本案例要求2014年6月27日提交的加拿大專利申請?zhí)?,855,383的權(quán)益，所述專利申請?zhí)卮艘匀囊梅绞讲⑷搿?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

技術(shù)領(lǐng)域大體涉及使用一種或多種氣體來源來生產(chǎn)液化甲烷氣(LMG)的方法和布置。

背景技術(shù)：

天然氣是主要由甲烷氣(CH₄)組成的烴氣體混合物并且一般用作能量來源。天然氣可壓縮并且在氣體管道中運輸，但為便于存儲和運輸，天然氣還可在低溫溫度下從首要氣體形式轉(zhuǎn)換至液體形式。液化天然氣(LNG)比氣態(tài)天然氣占顯著更小的體積。這使LNG有成本效率地跨不存在管道的長距離運輸。

對于生產(chǎn)LNG而言存在各種技術(shù)，尤其是可在工業(yè)基本負(fù)荷生產(chǎn)裝備中和調(diào)峰裝備中使用的技術(shù)。這些裝備一般具有較大LNG生產(chǎn)能力但需要相當(dāng)大的前期投資。例如，基本負(fù)荷生產(chǎn)裝備通常具有每年從約1,500,000MT變化至5,000,000MT的LNG生產(chǎn)能力。這些裝備一般用來生產(chǎn)大量LNG，LNG將存儲于低溫罐中，之后轉(zhuǎn)移至LNG運輸深海船或油輪。它們通常用來自氣井或管道的天然氣直接供應(yīng)。調(diào)峰裝備具有每年從約35,000MT變化至150,000MT的LNG生產(chǎn)能力。這些裝備用于存儲呈液體形式的天然氣，以在高峰消耗時段期間滿足天然氣管道的需求。它們一般供應(yīng)于管道質(zhì)量的天然氣。

天然氣主要包括高濃度、諸如約85％體積的甲烷，氣流余量包含包括諸如乙烷、丙烷、高級烴組分、小比例的水蒸氣、氮氣和/或二氧化碳的氣體。還可存在較低濃度的諸如水銀、硫化氫和硫醇的其他組分。變型是可能的。

LNG日益用作運輸用替代燃料，因為LNG提供超出其他可得種類的燃料的許多優(yōu)點。例如，LNG是比其他化石燃料更清潔的替代燃料，每等效行進(jìn)距離具有更低碳排放和更低微粒排放。LNG還大體上更有效并提供發(fā)動機使用壽命的顯著增長。然而，盡管有所有的優(yōu)點，LNG在運輸中的廣泛使用在絕大部分上因可得性缺乏而面臨若干限制。存在有限數(shù)量的LNG生產(chǎn)裝備和對應(yīng)有限數(shù)量的分配點，即加油站，特別在人口稠密區(qū)外。仍然，以相對較小的量跨長距離運輸LNG來供應(yīng)偏遠(yuǎn)加油站降低了LNG的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

已在過去提出通常稱為迷你LNG裝備的小型LNG生產(chǎn)設(shè)施。它們具有通常每年從約3,500MT變化至35,000MT的LNG生產(chǎn)能力。迷你LNG裝備也一般供應(yīng)具有管道質(zhì)量的天然氣。它們比基本負(fù)荷或調(diào)峰裝備需要稍微更低的資本投資成本，但這些成本相比于它們的LNG生產(chǎn)能力而言可仍為相對較大的。它們還比常見更大的裝備能量效率更低。例如，在迷你LNG裝備中一般存在初始甲烷氣輸入約20％體積至35％體積量級的天然氣顯著損失。這導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失，并且此類大量甲烷氣直接釋放入大氣降低LNG在運輸中的環(huán)境效益。

天然氣是若干不同的甲烷氣可能來源中的僅一者。例如，垃圾填埋場和厭氧消化器可在有利運行條件下產(chǎn)生顯著量的沼氣，沼氣含有一般從約40％體積變化至65％體積的濃度的甲烷氣。沼氣中通常存在的其他氣體包括可一般達(dá)到約50％氣流體積的濃度的二氧化碳，一般從百分之幾變化至約30％氣流體積的濃度的氮，以及可能以更小濃度，可一般達(dá)到約3％氣流體積的濃度的氧氣和可一般達(dá)到約0.5％氣流體積的濃度的硫化氫。這些值僅為典型實例。諸如硅氧烷、水銀、揮發(fā)性有機碳(VOC)和硫醇的其他組分可以甚至更小的濃度存在。

源自垃圾填埋場的沼氣一般在發(fā)生于捕獲點的壓力和溫度條件下于水中飽和。此外，由于空氣滲透的存在，所述沼氣有時可具有比通常量更低的甲烷氣濃度。如果空氣直接從外部集管引進(jìn)，則氧氣和氮氣的濃度將基本上保持相同并且空氣將僅稀釋垃圾填埋場中產(chǎn)生的沼氣。然而，當(dāng)空氣在進(jìn)入沼氣集管之前被引入垃圾填埋場自身時，一些或所有氧氣可變換成二氧化碳而氮氣將不受影響。

沼氣中含有的甲烷氣部分可變換成液化甲烷氣(LMG)。LMG可提供在質(zhì)量和能含量方面對LNG的等價物。因此，人們在加油站可使用LMG代替LNG。這特別有用，因為沼氣可本地獲得，特別是從城市垃圾填埋場。然后，將高度期望從小分配生產(chǎn)裝備將沼氣轉(zhuǎn)化成LMG，因為這將促進(jìn)加油站數(shù)量的增加，特別是在偏遠(yuǎn)區(qū)域。它還可提供優(yōu)于在火炬氣中燃燒沼氣和/或?qū)⑽慈紵託庵苯俞尫湃氪髿獾娘@著環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

垃圾填埋場和厭氧消化器通常具有每年從約400MT變化至15,000MT的甲烷生產(chǎn)能力。因此，它們比典型的迷你LNG裝備能力更小，并且使用現(xiàn)存方法可能難以獲得投資回報以及整體運行獲利。大多數(shù)液化裝備經(jīng)設(shè)計以基本上穩(wěn)定和特定于給定地點的專用布置來使用。修改現(xiàn)存設(shè)計以用于各種各樣的條件中并不容易實現(xiàn)。還存在與沼氣中含有的甲烷氣部分變換成對沼氣獨特的LMG明確相關(guān)聯(lián)的眾多挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)中的一者是沼氣在流動速率和甲烷氣部分比例方面的不可預(yù)測性，特別是當(dāng)沼氣捕獲于垃圾填埋場中時。收集自垃圾填埋場的沼氣的流動速率有時可能不足以使沼氣變換成LMG，和/或沼氣可能具有因空氣滲透而不足以生產(chǎn)所需量LMG的甲烷氣部分。

與沼氣中含有的甲烷氣部分變換成LMG相關(guān)聯(lián)的另一挑戰(zhàn)是整體運行的經(jīng)濟(jì)性。高資本投資成本可制止商業(yè)風(fēng)投建造小裝備。具體而言，成本不能由大量銷售額來補償。進(jìn)行LMG生產(chǎn)所需設(shè)備的高運行成本還將起到重要作用。甚至當(dāng)裝備使用其自身生產(chǎn)的甲烷氣以實現(xiàn)其能量需要時，LMG輸出將更低。此外，因過程中限制所致的甲烷氣損失還將對運行獲利有影響。

現(xiàn)存系統(tǒng)的相對較高資本投資和運行成本的大部分與涉及的極高壓力相關(guān)。約6,800kPag(1,000psig)量級或甚至更高的壓力并非罕見。它們可用于產(chǎn)生在約-160℃下以液化形式冷凝和存儲甲烷所需的極冷溫度，即，低溫溫度。然而，建造對應(yīng)裝備基礎(chǔ)設(shè)施所需的高壓壓縮機和其他相關(guān)聯(lián)設(shè)備的購置成本可快速成為主導(dǎo)因素，特別是在較小的裝備中。運行這些高壓壓縮機的能量需要也是極高的。

具有管道質(zhì)量的LNG和天然氣均具有低氮濃度。盡管如此，氮可在液化之前、甚至在進(jìn)行各種氣體處理之后存在于天然氣中。例如，氮有時與天然氣混合作為從氣井提取天然氣過程的部分。此氮中的大多數(shù)必須隨后例如在蒸餾柱中去除。因此，當(dāng)?shù)臐舛炔豢珊雎?、例如約3％或以上時，低溫溫度可用于使氮與甲烷分離。

氮一般不認(rèn)為是極好的制冷劑，但當(dāng)壓縮并然后用極高壓降膨脹時，它可產(chǎn)生極低溫度并且用作低溫制冷劑來液化甲烷。一種方法是使用已與天然氣混合的氮作為制冷劑來液化甲烷氣和使氮與甲烷氣分離。2005年美國專利號6,978,638(Brostow等人)公開了此種方法的實例。然而，此種設(shè)備的高資本投資成本、高運行成本和復(fù)雜度是非常限制的因素。另一限制是始終需要氮的存在，以及如果進(jìn)料氣流中氮比例變得過低則過程停止工作。

其他現(xiàn)存方法一般遭受類似限制并且可因若干理由而難以實施，特別在相對較小的裝備中。

總的來說，現(xiàn)存方法通常：

·難以在相對小的實施方法上實現(xiàn)，例如每年從約400MT變化至15,000MT的LMG生產(chǎn)能力以匹配垃圾填埋場和厭氧消化器的甲烷氣通量；

·當(dāng)進(jìn)入的進(jìn)料氣流中氮比例降落至相對較低濃度時不能夠跨延長時段連續(xù)進(jìn)行；

·在前期投資和能量需要方面代價高；

·難以在各種各樣的情形下實施以便不論所使用甲烷氣的來源生產(chǎn)具有恒定質(zhì)量的LMG；和/或

·不能很好地適于通用裝備的設(shè)計，諸如可在工廠中預(yù)組裝并且作為在相對短時間內(nèi)準(zhǔn)備運行的預(yù)包裝單元輸送至各種類場所的裝備。

因此，仍存在此技術(shù)領(lǐng)域中的許多改進(jìn)空間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

所提出的構(gòu)思可同時解決現(xiàn)存方法的至少許多挑戰(zhàn)和限制。它提供在比現(xiàn)存布置低得多的壓力下生產(chǎn)LMG的方式，并且可加工具有寬范圍氮含量比例、包括氮完全不存在或接近完全不存在的混合甲烷氣進(jìn)料流。它特別好地適于在相對較小的LMG生產(chǎn)裝備中使用，例如具有每年從約400MT變化至15,000MT能力的那些，因為前期投資成本和能量需要相對較低。它可用于不論所使用甲烷氣的來源生產(chǎn)具有恒定質(zhì)量的LMG，這是當(dāng)使用沼氣時所期望的。所提出構(gòu)思還可在中等規(guī)?；蛏踔链笮脱b備的設(shè)計中非常有用，包括其中氮含量始終保持在一定閾以上的裝備。本文所提出的方法和布置可在氮排放例如進(jìn)入大氣時減輕甲烷氣的損失?，F(xiàn)在大大促進(jìn)了通用裝備的設(shè)計，所述通用裝備可在工廠中預(yù)組裝并且作為在相對短時間內(nèi)準(zhǔn)備運行的預(yù)包裝單元輸送至各種類型的場所。

在一個方面中，提供從加壓混合甲烷氣進(jìn)料流連續(xù)生產(chǎn)液化甲烷氣(LMG)的方法，所述混合甲烷氣進(jìn)料流含有甲烷和可變濃度的氮，所述氮在這樣的范圍內(nèi)，其包括基本上不存在于混合甲烷氣進(jìn)料流中的氮，所述方法包括以下的同時步驟：(A)使混合甲烷氣進(jìn)料流穿過第一熱交換器并然后穿過第二熱交換器以冷凝混合甲烷氣進(jìn)料流中的至少一部分，第一熱交換器使用第一低溫制冷劑并且第二熱交換器使用第二低溫制冷劑；(B)將從第二熱交換器出來的混合甲烷氣進(jìn)料流送經(jīng)分餾塔的中層入口；(C)當(dāng)?shù)嬖谟诨旌霞淄闅膺M(jìn)料流中時，在分餾塔內(nèi)將混合甲烷氣進(jìn)料流分離成富甲烷液體餾分和富氮氣體餾分；(D)經(jīng)過底部出口取出積累在分餾塔底部的富甲烷液體餾分，富甲烷液體餾分構(gòu)成LMG；(E)使LMG從步驟(D)中的底部出口穿過第三熱交換器，第三熱交換器使用第二低溫制冷劑以進(jìn)一步冷卻LMG；(F)當(dāng)?shù)嬖谟诓襟E(C)中的混合甲烷氣進(jìn)料流中時：(i)在分餾塔頂部處經(jīng)過頂部出口取出富氮氣體餾分以產(chǎn)生富氮氣體餾分；(ii)使富氮氣體餾分穿過第四熱交換器并然后穿過第五熱交換器，第四熱交換器使用第一低溫制冷劑并且第五熱交換器使用第二低溫制冷劑；(iii)將從第五熱交換器出來的富氮氣體餾分引入氮相分離器容器，在氮相分離器容器中液相與氣相分離；(iv)取出氮相分離器容器內(nèi)積累的液相并且通過重力將取出的液相作為回流經(jīng)過分餾塔的塔頂入口而引入分餾塔，塔頂入口垂直位于中層入口上方和頂部出口下方；(v)從氮相分離器容器內(nèi)取出氣相并且將取出的氣相直接傳入膨脹閥；(vi)將從膨脹閥出來的膨脹氣體用作第一低溫制冷劑，第一低溫制冷劑在開環(huán)的第一制冷劑回路中循環(huán)，第一制冷劑回路在膨脹閥出口處起源并然后連續(xù)穿過第四熱交換器和第一熱交換器；以及(vii)將來自第一熱交換器的第一低溫制冷劑排出第一制冷劑回路；以及(G)在閉環(huán)的第二制冷劑回路中循環(huán)第二低溫制冷劑，第二制冷劑回路從獨立的低溫制冷系統(tǒng)延伸至第五熱交換器，從第五熱交換器延伸至第三熱交換器，從第三熱交換器延伸至第二熱交換器，并然后從第二熱交換器回到獨立的低溫制冷系統(tǒng)。

在另一個方面中，提供從加壓混合甲烷氣進(jìn)料流連續(xù)生產(chǎn)液化甲烷氣(LMG)的方法，所述混合甲烷氣進(jìn)料流含有甲烷和可變濃度的氮，所述方法包括以下的同時步驟：(A)使混合甲烷氣進(jìn)料流穿過第一熱交換器并然后穿過第二熱交換器以冷凝混合甲烷氣進(jìn)料流中的至少一部分，第一熱交換器使用第一低溫制冷劑并且第二熱交換器使用第二低溫制冷劑；(B)將從第二熱交換器出來的混合甲烷氣進(jìn)料流送經(jīng)分餾塔的中層入口，以將混合甲烷氣進(jìn)料流分離成富甲烷液體餾分和富氮氣體餾分；(C)經(jīng)過底部出口取出積累在分餾塔底部的富甲烷液體餾分，富甲烷液體餾分構(gòu)成LMG；(D)使從步驟(C)中的底部出口取出的LMG穿過第三熱交換器以進(jìn)一步冷卻LMG；(E)在分餾塔頂部處經(jīng)過頂部出口取出富氮氣體餾分以產(chǎn)生富氮氣體餾分；(F)使富氮氣體餾分穿過第四熱交換器并然后穿過第五熱交換器，第四熱交換器使用第一低溫制冷劑并且第五熱交換器使用第二低溫制冷劑，富氮氣體餾分中的至少一部分在第五熱交換器內(nèi)經(jīng)受相變至液相；(G)將從第五熱交換器出來的富氮氣體餾分引入氮相分離器容器，在氮相分離器容器中液相與氣相分離；(H)取出在氮相分離器容器底部積累的液相并且通過重力將取出的液相作為回流經(jīng)過位于中層入口上方和頂部出口下方的塔頂入口而引入分餾塔；(I)從氮相分離器容器的頂部取出氣相并且將取出的氣相直接傳入膨脹閥；(J)將從膨脹閥出來的膨脹氣體用作第一低溫制冷劑，第一低溫制冷劑在開環(huán)的第一制冷劑回路中循環(huán)，第一制冷劑回路在膨脹閥出口處起源并然后連續(xù)穿過第四熱交換器和第一熱交換器；(K)將來自第一熱交換器的第一低溫制冷劑排出第一制冷劑回路；以及(L)在閉環(huán)的第二制冷劑回路中循環(huán)第二低溫制冷劑，第二制冷劑回路從獨立的低溫制冷系統(tǒng)延伸至第五熱交換器，從第五熱交換器延伸至第三熱交換器，從第三熱交換器延伸至第二熱交換器，并然后從第二熱交換器回到獨立的低溫制冷系統(tǒng)。

在另一個方面中，提供從加壓混合甲烷氣進(jìn)料流連續(xù)生產(chǎn)液化甲烷氣(LMG)的布置，所述混合甲烷氣進(jìn)料流含有甲烷和可變濃度的氮，所述布置包括：分餾塔，其具有頂部出口、底部出口、中層入口和塔頂入口，塔頂入口位于中層入口上方和頂部出口下方；用于混合甲烷氣進(jìn)料流的混合甲烷氣進(jìn)料流回路，混合甲烷氣進(jìn)料流回路在混合甲烷氣進(jìn)料流回路的入口、第一熱交換器、第二熱交換器與分餾塔的中層入口之間連續(xù)延伸；用于LMG的液化甲烷氣(LMG)回路，LMG回路在分餾塔的底部出口、第三熱交換器與LMG回路的出口之間延伸；氮相分離器容器，其具有中層入口、頂部出口和底部出口，底部出口與分餾塔的塔頂入口流體連通并且垂直位于塔頂入口上方；膨脹閥，其與氮相分離器容器的頂部出口直接流體連通；用于第一低溫制冷劑的開環(huán)第一制冷劑回路，第一制冷劑回路在膨脹閥的出口、第四熱交換器、第一熱交換器與第一制冷劑回路的排放出口之間連續(xù)延伸；用于第二低溫制冷劑的閉環(huán)第二制冷劑回路，第二制冷劑回路與獨立的低溫制冷系統(tǒng)的入口和出口流體連通，第二制冷劑回路在獨立的低溫制冷系統(tǒng)的出口、第五熱交換器、第三熱交換器、第二熱交換器與獨立的低溫制冷系統(tǒng)的入口之間連續(xù)延伸；以及富氮氣體餾分回路，其在分餾塔的頂部出口、第四熱交換器、第五熱交換器與氮相分離器容器的中層入口之間連續(xù)延伸。

關(guān)于所提出構(gòu)思的各種方面和特征的另外細(xì)節(jié)將從以下詳述和附圖中顯而易見。

附圖簡要說明

圖1是根據(jù)所提出構(gòu)思的LMG生產(chǎn)布置的實例的半示意圖；

圖2是說明提供于圖1的LMG生產(chǎn)布置中的氣體處理系統(tǒng)的實例細(xì)節(jié)的放大半示意圖；

圖3是說明提供于圖1的LMG生產(chǎn)布置中的LMG生產(chǎn)和氮脫除系統(tǒng)的實例細(xì)節(jié)的放大半示意圖；

圖4是說明提供于圖1的LMG生產(chǎn)布置中的獨立的低溫制冷系統(tǒng)的實例細(xì)節(jié)的放大半示意圖；以及

圖5是說明提供于圖1的LMG生產(chǎn)布置中的控制系統(tǒng)的實例細(xì)節(jié)的簡化方塊圖。

詳述

圖1是根據(jù)所提出構(gòu)思的液化甲烷氣(LMG)生產(chǎn)布置10的實例的半示意圖。它例示為簡化流程圖。此布置10由通過多個管線或管互連的五個不同系統(tǒng)整合產(chǎn)生。它設(shè)計為使用可為來自不同氣體來源的氣體混合物的甲烷氣進(jìn)料流來生產(chǎn)LMG。圖2至5說明提供于圖1的LMG生產(chǎn)布置10中的系統(tǒng)的實例細(xì)節(jié)。變型也是可能的。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到圖1至5僅顯示出見于實際商業(yè)裝備中的組件的一些。其他組件為清楚起見已省略。它們可包括例如，泵、閥、傳感器、致動器馬達(dá)和/或過濾器，僅舉幾例。這些其他組件將一般根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工程實踐被包括在實際實施方法中。它們不必在本文描述以使本領(lǐng)域技術(shù)人員獲得并領(lǐng)會所提出構(gòu)思的完全理解。

如本文所使用，術(shù)語“沼氣”指的是通過生物降解有機質(zhì)產(chǎn)生的氣體，例如來自垃圾填埋場、厭氧消化器、或除了天然氣以外的任何其他類似適合的甲烷氣來源的氣體。

如本文所使用，措辭“甲烷氣的替代來源”一般指的是主要包含甲烷、例如85％體積的甲烷氣濃度的任何適合氣體來源。變型是可能的。

如本文所使用，措辭“混合甲烷氣進(jìn)料流”以及其他相關(guān)詞語和措辭一般指的是系統(tǒng)入口處來自各種可能來源的甲烷氣進(jìn)料流。然而，這并不意味甲烷氣需在任何給定時刻為來自兩種或更多種不同來源的氣體混合物?？赡茉谝欢〞r間期間具有僅來自來源中一者的甲烷氣并且此氣流將在該情形下仍被稱為“混合甲烷氣進(jìn)料流”。

如本文所使用，措辭“基本上不存在于混合甲烷氣進(jìn)料流中的氮”一般指的是當(dāng)甲烷氣成分變換成LMG時不需要去除氮的混合甲烷氣進(jìn)料流中極低濃度的氮，以及不足以將氮氣成分用作制冷劑的這種濃度的氮。當(dāng)?shù)獫舛鹊陀诩s4％體積、優(yōu)選低于約3％體積時，一般認(rèn)為氮基本上不存在于混合甲烷氣進(jìn)料流中。然而，準(zhǔn)確值可因?qū)嵤┓椒ǘ援?。?dāng)?shù)獫舛炔坏陀诮o定閾值時認(rèn)為氮存在于混合甲烷氣進(jìn)料流中。

從現(xiàn)在起，包括權(quán)利要求書中，所有數(shù)值必須被視為詞語“約”始終置于它們之前。僅為簡單起見省略此詞語。詞語“約”一般意指加或減10％，包括在說明書中的其它地方。這應(yīng)用于溫度值、壓力值、濃度值、流動速率值、質(zhì)量流動速率值等。

圖1的布置10包括氣體供應(yīng)系統(tǒng)100。氣體供應(yīng)系統(tǒng)100輸出將用于生產(chǎn)LMG的混合甲烷氣進(jìn)料流。氣體供應(yīng)系統(tǒng)100中的氣體流經(jīng)提供各種組件之間流體連通的管線和管的網(wǎng)絡(luò)?；旌霞淄闅膺M(jìn)料流的成分可來自可得來源中一者或多者。在所例示實例中，這些來源中一者是垃圾填埋場101并且另一者是厭氧消化器102。兩者均為捕獲點。在垃圾填埋場中，粗沼氣和滲濾液的混合物一般進(jìn)入這些捕獲點并且使用跨垃圾填埋場101提供的導(dǎo)管網(wǎng)絡(luò)來收集。一旦捕獲，將沼氣送至沼氣壓縮、控制和初級處理子系統(tǒng)104。此子系統(tǒng)104可包括例如一個或多個流體靜力多相分離器，諸如2012年加拿大專利號2,766,355(Tremblay等人)中顯示和描述的那些，所述專利特此以全文引用方式并入。加拿大專利號2,766,355公開了混合物的滲濾液部分可如何與氣體部分分離。變型也是可能的。

子系統(tǒng)104可包括低壓壓縮機和對應(yīng)的氣體冷卻單元。低壓壓縮機使沼氣壓力提高，例如至100kPag。其他壓力值也是可能的。在所例示實例中，來自垃圾填埋場101的沼氣和來自厭氧消化器102的沼氣均通過同一設(shè)備壓縮和冷卻。變型也是可能的。

子系統(tǒng)104可包括吸收式酸性氣體去除裝置，所述裝置在相對較低壓力下運行，例如低于100kPag(15psig)的壓力。此吸收式酸性氣體去除裝置可使用含水胺溶劑以去除作為化學(xué)反應(yīng)過程結(jié)果的二氧化碳和硫化氫。二氧化碳濃度可保持在2％體積以下。變型也是可能的。

從子系統(tǒng)104出來的預(yù)處理沼氣可與來自替代來源的甲烷氣混合。在所例示實例中，甲烷氣的替代來源是天然氣管道103，從天然氣管道103可獲得加壓天然氣。如果沼氣不能滿足需求，此甲烷氣的替代來源主要用來供應(yīng)甲烷氣。如前述，來自垃圾填埋場的沼氣中的甲烷氣部分通常連續(xù)波動并且可能甚至下降到對于待生產(chǎn)LMG的量而言過低。將一般優(yōu)先使用沼氣，但如果不充足，則甲烷氣的替代來源將補償不足。然后，缺少的甲烷氣部分可獲得自甲烷氣的替代來源直至不再需要替代來源為止。其他可能情況包括LMG的需求突然上升。甲烷氣的替代來源可用來供應(yīng)缺少的甲烷氣部分。

需要時，一些實施方法可經(jīng)設(shè)計以利用僅一種沼氣的可能來源而不是兩種來使用，如顯示的?？商峁┱託獾牧硗鈦碓春?或甲烷氣的另外替代來源。需要時，天然氣管道還可被存儲罐或類似物替換。

在所例示實例中，天然氣管道103的出口連接至天然氣控制裝置105。裝置105控制來自天然氣管道103的天然氣的供應(yīng)和流動速率。沼氣和/或天然氣，取決于來源或所使用的來源，被混合入甲烷氣混合容器106。變型也是可能的。

將從甲烷氣混合容器106出來的氣體供應(yīng)至氣體處理系統(tǒng)200，在其中去除一些不需要的組分。這些組分包括例如，二氧化碳、硫化氫(通常稱為酸性氣體)，硅氧烷，VOC和水銀。變型也是可能的。

圖2是說明提供于圖1的LMG生產(chǎn)布置10中的氣體處理系統(tǒng)200的實例細(xì)節(jié)的放大半示意圖。在此實例中，來自系統(tǒng)100的混合甲烷氣進(jìn)料流經(jīng)過高壓壓縮機202來供應(yīng)。在此壓縮機情形下使用的措辭“高壓”一般指的是布置10中的最高壓力。壓力范圍將一般為1,380kPag至2,070kPag。其他值是可能的。然而，如可見的，這些壓力的量值顯著低于許多現(xiàn)存布置中涉及的壓力量值。使用在這些更低壓力范圍內(nèi)的壓力將顯著降低壓縮機202的成本和其能量消耗。應(yīng)注意，取決于實施方法，壓縮機202可為單壓縮機或整合兩個或更多個壓縮機的單元。兩種情況均涵蓋在詞語“壓縮機”的含義內(nèi)，即使在以單數(shù)形式使用的情況下也是如此。

在所例示實例中，混合甲烷氣進(jìn)料流從壓縮機202經(jīng)過位于緊接壓縮機202下游的單元203。單元203可為組合式氣體冷卻器和兩相分離器。它降低混合甲烷氣進(jìn)料流的溫度，例如降至30℃的溫度。其他值是可能的。此較低溫度還用于去除其中的大部分水，因為水將因高氣體壓力而在此溫度冷凝。使用整合入單元203的兩相分離器，水與混合甲烷氣進(jìn)料流的剩余部分分離。然而，殘留水仍可存在。

在所例示實例中，混合甲烷氣進(jìn)料流從單元203去向吸收式酸性氣體去除子系統(tǒng)209以去除作為化學(xué)反應(yīng)過程結(jié)果的二氧化碳和硫化氫。變型也是可能的。不同于初級處理子系統(tǒng)104中的吸收式酸性氣體去除裝置，此子系統(tǒng)209在高壓下運行。初級處理子系統(tǒng)104中的吸收式酸性氣體去除裝置是互補的，并且因為它在較低壓力下運行，所以運行成本更低?？偟膩碚f，一般期望在氣體處理系統(tǒng)200的輸出處，二氧化碳濃度低于50ppmv并且硫化氫濃度低于2ppmv。變型也是可能的。

在所例示實例中，混合甲烷氣進(jìn)料流從子系統(tǒng)209去向另一組合式氣體冷卻器和兩相分離器210。然后，將實例的混合甲烷氣進(jìn)料流隨后送至氣體脫水器204以去除殘留水(如果存在的話)。氣體脫水器204可包括例如，使用分子篩或類似物的多床層再生子系統(tǒng)。變型也是可能的。

仍然，在所例示實例中，混合甲烷氣進(jìn)料流從氣體脫水器204的出口去向氣體預(yù)冷卻單元205。在此實例中，氣體預(yù)冷卻單元205具有兩個主要功能：第一是提供混合甲烷氣進(jìn)料流的預(yù)冷卻以進(jìn)一步降低其溫度，例如降至-40℃的溫度。其他值是可能的。第二功能是冷凝仍可存在于混合甲烷氣進(jìn)料流中的硅氧烷和一些VOC。然后，將含有冷凝硅氧烷和VOC液滴的已預(yù)冷氣流送至氣相分離器容器206，氣相分離器容器206包含例如提供來基本上去除所有冷凝氣體液滴的凝聚過濾器。變型也是可能的。

將離開例示系統(tǒng)200的氣相分離器容器206的混合甲烷氣進(jìn)料流進(jìn)料至初級吸收式接收器207。此實例的初級吸收式接收器207可從混合甲烷氣進(jìn)料流中去除任何殘留硅氧烷和至少一些VOC。初級吸收式接收器207可包括例如至少一個活性碳的山梨酸床層(sorbic bed)或類似物。變型也是可能的。

隨后，將離開例示系統(tǒng)200的初級吸收式接收器207的混合甲烷氣進(jìn)料流然后進(jìn)料至次級吸收式接收器208以去除任何殘留水銀。次級吸收式接收器208可包括例如至少一個硫浸漬活性碳的山梨酸床層或類似物。變型也是可能的。

從系統(tǒng)200出來的混合甲烷氣進(jìn)料流現(xiàn)在準(zhǔn)備進(jìn)入LMG生產(chǎn)和氮脫除系統(tǒng)300。此時，加壓混合甲烷氣進(jìn)料流主要含有甲烷并且可能含有氮。氮一般具有在完全或幾乎完全不存在氮的濃度與50％體積之間的可能濃度。例如當(dāng)氣體僅來自甲烷氣的替代來源如天然氣管道103時，極低氮濃度將出現(xiàn)。

圖3是說明提供于圖1的LMG生產(chǎn)布置10中的LMG生產(chǎn)和氮脫除系統(tǒng)300的實例細(xì)節(jié)的放大半示意圖。如可見的，系統(tǒng)300包括各種組件來冷凝甲烷氣、將氮與冷凝甲烷氣分離(如果需要的話)、并且使在該時構(gòu)成LMG的冷凝純化甲烷氣產(chǎn)物冷卻降至存儲溫度。系統(tǒng)300與布置10中的其他系統(tǒng)良好整合以便改進(jìn)全過程的效率。

如可見的，系統(tǒng)300包括分餾塔304。

混合甲烷氣進(jìn)料流在系統(tǒng)300中經(jīng)過混合甲烷氣進(jìn)料流回路320運輸。此回路320包括管線和管的網(wǎng)絡(luò)。混合甲烷氣進(jìn)料流在回路320的入口處進(jìn)入系統(tǒng)300并然后連續(xù)至少穿過第一熱交換器301和第二熱交換器303。因此，第二熱交換器303位于第一熱交換器301下游?；芈?20從第二熱交換器303的出口去向分餾塔304的中層入口。

在進(jìn)入分餾塔304之前，混合甲烷氣進(jìn)料流冷卻降至低溫溫度。低溫溫度將使甲烷氣在第二熱交換器303中冷凝到例如-120℃至-140℃，通常-130℃。氮中的大多數(shù)，如果存在于混合甲烷氣進(jìn)料流中的話，將在引入分餾塔304的中層入口之前在第二熱交換器303的出口處呈氣體形式。因此，分餾塔304進(jìn)行兩種餾分的分離，一種是富甲烷液體餾分并且另一種是富氮氣體餾分。富甲烷液體餾分將在分餾塔304的底部積累并且可經(jīng)過分餾塔304的底部出口取出。此富甲烷液體餾分構(gòu)成LMG。利用系統(tǒng)300，LMG輸出可始終基本上免除氮，例如具有1％體積至3％體積量級的最大濃度。

系統(tǒng)300還包括LMG回路326。此回路326具有若干管線或管來傳送LMG。LMG回路326從分餾塔304的底部出口穿過第三熱交換器309，提供第三熱交換器309以進(jìn)一步使LMG冷卻至其最終條件，例如-160℃的溫度。在所例示實例中，LMG回路326在存儲罐310處終止，在存儲罐310中LMG可被存儲并最終泵送至LMG的潛在用戶。離開分餾塔304底部出口的LMG的流動受LMG流動控制閥314控制。變型也是可能的。

系統(tǒng)300進(jìn)一步包括富氮氣體餾分回路328。它包括若干管線或管來傳送在分餾塔304頂部出口處捕獲的富氮氣體餾分?；芈?28從此頂部出口連續(xù)穿過第四熱交換器305和第五熱交換器307。它在氮相分離器容器308的中層入口處終止。此氮相分離器容器308還包括底部出口和頂部出口。底部出口與分餾塔304的塔頂入口流體連通并且垂直位于塔頂入口上方。變型也是可能的。

系統(tǒng)300的各種熱交換器使用兩個相異的制冷劑回路。在這些熱交換器中的每一者中進(jìn)行間接熱交換，因為其中不出現(xiàn)流體混合。系統(tǒng)300的所有熱交換器優(yōu)選屬于標(biāo)準(zhǔn)銅焊板型。變型也是可能的。

布置10的第一制冷劑回路322是用于第一低溫制冷劑的開環(huán)制冷劑回路。從氮相分離器容器308的頂部出口出來的氮構(gòu)成此第一低溫制冷劑。第一低溫制冷劑僅穿過第一制冷劑回路322一次。它連續(xù)穿過膨脹閥306、第四熱交換器305和第一熱交換器301。它最終經(jīng)過排放出口316離開第一制冷劑回路322。

在所例示實例中，排放出口316將氮直接排放入大氣，而且氮將在甲烷氣中幾乎免除，例如小于1％體積。目標(biāo)是使甲烷氣濃度盡可能低，優(yōu)選在排放出口316中低于2％體積并且甚至更優(yōu)選1％體積。這將減輕甲烷氣的損失并且因此使所生產(chǎn)LMG的量最大化。

回路322的排放出口316處氮氣的流動速率受氮排放控制閥315控制。在穿過控制閥315之前，冷氮氣流的冷能由氮熱回收交換器311回收。氮熱回收交換器311的熱側(cè)可與冷卻系統(tǒng)流體連通，所述冷卻系統(tǒng)在氮冷側(cè)的溫度條件下需要一些自由冷卻，例如用于壓縮機冷卻應(yīng)用的乙二醇冷卻系統(tǒng)。變型也是可能的。例如，氮氣可在裝備中用于另一目的而不是直接排放入大氣。

如可見的，膨脹閥306與氮相分離器容器308的頂部出口直接流體連通。膨脹閥306可為例如焦耳-湯姆孫(Joule-Thomson)控制閥，其中在膨脹閥306的入口和出口之間壓力大大降低。在進(jìn)料至第四熱交換器305的冷側(cè)中之前，出口壓力可為例如，70kPag至170kPag之間，一般從100kPag。

第二制冷劑回路324是用于第二低溫制冷劑所提供的閉環(huán)回路。此第二制冷劑回路324與第一制冷劑回路322分開。如可見的，第二制冷劑回路324與獨立的低溫制冷系統(tǒng)400的入口和出口流體連通。在其最冷溫度下的第二低溫制冷劑首先經(jīng)過第五熱交換器307的入口供應(yīng)。第二低溫制冷劑離開第五熱交換器307并且供應(yīng)至第三熱交換器309的冷側(cè)。第二低溫制冷劑離開第三熱交換器309并且供應(yīng)至第二熱交換器303的冷側(cè)。第二低溫制冷劑離開第二熱交換器303，從而返回獨立的低溫制冷系統(tǒng)400的入口。

在使用中，從分餾塔304的頂部出口出來的富氮氣體餾分中的至少一部分在第五熱交換器307內(nèi)經(jīng)受相變至液相。富氮氣體餾分的一部分還可在第四熱交換器305內(nèi)經(jīng)受相變至液相。

例示系統(tǒng)300進(jìn)一步包括第六熱交換器302和再沸器回路330，再沸器回路330與分餾塔304的內(nèi)部流體連通。再沸器回路330穿過第六熱交換器302，在第六熱交換器302中再沸器回路330與來自旁通回路332的混合甲烷氣進(jìn)料流中的至少一部分處于間接熱交換關(guān)系。旁通回路332具有入口和出口，所述入口和出口均提供于混合甲烷氣進(jìn)料流回路320上、第一熱交換器301下游和第二熱交換器303上游。再沸器回路330具有在分餾塔304中的出口垂直上方的入口。在使用中，混合甲烷氣進(jìn)料流的一部分可從分餾塔304內(nèi)循環(huán)經(jīng)過再沸器回路330。供應(yīng)至第六熱交換器302的主要氣流的流動受兩個流動控制閥，LMG再沸器控制閥312和LMG旁通控制閥313控制。

在富甲烷液體通過重力流經(jīng)分餾塔304的內(nèi)部填料的同時，向上的甲烷氣將使氮氣與從分餾塔304下來的富甲烷液體餾分分離。上升至分餾塔304中的富氮氣體餾分中存在的殘留甲烷氣使用冷液體回流來液化，所述回流在分餾塔304的頂部處供應(yīng)并且來自氮相分離器容器308。回流成分包括液態(tài)甲烷和液氮。

圖4是說明提供于圖1的LMG生產(chǎn)布置10中的獨立的低溫制冷系統(tǒng)400的實例細(xì)節(jié)的放大半示意圖。如前述，系統(tǒng)400提供第二低溫制冷劑，其可為通過常規(guī)雙流板式熱交換器和使用常規(guī)油潤滑壓縮機來冷卻的多組分制冷劑，例如在2004年美國專利號6,751,984(Neeraas等人)中所公開的，所述專利特此以全文引用方式并入。其他系統(tǒng)或其他種類的系統(tǒng)也可使用。

在例示系統(tǒng)400中，提供壓縮機401，制冷劑冷卻器402，相分離器容器403，第一次級熱交換器404，第二次級熱交換器405，初級熱回收交換器406，控制閥407、408、409和制冷劑混合器410。變型是可能的。

圖5是說明提供于圖1的LMG生產(chǎn)布置10中的控制系統(tǒng)500的實例細(xì)節(jié)的簡化方塊圖。其他種類的配置也是可能的。

如可見的，例示的控制系統(tǒng)500包括LMG需求控制器501、甲烷氣供應(yīng)控制器502、氣體處理系統(tǒng)控制器503、LMG生產(chǎn)和氮脫除系統(tǒng)控制器504以及獨立的低溫制冷系統(tǒng)控制器505。

控制器502可驅(qū)使混合甲烷氣進(jìn)料流質(zhì)量和量符合LMG需求控制器501?？刂破?02可從不同傳感器接收信號并且向諸如壓縮機馬達(dá)、閥等的各種組件產(chǎn)生信號。信號還可在控制器502與其他控制器501、503、504、505之間交換。變型也是可能的。

控制器503提供氣體處理質(zhì)量控制以符合LMG需求控制器501?？刂破?03可從各種傳感器接收信號并且可發(fā)送信號至例如高壓壓縮機202的馬達(dá)和其他者。信號還可在控制器503與其他控制器501、502、504、505之間交換。變型也是可能的。

控制器504提供LMG生產(chǎn)和氮脫除系統(tǒng)控制以符合LMG需求控制器501?？刂破?04可從各種傳感器接收信號并且可發(fā)送信號至例如LMG再沸器控制閥312、LMG再沸器旁通控制閥313、膨脹閥306、LMG流動控制閥314、氮排放控制閥315以及至各種其他控制命令。信號還可在控制器504與其他控制器501、502、503、505之間交換。變型也是可能的。

控制器505可向獨立的低溫制冷系統(tǒng)400提供一些控制以符合LMG需求控制器501?？刂破?05可從各種傳感器和其他者接收信號。信號還可在控制器505與其他控制器501、502、503、504之間交換。變型也是可能的。

需要時，各種控制器501、502、503、504、505可編程入一個或多個通用計算機、專用印刷電路板和/或另外經(jīng)配置來實現(xiàn)接收數(shù)據(jù)和發(fā)送命令信號的所需功能的其他適合裝置。取決于實施方法，五個控制器501、502、503、504、505可為分開的裝置和/或可整合入一個或多個單裝置。然后，每個控制器501、502、503、504、505將為例如加載入裝置的軟件代碼的一部分。每個控制器可包括控制/顯示界面以接入控制系統(tǒng)500。變型是可能的。

實施例

以下是獲得自計算機模擬的非限制性實施例，用來顯示加工具有不同甲烷氣和氮氣含量的混合甲烷氣進(jìn)料流的相同系統(tǒng)。在所有情況下，可生產(chǎn)具有相同質(zhì)量的LMG同時脫除氮，使氮氣在排放出口316處具有僅1％體積的甲烷氣或更小。

第一實施例

在此第一實施例中，混合甲烷氣進(jìn)料流包括僅來自諸如天然氣管道103的甲烷氣替代來源的氣體，其中氮氣含量小于3％體積。LMG需求控制器501具有每天1.0噸LMG的設(shè)定點，并且目標(biāo)是獲得含有氮最大濃度為3％體積的LMG。在-40℃和1,724kPag下將質(zhì)量流動速率為每小時5,600磅摩爾的混合甲烷氣進(jìn)料供應(yīng)至系統(tǒng)300。此混合甲烷氣進(jìn)料流經(jīng)過第二熱交換器303，在-135℃和1,586kPag下混合甲烷氣進(jìn)料流從第二熱交換器303離開從而在分餾塔304的中層入口處供應(yīng)。因為此混合甲烷氣進(jìn)料流的氮氣含量小于3％體積，所以不發(fā)生蒸餾并且不從分餾塔304的頂部出口取出任何物質(zhì)。因此，不存在氣體流入第四熱交換器305、膨脹閥306，并且無回流返回分餾塔304。

在中層入口處進(jìn)入分餾塔304的液化流降落至底部。液化流稍后供應(yīng)至第三熱交換器309，以每小時5,600磅摩爾的質(zhì)量流動速率從第三熱交換器309離開，從而在-160℃和1,538kPag的存儲壓力下存儲至LMG存儲罐310中。為了進(jìn)行此液化過程，第二低溫制冷劑在169kPag和-177℃下離開系統(tǒng)400。此第二低溫制冷劑在159kPag和-177℃的相同溫度下離開第五熱交換器307，從而供應(yīng)至第三熱交換器309，在159kPag和-156℃下第二低溫制冷劑離開第三熱交換器309。第二低溫制冷劑離開以供應(yīng)至第二熱交換器303，第二低溫制冷劑在149kPag和-107℃下離開第二熱交換器303。然后，第二低溫制冷劑返回系統(tǒng)400，以在返回系統(tǒng)300之前冷卻。

第二實施例

在此第二實施例中，在系統(tǒng)100中使用僅沼氣。此沼氣具有等同于中等沼氣組成的組成。它含有47.9％體積的甲烷氣，35.8％體積的二氧化碳，16％體積的氮和0.3％體積的氧氣。沼氣具有大約每小時146Nm³沼氣的流動速率。它供應(yīng)至系統(tǒng)200，在系統(tǒng)200中去除二氧化碳、氧氣、水蒸氣和其他次要氣體。

在系統(tǒng)200中處理氣體之后，供應(yīng)至系統(tǒng)300的混合甲烷氣進(jìn)料流具有75％體積的甲烷氣和25％體積的氮氣的組成。LMG需求控制器501具有每天1.0噸LMG的設(shè)定點，LMG含有3％體積的最大氮濃度。在-40℃和1,724kPag下將質(zhì)量流動速率為每小時7,265磅摩爾的混合甲烷氣供應(yīng)至系統(tǒng)300。此氣流供應(yīng)至第二熱交換器303，在-135℃和1,586kPag下氣流從第二熱交換器303離開，從而在中間位置處供應(yīng)至分餾塔304中。在1,606kPag和-115℃下取出含有97％體積的甲烷和3％體積的氮的純化LMG產(chǎn)物流。產(chǎn)物流供應(yīng)至第三熱交換器309，以每小時5,600磅摩爾的質(zhì)量流動速率從第三熱交換器309離開，從而在-160℃和1,538kPag或更低的存儲壓力下存儲至LMG存儲罐310中。

因為進(jìn)料氣中的氮濃度多于3％體積，所以一些蒸餾將在分餾塔304中自動發(fā)生。一些氣體將進(jìn)料至第六熱交換器302以將甲烷氣供應(yīng)至分餾塔304中。在1,544kPag和-159℃下從分餾塔304取出含有97.22％體積的氮和2.78％體積的甲烷氣的富氮氣體餾分。此氮氣經(jīng)過膨脹閥306減壓并且在172kPag和-184℃下離開。部分冷凝的富氮氣體餾分在第五熱交換器307中進(jìn)一步冷凝，在1,544kPag和-160℃下從第五熱交換器307離開。富氮氣體餾分進(jìn)入氮相分離器容器308，其中分離液體和蒸氣。在1,544kPag和-160℃下，液體回流返回分餾塔304的頂部中，其具有含96％體積的氮和4％體積的甲烷的混合物。

在第一制冷劑回路322的出口處，將氮氣流送至氮熱回收交換器311，在103kPag和-45℃下氮流以每小時1,665磅摩爾的流動速率離開氮熱回收交換器311，其含有99％體積的氮氣和1％體積的甲烷氣。

來自系統(tǒng)400的第二低溫制冷劑具有與第一實施例中相同的組成。在113kPag和-181℃下將第二低溫制冷劑供應(yīng)于第五熱交換器307的入口處。此第二低溫制冷劑在103kPag和-171℃下離開第五熱交換器307，從而供應(yīng)至第三熱交換器309，在103kPag和-155℃下第二低溫制冷劑離開第三熱交換器309。然后，第二低溫制冷劑經(jīng)過第二熱交換器303，在93kPag和-122℃下離開第二熱交換器303。然后，第二低溫制冷劑返回系統(tǒng)400，以在返回系統(tǒng)300之前冷卻。

第三實施例

在此第三實施例中，在系統(tǒng)100中也使用僅沼氣。然而，此沼氣具有貧乏的沼氣組成。它含有33.1％體積的甲烷氣，39.6％體積的二氧化碳，27％體積的氮和0.3％體積的氧氣。第三實施例使用流動速率為大約每小時212Nm³沼氣以供應(yīng)至系統(tǒng)200。系統(tǒng)200去除二氧化碳、氧氣、水蒸氣和其他次要氣體。

在系統(tǒng)200中處理氣體之后，供應(yīng)至系統(tǒng)300的混合甲烷氣進(jìn)料流具有55％體積的甲烷氣和45％體積的氮氣的組成。LMG需求控制器501具有每天1.0噸LMG的設(shè)定點，LMG含有3％體積的最大氮濃度。在-40℃和1,724kPag下將質(zhì)量流動速率為每小時9,956磅摩爾的進(jìn)料氣供應(yīng)至系統(tǒng)300。將此氣體供應(yīng)至第二熱交換器303，在-135℃和1,586kPag下該氣體從第二熱交換器303離開，從而在中間位置處供應(yīng)至分餾塔304中。在1,606kPag和-115℃下取出含有97％體積的甲烷和3％體積的氮的純化LMG產(chǎn)物流，并且供應(yīng)至第三熱交換器309，該產(chǎn)物流以每小時5,600磅摩爾的質(zhì)量流動速率離開第三熱交換器309，從而在-160℃和1,538kPag的存儲壓力下存儲至LMG存儲罐310中。

因為混合甲烷氣進(jìn)料流中的氮濃度多于3％體積，所以一些蒸餾將在分餾塔304中自動發(fā)生。進(jìn)行蒸餾過程與對于上文第二實施例的相同。在第一制冷劑回路322的出口處，將富氮氣體餾分供應(yīng)至氮熱回收交換器311，在103kPag和-45℃下富氮氣體餾分以每小時4,356磅摩爾的流動速率離開氮熱回收交換器311，含有99％體積的氮氣和1％體積的甲烷氣。為了進(jìn)行液化和氮脫除，具有與上文第一和第二實施例中相同組成的第二低溫制冷劑在88kPag和-183℃下從系統(tǒng)400的入口處供應(yīng)。此第二低溫制冷劑在78kPag和-161℃下離開第五熱交換器307，從而供應(yīng)至第三熱交換器309，在78kPag和-150℃下第二低溫制冷劑離開第三熱交換器309。將第二低溫制冷劑供應(yīng)至第二熱交換器303，在68kPag和-130.7℃下離開第二熱交換器303。然后，第二低溫制冷劑返回系統(tǒng)400，以在返回系統(tǒng)300之前冷卻。

總的來說，如可理解的，所提出的構(gòu)思代表非場所特定的通用解決方案。例如，諸如系統(tǒng)300的系統(tǒng)可運行以生產(chǎn)、基本上相同質(zhì)量的LMG，即使在甲烷和氮的比例變化的情況下也如此，其中例如氮的濃度可從0％體積變化至50％體積。氮排放出口316將僅含有痕量的甲烷氣，例如不多于1％體積的甲烷氣。從LMG中去除了幾乎所有氮。

本詳述和附圖意為僅示例性的。技術(shù)人員將認(rèn)識到在不脫離所提出構(gòu)思的情況下，可按照本公開的評論作出變型。

附圖標(biāo)記

10 布置

100 氣體供應(yīng)系統(tǒng)

101 垃圾填埋場

102 厭氧消化器

103 天然氣管道

104 沼氣壓縮、控制和初級處理子系統(tǒng)

105 天然氣控制裝置

106 甲烷氣混合容器

200 氣體處理系統(tǒng)

202 高壓壓縮機

203 組合式氣體冷卻器和兩相分離器單元

204 氣體脫水器

205 氣體預(yù)冷卻單元

206 氣相分離器容器

207 初級吸附式接收器

208 次級吸附式接收器

209 吸收式酸性氣體去除子系統(tǒng)(高壓)

210 組合式氣體冷卻器和兩相分離器單元

300 LMG生產(chǎn)和氮脫除系統(tǒng)

301 第一熱交換器

302 第六熱交換器

303 第二熱交換器

304 分餾塔

305 第四熱交換器

306 膨脹閥

307 第五熱交換器

308 氮相分離器容器

309 第三熱交換器

310 LMG存儲罐

311 氮熱回收交換器

312 LMG再沸器控制閥

313 LMG再沸器旁通控制閥

314 LMG流動控制閥

315 氮排放控制閥

316 排放出口

320 混合甲烷氣進(jìn)料流回路

322 第一制冷劑回路

324 第二制冷劑回路

326 LMG回路

328 富氮氣體餾分回路

330 再沸器回路

332 旁通回路

400 獨立的低溫制冷系統(tǒng)

401 壓縮機

402 制冷劑冷卻器

403 相分離器容器

404 第一次級熱交換器

405 第二次級熱交換器

406 初級熱回收交換器

407 控制閥

408 控制閥

409 控制閥

410 制冷劑混合器

500 LMG生產(chǎn)整合控制系統(tǒng)

501 LMG需求控制器

502 甲烷氣供應(yīng)控制器

503 氣體處理系統(tǒng)控制器

504 LMG生產(chǎn)和氮脫除系統(tǒng)控制器

505 獨立的低溫制冷系統(tǒng)控制器