縮機(jī)進(jìn)行的所述原料氣體的壓縮過程的操作上的自由度。
[0047] 本發(fā)明的第二十方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第=熱交換器（100)， 其用于在被所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述原料氣體W及來自所述蒸饋單元的所述頂部饋分 之間進(jìn)行熱交換。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明的第二十方面，即使當(dāng)被所述第一壓縮機(jī)壓縮并被引入到所述液化單 元的所述原料氣體的溫度高于適當(dāng)?shù)姆秶鷷r(shí)，能夠通過與所述蒸饋單元的所述頂部饋分之 間進(jìn)行熱交換來冷卻來自所述第一壓縮機(jī)中的所述原料氣體，從而使所述原料氣體的溫度 接近所述液化單元的入口端的溫度。
[0049] 本發(fā)明的第二十一方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)（1)，其冷卻所述天然氣W產(chǎn)生 液化天然氣，包括:第一膨脹機(jī)(3)，其用于通過膨脹壓力狀態(tài)下的天然氣作為原料氣體來 產(chǎn)生動(dòng)力；蒸饋單元（15)，其用于通過蒸饋通過所述第一膨脹機(jī)的膨脹來減壓的所述原料 氣體，來減少或除去所述原料氣體中的重質(zhì)組分;第一壓縮機(jī)(4)，其用于通過使用在所述 第一膨脹機(jī)中所產(chǎn)生的動(dòng)力來壓縮所原料氣體，其中通過所述蒸饋單元從所述原料氣體中 減少或除去所述重質(zhì)組分；W及液化單元(21)，其用于通過與制冷劑進(jìn)行熱交換來液化由 第一壓縮機(jī)壓縮的所述原料氣體。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明的第二十一方面，就相對高的壓力(例如aOObarA或更高）的所述原料 氣體的液化而言，由所述原料氣體的膨脹通過所述第一膨脹機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，從而能夠增加所 述第一壓縮機(jī)的所述出口壓力。
[0051] 本發(fā)明的第二十二方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)（1)，其冷卻所述天然氣W產(chǎn)生 液化天然氣，包括:第一膨脹機(jī)(3)，其用于通過膨脹壓力狀態(tài)下的天然氣作為原料氣體來 產(chǎn)生動(dòng)力；第一冷卻單元（1〇，11，12)，其用于在所述第一膨脹機(jī)的至少上游點(diǎn)或下游點(diǎn)處 冷卻所述原料氣體;蒸饋單元（15)，其用于通過蒸饋由所述第一冷卻單元冷卻的所述原料 氣體來減少或除去所述原料氣體中的重質(zhì)組分;第一壓縮機(jī)(4)，其用于壓縮所述原料氣 體，其中通過所述蒸饋單元從所述原料氣體中減少或除去所述重質(zhì)組分；W及液化單元 (21)，其用于通過與制冷劑進(jìn)行熱交換來液化由所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述原料氣體中的 氣相組分。
[0052] 根據(jù)本發(fā)明的第二十二個(gè)方面，防止由所述壓縮機(jī)壓縮并引入所述液化單元的所 述原料氣體的溫度過度上升，從而能夠容易地將所述原料氣體的溫度調(diào)整到接近在所述液 化單元的入口端的溫度。
[0053] 本發(fā)明的第二十=方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第一氣液分離容器 (23)，其用于接收由所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述原料氣體；W及第二冷卻單元(85)，其放置 于所述第一壓縮機(jī)和所述第一氣液分離容器之間，W冷卻由所述第一壓縮機(jī)排出的所述壓 縮的氣體。
[0054] 根據(jù)本發(fā)明的第二十=方面，不需要通過所述液化單元來冷卻待被引入所述第一 氣液分離容器的所述原料氣體，從而減小所述液化單元上的負(fù)荷。
[0055] 本發(fā)明的第二十四方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二氣液分離容器 (25)，其用于接收被所述第一壓縮機(jī)壓縮并分離的所述壓縮氣體的一部分，由所述第二氣 液分離容器分離的液相組分再循環(huán)至蒸饋單元。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明的第二十四方面，即使當(dāng)所述原料氣體的臨界壓力相對較低，而待由 所述液化系統(tǒng)處理的所述原料氣體的壓力比臨界壓力高時(shí)，能夠減小所述液化單元的液化 負(fù)荷，并能夠提高所述蒸饋單元的工藝穩(wěn)定性。
[0057] 本發(fā)明的第二十五方面提供一種天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括熱交換器(69)，其 用于對被引入所述蒸饋單元的所述原料氣體W及來自所述蒸饋單元的頂部饋分之間進(jìn)行 熱交換。
[0058] 根據(jù)本發(fā)明的第二十五方面，即使當(dāng)被引入到所述液化單元的所述原料氣體的溫 度低于適當(dāng)?shù)姆秶鷷r(shí)，能夠通過與待被引入到所述蒸饋單元中的所述原料氣體進(jìn)行熱交換 來加溫所述蒸饋單元的頂部饋分，從而使所述原料氣體的溫度接近所述液化單元(21)的入 口端的溫度。
[0059] 本發(fā)明的第二十六方面提供一種天然氣液化方法，其通過冷卻所述天然氣W產(chǎn)生 液化天然氣，包括:第一膨脹步驟，其用于通過使用壓力狀態(tài)下的天然氣作為原料氣體來產(chǎn) 生動(dòng)力;第一冷卻步驟，其用于冷卻在所述第一膨脹步驟中通過膨脹減壓的所述原料氣體； 蒸饋步驟，其用于通過蒸饋在所述第一冷卻步驟中冷卻的所述原料氣體來減少或除去所述 原料氣體中的重質(zhì)組分；W及第一壓縮步驟，其用于通過使用在所述第一膨脹步驟中產(chǎn)生 的動(dòng)力來壓縮所述原料氣體，其中在所述蒸饋步驟中從所述原料氣體中減少或除去所述重 質(zhì)組分；W及液化步驟，其用于通過與制冷劑進(jìn)行熱交換來液化在所述第一壓縮步驟中壓 縮的所述原料氣體。
[0060] 本發(fā)明的第二十屯個(gè)方面提供一種天然氣液化方法，其通過冷卻所述天然氣W產(chǎn) 生液化天然氣，包括:第一膨脹步驟，其用于通過膨脹壓力狀態(tài)下的天然氣作為原料氣體來 產(chǎn)生動(dòng)力;第一冷卻步驟，其用于至少在所述第一膨脹步驟之前或之后冷卻所述原料氣體； 蒸饋步驟，其用于通過蒸饋在所述第一冷卻步驟中冷卻的所述原料氣體來減少或除去所述 原料氣體中的重質(zhì)組分;第一壓縮步驟，其用于壓縮所述原料氣體，其中在所述蒸饋步驟中 從所述原料氣體中減少或除去所述重質(zhì)組分；W及液化步驟，其用于通過與制冷劑進(jìn)行熱 交換來液化氣相組分，其中所述氣相組分從在所述第一壓縮步驟中壓縮的所述原料氣體中 分離。 發(fā)明效果
[0061] 正如可從前述中所理解，根據(jù)本發(fā)明的天然氣液化的液化系統(tǒng)，通過使用由原料 氣體的膨脹于所述膨脹機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力，可使得所述壓縮機(jī)的所述出口壓力增加，并使得所 述冷卻單元所需的冷卻容量減小。
【附圖說明】
[0062] 圖1為示出作為本發(fā)明的第一實(shí)施例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流 程的示意圖； 圖2為示出作為第一比較例給出的常規(guī)天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程的示意圖； 圖3為示出作為第二比較例給出的常規(guī)天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程的示意圖； 圖4為示出作為第一實(shí)施例的第一變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流 程的示意圖； 圖5為示出作為第一實(shí)施例的第二變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流 程的示意圖； 圖6為示出作為第一實(shí)施例的第=變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流 程的示意圖； 圖7為示出作為第一實(shí)施例的第四變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流 程的示意圖； 圖8為示出作為第一實(shí)施例的第五變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流 程的示意圖； 圖9為示出作為第一實(shí)施例的第六變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流 程的示意圖； 圖10為示出作為第一實(shí)施例的第屯變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理 流程的示意圖； 圖11為示出作為本發(fā)明的第二實(shí)施例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖； 圖12為示出作為本發(fā)明的第=實(shí)施例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖； 圖13為示出作為第=實(shí)施例的變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖； 圖14為示出作為本發(fā)明的第四實(shí)施例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖； 圖15為示出作為本發(fā)明的第五實(shí)施例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖； 圖16為示出作為本發(fā)明的第六實(shí)施例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖； 圖17為示出作為第六實(shí)施例的第一變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理 流程的示意圖； 圖18為示出作為第六實(shí)施例的第二變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理 流程的示意圖； 圖19為示出作為第六實(shí)施例的第=變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理 流程的示意圖； 圖20為示出作為第六實(shí)施例的第四變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理 流程的示意圖； 圖21為示出作為本發(fā)明的第屯實(shí)施例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖； 圖22為示出作為本發(fā)明的第八實(shí)施例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖； 圖23為示出作為第八實(shí)施例的第一變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理 流程的示意圖； 圖24為示出作為第八實(shí)施例的第二變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理 流程的示意圖； 圖25為示出作為本發(fā)明的第九實(shí)施例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖； 圖26為示出作為第九實(shí)施例的變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖； 圖27為示出作為本發(fā)明的第十實(shí)施例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖； 圖28為示出作為第十實(shí)施例的第一變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理 流程的示意圖； 圖29為示出作為第十實(shí)施例的第二變形例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理 流程的示意圖； 圖30為示出作為本發(fā)明的第十一實(shí)施例給出的一種天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流 程的示意圖； 圖31為示出根據(jù)本發(fā)明的天然氣液化系統(tǒng)中的設(shè)置于所述膨脹機(jī)和所述壓縮機(jī)之間 的連接裝置的第一變體的示意圖； 圖32為示出根據(jù)本發(fā)明的天然氣液化系統(tǒng)中的設(shè)置于所述膨脹機(jī)和所述壓縮機(jī)之間 的連接裝置的第二變體的示意圖； 圖33為示出第一實(shí)施例的第八變形例的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程的示 意圖。 術(shù)語表
[0063] 1 液化系統(tǒng) 2 除水單元 3,3a 第一膨脹機(jī) 3b 第二膨脹機(jī) 4,4a 第一壓縮機(jī) 4b 第二壓縮機(jī) 5 軸 10,11，12第一冷卻器 15 蒸饋單元 21 液化單元 23 第一氣液分離容器 33 膨脹閥 41 制冷劑分離器 44 膨脹閥 45 噴頭 54 膨脹閥 55 噴頭 69 熱交換器 71 第四壓縮機(jī) 72 第四冷卻器 75 第二壓縮機(jī) 81 電機(jī)(第一電機(jī)） 82 控制器 83 壓力計(jì) 84 電機(jī)(第二電機(jī)） 85 第二冷卻器 86 第=冷卻器 87 發(fā)電機(jī) 89 膨脹閥 91 分離器 92 膨脹閥 96,97,97 齒輪 Z1 暖區(qū) Z2 中間區(qū) Z3 冷區(qū)
【具體實(shí)施方式】
[0064] W下參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0065] (第一實(shí)施例） 圖1為示出作為本發(fā)明的第一實(shí)施例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程的 示意圖。將在下文示出的表1列出所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化過程的模擬(仿真)結(jié)果。表 2至表12的內(nèi)容也是如此。表1示出在第一實(shí)施例的液化系統(tǒng)中的每個(gè)不同點(diǎn)處，待液化的 天然氣的溫度、壓力、流速W及摩爾組成。在表1中，（i)至（ix)列示出在液化系統(tǒng)1中用對應(yīng) 的圖1中羅馬數(shù)字(i)至(ix)表示的在各點(diǎn)處的值。
[0066] 含有約80至98mol%的甲燒的天然氣用作所述原料氣體或所述進(jìn)料氣體。所述原 料氣體也至少包含至少0 . Imol %的作為較重內(nèi)容物的巧+控類，或者至少包含至少Ippm mol的作為較重內(nèi)容物的BTX(苯，甲苯，二甲苯）。非甲燒氣體的所述原料氣體的含量示于表 1的列（i)中。根據(jù)液化的不同階段，在本說明書中使用的術(shù)語"原料氣體"并不一定需要為 氣態(tài)，但也可W是液態(tài)。
[0067] 在此液化系統(tǒng)1中，所述原料氣體經(jīng)管路L1供應(yīng)到除水單元2,并且并被除去水份 W避免結(jié)冰的問題。供給到所述除水單元2的所述原料氣體具有約20攝氏度的溫度，大約 5830kPaA的壓力和大約720000kg/hr的流速。所述除水單元2可W由填充有干燥劑(如分子 篩)的多個(gè)塔構(gòu)成，并可W將所述原料氣體中的水含量降低到小于O.lppm mol。所述除水單 元2可W由任何其它已知的能夠?qū)⑺鲈蠚怏w的水除去至低于所需的水平的單元構(gòu)成。
[0068] 雖然運(yùn)里省略了詳細(xì)的討論，液化系統(tǒng)1可W采用附加的已知設(shè)備，用于執(zhí)行在所 述除水單元2中的處理步驟之前的初步處理步驟，諸如用于除去天然氣冷凝物的分離單元， 用于除去如二氧化碳和硫化氨的酸性氣體的酸性氣體去除單元，W及用于除去隸的除隸單 元。通常情況下，所述除水單元2接收原料氣體，其中通過使用運(yùn)些設(shè)備從原料氣體中去除 雜質(zhì)。對供應(yīng)到所述除水單元2中的所述原料氣體進(jìn)行預(yù)處理，使得二氧化碳(0)2)的含量 小于50ppm mol，硫化氨化2S)含量小于4ppm mol，硫含量小于20mg/Nm3,隸含量小于lOng/ Nm]。
[0069] 所述原料氣體的來源可W不限于任何特定的來源，但也可W非排他性地在加壓狀 態(tài)下從頁巖氣，致密砂巖氣和煤炭頭甲燒(coal head methane)中獲得。所述原料氣體不僅 可W經(jīng)由管道由諸如天然氣田的來源供應(yīng)，也可W由儲(chǔ)存罐供應(yīng)。
[0070] 在所述除水單元2從所述原料氣體除去水，將所述原料氣體經(jīng)由管路L2被轉(zhuǎn)遞到 第一膨脹機(jī)3。所述第一膨脹機(jī)3由滿輪機(jī)組成，其用于減少供應(yīng)給其的天然氣的壓力，并在 等賭的條件下從天然氣的膨脹中獲得動(dòng)力(或能量）。由于在所述第一膨脹機(jī)3中的膨脹步 驟(第一膨脹步驟），所述原料氣體的壓力和溫度被降低。所述第一膨脹機(jī)3設(shè)有與第一壓縮 機(jī)4共同的軸5(將在下文討論），從而使得通過所述第一膨脹機(jī)3產(chǎn)生的動(dòng)力可W用于向所 述第一壓縮機(jī)4提供動(dòng)力。如果所述第一膨脹機(jī)3的旋轉(zhuǎn)速度低于所述第一壓縮機(jī)4的旋轉(zhuǎn) 速度，合適的增速齒輪單元可被放置在所述第一膨脹機(jī)3和所述第一壓縮機(jī)4之間。所述第 一膨脹機(jī)3將所述原料氣體的溫度和壓力分別降低至約8.3攝氏度和大約4850kPaA。通常情 況下，從所述第一膨脹機(jī)3排出的所述原料氣體的壓力在3000kPaA到5500kPaA(30barA到 55barA)的范圍內(nèi)，或更優(yōu)選在3500kPaA至5000kPaA(3化arA至50barA)的范圍內(nèi)。
[0071] 所述原料氣體從所述第一膨脹機(jī)3經(jīng)管路L3被轉(zhuǎn)遞至冷卻器11。通過將另一個(gè)冷 卻器12連接到所述冷卻器11的下游端形成冷卻單元(第一冷卻單元）。所述原料氣體通過與 制冷劑在第一冷卻單元11，12中進(jìn)行分階段的熱交換(第一冷卻步驟)而冷卻。已經(jīng)由所述 第一冷卻單元11，12冷卻的所述原料氣體的溫度在-20至-50攝氏度的范圍內(nèi)，或更優(yōu)選地 在-25至-35攝氏度的范圍內(nèi)。如果引入所述液化系統(tǒng)1中的所述原料氣體(的壓力）相對較 高（例如，高于lOObarA)，因?yàn)樵谒龅谝慌蛎洐C(jī)3的出口的溫度相對較低（例如，-30攝氏 度），可W省略所述第一冷卻單元11，12。在所述蒸饋單元15的上游側(cè)省略所述冷卻單元的 可能性同樣適用于將在下文討論的在圖4至26,30和33中所示的多個(gè)實(shí)施例。
[0072] 在本實(shí)施例中，使用C3-MR(丙烷(C3)預(yù)冷卻的混合制冷劑)系統(tǒng)。在第一冷卻單元 11，12中通過使用丙烷作為制冷劑預(yù)冷卻所述原料氣體，并在之后將其過冷卻至極低溫度， 用于在制冷循環(huán)中使用將在下文討論的混合制冷劑下液化天然氣。用于中壓(MP)和低壓 化P)的丙烷制冷劑(C3R)被用于在第一冷卻單元11，12中在多個(gè)階段(在所示實(shí)施例在兩個(gè) 階段）中冷卻所述原料氣體。雖然在附圖中未示出，第一冷卻單元11，12形成包括用于丙烷 制冷劑的壓縮機(jī)和冷凝器的本身已知的制冷循環(huán)的一部分。
[0073] 液化系統(tǒng)1不一定需要基于所述C3-MR系統(tǒng)，但除了其它的可能性之外，還可W使 用級聯(lián)系統(tǒng)，在所述級聯(lián)系統(tǒng)中通過使用具有不同沸點(diǎn)的相應(yīng)的制冷劑(如甲燒，乙燒和丙 燒），使用例如乙燒和丙烷的混合介質(zhì)的用于初步冷卻過程的DMR(雙混合制冷劑)系統(tǒng)W及 使用不同的混合制冷劑分別用于初步冷卻、液化和過冷卻的單個(gè)循環(huán)的MFC(混合流體級聯(lián) 系統(tǒng))來形成多個(gè)單獨(dú)的制冷循環(huán)。
[0074] 所述原料氣體從冷卻器12經(jīng)管路L4被轉(zhuǎn)遞至所述蒸饋單元15。所述原料氣體在該 點(diǎn)的壓力借助所述第一膨脹機(jī)3W及其它可選的過程的膨脹，應(yīng)低于甲燒和較重組分的臨 界壓力。所述蒸饋單元15基本上由內(nèi)部設(shè)置有多層架的用于去除所述原料氣體中較重的內(nèi) 容物(蒸饋步驟)的蒸饋塔構(gòu)成。由較重的內(nèi)容物構(gòu)成的液體經(jīng)由連接到所述蒸饋單元15的 蒸饋塔的底端的管路L5排出。經(jīng)由所述管路L5從所述蒸饋單元15排出的所述由較重的內(nèi)容 物構(gòu)成的液體具有大約177攝氏度的溫度和約20,000kg/hr的流速。術(shù)語"較重的內(nèi)容物"是 指例如苯的具有高凝固點(diǎn)的組分和具有低沸點(diǎn)的例如巧+控類的組分。所述管路L5包括再 循環(huán)單元，所述再循環(huán)單元包括用于通過與蒸汽(或油)進(jìn)行熱交換來加熱從所述蒸饋單元 15的蒸饋塔的底部排出的液體的一部分的再沸器16,并將加熱的液體再循環(huán)返回到所述蒸 饋單元15，其中所述蒸汽(或油)從外部被提供給所述再沸器。
[0075] 來自所述蒸饋單元15的頂部饋分由所述原料氣體的較輕組分構(gòu)成，所述較輕組分 主要由具有低沸點(diǎn)的甲燒構(gòu)成，并且所述原料氣體通過管路L6被引入所述液化單元21中， W在管道系統(tǒng)22a和22b中冷卻。轉(zhuǎn)遞到管路L5的所述原料氣體具有大約-45.6攝氏度的溫 度和大約4700kPaA的壓力。在蒸饋單元15中除去所述較重組分的所述原料氣體含有少于 O.lmol%的巧+和小于Ippm mol(苯，甲苯和二甲苯）的BTX。通過流經(jīng)所述管道系統(tǒng)2?和 22b，所述原料氣體被冷卻至大約-65.2攝氏度，然后從所述液化單元21經(jīng)由管路L7轉(zhuǎn)遞到 第一氣液分離容器23。
[0076] 如將在下文中討論的，所述液化單元21基本上由所述液化系統(tǒng)1中的主熱交換器 構(gòu)成，而此熱交換器由線軸纏繞式熱交換器構(gòu)成，所述線軸纏繞式熱交換器包括用于傳導(dǎo) 所述原料氣體和制冷劑的傳熱管的外殼和線圈。所述液化單元21規(guī)定位于所述液化單元21 下部的暖區(qū)Z1，其用于接收所述混合制冷劑并具有最高的溫度(范圍）；位于所述液化單元 21中部的中間區(qū)Z2,其具有低于暖區(qū)Z1的溫度；W及位于所述液化單元21上部的冷區(qū)，其用 于排出所述液化的原料氣體并具有最低的溫度。在第一實(shí)施例中，所述暖區(qū)Z1由在較高溫 度側(cè)的較高暖區(qū)Zla和在較低溫度側(cè)的較低暖區(qū)nb組成。管道系統(tǒng)22a和22b，W及管道系 統(tǒng)42a，51a，和42b和51b，分別由在較高暖區(qū)Zla和較低暖區(qū)Zlb提供的管束形成，其中通過 所述管道系統(tǒng)引導(dǎo)所述混合制冷劑。在所說明的實(shí)施例中，較高暖區(qū)Zla的溫度在待冷卻的 所述原料氣體的上游側(cè)(入口側(cè))為大約-35攝氏度，而在所述原料氣體的下游側(cè)（出口側(cè)） 為大約-50攝氏度。較低暖區(qū)nb的溫度在所述原料氣體的上游側(cè)為大約-50攝氏度，而在所 述原料氣體的下游側(cè)為大約-135攝氏度。中間暖區(qū)Z2的溫度在所述原料氣體的上游側(cè)為大 約-65攝氏度，而在所述原料氣體的下游側(cè)為大約-135攝氏度。冷區(qū)Z3的溫度在所述原料氣 體的上游側(cè)為大約-135攝氏度，而在所述原料氣體的下游側(cè)為大約-155攝氏度。各區(qū)域的 在所述上游側(cè)和下游側(cè)的溫度并不限于運(yùn)里提到的數(shù)值，并且在每個(gè)部分的溫度可W在預(yù) 定的范圍內(nèi)變化(（±例如5攝氏度）。
[0077] 第一氣液分離容器23分離所述原料氣體的液相組分(冷凝物），并且基本上由控類 構(gòu)成的所述液體通過設(shè)置于管路L8的再循環(huán)累24再循環(huán)返回所述蒸饋單元15。在第一氣液 分離容器23中得到的并主要由甲燒構(gòu)成的所述氣相組分經(jīng)管路L9轉(zhuǎn)遞至第一壓縮機(jī)4。所 述原料氣體W約83500kg/hr的流速通過管路L8,并W約780,000kg/hr的流速通過管路L6。 第一氣液分離容器23也可W通過使用混合制冷劑或乙締制冷劑冷卻。
[0078] 所述第一壓縮機(jī)4由具有滿輪機(jī)葉片的用于壓縮所述原料氣體的單級離屯、式壓縮 機(jī)構(gòu)成，其安裝在與所述第一膨脹機(jī)3共有的軸5上。由所述第一壓縮機(jī)4(第一壓縮步驟)壓 縮的所述原料氣體經(jīng)管路L10引入所述液化單元21。由所述第一壓縮機(jī)4輸出到管路L10的 所述原料氣體具有約-51攝氏度的溫度和約5500kPaA的壓力。引入所述液化單元21的原料 氣體由所述第一壓縮機(jī)4壓縮，優(yōu)選地壓縮至超過至少5171kPaA的壓力。
[0079] 管路L10連接到位于所述液化單元21的所述暖區(qū)nb的管道系統(tǒng)30,所述管道系統(tǒng) 30的上游端連接到所述中間區(qū)Z2中的管道系統(tǒng)31，然后連接到位于所述冷區(qū)Z3的管道系統(tǒng) 32。所述天然氣在通過流經(jīng)所述管道系統(tǒng)31和32被液化并過冷卻后，經(jīng)由設(shè)置于管路L11的 膨脹閥33被轉(zhuǎn)遞到在附圖中未示出的用于存儲(chǔ)目的的LNG儲(chǔ)存罐。經(jīng)受所述液化步驟的所 述原料氣體在所述膨脹閥33的下游端獲得-162攝氏度的溫度和大約120kPaA的壓力。
[0080] 流經(jīng)所述液化單元21的所述原料氣體，通過使用混合制冷劑的制冷循環(huán)冷卻。在 所說明的實(shí)施例中，所述混合制冷劑除了包括甲燒，乙燒和丙烷的控類混合物，可各自含有 氮?dú)?，但也可能有其他本身已知的只要所需的冷卻容量可W實(shí)現(xiàn)的組合物。
[0081] 在所述液化單元21中，高壓化P)混合制冷劑(MR)經(jīng)由管路L12供應(yīng)給制冷劑分離 器41。組成所述制冷劑分離器41中的液相組分的所述混合制冷劑經(jīng)由管路L13引入所述液 化單元21，然后在所述液化單元21中向上流動(dòng)通過分別位于暖區(qū)Zla和nb的所述管道系統(tǒng) 42a和42b，W及位于中間區(qū)Z2的所述管道系統(tǒng)43。所述混合制冷劑然后在設(shè)置于管路L14中 的膨脹閥44中膨脹，并部分閃蒸。
[0082] 在通過所述膨脹閥44后，所述混合冷凍劑從在中間區(qū)Z2的上部設(shè)置的噴頭45向下 噴出與所述液化單元21中的所述原料氣體的流動(dòng)相反）。從所述噴頭45噴出的所述混合 制冷劑向下流動(dòng)，同時(shí)與由所述管道系統(tǒng)31，43和52(最后的管道系統(tǒng)將在下文中被討論） 形成的中間管束和由所述管道系統(tǒng)22a，22b，30,42a，4化，51a和5化(最后兩個(gè)管道系統(tǒng)將 在下文中被討論)形成的下部管束進(jìn)行熱交換，所述管道系統(tǒng)31，43和52位于所述中間區(qū) Z2，所述管道系統(tǒng)22a，22b，30，42a，4化，51a和5化位于所述暖區(qū)Z1。
[0083] 組成所述制冷劑分離器41中的氣相組分的所述混合制冷劑經(jīng)由管路L15引入所述 液化單元21，然后在所述液化單元21中通過流經(jīng)分別位于暖區(qū)Zla和Zlb的所述管道系統(tǒng) 51a和5化，流經(jīng)位于所述中間區(qū)Z2的所述管道系統(tǒng)52, W及流經(jīng)位于所述冷區(qū)Z3的所述管 道系統(tǒng)53,向上流動(dòng)。所述混合制冷劑然后在設(shè)置于管路L16中的膨脹閥54中膨脹，并部分 閃蒸。
[0084] 已經(jīng)通過所述膨脹閥54的所述混合制冷劑已冷卻到低于甲燒的沸點(diǎn)的溫度(在運(yùn) 種情況下大約-167攝氏度），并且從位于所述冷區(qū)Z3的上部的噴頭55向下排出（或W與所述 液化單元21中的所述原料氣體相反的方向流動(dòng)）。從所述噴頭55噴出的所述混合制冷劑向 下流動(dòng)，同時(shí)與由設(shè)置在冷區(qū)Z3的所述管道系統(tǒng)32和53形成的上部管束進(jìn)行熱交換，并在 與位于下方的所述噴頭45噴出的所述混合制冷劑混合后向下流動(dòng)，向下流動(dòng)的同時(shí)與由位 于中間區(qū)Z2的所述管道系統(tǒng)31，43和52所形成的中間管束W及由位于暖區(qū)Z1的所述管道系 統(tǒng)22a，22b，30，42a，4化，51a和5化形成的下部管束進(jìn)行熱交換。
[0085] 從所述噴頭45和55噴出的所述混合制冷劑最后經(jīng)由連接到所述液化單元21的底 端的管路L17作為低壓化P)混合制冷劑(MP)氣體排出。設(shè)置于所述液化單元21中的用于所 述混合制冷劑的設(shè)備（如制冷劑分離器41)形成本身已知的用于所述混合制冷劑的制冷循 環(huán)的一部分，且輸出到管路L17的所述混合制冷劑在通過所述壓縮機(jī)和所述冷凝器后經(jīng)由 管路L12被再循環(huán)到制冷劑分離器41。
[0086] 如上所述，引入所述液化系統(tǒng)1中的所述原料氣體在所述膨脹步驟，所述冷卻步 驟，所述蒸饋步驟，所述壓縮步驟W及所述液化步驟中被處理之后被有效地液化。運(yùn)種液化 系統(tǒng)可應(yīng)用于，例如，用于產(chǎn)生液化天然氣化NG)的基本負(fù)荷液化廠（base load liquefaction plant)，所述液化天然氣化NG)主要由從天然氣田開采的所述原料氣體的甲 燒構(gòu)成。
[0087] 表 1 LTO88」（弟一和弟二對化例）
圖2和3是示出作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的第一和第二個(gè)比較例給出的、天然氣液化的 常規(guī)系統(tǒng)中液化過程流程的示意圖。在常規(guī)的天然氣的液化系統(tǒng)101和201中，對應(yīng)于所述 第一實(shí)施例的液化系統(tǒng)的部件相對應(yīng)的部件標(biāo)W相同的標(biāo)號。表2和3分別示出第一和第二 比較例的所述液化系統(tǒng)中的所述原料氣體的溫度，壓力，流速和摩爾分?jǐn)?shù)。應(yīng)當(dāng)指出的是， 第二比較例的所述液化系統(tǒng)201基于在專利文獻(xiàn)1(US4,065,278)中公開的現(xiàn)有技術(shù)。
[0089] 如圖2中所示，所述第一比較例的所述液化系統(tǒng)101沒有設(shè)有在第一實(shí)施例的液化 系統(tǒng)1中使用的所述第一膨脹機(jī)3和第一壓縮機(jī)4,從所述除水單元2排出的所述原料氣體經(jīng) 由管路L101轉(zhuǎn)遞到冷卻器110。冷卻器單元通過將冷卻器11和冷卻器12串聯(lián)連接所述冷卻 器110的下游端而形成，從而使得所述原料氣體通過在=個(gè)冷卻器110,11和12中進(jìn)行熱交 換而依次冷卻，所述冷卻器110,11和12分別使用高壓化P)、中壓(MP)和低壓化P)丙烷制冷 劑。從所述下游端的所述冷卻器12排出的所述原料氣體具有約-34.5攝氏度的溫度和約5， 680kPaA的壓力。所述原料氣體隨后通過在管路L4中的膨脹閥113中膨脹而減壓，然后被引 入所述蒸饋單元15。
[0090] 在所述液化系統(tǒng)101中，形成在所述第一氣液分離容器23中的氣相組分的和基本 上由甲燒構(gòu)成的所述原料氣體經(jīng)由管路L102被引入位于所述液化單元21的中間區(qū)Z2的所 述管道系統(tǒng)31中。從所述第一氣液分離容器23輸出到管路L12的所述原料氣體具有約-65.3 攝氏度的溫度和約4400kPaA的壓力。
[0091] 表2
[0092] 如在圖3中所示，第二比較例的所述液化系統(tǒng)201是第一比較例的液化系統(tǒng)101的 改進(jìn)，并設(shè)置有第一膨脹機(jī)3和第一壓縮機(jī)4。然而，與在第一實(shí)施例的液化系統(tǒng)1中使用的 第一膨脹機(jī)3相反，所述膨脹機(jī)3被位于所述冷卻單元的下游側(cè)(在運(yùn)種情況下所述冷卻單 元由=個(gè)冷卻器110,11和12構(gòu)成）。在所述液化系統(tǒng)201中，從所述冷卻器12排出的所述原 料氣體被轉(zhuǎn)遞到分離器213, W被分離成氣體組分和液體組分。在所述分離器213中形成所 述氣相組分的所述原料氣體被轉(zhuǎn)遞到所述膨脹機(jī)3，將在其內(nèi)膨脹，然后經(jīng)由管路L204被轉(zhuǎn) 遞到所述蒸饋單元15。在所述分離器213中形成液體組分的所述原料氣體的部分被輸出到 設(shè)有膨脹閥214的管路L205。已在所述膨脹閥214被膨脹的液體然后經(jīng)由管路L204與來自所 述膨脹機(jī)3的所述原料氣體一起被轉(zhuǎn)遞到所述蒸饋單元15。
[0093] 就所述蒸饋單元15的下游的部分而言，所述液化系統(tǒng)201類似于第一實(shí)施例中的 所述液化系統(tǒng)201，已被所述壓縮機(jī)4輸出到管路L10的所述原料氣體具有大約-54.7攝氏度 的溫度和大約5120kPaA的壓力。
[0094] Table 3

L0095」通巧比較本發(fā)明與第一和第二比較例可理解的是，根據(jù)本發(fā)明的液化《統(tǒng)1能 夠使得通過膨脹更高溫度和更高壓力的原料氣體產(chǎn)生更大的動(dòng)力，因?yàn)橄啾扔诰哂形挥谒?述冷卻單元110,112的下游側(cè)的所述膨脹機(jī)3的第二比較例的所述液化系統(tǒng)201，所述第一 膨脹機(jī)3位于第一冷卻單元11，12的上游側(cè)。因此，可增加的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)所述第一壓縮機(jī)4 (或可W增加所述第一壓縮機(jī)4的所述出口壓力），從而能夠增加引入所述液化單元21的原 料氣體的壓力，并有利地增加在液化單元21中的液化過程的效率。
[0096] 所說明的實(shí)施例的所述液化系統(tǒng)1提供一個(gè)額外的優(yōu)勢在于減少所述冷卻單元所 需的冷卻容量(從而省略第二個(gè)比較例中的冷卻器110)，因?yàn)橛捎谒龅谝慌蛎洐C(jī)3位于所 述第一冷卻單元11，12的上游側(cè)，所述原料氣體的溫度通過所述第一膨脹機(jī)3中所述原料氣 體的膨脹被降低。在所說明的實(shí)施例中的所述液化系統(tǒng)1中，可W省略放置于所述冷卻單元 和所述膨脹機(jī)3之間的用于去除所述原料氣體的冷凝物的氣液分離容器(分離器213)。
[0097] (第一實(shí)施例的第一變形例） 圖4為示出作為第一實(shí)施例的第一變形例給出的天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程的 示意圖。在圖4中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一實(shí)施例的液化系統(tǒng)1的那些部件的部 件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中省略其說明。
[0098] 在第一實(shí)施例的所述液化系統(tǒng)中，采用使用甲燒和乙締作為制冷劑的級聯(lián)制冷工 系統(tǒng)。代替了第一實(shí)施例的線軸纏繞式熱交換器(液化單元21)，所述主熱交換器由各自由 板翅式熱交換器構(gòu)成的甲燒熱交換器21a和乙締熱交換器2化形成。
[0099] 所述甲燒熱交換器21a規(guī)定具有第一傳熱單元61的熱區(qū)，所述第一傳熱單元61接 收高壓化P)甲燒制冷劑(C1R);具有第二傳熱單元62的中間區(qū)，所述第二傳熱單元62接收中 壓(MP)甲燒制冷劑；W及具有第=傳熱單元63的冷區(qū)，所述第=傳熱單元63接收低壓化P) 甲燒制冷劑。
[0100] 所述乙締熱交換器2化規(guī)定具有第四傳熱單元64的熱區(qū)，所述第四傳熱單元64接 收高壓化P)乙締制冷劑(C2R);具有第五傳熱單元65的中間區(qū)，所述第五傳熱單元65接收中 壓(MP)乙締制冷劑；W及具有第六傳熱單元66的冷區(qū)，所述第六傳熱單元66接收低壓化P) 乙締制冷劑。
[0101] 所述蒸饋單元15中被分離為頂部饋分的所述原料氣體經(jīng)由管路L6被引入所述液 化單元21，并由位于所述乙締熱交換器2化的暖區(qū)和中間區(qū)之上的第屯傳熱單元22冷卻。由 所述第一壓縮機(jī)4壓縮的所述原料氣體經(jīng)由所述管路L10被轉(zhuǎn)遞到所述乙締熱交換器2化。 沿管路L10流動(dòng)的所述原料氣體被引入位于所述乙締熱交換器21b的橫跨中間區(qū)和冷區(qū)的 第八傳熱單元67,并分兩個(gè)階段在所述中間區(qū)和冷區(qū)被冷卻。從所述乙締熱交換器21b排出 的所述原料氣體被引入從所述乙燒熱交換器21a的暖區(qū)延伸至其冷區(qū)的第九傳熱單元68， W分=個(gè)階段在暖區(qū)、中間區(qū)和冷區(qū)被冷卻。
[0102] 在本發(fā)明的第一實(shí)施例的第一變形例的所述液化系統(tǒng)1中，由于使用所述板翅式 熱交換器作為所述主熱交換器，可W得到容易改變將所述管路L10連接到所述主熱交換器 的點(diǎn)的好處。因此，即使當(dāng)流經(jīng)管路L10的所述原料氣體的溫度水平隨其壓力一起升高時(shí)， 通過根據(jù)所述原料氣體的溫度水平改變將所述原料氣體引入所述熱交換器的點(diǎn)（或通過使 得所述原料的溫度接近引入到所述熱交換器的點(diǎn)處的溫度），能夠減小所述熱交換器的熱 負(fù)荷，并能增加所述液化過程的效率。
[0103] (第一實(shí)施例的第二、第S和第四變形例） 圖5,6和7為示出作為第一實(shí)施例的第二、=和四變形例分別給出的所述天然氣液化系 統(tǒng)中的液化處理流程的示意圖。在圖5,6和7中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一實(shí)施例 (W及其它變形例）的液化系統(tǒng)1的那些部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容 夕h運(yùn)些部件將在W下討論中省略其說明。
[0104] 如圖5中所示，所述第二變形例的所述液化系統(tǒng)1中，所述熱交換器69被設(shè)置在管 路L4和管路L9之間。因此，在被引入第一壓縮機(jī)4之前，在所述第一氣液分離容器23中分離 為所述氣相組分并流過所述管路L9的所述原料氣體通過與經(jīng)由管路L4從所述冷卻單元12 流至所述蒸饋單元15的所述原料氣體進(jìn)行熱交換來加熱。由所述第一壓縮機(jī)4壓縮的所述 原料氣體經(jīng)所述管路L10引入所述液化單元21。所述管路L10的下游端被連接到位于暖區(qū)Z1 的管道系統(tǒng)30,所述暖區(qū)Z1呈現(xiàn)所述液化單元21的最高溫度。所述管道系統(tǒng)30與管道系統(tǒng) 22,管道系統(tǒng)42W及管道系統(tǒng)51-起形成位于暖區(qū)Z1的管束，其中所述蒸饋單元15的頂部 饋分被引入所述管道系統(tǒng)22,混合制冷劑流過所述管道系統(tǒng)42和管道系統(tǒng)51。
[0105] 由于運(yùn)種設(shè)置，在所述第一實(shí)施例的第二變形例中，即使當(dāng)經(jīng)由管路L10被引入所 述液化單元21的所述原料氣體的溫度水平應(yīng)低于適當(dāng)?shù)姆秶?，所述原料氣體的溫度能夠通 過在所述熱交換器69中進(jìn)行熱交換而被升高至適當(dāng)?shù)乃?。換句話說，在所述第一實(shí)施例 的第二變形例中，在壓縮后管路L10中的所述原料氣體的溫度能夠接近所述液化單元21中 的引入點(diǎn)（管道系統(tǒng)30)處的溫度(優(yōu)選地偏差低于10攝氏度），從而能夠減小所述液化單元 21的熱負(fù)荷(或最小化熱應(yīng)力的產(chǎn)生）。
[0106] 只要所述管路L10中的所述原料氣體的溫度在壓縮后能夠與所述液化單元21的引 入點(diǎn)處的溫度接近，在第二變形例中的熱交換器69的設(shè)置能夠自由改變。例如，在圖6中所 示的第S變形例的所述液化系統(tǒng)1中，所述熱交換器69設(shè)置在管路L4和管路L10之間。由所 述第一壓縮機(jī)4壓縮并流過所述管路L10的所述原料氣體，在被引入所述液化單元21之前， 通過與流過管路L4的所述原料氣體進(jìn)行熱交換而冷卻。在第S變形例中，因?yàn)橛伤鰺峤?換器69加熱的所述原料氣體沒有受到如第一壓縮機(jī)4的裝置的介入，而被引入所述液化單 元21，所述被引入所述液化單元1的所述原料氣體的溫度可W容易地控制。
[0107] 如圖7中所示，所述第四變形例的所述液化系統(tǒng)中，所述熱交換器69被設(shè)置在管路 L4和管路L6之間。因此，從所述蒸饋單元15分離為頂部饋分并流過所述管路L6的所述原料 氣體，在被引入所述液化單元21(所述管道系統(tǒng)22)之前，通過與流過管路L4的所述原料氣 體進(jìn)行熱交換而加熱。特別地，在所述第四變形例中，即使當(dāng)所述原料氣體由含有如表1所 示的相對較低水平的較重組分(高碳控類)的天然氣(貧氣)構(gòu)成，在所述蒸饋步驟之后流過 所述管路L6的所述原料氣體的溫度可能低于適當(dāng)?shù)姆秶鷷r(shí)，能夠通過在熱交換器69中進(jìn)行 熱交換使得所述原料氣體的溫度升高到適當(dāng)?shù)乃健?br>[0108] (第一實(shí)施例的第五變形例） 圖8為示出作為第一實(shí)施例的第五變形例給出的天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程的 示意圖。在圖8中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一實(shí)施例(包括其變形例）的液化系統(tǒng)1 的那些部件的部件標(biāo)w相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在w下討論中省 略其說明。
[0109] 第五變形例類似于第四變形例，但進(jìn)一步包括設(shè)置于所述管路L9和所述管路L10 之間的熱交換器79。在管路L10中進(jìn)一步設(shè)置有使用低壓化P)丙烷制冷劑(C3R)的第五冷卻 器80。因此，從所述第一壓縮機(jī)4排出的所述原料氣體，在被引入所述液化單元21之前，通過 與流過管路L9的所述原料氣體進(jìn)行熱交換而冷卻。所述管路L10的下游端被連接到位于中 間區(qū)Z2的管道系統(tǒng)31。
[0110] 在第五變形例中，從所述第一壓縮機(jī)4排出的所述原料氣體能夠被引入中間區(qū)Z2 中。因此，暖區(qū)Z1中的管束能夠由=個(gè)所述管道系統(tǒng)22、42和51形成，而在中間區(qū)Z2的管束 能夠由=個(gè)所述管道系統(tǒng)31、43和52形成。因此，在第五變形例中，當(dāng)所述液化單元21通過 使用線軸纏繞式熱交換器形成時(shí)，相比所述第四變形例的設(shè)置，在暖區(qū)Z1和中間區(qū)Z2的所 述管道系統(tǒng)的設(shè)置可W被優(yōu)化(通過在不同區(qū)之間均勻分布所述管道系統(tǒng)），從而防止所述 液化單元21的尺寸變得過大。類似于在所說明的實(shí)施例中的第一和第二冷卻器11和12,第 五冷卻器80使用丙烷制冷劑，也可W使用其他形式的氣冷器或水冷器。
[0111] (第一實(shí)施例的第六變形例） 圖9為示出作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的第六變形例給出的天然氣液化系統(tǒng)中的液化處 理流程的示意圖。表4W舉例的方式示出在第六實(shí)施例的液化系統(tǒng)中的每個(gè)不同點(diǎn)處，待液 化的天然氣的溫度、壓力、流速W及摩爾組成。表5W舉例的方式示出在所述液化系統(tǒng)中使 用所述混合制冷劑的制冷循環(huán)中的制冷劑的溫度、壓力、流速W及組成。在圖9中所示的液 化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一實(shí)施例(包括其變形例）的液化系統(tǒng)1的那些部件的部件標(biāo)W相 同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中省略其說明。
[0112] 如圖9所示，除了在所述原料氣體組成和熱交換器69的存在(或不存在)方面的差 異，所述第六變形例的所述液化系統(tǒng)1類似于第二至第四變形例的液化系統(tǒng)。在運(yùn)種情況下 所述管路L10被連接到位于所述液化單元21的所述中間區(qū)Z2的所述管道系統(tǒng)31。圖9還示出 設(shè)置于所述液化系統(tǒng)1的使用混合制冷劑的制冷循環(huán)系統(tǒng)70的結(jié)構(gòu)。在運(yùn)種情況下，如表4 所示，所述原料氣體由具有相對高水平的較重的內(nèi)容物(高碳控類)的天然氣（富氣)構(gòu)成。 通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整所述第一膨脹機(jī)3中所述原料氣體的膨脹，與第一實(shí)施例相比，所述蒸饋單 元15的頂部饋分具有相對較低的壓力（約3300kPaA)。其結(jié)果是，相比于如結(jié)合第一實(shí)施例 所討論的貧氣液化過程，所述天然氣液體能夠經(jīng)由連接到所述蒸饋單元15的底端的所述管 路L5 W相對較高的效率(例如約89 %的丙烷和約100 %的下燒)回收。
[0113] 在所述制冷循環(huán)系統(tǒng)70中，經(jīng)由管路L17從所述液化單元21中排出的相對較低的 壓力（約320KPaA)的混合制冷劑由第一制冷劑壓縮機(jī)17壓縮(第一階段），由第一中間冷卻 器27冷卻，由第二制冷劑壓縮機(jī)18壓縮(第二階段），由第二中間冷卻器28冷卻，由第=制冷 劑壓縮機(jī)19壓縮(第=階段）W及由第=中間冷卻器29冷卻。然后所述混合制冷劑通過包括 第一至第四制冷劑冷卻器34一37的一系列冷卻器進(jìn)一步冷卻，并經(jīng)由管路L12引入制冷劑 分離器41。所述第一到第四制冷劑冷卻器34…37通過與超高壓化HP)，高壓化P)，中壓(MP) 和低壓(LP)丙烷制冷劑進(jìn)行熱交換來分階段冷卻所述混合制冷劑。
[0114] 如上所述，所述制冷循環(huán)系統(tǒng)70設(shè)置有用于在所述原料氣體被引入到所述液化單 元21之前冷卻該原料氣體的丙烷預(yù)冷卻設(shè)備（圖中未示出），并且出于此目的使用丙烷制冷 劑。運(yùn)樣的制冷循環(huán)系統(tǒng)70也可W被應(yīng)用于其它實(shí)施例(包括其變形例）。
[0115]表4 …117」（巧一買施例的巧屯變形例）
圖10為示出作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的第屯變形例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的 液化處理流程的示意圖。表6W舉例的方式示出在第屯變形例的液化系統(tǒng)中的每個(gè)不同點(diǎn) 處，待液化的天然氣的溫度、壓力、流速W及摩爾組成。在圖10中所示的液化系統(tǒng)中，對于對 應(yīng)于第一實(shí)施例(包括其變形例）的液化系統(tǒng)1的那些部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面 將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中省略其說明。
[0118] 在第屯變形例中，與在第六變形例中相類似，富氣被用作所述原料氣體，當(dāng)所述原 料氣體W其臨界壓力相對較高的方式組成時(shí)，運(yùn)種變形例是有利的。在所述液化系統(tǒng)1中， 使用低壓化P)丙烷制冷劑(C3R)的第S冷卻器86設(shè)置于管路L6,所述管路L6將所述蒸饋單 元15連接到第一氣液分離容器23中，W及使用類似的低壓丙烷制冷劑的第二冷卻器85設(shè)置 于管路L10,所述管路L10將所述第一壓縮機(jī)4連接到所述液化單元21。因此，從所述蒸饋單 元15排到所述管路L6的所述原料氣體由所述第=冷卻器86冷卻，并被引入到所述第一氣液 分離容器23。因此，在第屯變形例中，與其他變形例如第六變形例相反，待被引入到第一氣 液分離容器23的所述原料氣體不需要由所述液化單元21(管道系統(tǒng)22)冷卻，運(yùn)樣能夠減小 所述液化單元21的液化過程中的負(fù)荷。
[0119] 從所述第一壓縮機(jī)4排到管路L10的所述原料氣體通過所述第二冷卻器85被冷卻， 然后被引入到所述液化單元21。在運(yùn)種情況下，所述管路L10的下游端被連接到位于暖區(qū)Z1 或所述液化單元21最熱的部分中的所述管道系統(tǒng)30。因此，在第屯變形例中，即使當(dāng)由于材 料氣體的壓縮，所述原料氣體的溫度水平超過適當(dāng)范圍時(shí)，在第二冷卻器85中的冷卻能夠 使得所述原料氣體的溫度接近所述液化單元21的暖區(qū)Z1的溫度水平，從而能夠減小所述液 化單元21上的熱負(fù)荷(熱應(yīng)力）。
[0121] (第一實(shí)施例的第八變形例）
圖33為示出作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的第八變形例給出的天然氣液化系統(tǒng)中的液化 處理流程的示意圖。在圖33中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一實(shí)施例(包括其變形例） 的液化系統(tǒng)1的那些部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W 下討論中省略其說明。
[0122] 第八變形例類似于上面所討論的第五變形例，但省略了在所述第五變形例的所述 第五冷卻器80,并且在由所述蒸饋單元15開始的所述管路L6和由所述第一壓縮機(jī)4開始的 所述管路LIO之間添加所述熱交換器100。其結(jié)果是，代替由第五冷卻器80冷卻，從所述第一 壓縮機(jī)4排到管路L10的所述原料氣體通過從所述蒸饋裝置15排到所述管路L6的原料氣體 (頂部饋分)冷卻，且與第五變形例類似地被引入熱交換器79。同時(shí)，從所述蒸饋單元15排出 的所述原料氣體在所述熱交換之后通過管路L6被引入所述液化單元21，并且隨后通過所述 管道系統(tǒng)22冷卻。由于運(yùn)樣的設(shè)置，在第八變形例中，所述原料氣體由所述第五冷卻器80的 冷卻如同在第五實(shí)施例中，可W通過在所述熱交換器100的熱交換增加或取代。在第八實(shí)施 例中，省略在第五實(shí)施例中所使用的熱交換器69,但也可W設(shè)置熱交換器69, W使得從所述 蒸饋單元15排到管路L6的所述原料氣體經(jīng)由熱交換器69被引入到熱交換器100。
[0123] (第二實(shí)施例） 圖11為示出作為本發(fā)明的第二實(shí)施例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖。表7W舉例的方式示出在第二實(shí)施例的液化系統(tǒng)中的每個(gè)不同點(diǎn)處，待液化的天 然氣的溫度、壓力、流速W及摩爾組成。在圖11中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一實(shí)施 例的液化系統(tǒng)1的那些部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在 W下討論中省略其說明。
[0124] 所述第二實(shí)施例的所述液化系統(tǒng)1進(jìn)一步包括用于氣體供給的第四壓縮機(jī)71，W 及用于供應(yīng)原料氣體到所述除水單元2的所述管路L1的上游端上的第四冷卻器72。在所述 液化系統(tǒng)1中，在被供應(yīng)到所述除水單元2之前由管路L18供應(yīng)的所述原料氣體通過用于供 應(yīng)氣體的第四壓縮機(jī)71壓縮，并且通過連接到管路L18下游端的第四冷卻器72冷卻。
[0125] 在所述第二實(shí)施例的所述液化系統(tǒng)1中，即使當(dāng)供應(yīng)到所述液化系統(tǒng)1中的原料氣 體的壓力相對較低時(shí)，所述原料氣體可W由用于供應(yīng)氣體的所述第四壓縮機(jī)71壓縮到所需 的壓力，使得從所述第一壓縮機(jī)4供應(yīng)到所述液化單元21的原料氣體可W維持在相對較高 的壓力水平(在運(yùn)種情況下大約6,800kPaA)。運(yùn)種液化系統(tǒng)1特別適合用于處理來自相對較 低的壓力的來源如頁巖氣的原料氣體。
[0126] 另外，因?yàn)樗龅诙?shí)施例的所述液化系統(tǒng)1能夠?qū)乃龅谝粔嚎s機(jī)4供應(yīng)到所 述液化單元21的所述原料氣體的溫度保持W相對高的水平，由于用于氣體供應(yīng)的第四壓縮 機(jī)71的存在，管路L10可W被連接到位于所述液化單元21的溫暖部分或暖區(qū)Z1的管道系統(tǒng) 30(引入混合制冷劑的點(diǎn)，其中所述混合制冷劑具有與被引入到所述液化單元21的原料氣 體大致相同的溫度水平）。此后，使所述原料氣體從所述管道系統(tǒng)30流至位于中間區(qū)Z2的管 道系統(tǒng)31，W及由此流至位于冷區(qū)Z3的管道系統(tǒng)32, W被液化并過冷卻。
[0127] 因此，在本第二實(shí)施例的液化系統(tǒng)1中，即使當(dāng)被引入到所述液化單元21的所述原 料氣體的溫度上升時(shí)，因?yàn)樗鲈蠚怏w被引入到所述液化單元21的具有相似的溫度水平 的暖區(qū)Zl(高溫側(cè)），能夠減小液化單元21上的熱負(fù)荷(熱應(yīng)力），并且能夠增大液化過程的 效率。所述液化系統(tǒng)1可根據(jù)所述原料氣體的壓力水平，被配置為不用考慮用于供應(yīng)氣體的 第四壓縮機(jī)71的存在，使得原料氣體被引入到所述液化單元21的暖區(qū)Z1。如果所述原料氣 體的壓力高到使得所述原料氣體的溫度高于所述液化單元21的暖區(qū)Z1(高溫側(cè))的溫度，可 通過設(shè)置如在圖10中所示的實(shí)施例中類似的第二冷卻器85減小所述液化單元21上的負(fù)荷。
L0129J (第S實(shí)施例）
圖12為示出作為本發(fā)明的第=實(shí)施例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖。表8W舉例的方式示出在第=實(shí)施例的液化系統(tǒng)中的每個(gè)不同點(diǎn)處，待液化的天 然氣的溫度、壓力、流速W及摩爾組成。在圖12中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一和第 二實(shí)施例的液化系統(tǒng)1的那些部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部 件將在W下討論中省略其說明。
[0130] 所述第=實(shí)施例的所述液化系統(tǒng)1進(jìn)一步包括連接到所述第一壓縮機(jī)4的下游端 的用于附加壓縮的第二壓縮機(jī)75,從而使已經(jīng)通過所述第一壓縮機(jī)4壓縮的所述原料氣體 經(jīng)由管路LlOa被轉(zhuǎn)遞到所述第二壓縮機(jī)75,并且在所述第二壓縮機(jī)75中被進(jìn)一步被壓縮 (在運(yùn)種情況下被壓縮至約7000kPaA)之后，經(jīng)由管路L1化引入所述液化單元21。所述液化 單元21的內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似于第二個(gè)實(shí)施例的所述液化單元21的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，管路L1化被連接到 位于所述液化單元21的暖區(qū)Z1的管道系統(tǒng)30。
[0131] 在所述第=實(shí)施例的液化系統(tǒng)1中，由于所述第二壓縮機(jī)75被添加到所述第一壓 縮機(jī)4的下游端，經(jīng)由管路LlOb從所述第二壓縮機(jī)75轉(zhuǎn)遞到所述液化單元21的所述原料氣 體的壓力甚至能夠被進(jìn)一步增加(例如高達(dá)7,000~10,000kPaA)，從而使得液化過程的效 率甚至能夠被進(jìn)一步提高。
[0132] 表8

[0133] (第S實(shí)施例的變形例） 圖13為示出作為本發(fā)明的第=實(shí)施例的變形例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化 處理流程的示意圖。在圖13中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一到第=實(shí)施例的液化系 統(tǒng)1的那些部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中 省略其說明。
[0134] 在本變形例的所述液化系統(tǒng)中，所述第二壓縮機(jī)75由電機(jī)(第一電機(jī))8巧區(qū)動(dòng)，電 機(jī)81的速度由為變頻驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的控制器82來控制。所述電機(jī)81接收電力的外部供應(yīng)。所述 電機(jī)81的速度(或所述第二壓縮機(jī)75的操作），根據(jù)由設(shè)置在所述管路L1化的壓力計(jì)83所檢 測的壓力值控制，從而使得被引入所述液化單元的原料氣體的壓力21保持在一個(gè)固定值 (或一個(gè)固定的范圍內(nèi)）。因此，被引入所述液化單元21的所述原料氣體的壓力能夠通過所 述壓縮機(jī)75W穩(wěn)定的方式增加，從而也可W將所述原料氣體的溫度保持在合適的范圍內(nèi)， 且所述液化過程能夠在所述液化單元21中W既有效率又穩(wěn)定的方式進(jìn)行。
[0135] (第四實(shí)施例） 圖14為示出作為本發(fā)明的第四實(shí)施例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖。表9W舉例的方式示出在第四實(shí)施例的液化系統(tǒng)中的每個(gè)不同點(diǎn)處，待液化的天 然氣的溫度、壓力、流速W及摩爾組成。在圖14中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一到第 =實(shí)施例的液化系統(tǒng)1的那些部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部 件將在W下討論中省略其說明。
[0136] 所述第四實(shí)施例的液化系統(tǒng)1進(jìn)一步包括第二冷卻器85,其使用低壓化P)丙烷制 冷劑(C3R)，所述第二冷卻器85設(shè)置在圖12所示的第S實(shí)施例的所述第二壓縮機(jī)75的下游 端部上。從所述第一壓縮機(jī)4排到管路LlOa的所述原料氣體通過所述第二壓縮機(jī)75被壓縮， 被轉(zhuǎn)遞到所述第二冷卻器85從而被冷卻，并且經(jīng)由管路LlOc被引入到所述液化單元21。所 述液化單元21的內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似于第=個(gè)實(shí)施例的所述液化單元21的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，管路LlOc被 連接到位于所述液化單元21的暖區(qū)Z1的管道系統(tǒng)30。
[0137] 在所述第四實(shí)施例的液化系統(tǒng)1中，由于原料氣體通過第二壓縮機(jī)75的壓縮，即使 原料氣體的溫度超過合適的范圍時(shí)，通過在所述第二壓縮機(jī)75的下游設(shè)置的使用低壓丙烷 制冷劑的所述第二冷卻器85中冷卻所述原料氣體，能夠使得所述原料氣體的溫度接近帶到 所述液化單元21的暖區(qū)Z1的溫度水平，從而能夠減小所述液化單元21上的熱負(fù)荷，且能夠 提高所述液化過程的效率。如果在所述第一壓縮機(jī)4的啟動(dòng)時(shí)間使用所述第二冷卻器85(使 用呈現(xiàn)比水或空氣更高的冷卻容量的丙烷制冷劑）用于在循環(huán)操作中所述原料氣體的冷 卻，則能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn)的冷卻(0攝氏度W下）的性能。
[013引親9

'[0139]表10比較了第^至第四實(shí)施例W及第一和第二比較例中的不同壓縮機(jī)的動(dòng)力需 求。如表10所示，第一至第四實(shí)施例的總動(dòng)力需求與具體動(dòng)力小于所述第一和第二比較例 (現(xiàn)有技術(shù))。 「01401 親 10 LU'14'I」 ^弟立頭她1 夕U；
圖15為示出作為本發(fā)明的第五實(shí)施例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖。在圖15中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一到第四實(shí)施例的液化系統(tǒng)1的那些 部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中省略其說 明。
[0142] 在第五實(shí)施例的液化系統(tǒng)1中，與第一到第四實(shí)施例相反，所述第一膨脹機(jī)3 W及 第一壓縮機(jī)4不是彼此機(jī)械連接，而是彼此電氣連接。所述第一膨脹機(jī)3被連接到發(fā)電機(jī)87， 從而使得由膨脹機(jī)3產(chǎn)生的動(dòng)力由所述發(fā)電機(jī)87轉(zhuǎn)換成電力。由所述發(fā)電機(jī)87產(chǎn)生的電力 被供應(yīng)給電機(jī)84,用于驅(qū)動(dòng)該第一壓縮機(jī)4。換句話說，通過第一膨脹機(jī)3產(chǎn)生的動(dòng)力由第一 壓縮機(jī)4使用。由發(fā)電機(jī)87供應(yīng)的電力可W至少是用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)84的電力的一部分，并且當(dāng) 電力短缺時(shí)，外部電源可W用于增大短缺的電力。
[0143] 在所述第五實(shí)施例的液化系統(tǒng)1中，因?yàn)樗龅谝慌蛎洐C(jī)3 W及所述第一壓縮機(jī)4 彼此電氣連接，能夠增加所述第一膨脹機(jī)3W及所述第一壓縮機(jī)4在啟動(dòng)和/或斷電時(shí)的操 作模式的自由度(例如使得所述第一膨脹機(jī)3 W及所述第一壓縮機(jī)4可W單獨(dú)操作）。
[0144] (第六實(shí)施例） 圖16為示出作為本發(fā)明的第六實(shí)施例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖。在圖16中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一到第五實(shí)施例的液化系統(tǒng)1的那些 部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中省略其說 明。
[0145] 在所述第六個(gè)實(shí)施例的液化系統(tǒng)1中，含有88mol%甲燒的富氣用作所述原料氣體 (類似于第六、第屯和第八實(shí)施例的變形例）。在此液化系統(tǒng)中，在所述蒸饋單元15被分離成 頂部饋分的所述原料氣體經(jīng)由管路L19直接引入到所述第一壓縮機(jī)4從而被壓縮。所述原料 氣體隨后在暖區(qū)Z1中的管道系統(tǒng)22中預(yù)冷卻，并經(jīng)由管路L21轉(zhuǎn)遞給第一氣液分離容器23。
[0146] 所述第一氣液分離容器23分離所述原料氣體的液相組分(冷凝物），并且構(gòu)成所述 液相組分的液態(tài)控類通過設(shè)置于管路L22的膨脹閥89再循環(huán)到所述蒸饋單元15。同時(shí)，主要 由甲燒構(gòu)成并在第一氣液分離容器23中形成液相組分的所述原料氣體經(jīng)由管路L23被轉(zhuǎn)遞 到所述液化單元21中的所述管道系統(tǒng)31。
[0147] 在所述第六實(shí)施例的液化系統(tǒng)1中，因?yàn)榈谝粴庖悍蛛x容器23設(shè)置在第一壓縮機(jī)4 的下游側(cè)，W及從所述第一壓縮機(jī)4排出的原料氣體經(jīng)由位于暖區(qū)Z1中的管道系統(tǒng)22被引 入第一氣液分離容器23中，能夠使得所述原料氣體的溫度接近所述液化單元21的所述暖區(qū) Z1的溫度水平。此外，由于所述原料氣體在所述液化單元21的暖區(qū)Z1(管道系統(tǒng)22)中冷卻， 并且從第一氣液分離容器23排出的所述氣相組分被引入中間區(qū)Z2(管道系統(tǒng)31)，能夠容易 地使得所述原料氣體的溫度接近所述液化單元21的中間區(qū)Z2的溫度水平。另外，因?yàn)閺乃?述第一氣液分離容器23排出的所述原料氣體可通過第一壓縮機(jī)4被壓力輸送，能夠省略在 一些包括第一實(shí)施例的實(shí)施例中設(shè)置于所述再循環(huán)管路(管路L21)的再循環(huán)累24,所述再 循環(huán)管路從第一氣液分離容器23延伸至所述蒸饋單元15。
[0148] 在所述液化單元21的所述原料氣體的液化中，提高所述壓縮機(jī)4的出口壓力(或增 加被引入所述液化單元21的所述原料氣體的壓力)是有利的。然而，正如在第一實(shí)施例的情 況下，當(dāng)在所述第一氣液分離容器23中被分離的所述蒸饋單元15的頂部饋分在所述液化單 元21中被冷卻，W及所述分離的氣相組分在被引入到所述液化單元21之前由所述第一壓縮 機(jī)4壓縮時(shí)，因?yàn)樗鲈蠚怏w的溫度通過在所述液化單元21之前的所述第一壓縮機(jī)4增 大，所述溫度取決于所述原料氣體的組分、壓力W及進(jìn)料速度，所述原料氣體的溫度水平可 能偏離用于引入所述液化單元21的合適的范圍，從而使所述液化單元21上的熱負(fù)荷可能變 得過量。運(yùn)樣的問題可W通過改變將所述原料氣體引入液化單元21的點(diǎn)來解決，但是，當(dāng)主 熱交換器由一種不允許引入點(diǎn)被輕易改變的諸如線軸纏繞式熱交換器構(gòu)成時(shí)，情況就不一 定如此了。因此，如果在蒸饋單元15中分離為頂部饋分的原料氣體經(jīng)由管路L19直接轉(zhuǎn)發(fā)到 第一壓縮機(jī)4被壓縮，由第一壓縮機(jī)4壓縮的原料氣體在液化單元21中的暖區(qū)Z1冷卻，經(jīng)冷 卻的原料氣體在第一氣液分離器23分離，將原料氣體中的被分離的氣相組分被引入液化單 元21的中間區(qū)域Z2(暖區(qū)Z1的下游）中，于本實(shí)施例的情況下，材料氣體的溫度可在適當(dāng)?shù)?范圍內(nèi)保持(或原料氣體的溫度可W接近于在液化單元21的引入點(diǎn)的溫度水平）。
[0149] (第六實(shí)施例的第一變形例） 圖17為示出作為本發(fā)明的第六實(shí)施例的變形例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化 處理流程的示意圖。表11W舉例的方式示出在第六實(shí)施例的液化系統(tǒng)中的每個(gè)不同點(diǎn)處， 待液化的天然氣的溫度、壓力、流速W及摩爾組成。在圖17中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng) 于第六實(shí)施例的液化系統(tǒng)1的那些部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn) 些部件將在w下討論中省略其說明。
[0150] 在該變形例的運(yùn)種液化系統(tǒng)1中，省略了在圖16所示的第六實(shí)施例中使用的第一 冷卻器11，并且使用低壓丙烷作為制冷劑的第二冷卻器85被設(shè)置在所述第一壓縮機(jī)4的下 游側(cè)。在經(jīng)由管路L21被引入所述氣液分離器23之前，所述原料氣體經(jīng)由管路L20a從所述第 一壓縮機(jī)4被轉(zhuǎn)遞至所述第二冷卻器85W在其中冷卻，并在經(jīng)由管路L21被引入第一氣液分 離容器23之前，經(jīng)由管路L2化被轉(zhuǎn)遞至位于所述液化單元21的暖區(qū)Z1的管道系統(tǒng)22W被進(jìn) 一步冷卻。
[0151] 在第六實(shí)施方式的第一變形例的本液化系統(tǒng)中，由于第二冷卻器85設(shè)置在第一壓 縮機(jī)4的下游側(cè)，即使當(dāng)從第一壓縮機(jī)4排出的原料氣體的溫度高于所述液化單元21的暖區(qū) Z1中的溫度，由于應(yīng)用于原料氣體的第二冷卻器85的冷卻作用，能夠使得原料氣體的溫度 接近液化單元21的暖區(qū)Z1的溫度水平。 LUIW」 ^弟穴頭她巧化'、」弟^卿弟二雙化1 夕U;
圖18和19為示出作為第六實(shí)施例的第二和第=變形例分別給出的所述天然氣液化系 統(tǒng)中的液化處理流程的示意圖。在圖18和19中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第六實(shí)施例 (包括其它實(shí)施例和變形例）的液化系統(tǒng)1的那些部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討 論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中省略其說明。
[0154] 如圖18所示，所述第二變形例的液化系統(tǒng)1包括位于所述管路L4和管路L19之間的熱交 換器69,從而使得在所述蒸饋單元15中被分離為頂部饋分并通過管路L19引導(dǎo)的原料氣體 通過與流經(jīng)管路L4的原料氣體進(jìn)行熱交換被加熱，然后被引入所述第一壓縮機(jī)4,其中所述 流經(jīng)管路L4的原料氣體從冷卻器12流至蒸饋單元15。由所述第一壓縮機(jī)4壓縮的所述原料 氣體經(jīng)所述管路L20引入所述液化單元21。所述管路L20的下游端被連接到位于暖區(qū)Z1或所 述液化單元21最熱的部分中的所述管道系統(tǒng)22。
[0155] 由于運(yùn)種設(shè)置，在所述第二變形例中，即使當(dāng)經(jīng)由管路L20被引入所述液化單元21 的所述原料氣體的溫度低于適當(dāng)?shù)姆秶?，所述原料氣體的溫度能夠通過在所述熱交換器69 中進(jìn)行熱交換而被升高至適當(dāng)?shù)乃?。換句話說，能夠使得所述管路L20中的已被壓縮的原 料氣體的溫度接近在液化單元21中的引入點(diǎn)（管道系統(tǒng)22)處的溫度，從而使得所述液化單 元21上的熱負(fù)荷(熱應(yīng)力)能夠減少。
[0156] 如圖19所示，第S變形例的液化系統(tǒng)1包括位于所述管路L4和管路L20之間的熱交 換器69,從而使得從第一壓縮機(jī)4排出并通過管路L20引導(dǎo)的原料氣體通過與流經(jīng)管路L4的 原料氣體進(jìn)行熱交換而被加熱，然后被引入到位于液化單元21的暖區(qū)Z1的管道系統(tǒng)。在第 =變形例中，在所述熱交換器69中加熱的所述原料氣體沒有受到第一壓縮機(jī)4的介入，而被 直接引入所述液化單元21，因此所述被引入所述液化單元21的所述原料氣體的溫度可W容 易地控制。
[0157] 只要壓縮后所述管路L20中的所述原料氣體的溫度能夠與所述液化單元21的引入 點(diǎn)處的溫度接近，在第六實(shí)施例中的第二和第=變形例中的熱交換器69的定位在不偏離本 發(fā)明的精神下，能夠發(fā)生各種改變。
[0158] 圖20為示出作為本發(fā)明的第六實(shí)施例的第四變形例給出的所述天然氣液化系統(tǒng) 中的液化處理流程的示意圖。表12W舉例的方式示出在第四變形例的液化系統(tǒng)中的每個(gè)不 同點(diǎn)處，待液化的天然氣的溫度、壓力、流速W及摩爾組成。在圖20中所示的液化系統(tǒng)中，對 于對應(yīng)于第六實(shí)施例(包括其它變形例）的液化系統(tǒng)1的那些部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除 了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中省略其說明。
[0159] 與第六實(shí)施例相比，所述第四變形例的配置適用于，當(dāng)原料氣體具有相對較低的 壓力，而由于所述原料氣體的組成可能包括氮和較重的內(nèi)容物，其臨界壓力相對較高的時(shí) 候。在所述液化系統(tǒng)1中，與所述第六個(gè)實(shí)施例的第一變形例類似，所述原料氣體經(jīng)由路線 L20a從第一壓縮機(jī)4被轉(zhuǎn)遞到第二冷卻器85W在其中冷卻，并且經(jīng)由路線L2化被引入第一 氣液分離容器23。然而，在第四變形例中，管路L20b不經(jīng)過所述液化單元21的介入，直接連 接到第一氣液分離容器23，而且形成所述第一氣液分離容器23中的氣相組分的所述原料氣 體被轉(zhuǎn)遞到位于暖區(qū)Z1或所述液化單元21的最熱的部分的管道系統(tǒng)30。由于運(yùn)種結(jié)構(gòu)，在 第四變形例中，與第一變形例相反，不需要使得被引入所述第一氣液分離容器23的所述原 料氣體(通過引入所述管道系統(tǒng)22中）冷卻，運(yùn)樣能夠減小所述液化單元21的液化過程中的 負(fù)荷。 r〇1A01 勒 9

[0161] (第屯實(shí)施例） 圖21為示出作為本發(fā)明的第屯實(shí)施例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖。在圖21中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一到第六實(shí)施例的液化系統(tǒng)1的那些 部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中省略其說 明。
[0162] 所述第屯實(shí)施例的所述液化系統(tǒng)1類似于第六實(shí)施例的所述液化系統(tǒng)1，但不同的 是，兩個(gè)膨脹機(jī)(第一膨脹機(jī)3a和第二膨脹機(jī)3b)彼此并聯(lián)地與所述除水單元2的下游端連 接。在第屯實(shí)施例中，第一膨脹機(jī)3a和第二膨脹機(jī)3b分別通過各自共有的軸5a、5b與一對壓 縮機(jī)(第一壓縮機(jī)4a和第=壓縮機(jī)4b)相連接。
[0163] 如圖21所示，從所述除水單元2排出的原料氣體通過各自的管路L2a和L2b被轉(zhuǎn)遞 至第一和第二膨脹機(jī)3a和3b。從第一和第二膨脹機(jī)3a和3b排出的原料氣體經(jīng)由管路L3a、 L3b和L3被轉(zhuǎn)遞至所述冷卻器12。在運(yùn)種情況下，因?yàn)槟軌驕p少冷卻裝置所需的冷卻容量， 只設(shè)置有使用低壓(LP)丙烷制冷劑(C3R)的單個(gè)冷卻器12。
[0164] 所述蒸饋單元15的被分離為頂部饋分的原料氣體通過管路L19被轉(zhuǎn)遞至所述第= 壓縮機(jī)4bW被壓縮。所述原料氣體隨后從第=壓縮機(jī)4b經(jīng)由管路L20被轉(zhuǎn)遞至位于所述暖 區(qū)Z1中的管道系統(tǒng)22W在其中冷卻，然后經(jīng)由管路L21被引入第一氣液分離容器23。
[0165] 所述第一氣液分離容器23分離所述原料氣體的液相組分(冷凝物），并且由液態(tài)控 類構(gòu)成的所述液相組分通過設(shè)置于管路L22的膨脹閥89再循環(huán)到所述蒸饋單元15。同時(shí)，形 成在第一氣液分離容器23中分離的氣相組分的所述原料氣體經(jīng)由管路L24被轉(zhuǎn)遞至所述第 一壓縮機(jī)4aW被壓縮，而從第一壓縮機(jī)4a排出的所述原料氣體經(jīng)由管路L25被引入位于所 述液化單元21的所述暖區(qū)Z1中的管道系統(tǒng)30。
[0166] 根據(jù)使用一對膨脹機(jī)3a和3bW及一對壓縮機(jī)4a和4b的第屯實(shí)施例的設(shè)置，即使當(dāng) 供應(yīng)給所述液化系統(tǒng)1的所述原料氣體具有相對較高的壓力和具有低的臨界壓力時(shí)，所述 原料氣體能夠通過使用多個(gè)壓縮機(jī)4a和4bW適當(dāng)?shù)姆绞奖粔嚎s(而不會(huì)導(dǎo)致被引入所述蒸 饋單元15的所述原料氣體超出臨界壓力而被壓縮）。
[0167] (第八個(gè)實(shí)施例） 圖22為示出作為本發(fā)明的第八實(shí)施例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖。在圖22中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一到第屯實(shí)施例的液化系統(tǒng)1的那些 部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中省略其說 明。
[0168] 所述第八實(shí)施例的所述液化系統(tǒng)1與第六或第屯實(shí)施例的所述液化系統(tǒng)1相類似， 但不同的是，兩個(gè)第一膨脹機(jī)3a和3b串聯(lián)連接，而所述分離器91位于兩個(gè)第一膨脹機(jī)3a和 3b之間。
[0169] 如圖22所示，從除水單元2排出的所述原料氣體經(jīng)由管路L2被轉(zhuǎn)遞到所述第一膨 脹機(jī)3a，W在其內(nèi)膨脹，然后經(jīng)由管路L3被引入所述分離器91。在所述分離器91中分離為氣 相組分的所述原料氣體經(jīng)由管路L26被轉(zhuǎn)遞到所述第二膨脹機(jī)3b，W在其內(nèi)膨脹，然后經(jīng)由 管路L27被轉(zhuǎn)遞到冷卻器12。與此同時(shí)，原料氣體的液相組分(冷凝物)經(jīng)由設(shè)置于管路L28 中的膨脹閥92被轉(zhuǎn)遞到所述冷卻器12。
[0170] 根據(jù)第八實(shí)施例，與上文所討論的第屯實(shí)施例類似，即使當(dāng)供應(yīng)給所述液化系統(tǒng) 的所述原料氣體具有相對較高的壓力和低臨界壓力時(shí)，所述原料氣體可W通過使用多個(gè)壓 縮機(jī)4a和4bW適當(dāng)?shù)姆绞綁嚎s。
[0171] (第八實(shí)施例的第一和第二變形例） 圖23和24為示出作為第八實(shí)施例的第一和第二變形例分別給出的所述天然氣液化系 統(tǒng)中的液化處理流程的示意圖。在圖23和24中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第八實(shí)施例 (包括其它實(shí)施例和變形例）的液化系統(tǒng)1的那些部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討 論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中省略其說明。
[0172] 如圖23中所示，所述第一變形例的所述液化系統(tǒng)1與第八實(shí)施例類似，但不同的 是，所述熱交換器69被設(shè)置在管路L4和管路L9之間。因此，在所述蒸饋單元15中分離為頂部 饋分并流過所述管路L19的所述原料氣體，在被引入所述第=膨脹機(jī)4b之前，通過與流過管 路L4的所述原料氣體進(jìn)行熱交換而加熱，所述管路L4從所述冷卻器12開始到蒸饋單元15。 在所述第一變形例中，由于運(yùn)種設(shè)置，即使當(dāng)經(jīng)由管路L20被引入所述液化單元21的所述原 料氣體的溫度低于適當(dāng)?shù)姆秶鷷r(shí)，所述原料氣體的溫度能夠通過在所述熱交換器69中進(jìn)行 熱交換而被適當(dāng)?shù)厣摺?br>[0173] 如圖24中所示，所述第二變形例的所述液化系統(tǒng)1與第八實(shí)施例類似，但不同的 是，所述熱交換器69被設(shè)置在管路L4和管路L25之間。因此，由所述第一壓縮機(jī)4a壓縮并通 過所述管路L25引導(dǎo)的所述原料氣體，在被引入位于所述液化單元21的所述暖區(qū)Z1的所述 管道系統(tǒng)30之前，通過與流過管路L4的所述原料氣體進(jìn)行熱交換而加熱，所述管路L4開始 于所述冷卻器12,結(jié)束于所述蒸饋單元15。在第二變形例中，因?yàn)樵谒鰺峤粨Q器69中加熱 的所述原料氣體沒有受到第一壓縮機(jī)4的介入，而被直接引入所述液化單元21，因此所述被 引入所述液化單元的所述原料氣體的溫度可W容易地控制。
[0174] 只要待被引入所述液化單元21的所述原料氣體的溫度能夠與所述液化單元21的 引入點(diǎn)處的溫度接近，在第一和第二變形例中的熱交換器69的位于不偏離本發(fā)明的精神 下，能夠發(fā)生各種改變。
[0175] (第九實(shí)施例） 圖25為示出作為本發(fā)明的第九實(shí)施例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖。在圖25中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一到第八實(shí)施例的液化系統(tǒng)1的那些 部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中省略其說 明。
[0176] 當(dāng)所述原料氣體的臨界壓力相對較低，從所述第一壓縮機(jī)4排到所述第一氣液分 離容器23的原料氣體的壓力可能高于臨界壓力（或第一氣液分離容器23無法正常工作）時(shí)， 所述第九實(shí)施例的所述液化系統(tǒng)1類似于第六實(shí)施例的第一變形例是有利的。在所述液化 系統(tǒng)1中，所述原料氣體從第一壓縮機(jī)4經(jīng)由管路L20a轉(zhuǎn)遞到第二冷卻器85W在其中冷卻， 然后經(jīng)由管路L2化轉(zhuǎn)遞到位于所述液化單元21的暖區(qū)Z1中的管道系統(tǒng)22W待在其中進(jìn)一 步冷卻。通過管路L21引導(dǎo)的原料氣體被轉(zhuǎn)遞到從管路L21的分支點(diǎn)分出的管路L22和L23， 其中一條管路在另一條之上，從而使得所述原料氣體的一部分經(jīng)由設(shè)置于較下的管路L22 的膨脹閥89被再循環(huán)至所述蒸饋單元15,而所述原料氣體的剩余部分經(jīng)由較上的管路L23 被引入位于所述液化單元21的中間區(qū)Z2中的管道系統(tǒng)31。由于運(yùn)種設(shè)置，第九實(shí)施例的所 述液化系統(tǒng)1使得所述液化單元21中的液化過程上的負(fù)荷減少。
[0177] (第九實(shí)施例的變形例） 圖26為示出作為本發(fā)明的第九實(shí)施例的變形例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化 處理流程的示意圖。在圖26中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第九實(shí)施例的液化系統(tǒng)1的那 些部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中省略其 說明。
[0178] 所述變形例的所述液化系統(tǒng)1包括第二氣液分離容器25,其中通過管路L22引導(dǎo)的 所述原料氣體經(jīng)由膨脹閥89被引入所述第二氣液分離容器25。所述第二氣液分離容器25分 離所述原料氣體的液相組分(冷凝物），并且將所述分離的液相組分經(jīng)由設(shè)置于管路L30的 膨脹閥90再循環(huán)到所述蒸饋單元15。同時(shí)，形成所述第二氣液分離容器25內(nèi)的氣相組分的 原料氣體被轉(zhuǎn)遞至連接管路L19的管路L31，從而使得所述原料氣體經(jīng)由設(shè)置于管路L31的 膨脹閥93被轉(zhuǎn)遞至所述第一壓縮機(jī)4。由于運(yùn)種設(shè)置，運(yùn)個(gè)變形例的所述液化系統(tǒng)1具有穩(wěn) 定所述蒸饋單元15中的過程的優(yōu)點(diǎn)。
[0179] (第十實(shí)施例） 圖27為示出作為本發(fā)明的第十實(shí)施例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流程 的示意圖。在圖27中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一到第九實(shí)施例的液化系統(tǒng)1的那些 部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中省略其說 明。
[0180] 第十實(shí)施例的所述液化系統(tǒng)1與圖16中所示的第六實(shí)施例相類似，但就所述蒸饋 單元15的上游部分而言，其類似于圖3中所示的比較例。更具體地，在第十實(shí)施例的所述液 化系統(tǒng)中，所述膨脹機(jī)3位于冷卻單元的下游側(cè)(在運(yùn)種情況下為=個(gè)冷卻器10、11和12)， 并從所述冷卻器12排出的原料氣體經(jīng)由管路L4a被轉(zhuǎn)遞到所述分離器13W被分離為氣體和 液體。在所述分離器13中形成所述氣相成分的所述原料氣體經(jīng)由管路L4b被轉(zhuǎn)遞到所述膨 脹機(jī)3,并且在所述膨脹機(jī)3內(nèi)膨脹后，經(jīng)由管路L4c被轉(zhuǎn)遞到所述蒸饋單元15。在所述分離 器13中形成液相組分的所述原料氣體被轉(zhuǎn)遞到設(shè)有膨脹閥14的管路L4d。已在所述膨脹閥 14中被膨脹后，所述液相組分經(jīng)由管路L4c與來自所述膨脹機(jī)3的所述原料氣體一起被轉(zhuǎn)遞 到所述蒸饋單元15。
[0181] 在第十實(shí)施例的所述液化系統(tǒng)中，由于運(yùn)種設(shè)置，通過將所述膨脹機(jī)3位于所述冷 卻單元的下游側(cè)從而降低其輸出動(dòng)力，能夠避免通過使用由膨脹機(jī)3提供的動(dòng)力由所述壓 縮機(jī)4壓縮的所述原料氣體的溫度的過度上升，從而能夠容易地使所述原料氣體的溫度接 近所述液化單元21的引入點(diǎn)的溫度。不需要考慮所述第一膨脹機(jī)3和冷卻器11和12(在第六 實(shí)施例省略了冷卻器10)的設(shè)置，也能夠獲得所述第六實(shí)施例獲得的優(yōu)點(diǎn)。在第十實(shí)施例的 所述液化系統(tǒng)1中，類似于結(jié)合圖17中所示的實(shí)施例一起討論的實(shí)施例，使用更低壓的丙烷 作為制冷劑的第二冷卻器85可W可選地設(shè)置在所述第一壓縮機(jī)4的下游端。同樣如圖26所 示的實(shí)施例中，代替所述第一氣液分離容器23,所示第二氣液分離容器25可能設(shè)置在所述 液化系統(tǒng)1中用來接收經(jīng)由膨脹閥89通過管路L22引導(dǎo)的原料氣體。在運(yùn)種情況下，圍繞著 第二氣液分離容器25的結(jié)構(gòu)(如管路L30和L31，W及膨脹閥89和90)可W類似于圖26所示的 結(jié)構(gòu)。
[0182] (第十實(shí)施例的第一和第二變形例） 圖28和29為示出作為第十實(shí)施例的第一和第二變形例分別給出的所述天然氣液化系 統(tǒng)中的液化處理流程的示意圖。在圖28和29中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第十實(shí)施例 的液化系統(tǒng)1的那些部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W 下討論中省略其說明。
[0183] 如圖28所示，所述第一變形例的液化系統(tǒng)1與第十實(shí)施例相類似，但是不同的是， 在所述管路L4a和管路L19之間設(shè)置有熱交換器69,從而使得在所述蒸饋單元15中分離為頂 部饋分并通過管路L19引導(dǎo)的原料氣體通過與流經(jīng)管路L4a的原料氣體進(jìn)行熱交換被加熱， 然后被引入所述第一壓縮機(jī)4,其中所述流經(jīng)管路L4a的原料氣體從冷卻器12流至所述第一 膨脹機(jī)3的上游側(cè)的所述分離器13。由于運(yùn)種設(shè)置，在所述第一變形例中，即使當(dāng)經(jīng)由管路 L20被引入所述液化單元21的所述原料氣體的溫度低于適當(dāng)?shù)姆秶?，所述原料氣體的溫度 能夠通過在所述熱交換器69中進(jìn)行熱交換而被維持在適當(dāng)?shù)乃健?br>[0184] 如圖29中所示，所述第二變形例的所述液化系統(tǒng)1與第十實(shí)施例類似，但不同的 是，所述熱交換器69被設(shè)置在管路L4a和管路L25之間。因此，由所述第一壓縮機(jī)4a壓縮并通 過所述管路L20引導(dǎo)的所述原料氣體，在被引入位于所述液化單元21的所述暖區(qū)Z1的所述 管道系統(tǒng)22之前，通過與流過管路L4a的所述原料氣體進(jìn)行熱交換而加熱，所述管路L4開始 于所述冷卻器12,結(jié)束于所述分離器13。在第二變形例中，因?yàn)樵谒鰺峤粨Q器69中加熱的 所述原料氣體沒有受到第一壓縮機(jī)4的介入，而被直接引入所述液化單元21，因此所述被引 入所述液化單元的所述原料氣體的溫度可W容易地控制。
[0185] (第十一實(shí)施例） 圖30為示出作為本發(fā)明的第十一實(shí)施例給出的所述天然氣液化系統(tǒng)中的液化處理流 程的示意圖。在圖30中所示的液化系統(tǒng)中，對于對應(yīng)于第一到第十實(shí)施例的液化系統(tǒng)1的那 些部件的部件標(biāo)W相同數(shù)字，除了下面將討論的內(nèi)容外，運(yùn)些部件將在W下討論中省略其 說明。
[0186] 第十一實(shí)施例的所述液化系統(tǒng)1與上文討論過的第六實(shí)施例類似，但不同之處在 于與如圖15中所示的類似，所述第一膨脹機(jī)3連接到所述第一壓縮機(jī)4。更具體地，在第十一 實(shí)施例的液化系統(tǒng)1中，所述第一膨脹機(jī)3W及第一壓縮機(jī)4不是彼此機(jī)械連接，而是彼此電 氣連接。所述第一膨脹機(jī)3被連接到發(fā)電機(jī)87,而由所述第一膨脹機(jī)3產(chǎn)生的動(dòng)力由運(yùn)個(gè)發(fā) 電機(jī)87轉(zhuǎn)換成電力。由所述發(fā)電機(jī)87產(chǎn)生的電力被供應(yīng)給驅(qū)動(dòng)所述第一壓縮機(jī)4的電機(jī)84。 換句話說，通過第一膨脹機(jī)3產(chǎn)生的動(dòng)力由第一壓縮機(jī)4使用。由發(fā)電機(jī)87供應(yīng)的電力可W 至少是用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)84的電力的一部分，并且當(dāng)電力短缺時(shí)，外部電源可W用于增大短缺 的電力。
[0187] (所述膨脹機(jī)和壓縮機(jī)的變形例） 圖31和32為示出可W用于上述所討論的不同實(shí)施例中的天然氣液化系統(tǒng)中的在所述 膨脹機(jī)和所述壓縮機(jī)之間的機(jī)械連接裝置的第一和第二變體的示意圖；
[0188] 圖31所示的變體中，電機(jī)(第二電機(jī))84介于第一膨脹機(jī)3和第一壓縮機(jī)4之間，所 述電機(jī)84的速度由用于變頻控制驅(qū)動(dòng)的控制器82控制。所述電機(jī)84接收來自外部來源的電 力的供應(yīng)。第一膨脹機(jī)3,第一壓縮機(jī)4和電機(jī)84設(shè)置在一個(gè)共同的軸上，由所述第一膨脹機(jī) 3通過所述原料氣體的膨脹產(chǎn)生的動(dòng)力能夠被用于驅(qū)動(dòng)所述第一壓縮機(jī)4。從而，能夠減少 電機(jī)84的動(dòng)力要求。因此通過使用電機(jī)84的動(dòng)力來增加由第一膨脹機(jī)3的產(chǎn)生的動(dòng)力，所述 第一壓縮機(jī)4的出口壓力能夠W穩(wěn)定的方式增加。
[0189] 在圖32所示的變體中，所述第一膨脹機(jī)3的軸，所述第一壓縮機(jī)4的軸和所述電機(jī) 84的軸分別裝有齒輪96、97和98。第一膨脹機(jī)3的齒輪96與電機(jī)84的齒輪97曬合，W及電機(jī) 84的齒輪97與第一壓縮機(jī)4的齒輪98曬合。因此，第一膨脹機(jī)3W及第一壓縮機(jī)4經(jīng)由電機(jī)84 W動(dòng)力傳遞關(guān)系連接(機(jī)械連接）。由于運(yùn)種設(shè)置，通過使用所述電機(jī)84的動(dòng)力來增大由所 述第一膨脹機(jī)3產(chǎn)生的動(dòng)力，所述第一壓縮機(jī)4的出口壓力W穩(wěn)定的方式增加。所述第一膨 脹機(jī)3、所述第一壓縮機(jī)4W及所述電機(jī)84的連接設(shè)置可W由本身已知的諸如行星齒輪機(jī)的 齒輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
[0190] 本發(fā)明已由【具體實(shí)施方式】描述，但運(yùn)些實(shí)施例只是例子，并不W任何形式限制本 發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的用于天然氣液化的所述液化系統(tǒng)和液化方法的各種組件并不一定完全 不可或缺，但可W不脫離本發(fā)明的精神下被適當(dāng)?shù)厝〈褪÷浴?br>【主權(quán)項(xiàng)】
1. 天然氣液化系統(tǒng)，其冷卻天然氣以產(chǎn)生液化天然氣，包括： 第一膨脹機(jī)，其用于通過膨脹壓力狀態(tài)下的天然氣作為原料氣體來產(chǎn)生動(dòng)力； 第一冷卻單元，其用于冷卻在所述第一膨脹機(jī)中通過膨脹減壓的所述原料氣體； 蒸餾單元，其用于通過蒸餾由所述第一冷卻單元冷卻的所述原料氣體來減少或除去所 述原料氣體中的重質(zhì)組分； 第一壓縮機(jī)，其用于通過使用在所述第一膨脹機(jī)中所產(chǎn)生的動(dòng)力來壓縮通過所述蒸餾 單元從其中減少或除去所述重質(zhì)組分的所述原料氣體;以及 液化單元，其用于通過與制冷劑進(jìn)行熱交換來液化由所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述原料 氣體。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二冷卻單元，其設(shè)置在所述第 一壓縮機(jī)和所述液化單元之間以冷卻由所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述原料氣體。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2述的天然氣液化系統(tǒng)，其中所述液化裝置包括線軸纏繞式熱交換 器，并且從所述第一壓縮機(jī)排出的所述原料氣體被引入到所述線軸纏繞式熱交換器的位于 所述線軸纏繞式熱交換器的高溫側(cè)上的暖區(qū)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二壓縮單元，其設(shè)置在所述第 一壓縮機(jī)和所述液化單元之間以壓縮從所述第一壓縮機(jī)排出的所述原料氣體。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第一電機(jī)，其由外部電力供電， 并且對其的控制取決于引入所述液化單元的所述原料氣體的壓力值，所述第二壓縮機(jī)由所 述第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)。6. 根據(jù)權(quán)利要求4的天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二冷卻單元，其設(shè)置在所述第二壓 縮機(jī)和所述液化單元之間以冷卻所述原料氣體。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括發(fā)電機(jī)組，其用于將由所述第一 膨脹機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力轉(zhuǎn)化為電力；以及第二電機(jī)，其用于驅(qū)動(dòng)所述第一壓縮機(jī)，所述第二電機(jī) 通過所述發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電力供電。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二電機(jī)，其使得所述第一膨脹 機(jī)和所述第一壓縮機(jī)彼此機(jī)械偶聯(lián)，并通過外部電力供電，其中，所述第一壓縮機(jī)用于通過 使用由所述第一膨脹機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力和第二電機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力來壓縮所述原料氣體。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣液化系統(tǒng)， 其中，通過所述蒸餾單元從其中減少或除去所述重質(zhì)組分的所述原料氣體被直接引入 所述第一壓縮機(jī)，并且所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括第一氣液分離容器，其用于經(jīng)由所述液化單元 接收由所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述原料氣體;以及 其中在所述第一氣液分離容器中分離的所述原料氣體的氣相組分被再次引入所述液 化單元，而所述原料氣體的液相成分被再循環(huán)到所述蒸餾單元。10. 根據(jù)權(quán)利要求9的天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二冷卻單元，其設(shè)置在所述第一 壓縮機(jī)和所述第一氣液分離容器之間以冷卻所述原料氣體。11. 根據(jù)權(quán)利要求1的天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括:第二膨脹機(jī)，其設(shè)置在所述第一膨 脹機(jī)和所述蒸餾單元之間以通過膨脹所述原料氣體產(chǎn)生動(dòng)力；以及 第三壓縮機(jī)，其放置于所述蒸餾單元和所述第一壓縮機(jī)之間以通過使用由所述第二膨 脹機(jī)所產(chǎn)生的動(dòng)力來壓縮由所述蒸餾單元蒸餾的所述原料氣體。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括： 第二膨脹機(jī)，其設(shè)置為與所述第一膨脹機(jī)并聯(lián)，從而通過膨脹所述原料氣體來產(chǎn)生動(dòng) 力；以及 第三壓縮機(jī)，其放置于所述蒸餾單元和所述第一壓縮機(jī)之間以通過使用由所述第二膨 脹機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力來壓縮由所述蒸餾單元蒸餾的所述原料氣體。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣液化系統(tǒng)，其中所述液化單元包括板翅式熱交換器。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣液化系統(tǒng)，其中由所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述原料氣 體的壓力高于5171KPaA。15. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的天然氣液化系統(tǒng)，其中由所述第二壓縮機(jī)壓縮的所述原 料氣體的壓力高于5171KPaA。16. 根據(jù)權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括熱交換器，其用于對 被引入所述蒸餾單元的所述原料氣體以及來自所述蒸餾單元的頂部餾分之間進(jìn)行熱交換。17. 根據(jù)權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第一氣液分離容器， 其用于從所述蒸餾單元接收頂部餾分；以及第三冷卻單元，其放置于所述蒸餾單元和所述 第一氣液分離容器之間，以冷卻來自所述蒸餾單元的頂部餾分。18. 根據(jù)權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二熱交換器，其用 于對待被引入所述第一壓縮機(jī)的所述原料氣體以及由所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述原料氣 體之間進(jìn)行熱交換。19. 根據(jù)權(quán)利要求18的天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第五冷卻單元，其用于通過使用 水、空氣或丙烷制冷劑在所述第二熱交換器的上游點(diǎn)處冷卻被所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述 原料氣體。20. 根據(jù)權(quán)利要求18的天然氣液化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第三熱交換器，其用于在被所述第 一壓縮機(jī)壓縮的所述原料氣體以及來自所述蒸餾單元的所述頂部餾分之間進(jìn)行熱交換。21. 天然氣液化系統(tǒng)，其冷卻天然氣以產(chǎn)生液化天然氣，包括： 第一膨脹機(jī)，其用于通過膨脹壓力狀態(tài)下的天然氣作為原料氣體來產(chǎn)生動(dòng)力； 蒸餾單元，其用于通過蒸餾通過所述第一膨脹機(jī)中的膨脹減壓的所述原料氣體來減少 或除去所述原料氣體中的重質(zhì)組分； 第一壓縮機(jī)，其用于通過使用在所述第一膨脹機(jī)中所產(chǎn)生的動(dòng)力來壓縮通過所述蒸餾 單元從其中減少或除去所述重質(zhì)組分的所述原料氣體;以及 液化單元，其用于通過與制冷劑進(jìn)行熱交換來液化由所述第一壓縮機(jī)壓縮的所述原料 氣體。22. 天然氣液化方法，其通過冷卻天然氣以產(chǎn)生液化天然氣，包括： 第一膨脹步驟，其用于通過膨脹壓力狀態(tài)下的天然氣作為原料氣體來產(chǎn)生動(dòng)力； 第一冷卻步驟，其用于冷卻通過在所述第一膨脹步驟中的膨脹減壓的所述原料氣體； 蒸餾步驟，其用于通過蒸餾在所述第一冷卻步驟中冷卻的所述原料氣體來減少或除去 所述原料氣體中的重質(zhì)組分； 第一壓縮步驟，其用于通過使用在所述第一膨脹步驟中所產(chǎn)生的動(dòng)力來壓縮在所述蒸 餾步驟中從其中減少或除去所述重質(zhì)組分的所述原料氣體;以及 液化步驟，其用于通過與制冷劑進(jìn)行熱交換來液化在所述第一壓縮步驟中壓縮的所述 原料氣體。
【文檔編號】F25J5/00GK106062495SQ201480071324
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年12月26日
【發(fā)明人】吉川喜次, 酒井功朗, 酒井功一朗
【申請人】千代田化工建設(shè)株式會(huì)社