EA005326B1 - Natural gas liquefaction - Google Patents
Natural gas liquefaction Download PDFInfo
- Publication number
- EA005326B1 EA005326B1 EA200400014A EA200400014A EA005326B1 EA 005326 B1 EA005326 B1 EA 005326B1 EA 200400014 A EA200400014 A EA 200400014A EA 200400014 A EA200400014 A EA 200400014A EA 005326 B1 EA005326 B1 EA 005326B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- stream
- order
- receive
- natural gas
- distillation column
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 1000
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims abstract description 315
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 481
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 366
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 296
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 179
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 179
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 claims abstract description 119
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 115
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 184
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 146
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 105
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 64
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 64
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 59
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 36
- 238000001256 steam distillation Methods 0.000 claims description 21
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 18
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims 8
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 93
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 58
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 43
- 239000000047 product Substances 0.000 description 30
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 29
- 238000013461 design Methods 0.000 description 25
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 14
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 14
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 11
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 9
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 9
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 9
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 9
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 6
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 6
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical class CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical class CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000013844 butane Nutrition 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000013526 supercooled liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- CKMDHPABJFNEGF-UHFFFAOYSA-N ethane methane propane Chemical compound C.CC.CCC CKMDHPABJFNEGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003498 natural gas condensate Substances 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 230000029305 taxis Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
- F25J3/0247—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 4 carbon atoms or more
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
- F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
- F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
- F25J1/0035—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by gas expansion with extraction of work
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
- F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
- F25J1/0042—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by liquid expansion with extraction of work
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
- F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
- F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
- F25J1/0057—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream after expansion of the liquid refrigerant stream with extraction of work
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0214—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
- F25J1/0215—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle with one SCR cycle
- F25J1/0216—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle with one SCR cycle using a C3 pre-cooling cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
- F25J1/0235—Heat exchange integration
- F25J1/0237—Heat exchange integration integrating refrigeration provided for liquefaction and purification/treatment of the gas to be liquefied, e.g. heavy hydrocarbon removal from natural gas
- F25J1/0239—Purification or treatment step being integrated between two refrigeration cycles of a refrigeration cascade, i.e. first cycle providing feed gas cooling and second cycle providing overhead gas cooling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
- F25J1/0235—Heat exchange integration
- F25J1/0237—Heat exchange integration integrating refrigeration provided for liquefaction and purification/treatment of the gas to be liquefied, e.g. heavy hydrocarbon removal from natural gas
- F25J1/0239—Purification or treatment step being integrated between two refrigeration cycles of a refrigeration cascade, i.e. first cycle providing feed gas cooling and second cycle providing overhead gas cooling
- F25J1/0241—Purification or treatment step being integrated between two refrigeration cycles of a refrigeration cascade, i.e. first cycle providing feed gas cooling and second cycle providing overhead gas cooling wherein the overhead cooling comprises providing reflux for a fractionation step
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
- F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
- F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
- F25J3/0238—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 2 carbon atoms or more
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
- F25J3/0242—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 3 carbon atoms or more
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/78—Refluxing the column with a liquid stream originating from an upstream or downstream fractionator column
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
- F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/08—Cold compressor, i.e. suction of the gas at cryogenic temperature and generally without afterstage-cooler
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being hydrocarbons or a mixture of hydrocarbons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
- F25J2235/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being (a mixture of) hydrocarbons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
- F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
- F25J2240/30—Dynamic liquid or hydraulic expansion with extraction of work, e.g. single phase or two-phase turbine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
- F25J2240/40—Expansion without extracting work, i.e. isenthalpic throttling, e.g. JT valve, regulating valve or venturi, or isentropic nozzle, e.g. Laval
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
- F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/60—Closed external refrigeration cycle with single component refrigerant [SCR], e.g. C1-, C2- or C3-hydrocarbons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/66—Closed external refrigeration cycle with multi component refrigerant [MCR], e.g. mixture of hydrocarbons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
- F25J2290/40—Vertical layout or arrangement of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, condensers, heat exchangers etc.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Description
Предпосылки к созданию изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Это изобретение относится к способу обработки природного газа или других богатых метаном потоков газа для того, чтобы производить поток сжиженного природного газа (СПГ), который имеет высокую чистоту метана, и поток жидкости, преимущественно содержащий углеводороды тяжелее, чем метан.This invention relates to a method for treating natural gas or other methane-rich gas streams in order to produce a liquefied natural gas (LNG) stream that has high methane purity, and a liquid stream predominantly containing hydrocarbons is heavier than methane.
Природный газ обычно добывают из скважин, пробуренных в подземных пластах. Он обычно имеет основную долю метана, т.е. метан составляет по меньшей мере 50 мол.% газа. В зависимости от конкретного подземного пласта, природный газ также содержит относительно меньшие количества более тяжелых углеводородов, таких как этан, пропан, бутаны, пентаны и тому подобные, так же, как воду, водород, азот, двуокись углерода и другие газы.Natural gas is usually produced from wells drilled in underground formations. It usually has a major share of methane, i.e. methane comprises at least 50 mol% of gas. Depending on the particular subterranean formation, natural gas also contains relatively smaller amounts of heavier hydrocarbons such as ethane, propane, butanes, pentanes and the like, as well as water, hydrogen, nitrogen, carbon dioxide and other gases.
Наибольшая часть природного газа перерабатывается в газообразной форме. Наиболее обычные средства для транспортирования природного газа от устья скважины до установок по обработке газа и оттуда к потребителям природного газа представляют собой трубопроводы для прохождения газа под высоким давлением. В ряде обстоятельств, однако, было найдено необходимым и/или желательным сжижать природный газ либо для транспортирования, либо для использования. В отдаленных местах, например, часто нет инфраструктуры трубопроводов, которая дала бы возможность удобного транспортирования природного газа на рынок. В этих случаях гораздо меньший удельный объем СПГ по отношению к природному газу в газообразном состоянии может значительно уменьшить цены на транспортирование путем создания возможности поставлять СПГ с использованием грузовых судов и транспортных грузовиков.Most of the natural gas is processed in gaseous form. The most common means for transporting natural gas from the wellhead to gas processing units and from there to natural gas consumers are pipelines for high pressure gas passage. In a number of circumstances, however, it was found necessary and / or desirable to liquefy natural gas, either for transportation or for use. In remote places, for example, often there is no pipeline infrastructure that would enable convenient transportation of natural gas to the market. In these cases, a much smaller specific volume of LNG relative to natural gas in the gaseous state can significantly reduce transportation prices by making it possible to deliver LNG using cargo ships and transport trucks.
Другим обстоятельством, для которого может быть полезным сжижение природного газа, является использование его в качестве топлива для двигателей транспортных средств. В больших столичных районах имеются парки автобусов, такси и грузовиков, которые могут приводится в движение посредством СПГ, если имеется доступный экономичный источник СПГ. Такие транспортные средства с СПГ в качестве топлива производят значительно меньшее загрязнение воздуха в связи с чистотой горения природного газа по сравнению с аналогичными транспортными средствами, которые приводятся в действие бензиновыми и дизельными двигателями, в которых сжигаются углеводороды с более высоким молекулярным весом. Кроме того, если СПГ имеет высокую чистоту (т.е. когда чистота метана составляет 95 мол.% или выше), количество произведенной двуокиси углерода («парникового газа») значительно меньше благодаря более низкому отношению углерод/водород для метана по сравнению со всеми другими углеводородными топливами.Another circumstance for which liquefaction of natural gas may be useful is its use as a fuel for vehicle engines. In large metropolitan areas, there are fleets of buses, taxis and trucks that can be driven by LNG if there is a cost-effective source of LNG. Such vehicles with LNG as fuel produce significantly less air pollution due to the cleanliness of natural gas combustion compared to similar vehicles that are powered by gasoline and diesel engines, which burn hydrocarbons with a higher molecular weight. In addition, if LNG is of high purity (that is, when the methane purity is 95 mol% or higher), the amount of carbon dioxide (“greenhouse gas”) produced is significantly less due to the lower carbon / hydrogen ratio for methane compared to all other hydrocarbon fuels.
Настоящее изобретение в основном связано со сжижением природного газа, в то же время в качестве побочного продукта производится поток жидкости, состоящий в основном из углеводородов тяжелее, чем метан, таких как природный газоконденсат (ПГК), состоящий из этана, пропана, бутанов и более тяжелых компонентов углеводородов, сжиженный нефтяной газ (СНГ), состоящий из пропана, бутанов и более тяжелых компонентов углеводородов, или конденсат, состоящий из бутанов и более тяжелых компонентов углеводородов. Производство в качестве побочного продукта потока жидкости имеет два важных преимущества: произведенный СПГ имеет высокую чистоту метана, и жидкий побочный продукт является ценным продуктом, который может использоваться для многих других целей. Типичный анализ потока природного газа, который обрабатывается в соответствии с этим изобретением, представляет собой, в приблизительных мольных процентах, 84,2% метана, 7,9% этана и других компонентов С2, 4,9% пропана и других компонентов С3, 1,0% изобутана. 1,1% нормального бутана, 0,8% пентана плюс, и остаток составляют азот и двуокись углерода. Серосодержащие газы иногда также присутствуют.The present invention is mainly associated with the liquefaction of natural gas, while at the same time a liquid stream is produced as a by-product, consisting mainly of hydrocarbons heavier than methane, such as natural gas condensate (PGA), consisting of ethane, propane, butanes and heavier hydrocarbon components, liquefied petroleum gas (LPG) consisting of propane, butanes and heavier hydrocarbon components, or condensate consisting of butanes and heavier hydrocarbon components. Producing a by-product of a liquid stream has two important advantages: the LNG produced has a high methane purity, and the liquid by-product is a valuable product that can be used for many other purposes. A typical analysis of the natural gas stream that is processed in accordance with this invention is, in approximate molar percent, 84.2% methane, 7.9% ethane and other C 2 components, 4.9% propane and other C 3 components, 1.0% isobutane. 1.1% normal butane, 0.8% pentane plus, and the remainder is nitrogen and carbon dioxide. Sulfur-containing gases are sometimes also present.
Имеется ряд способов, известных для сжижения природного газа. Например, см. Είπη, Абпап 1., Огаи1 Ь. Ιοίιηδοη. апб Теггу В. Тошйпзоп, 'ΈΝΟ Тес11по1оду Гог ОЕГзйоге апб М1б-8са1е Рктй. Ргосеебшдз оГ 1йе 8еуеЩу-№п111 Αηииа1 Сопуепбоп оГ 1йе баз Ргосеззогз Аззогаайоп, рр. 429-450, А11ап1а, Оеогща, Магсй 13-15, 2000 апб К1ккача, Уоз1Шзидг Мазаак ОЫсЫ, апб №поз1и №/а\\щ ОрШш/е 1йе Рочег 8уз1еш оГ Вазе1оаб ΤΝΟ Р1ап1, Ргосеебшдз оГ Не Е1дййе1й Аппиа1 Сопуепйоп оГ Не баз Ргосеззогз Аззос1а!юп, 8ап Ап1ошо, Техаз, Магсй 12-14, 2001 для обслуживания ряда таких процессов. Патенты США №№ 4,445,917; 4,525,185; 4,545,795; 4,755,200; 5,291,736; 5,363,655; 5,365,740; 5,600,969; 5,615,561; 5,651,269; 5,755,114; 5,893,274; 6,014,869; 6,062,041; 6,119,479; 6,125,653; 6,250,105 В1; 6,269,655 В1; 6,272,882 В1; 6,308,531 В1; 6,324,867 В1; и 6,347,532 В1 также описывают относящиеся к этому процессы. Эти способы в основном включают стадии, на которых природный газ очищается (путем удаления воды и вредных соединений, таких как двуокись углерода и соединения серы), охлаждается, конденсируется и расширяется. Охлаждение и конденсация природного газа могут совершаться многими различными способами. В «каскадном охлаждении» используется теплообмен природного газа с несколькими хладагентами, имеющими постепенно понижающиеся точки кипения, такими как пропан, этан и метан. В качестве альтернативы этот теплообмен может совершаться с использованием одного хладагента путем испарения хладагента при нескольких различных величинах давления. В «многокомпонентном охлаждении» используется теплообмен природного газа с одним или более жидкими хладагентами, состоящими из нескольких холодильных компонентов вместо множества однокомпонентных хладагентов. РасширеThere are a number of methods known for liquefying natural gas. For example, see Είπη, Abpap 1., Ogai1 b. Ιοίιηδοη. apb Teggu V. Toshypzop, 'ΈΝΟ Tes11po1od Gog OEGzyoge apb M1b-8sae Rkty. Rgoseebshdz оГ 1йе 8ееещу-№п111 Αηииа1 Сопуепбоп оГ 1ее баз Rgosezogz Azzogaayop, pp. 429-450, A11ap1a, Oeogscha, Magsy 13-15, 2000 apb K1kkacha, Uz1Shzidg Mazaak OySy, apb no. Procurement Azzos1aup, 8ap Aplosho, Tehaz, Magsy 12-14, 2001 for servicing a number of such processes. U.S. Patent Nos. 4,445,917; 4,525,185; 4,545,795; 4,755,200; 5,291,736; 5,363,655; 5,365,740; 5,600,969; 5,615,561; 5,651,269; 5,755,114; 5,893,274; 6,014,869; 6,062,041; 6,119,479; 6,125,653; 6.250.105 B1; 6.269.655 B1; 6.272.882 B1; 6,308,531 B1; 6,324,867 B1; and 6,347,532 B1 also describe related processes. These methods mainly include the stages in which natural gas is purified (by removing water and harmful compounds such as carbon dioxide and sulfur compounds), cooled, condensed and expanded. The cooling and condensation of natural gas can be accomplished in many different ways. Cascade cooling uses heat transfer from natural gas with several refrigerants with gradually lower boiling points, such as propane, ethane and methane. Alternatively, this heat transfer can be accomplished using a single refrigerant by evaporating the refrigerant at several different pressures. In "multi-component cooling", heat exchange of natural gas with one or more liquid refrigerants consisting of several refrigeration components instead of a plurality of single-component refrigerants is used. Wide
-1005326 ние природного газа может совершаться как изэнтальпически (с использованием, например, расширения Джоуля-Томсона), так и изэнтропически (с использованием, например, рабочего турбодетандера).-1005326 natural gas can be carried out isentalpically (using, for example, the Joule-Thomson expansion), and isentropic (using, for example, a working turboexpander).
Независимо от способа, использованного для сжижения потока природного газа, обычно требуется удалять значительную фракцию углеводородов, более тяжелых, чем метан, перед тем, как сжижается богатый метаном поток. Причины этой стадии удаления углеводородов являются многочисленными, включая необходимость контроля теплотворной способности потока СПГ, а также ценность этих более тяжелых компонентов углеводородов, как продуктов с их собственными параметрами. К несчастью, мало внимания обращалось до сих пор на эффективность стадии удаления углеводородов.Regardless of the method used to liquefy the natural gas stream, it is usually required to remove a significant fraction of hydrocarbons heavier than methane before the methane-rich stream is liquefied. The reasons for this stage of hydrocarbon removal are numerous, including the need to control the calorific value of the LNG stream, as well as the value of these heavier hydrocarbon components as products with their own parameters. Unfortunately, little attention has been paid so far to the effectiveness of the hydrocarbon removal stage.
В соответствии с настоящим изобретением было обнаружено, что внимательное объединение стадии удаления углеводородов в процессе сжижения СПГ может произвести как СПГ, так и отдельный жидкий продукт, состоящий из более тяжелых углеводородов, с использованием значительно меньшей энергии, чем процессы по известному уровню техники. Настоящее изобретение, несмотря на то, что оно применимо при более низких давлениях, особенно выгодно при обработке исходных газов в диапазоне от 400 до 1500 рыа [от 2758 до 10342 кРа(а)] или выше.In accordance with the present invention, it has been found that a careful combination of the hydrocarbon removal step in the LNG liquefaction process can produce both LNG and a separate liquid product consisting of heavier hydrocarbons using significantly lower energy than prior art processes. The present invention, although it is applicable at lower pressures, is particularly advantageous in the treatment of feed gases in the range of 400 to 1500 ppm [2758 to 10342 kPa (a)] or higher.
Для лучшего понимания настоящего изобретения сделаны ссылки на следующие примеры и чертежи.For a better understanding of the present invention, reference is made to the following examples and drawings.
Фиг. 1 представляет собой карту технологического процесса установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде ПГК в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 1 is a process flow chart of a natural gas liquefaction plant adapted for the production of a by-product in the form of PGA in accordance with the present invention;
фиг. 2 представляет собой фазовую диаграмму давление-энтальпия для метана, используемую для иллюстрации преимуществ настоящего изобретения по отношению к способам по известному уровню техники;FIG. 2 is a pressure-enthalpy phase diagram for methane used to illustrate the advantages of the present invention with respect to prior art methods;
фиг. 3 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде ПГК в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 3 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product in the form of PGA in accordance with the present invention;
фиг. 4 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде СПГ в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 4 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product in the form of LNG in accordance with the present invention;
фиг. 5 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде конденсата в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 5 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a condensate by-product in accordance with the present invention;
фиг. 6 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 6 is a flow chart of an alternative plant for liquefying natural gas adapted to produce a by-product in the form of a liquid stream in accordance with the present invention;
фиг. 7 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 7 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention;
фиг. 8 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 8 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention;
фиг. 9 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 9 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention;
фиг. 10 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 10 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention;
фиг. 11 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 11 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention;
фиг. 12 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 12 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention;
фиг. 13 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 13 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention;
фиг. 14 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 14 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention;
фиг. 15 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 15 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention;
-2005326 фиг. 16 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением;2005326 FIG. 16 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention;
фиг. 17 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 17 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention;
фиг. 18 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 18 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention;
фиг. 19 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 19 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention;
фиг. 20 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением; и фиг. 21 представляет собой карту технологического процесса альтернативной установки для сжижения природного газа, приспособленной для производства побочного продукта в виде потока жидкости в соответствии с настоящим изобретением.FIG. 20 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention; and FIG. 21 is a flow chart of an alternative natural gas liquefaction plant adapted to produce a by-product as a liquid stream in accordance with the present invention.
В последующем объяснении приведенных выше фигур предусмотрены таблицы, в которых суммируются расходы потоков, рассчитанные для типичных условий процесса. В таблицах, приведенных здесь, значения расходов потоков (в молях в час) округлены до ближайшего целого числа для удобства. Общие расходы потоков, показанные в таблицах, включают все не углеводородные компоненты и, следовательно, значительно больше, чем сумма расходов потоков компонентов углеводородов. Показанные температуры являются приблизительными величинами, округленными до ближайшего градуса. Необходимо также отметить,что проектные расчеты процессов, произведенные с целью сравнения процессов, изображенных на фигурах, основаны на предположении, что нет утечки тепла из окружающей среды (или в нее) в процесс (или из него). Качество имеющихся в продаже изоляционных материалов делает это очень рациональным предположением и одним из тех, которые обычно делаются специалистами в этой области техники.In the following explanation of the above figures, tables are provided which summarize the flow rates calculated for typical process conditions. In the tables given here, flow rates (in moles per hour) are rounded to the nearest whole number for convenience. The total flow rates shown in the tables include all non-hydrocarbon components and, therefore, significantly more than the sum of the flow rates of hydrocarbon components. The temperatures shown are approximate values rounded to the nearest degree. It should also be noted that the design calculations of the processes made to compare the processes depicted in the figures are based on the assumption that there is no leakage of heat from the environment (or into it) into the process (or from it). The quality of commercially available insulating materials makes this a very rational assumption and one of those commonly made by those skilled in the art.
Для удобства параметры процесса представлены как в традиционных британских единицах, так и в единицах Международной Системы Единиц (СИ). Молярные расходы потоков, приведенные в таблицах, могут быть представлены либо как фунт· моль в час, либо килограмм-моль в час. Расходы энергии, приведенные как лошадиные силы (л.с.) и/или тысячи британских тепловых единиц в час (МВТи/Нг) соответствуют установленным молярным расходам потоков в фунт· моль в час. Расходы энергии, представленные в киловаттах (кВт), соответствуют установленным молярным расходам потоков в кг· моль в час. Производительности, указанные как фунты в час (фунт/ч), соответствуют установленным молярным расходам потоков в фунт·моль в час. Проиводительности, указанные как килограммы в час (кг/ч), соответствуют установленным молярным расходам в килограмм· моль в час.For convenience, process parameters are presented both in traditional British units, and in units of the International System of Units (SI). The molar flow rates given in the tables can be presented either as pound mol per hour or kilogram mol per hour. Energy expenditures given as horsepower (hp) and / or thousands of British thermal units per hour (MW / Ng) correspond to the established molar flow rates in lb · mol per hour. Energy expenditures presented in kilowatts (kW) correspond to the established molar flow rates in kg · mol per hour. Capacities indicated as pounds per hour (lb / h) correspond to the established molar flow rates per pound mol per hour. Productivities indicated as kilograms per hour (kg / h) correspond to the established molar charges in kilogram · mol per hour.
Описание изобретенияDescription of the invention
Пример 1.Example 1
Обратившись теперь к фиг. 1, мы начнем с иллюстрации процесса в соответствии с настоящим изобретением, в котором требуется производить в качестве побочного продукта ПГК, содержащий большую часть этана и более тяжелых компонентов в потоке подаваемого природного газа. В этом моделировании настоящего изобретения, входящий газ входит в установку при 90°Е [32°С] и 1285 рма [8860 кПа(а)] как поток 31. Если входящий газ содержит концентрацию двуокиси углерода и/или соединения серы, которые препятствуют соответствию потоков продуктов техническим условиям, эти соединения удаляются путем соответствующей предварительной обработки подаваемого газа (не показано). Кроме того, подаваемый поток обычно обезвоживается для предотвращения образования гидрата (льда) в криогенных условиях. Твердый осушитель обычно используется для этой цели.Turning now to FIG. 1, we will begin by illustrating a process in accordance with the present invention in which it is desired to produce as a by-product an NGC containing most of the ethane and heavier components in the natural gas feed stream. In this simulation of the present invention, the inlet gas enters the unit at 90 ° E [32 ° C] and 1285 ppm [8860 kPa (a)] as stream 31. If the inlet gas contains a concentration of carbon dioxide and / or sulfur compound that interfere with compliance product streams to specifications, these compounds are removed by appropriate pre-treatment of the feed gas (not shown). In addition, the feed stream is usually dehydrated to prevent the formation of hydrate (ice) under cryogenic conditions. A solid dehumidifier is commonly used for this purpose.
Подаваемый поток 31 охлаждается в теплообменнике 10 путем теплообмена с потоками хладагента и жидкостями сбоку ребойлера деметанизатора при -68°Е [-55°С] (поток 40). Отметим, что во всех случаях теплообменник 10 представляет собой либо множество отдельных теплообменников, либо один многоходовый теплообменник, либо любое их сочетание. (Решение об использовании более чем одного теплообменника для указанных целей охлаждения зависит от ряда факторов, включающих расход входящего газа, размер теплообменника, температуры потоков и т.п., но не ограниченных этим). Охлажденный поток 31а входит в сепаратор 11 при -30°Е [-34°С] и 1278 рма [8812 кПа(а)], в котором пар (поток 32) сепарируется от сконденсированной жидкости (поток 33).The feed stream 31 is cooled in the heat exchanger 10 by heat exchange with refrigerant streams and liquids on the side of the demethanizer reboiler at -68 ° E [-55 ° C] (stream 40). Note that in all cases, the heat exchanger 10 is either a plurality of individual heat exchangers, or one multi-pass heat exchanger, or any combination thereof. (The decision to use more than one heat exchanger for the indicated cooling purposes depends on a number of factors, including but not limited to the flow rate of the incoming gas, the size of the heat exchanger, flow temperatures, etc.). The cooled stream 31a enters the separator 11 at -30 ° E [-34 ° C] and 1278 ppm [8812 kPa (a)], in which the vapor (stream 32) is separated from the condensed liquid (stream 33).
Пар (поток 32) из сепаратора 11 разделяется на два потока, 34 и 36. Поток 34, содержащий примерно 20% всего пара, объединяется со сконденсированной жидкостью потоком 33 для образования потока 35. Объединенный поток 35 проходит через теплообменник 13 в соотношении теплообмена с потоком хладагента 71е, в результате чего охлаждается и по существу конденсируется поток 35а. По существуThe steam (stream 32) from the separator 11 is divided into two streams, 34 and 36. Stream 34, containing about 20% of the total steam, is combined with the condensed liquid stream 33 to form a stream 35. The combined stream 35 passes through the heat exchanger 13 in the ratio of heat exchange with the stream refrigerant 71e, whereby stream 35a cools and essentially condenses. Essentially
-3005326 сконденсированный поток 35а при -120°Р [-85°С] затем расширяется путем мгновенного испарения посредством соответствующего расширительного устройства, такого как дроссельный вентиль 14, до рабочего давления (примерно 465 рыа [3206 кПа(а)] ректификационной колонны 19. В продолжение расширения часть потока испаряется, в результате чего охлаждается весь поток. В процессе, показанном на фиг. 1, расширенный поток 35Ь, выходящий из дроссельного вентиля 14, достигает температуры -122°Р [-86°С] и подается в среднее место подачи в секции деметанизации 19Ь ректификационной колонны 19.-3005326, the condensed stream 35a at -120 ° P [-85 ° C] is then expanded by flash evaporation, using an appropriate expansion device, such as a butterfly valve 14, to a working pressure (approximately 465 rya [3206 kPa (a)] of distillation column 19. During the expansion, part of the flow evaporates, resulting in cooling of the entire flow.In the process shown in Fig. 1, the expanded flow 35b leaving the throttle valve 14 reaches a temperature of -122 ° P [-86 ° C] and is fed to a middle place feed to the rectification section demethanization 19b tele- communications tower 19.
Остальные 80% пара из сепаратора 11 (поток 36) входят в рабочую расширительную машину 15, в которой механическая энергия извлекается из этой части подачи под высоким давлением. В машине 15 производится расширение пара, по существу, изэнтропически от давления примерно 1278 рыа [8812 кПа(а)], до рабочего давления колонны, причем работа расширения охлаждает расширенный поток 36а до температуры примерно -103°Р [-75°С]. Типичные имеющиеся в продаже детандеры имеют возможность извлекать порядка 80-85% работы, которой теоретически располагает идеальное изэнтропическое расширение. Извлекаемая работа часто используется для привода центробежного компрессора (такого, как показан позицией 16), который может быть использован для повторного сжатия газа с верха колонны (поток 38), например. Расширенный и частично сконденсированный поток 36а подается как подача в перегонную колонну 19 в нижнее место подачи в середине колонны.The remaining 80% of the steam from the separator 11 (stream 36) enters the working expansion machine 15, in which mechanical energy is extracted from this part of the supply under high pressure. In machine 15, the vapor is expanded substantially isentropically from a pressure of about 1278 ry [8812 kPa (a)] to the working pressure of the column, the expansion work cooling the expanded stream 36a to a temperature of about -103 ° P [-75 ° C]. Typical commercially available expanders have the ability to extract about 80-85% of the work, which theoretically has an ideal isentropic expansion. Recoverable work is often used to drive a centrifugal compressor (such as shown at 16), which can be used to re-compress gas from the top of the column (stream 38), for example. The expanded and partially condensed stream 36a is supplied as a feed to the distillation column 19 to a lower feed point in the middle of the column.
Деметанизатор в ректификационной колонне 19 представляет собой обычную перегонную колонну, содержащую множество разделенных промежутками по вертикали тарелок, один или более слоев насадки, или некоторое сочетание тарелок и насадки. Как часто бывает в случае установок для обработки природного газа, ректификационная колонна может состоять из двух секций. Верхняя секция 19а представляет собой сепаратор, в котором подача сверху разделяется на соответствующие части пара и жидкости, и в которую пар, поднимающийся из нижней перегонной секции или секции деметанизации 19Ь, соединяется с частью пара (при наличии) из подачи сверху, чтобы образовать холодный пар с верха деметанизатора (поток 37), который выходит с верха колонны при -135°Р [-93°С]. Нижняя секция деметанизации 19Ь содержит тарелки и/или насадку и обеспечивает необходимый контакт между жидкостями, опускающимися вниз, и парами, поднимающимися вверх. Секция деметанизации также включает один или более ребойлеров (таких как ребойлер 20), которые нагревают и испаряют часть жидкостей, проходящих вниз колонны, чтобы создать пары отгонки легких фракций, которые проходят в верх колонны. Поток 41 жидкого продукта выходит с низа колонны при 115°Р [46°С], на основе типичных технических условий отношения метана к этану 0,020:1 на молярной основе донного продукта.The demethanizer in the distillation column 19 is a conventional distillation column containing a plurality of vertically separated plates, one or more layers of a nozzle, or some combination of plates and nozzle. As is often the case with natural gas processing plants, a distillation column may consist of two sections. The upper section 19a is a separator in which the top supply is divided into the corresponding parts of steam and liquid, and into which the steam rising from the lower distillation section or demethanization section 19b is connected to the part of the steam (if any) from the top supply to form cold steam from the top of the demethanizer (stream 37), which leaves the top of the column at -135 ° P [-93 ° C]. The lower demethanization section 19b contains trays and / or a nozzle and provides the necessary contact between liquids dropping down and vapors rising up. The demethanization section also includes one or more reboilers (such as reboiler 20) that heat and vaporize a portion of the liquids passing down the columns to create stripping vapors of light fractions that extend to the top of the column. Stream 41 of the liquid product exits from the bottom of the column at 115 ° P [46 ° C], based on typical specifications for the ratio of methane to ethane of 0.020: 1 on a molar basis of the bottom product.
Пар с верха деметанизатора (поток 37) нагревают до 90°Р [32°С] в теплообменнике 24, и часть нагретого пара с верха деметанизатора отводят для использования в качестве топливного газа (поток 48) для установки. (Количество топливного газа, которое должно быть отведено, в значительной степени определяется топливом, требуемым для машин и/или турбин, приводящих в действие газовые компрессоры на установке, такие как компрессоры 64, 66 и 68 хладагента в этом примере). Остаток нагретого пара с верха деметанизатора (поток 38) сжимается компрессором 16, который приводится в действие расширительными машинами 15, 61 и 63. После охлаждения до 100°Р [38°С] охладителя на выходе 25, поток 38Ь охлаждается далее до -123°Р [-86°С] в теплообменнике 24 путем поперечного теплообмена с холодным паром с верха деметанизатора, поток 37.The steam from the top of the demethanizer (stream 37) is heated to 90 ° P [32 ° C] in the heat exchanger 24, and part of the heated steam from the top of the demethanizer is diverted for use as fuel gas (stream 48) for installation. (The amount of fuel gas to be discharged is largely determined by the fuel required for the machines and / or turbines that drive the gas compressors in the installation, such as the refrigerant compressors 64, 66 and 68 in this example). The rest of the heated steam from the top of the demethanizer (stream 38) is compressed by compressor 16, which is driven by expansion machines 15, 61 and 63. After cooling to cooler at outlet 25 to 100 ° P [38 ° C], stream 38b is then cooled to -123 ° P [-86 ° C] in the heat exchanger 24 by transverse heat exchange with cold steam from the top of the demethanizer, stream 37.
Поток 38с затем входит в теплообменник 60 и дополнительно охлаждается потоком хладагента 716. После охлаждения до промежуточной температуры, поток 38с разделяется на две части. Первая часть, поток 49, дополнительно охлаждается в теплообменнике 60 до -257°Р [-160°С], чтобы сконденсироваться и переохладиться, после чего он входит в рабочую расширительную машину 61, в которой механическая энергия извлекается из потока. В машине 61 расширяется поток жидкости 49, по существу, изэнтропически, от давления примерно 562 рыа [3878 кПа(а)] до давления хранения СПГ (15,5 рыа [107 кПа(а)]), немного выше атмосферного давления. Работа расширения охлаждает расширенный поток 49а до температуры примерно -258°Р [-161°С], после чего он затем направляется в резервуар 62 для хранения СПГ, в котором сохраняется продукт СПГ (поток 50).Stream 38c then enters heat exchanger 60 and is further cooled by a refrigerant stream 716. After cooling to an intermediate temperature, stream 38c is divided into two parts. The first part, stream 49, is additionally cooled in a heat exchanger 60 to -257 ° P [-160 ° C] to condense and supercool, after which it enters a working expansion machine 61, in which mechanical energy is extracted from the stream. In machine 61, fluid flow 49 expands substantially isentropically, from a pressure of approximately 562 pounds [3878 kPa (a)] to a storage pressure of LNG (15.5 pounds [107 kPa (a)]), slightly above atmospheric pressure. The expansion operation cools the expanded stream 49a to a temperature of about −258 ° P [-161 ° C], after which it is then sent to the LNG storage tank 62 in which the LNG product is stored (stream 50).
Поток 39, другая часть потока 38с, отводится от теплообменника 60 при -160°Р [-107°С] и расширяется путем мгновенного испарения посредством соответствующего расширительного устройства, такого как дроссельный вентиль 17, до рабочего давления ректификационной колонны 19. В процессе, показанном на фиг. 1, нет испарения в расширенном потоке 39а, поэтому его температура падает только незначительно до -161°Р [-107°С] на выходе из дроссельного вентиля 17. Расширенный поток 39а затем подается в секцию 19а сепарации в верхней части ректификационной колонны 19. Жидкость, отделенная в ней, становится верхней подачей в секцию 19Ь деметанизации.Stream 39, another portion of stream 38c, is diverted from heat exchanger 60 at -160 ° P [-107 ° C] and expanded by flash evaporation through a suitable expansion device, such as throttle valve 17, to the operating pressure of distillation column 19. In the process shown in FIG. 1, there is no evaporation in the expanded stream 39a, therefore, its temperature drops only slightly to -161 ° P [-107 ° C] at the outlet of the throttle valve 17. The expanded stream 39a is then fed to the separation section 19a in the upper part of the distillation column 19. Liquid , separated therein, becomes the top feed to the demethanization section 19b.
Все охлаждение для потоков 35 и 38с обеспечивается холодильным контуром замкнутого цикла. Рабочая текучая среда для этого цикла представляет собой смесь углеводородов и азота, причем состав смеси регулируется при необходимости, чтобы обеспечить требуемую температуру хладагента во время конденсации при соответствующем давлении с использованием доступной охлаждающей среды. В этом случае предполагается конденсация при помощи охлаждающей воды, поэтому смесь хладагентов, состоящая из азота, метана, этана, пропана и более тяжелых углеводородов, используется для имитацииAll cooling for flows 35 and 38c is provided by a closed loop refrigeration circuit. The working fluid for this cycle is a mixture of hydrocarbons and nitrogen, the composition of the mixture being adjusted as necessary to provide the required temperature of the refrigerant during condensation at the appropriate pressure using an available cooling medium. In this case, condensation is assumed using cooling water, therefore a mixture of refrigerants, consisting of nitrogen, methane, ethane, propane and heavier hydrocarbons, is used to simulate
-4005326 процесса по фиг. 1. Состав потока в примерных мольных процентах составляет 7,5% азота, 41,0% метана, 41,5% этана и 10,0% пропана, причем остаток составляют более тяжелые углеводороды.-4005326 of the process of FIG. 1. The composition of the stream in approximate molar percent is 7.5% nitrogen, 41.0% methane, 41.5% ethane and 10.0% propane, with the remainder being heavier hydrocarbons.
Поток 71 хладагента выходит из выхода охладителя 69 при 100°Р [38°С] и 607 рыа [485 кПа(а)]. Он входит в теплообменник 10 и охлаждается до -31°Р [-35°С] и частично конденсируется посредством частично нагретого расширенного потока хладагенте 71Б и посредством других потоков хладагентов. Для моделирования фиг. 1 было высказано предположение, что эти потоки других хладагентов представляют собой хладагент пропан торгового сорта при трех различных величинах температур и давлений. Частично сконденсированный поток хладагента 71а затем входит в теплообменник 13 для дальнейшего охлаждения до -114°Р [-81°С] посредством частично нагретого расширенного потока хладагента 71е, конденсирует и частично переохлаждает хладагент (поток 71Ь). Хладагент в дальнейшем переохлаждается до 257°Р [-160°С] в теплообменнике 60 посредством расширенного потока хладагента 716. Поток переохлажденной жидкости 71с входит в рабочую расширительную машину 63, в которой механическая энергия извлекается из потока, когда он расширяется, по существу, изэнтропически от давления примерно 586 рыа [4040 кПа(а)], до примерно 34 рща [234 кПа(а)]. В продолжение расширения часть пара испаряется, в результате чего охлаждается весь поток до -263°Р [-164°С] (поток 716). Расширенный поток 716 затем возвращается в теплообменники 60, 13 и 10, где он обеспечивает охлаждение потока 38с, потока 35 и хладагента (потоки 71, 71а и 71Ь), когда он испаряется и перегревается.The refrigerant stream 71 exits the outlet of the cooler 69 at 100 ° P [38 ° C] and 607 rya [485 kPa (a)]. It enters the heat exchanger 10 and is cooled to -31 ° P [-35 ° C] and partially condensed through a partially heated expanded stream of refrigerant 71B and other refrigerant streams. To simulate FIG. 1, it has been suggested that these other refrigerant flows are commercial grade propane refrigerant at three different temperatures and pressures. The partially condensed refrigerant stream 71a then enters the heat exchanger 13 for further cooling to -114 ° P [-81 ° C] through a partially heated expanded refrigerant stream 71e, condenses and partially cools the refrigerant (stream 71b). The refrigerant is subsequently supercooled to 257 ° P [-160 ° C] in the heat exchanger 60 by means of an expanded refrigerant stream 716. The supercooled liquid stream 71c enters a working expansion machine 63, in which mechanical energy is extracted from the stream when it expands essentially isentropically from a pressure of about 586 rya [4040 kPa (a)] to about 34 grove [234 kPa (a)]. During expansion, part of the vapor evaporates, as a result of which the entire stream is cooled to -263 ° P [-164 ° C] (stream 716). The expanded stream 716 is then returned to heat exchangers 60, 13 and 10, where it provides cooling for stream 38c, stream 35 and refrigerant (streams 71, 71a and 71b) when it evaporates and overheats.
Перегретый пар хладагента (поток 71д) выходит из теплообменника 10 при 93°Р [34°С] и сжимается в трех ступенях до 617 рыа [4254 кПа(а)]. Каждая из трех ступеней сжатия (компрессоры хладагента 64, 66 и 68) приводится в действие дополнительным источником энергии и сопровождается охладителем (охладители на выходе 65, 67 и 69) для отвода теплоты сжатия. Сжатый поток 71 из выхода холодильника 69 возвращается в теплообменник 10 для завершения цикла.Superheated refrigerant vapor (stream 71d) exits heat exchanger 10 at 93 ° P [34 ° C] and is compressed in three stages to 617 rya [4254 kPa (a)]. Each of the three compression stages (refrigerant compressors 64, 66 and 68) is driven by an additional energy source and is accompanied by a cooler (coolers at the outlet 65, 67 and 69) to remove the heat of compression. The compressed stream 71 from the outlet of the refrigerator 69 is returned to the heat exchanger 10 to complete the cycle.
Суммарные расходы потоков и затраты энергии в процессе, показанном на фиг. 1, приведены в следующей таблице.The total flow rates and energy costs in the process shown in FIG. 1 are shown in the following table.
Таблица 1 (фиг. 1)Table 1 (Fig. 1)
Суммарный расход потока - фунт-моль/ч [кг-моль/ч]Total flow rate - lb mol / h [kg mol / h]
Извлечения в ПГК*Extracts in Freight One *
ЭтанEthane
95,06%95.06%
ПропанPropane
100,00%100.00%
БутанычButanych
100,00%100.00%
ПроизводительностьPerformance
308147 фунт/ч [308147308147 lb / h [308147
Продукт СПГLNG Product
ПроизводительностьPerformance
610813 фунт/ч [610813 кг/ч]610813 lb / h [610813 kg / h]
ЧистотаPurity
99,52%99.52%
Низшая теплотворнаяLower calorific value
СпособностьAbility
912,3 вти/зсг [33,99 МДж/м3]912.3 wti / ssg [33.99 MJ / m 3 ]
ЭнергияEnergy
Сжатие хладагентаRefrigerant compression
103957 лс [170904 кВт]103957 hp [170904 kW]
Сжатие пропанаPropane compression
33815 лс [55591 кВт]33815 hp [55591 kW]
Общее сжатиеTotal compression
137772 лс137772 hp
Использованное теплоHeat used
Ребойлер деметанизатораReboiler demethanizer
29364 ΜΒΤϋ/Нг (На основе округленных расходов потока)29364 ΜΒΤϋ / Ng (Based on rounded flow rates)
Эффективность процессов производства СПГ обычно сравнивают с использованием требуемого «удельного расхода энергии», который представляет собой отношение общей энергии сжатия при охлаждении к общей производительности по жидкости. Опубликованная информация об удельном расходе энергии для процессов по известному уровню техники для производства СПГ показывает, что он находится в диапазоне от 0,168 л.с.-ч/фунт [0,276 кВт-ч/кг] до 0,182 л.с.-ч/фунт [0,300 кВт-ч/кг], что, как предполагается, основано на показателе процесса работы 340 дней в году для установки производства СПГ. На той же основе удельный расход энергии по фиг. 1 конструктивного исполнения по настоящему изоThe efficiency of LNG production processes is usually compared using the required “specific energy consumption”, which is the ratio of the total compression energy during cooling to the total liquid capacity. Published information on the specific energy consumption for prior art processes for LNG production shows that it ranges from 0.168 hp-h / lb [0.276 kWh / kg] to 0.182 hp-h / lb [0.300 kWh / kg], which is assumed to be based on a 340-day workflow rate for a LNG plant. On the same basis, the specific energy consumption of FIG. 1 design of this art
-5005326 бретению составляет 0,161 л.с.-ч/фунт [0,265 кВт-ч/кг], что дает повышение эффективности на 4-13% сверх процессов по известному уровню техники. Далее необходимо отметить, что удельный расход энергии в процессах по известному уровню техники основан на производстве в качестве побочных продуктов только потоков жидкого СНГ (С3 и более тяжелые углеводороды) или конденсата (С4 и более тяжелые углеводороды), при относительно низких величинах извлечения, а не потока жидкого ПГК (С2 и более тяжелые углеводороды), как показано на этом примере по настоящему изобретению. Процессы по известному уровню техники требуют гораздо больше энергии охлаждения для производства в качестве побочного продукта потока ПГК вместо потока СНГ или потока конденсата.-5005326 to the rate of friction is 0.161 hp-h / lb [0.265 kWh / kg], which gives an increase in efficiency of 4-13% over the processes of the prior art. It should further be noted that the specific energy consumption in the processes of the prior art is based on the production of only liquid CIS streams (C 3 and heavier hydrocarbons) or condensate (C 4 and heavier hydrocarbons) as by-products, with relatively low recovery values, rather than a liquid PGC stream (C 2 or heavier hydrocarbons), as shown in this example of the present invention. Prior art processes require much more cooling energy to produce as a byproduct of an NGL stream instead of a LPG stream or a condensate stream.
Имеется два основных фактора, которые имеют значение в повышении эффективности по настоящему изобретению. Первый фактор может быть понят путем исследования термодинамики процесса сжижения, когда он применяется к потоку газа высокого давления, такому, как тот, о котором идет речь в этом примере.There are two main factors that are important in enhancing the effectiveness of the present invention. The first factor can be understood by examining the thermodynamics of the liquefaction process when it is applied to a high-pressure gas stream, such as the one in this example.
Поскольку основным компонентом в этом потоке является метан, термодинамические параметры метана могут быть использованы в целях сравнения цикла сжижения, используемого в процессах по известному уровню техники, по сравнению с циклом, используемым в настоящем изобретении. На фиг. 2 приведена фазовая диаграмма давление-энтальпия для метана. В большинстве циклов сжижения по известному уровню техники все охлаждение потока газа производится, когда поток находится при высоком давлении (линия А-В), после чего поток затем расширяется (линия В-С) до давления в резервуаре для хранения СПГ (несколько больше, чем атмосферное давление). Эта стадия расширения может использоваться в рабочей расширительной машине, которая обычно имеет возможность извлечения порядка 7580% работы, которая доступна теоретически в идеальном изэнтропическом расширении. В интересах упрощения, полное изэнтропическое расширение показано на фиг. 2 для линии В-С. Даже при этом уменьшение энтальпии, создаваемое этой работой расширения, очень мало, потому что линии постоянной энтропии являются близкими к вертикали на участке жидкости фазовой диаграммы.Since methane is the main component in this stream, the thermodynamic parameters of methane can be used to compare the liquefaction cycle used in prior art processes compared to the cycle used in the present invention. In FIG. Figure 2 shows the pressure-enthalpy phase diagram for methane. In most prior art liquefaction cycles, all gas stream cooling is performed when the stream is at high pressure (line A-B), after which the stream then expands (line B-C) to the pressure in the LNG storage tank (slightly more than Atmosphere pressure). This expansion stage can be used in a working expansion machine, which usually has the ability to extract about 7580% of the work, which is theoretically available in ideal isentropic expansion. In the interest of simplification, a complete isentropic expansion is shown in FIG. 2 for line BC. Even so, the decrease in enthalpy created by this expansion work is very small, because the lines of constant entropy are close to the vertical in the liquid phase of the phase diagram.
Противоположность этому представляет цикл сжижения по настоящему изобретению. После частичного охлаждения при высоком давлении (линия А-А'), поток газа затем производит работу расширения (линия А'-А), до промежуточного давления. (Снова полностью изэнтропическое расширение показано в интересах упрощения). Остальное охлаждение выполняют при промежуточном давлении (линия А-В'), и поток затем расширяется (линия В'-С) до давления в резервуаре для хранения СПГ. Поскольку линии постоянной энтропии наклонены менее круто в области пара фазовой диаграммы, значительно большее понижение энтальпии обеспечивается на первой стадии работы расширения (линия А'-А) настоящего изобретения. Таким образом, общее количество охлаждения, требуемое для настоящего изобретения, (сумма линий А-А' и А-В') является меньшим, чем охлаждение, требуемое для процессов по известному уровню техники (линия А-В), понижая охлаждение (и поэтому сжатие при охлаждении), требуемое для сжижения потока газа.The opposite is the liquefaction cycle of the present invention. After partial cooling at high pressure (line A-A '), the gas stream then performs an expansion work (line A'-A) to an intermediate pressure. (Again, completely isentropic expansion is shown in the interest of simplification). The rest of the cooling is performed at an intermediate pressure (line AB), and the flow then expands (line B'C) to the pressure in the LNG storage tank. Since the constant entropy lines are inclined less steeply in the vapor region of the phase diagram, a much larger decrease in enthalpy is provided in the first stage of expansion work (line A'-A) of the present invention. Thus, the total amount of cooling required for the present invention (the sum of lines A-A 'and AB) is less than the cooling required for processes of the prior art (line AB), lowering the cooling (and therefore cooling compression) required to liquefy a gas stream.
Второй фактор, объясняющий улучшенную эффективность настоящего изобретения, представляет собой лучшие эксплуатационные качества установок для перегонки углеводородов при низких рабочих давлениях. Стадия удаления углеводорода в большинстве процессов по известному уровню техники выполняется при высоком давлении с использованием колонны-скруббера, в которой используются холодные жидкие углеводороды в качестве потока абсорбента для удаления более тяжелых углеводородов из входящего потока газа. Работа колонны-скруббера при высоком давлении не очень эффективна в результате того, что происходит побочная абсорбция значительной фракции метана и этана из потока газа, которые должны впоследствии быть отпарены от абсорбирующей жидкости и охлаждены, чтобы стать частью продукта СПГ. В настоящем изобретении стадия удаления углеводородов производится при промежуточном давлении, при котором равновесие пар-жидкость является значительно более предпочтительным, результатом чего является очень эффективное извлечение желательных более тяжелых углеводородов в потоке жидкого побочного продукта.A second factor explaining the improved efficiency of the present invention is the best performance of hydrocarbon distillation plants at low operating pressures. The hydrocarbon removal step in most prior art processes is performed at high pressure using a scrubber column that uses cold liquid hydrocarbons as an absorbent stream to remove heavier hydrocarbons from the incoming gas stream. The operation of the scrubber column at high pressure is not very effective due to the fact that there is a side absorption of a significant fraction of methane and ethane from the gas stream, which must subsequently be steamed from the absorbing liquid and cooled to become part of the LNG product. In the present invention, the hydrocarbon removal step is carried out at an intermediate pressure at which vapor-liquid equilibrium is much more preferable, resulting in a very efficient recovery of the desired heavier hydrocarbons in the liquid by-product stream.
Пример 2.Example 2
Если технические условия на продукт СПГ дают возможность большую часть этана, содержащегося в подаваемом газе, извлекать в продукт СПГ, может быть использовано более простое конструктивное исполнение по настоящему изобретению. На фиг. 3 показано такое альтернативное конструктивное исполнение. Состав входящего газа и условия, предполагаемые в процессе, представленном на фиг. 3, являются теми же, что на фиг. 1. Соответственно, процесс по фиг. 3 можно сравнить с конструктивным исполнением, изображенным на фиг.1.If the specifications for the LNG product make it possible to extract most of the ethane contained in the feed gas into the LNG product, a simpler embodiment of the present invention can be used. In FIG. 3 shows such an alternative embodiment. The composition of the inlet gas and the conditions expected in the process of FIG. 3 are the same as in FIG. 1. Accordingly, the process of FIG. 3 can be compared with the design depicted in figure 1.
В моделировании процесса по фиг. 3, схема охлаждения входящего газа, сепарации и расширения для секции извлечения ПГК в основном та же, что использована на фиг. 1. Входящий газ входит в установку при 90°Е [32°С] и 1285 рыа [8860 кПа(а)] как поток 31 и охлаждается в теплообменнике 10 путем теплообмена с потоками хладагента и жидкостями со стороны ребойлера деметанизатора при -35°Е [-37°С] (поток 40). Охлажденный поток 31а входит в сепаратор 11 при -30°Е [-34°С] и 1278 рыа [8812 кПа(а)], в котором пар (поток 32) отделяется от сконденсированной жидкости (поток 33).In the process simulation of FIG. 3, the inlet gas cooling, separation and expansion scheme for the PGA extraction section is basically the same as that used in FIG. 1. The inlet gas enters the unit at 90 ° E [32 ° C] and 1285 rya [8860 kPa (a)] as stream 31 and is cooled in heat exchanger 10 by heat exchange with refrigerant flows and liquids from the demethanizer reboiler side at -35 ° E [-37 ° C] (stream 40). The cooled stream 31a enters the separator 11 at -30 ° E [-34 ° C] and 1278 rya [8812 kPa (a)], in which the vapor (stream 32) is separated from the condensed liquid (stream 33).
Пар (поток 32) из сепаратора 11 разделяется на два потока 34 и 36. Поток 34, содержащий примерно 20% всего пара, объединяется со сконденсированной жидкостью потоком 33, чтобы образовать поток 35.The vapor (stream 32) from the separator 11 is divided into two streams 34 and 36. The stream 34, containing about 20% of the total steam, is combined with the condensed liquid stream 33 to form a stream 35.
-6005326-6005326
Объединенный поток 35 проходит через теплообменник 13 в соотношении теплообмена с потоком хладагента 71е, в результате чего охлаждается и, по существу, конденсируется поток 35а. По существу сконденсированный поток 35а при -120°Р [-85°С] затем расширяется посредством мгновенного испарения при помощи соответствующего расширительного устройства, такого как дроссельный вентиль 14, до рабочего давления (приблизительно 465 р81а [3206 кПа(а)]) ректификационной колонны 19. В продолжение расширения часть потока испаряется, в результате чего охлаждается весь поток. В процессе, показанном на фиг. 3, расширенный поток 35Ь, выходящий из дроссельного вентиля 14, достигает температуры -122°Р [-86°С] и подается в секцию сепарации в верхней части ректификационной колонны 19. Жидкости, отделенные здесь, становятся с подачей сверху в секцию деметанизации в нижней части ректификационной колонны 19.The combined stream 35 passes through the heat exchanger 13 in a heat exchange ratio with the refrigerant stream 71e, as a result of which the stream 35a cools and essentially condenses. The substantially condensed stream 35a at -120 ° P [-85 ° C] is then expanded by flash evaporation, using an appropriate expansion device, such as a butterfly valve 14, to an operating pressure (approximately 465 p81a [3206 kPa (a)]) of the distillation column 19. During the expansion, part of the stream evaporates, as a result of which the entire stream is cooled. In the process shown in FIG. 3, the expanded stream 35b exiting the throttle valve 14 reaches a temperature of −122 ° P [-86 ° C] and is supplied to the separation section at the top of the distillation column 19. The liquids separated here become fed from above into the demethanization section at the bottom parts of the distillation column 19.
Остальные 80% пара из сепаратора 11 (поток 36) входят в рабочую расширительную машину 15, в которой механическая энергия извлекается из этой части подачи под высоким давлением. В машине 15 производится расширение пара, по существу, изэнтропически от давления примерно 1278 рыа [8812 кПа(а)] до рабочего давления колонны, причем работа расширения охлаждает расширенный поток 36а до температуры примерно -103°Р [-75°С]. Расширенный и частично сконденсированный поток 36а подается, как подаваемый в перегонную колонну 19 в место подачи в середине колонны.The remaining 80% of the steam from the separator 11 (stream 36) enters the working expansion machine 15, in which mechanical energy is extracted from this part of the supply under high pressure. In machine 15, the vapor is expanded substantially isentropically from a pressure of about 1278 ry [8812 kPa (a)] to the working pressure of the column, the expansion work cooling the expanded stream 36a to a temperature of about -103 ° P [-75 ° C]. The expanded and partially condensed stream 36a is supplied as being supplied to the distillation column 19 to a feed point in the middle of the column.
Холодный пар с верха деметанизатора (поток 37) выходит с верха ректификационной колонны 19 при -123°Р [-86°С]. Поток 41 жидкого продукта, который выходит с низа колонны при 118°Р [48°С], соответствует типичным техническим условиям отношения метана к этану 0,020:1 на молярной основе донного продукта.Cold steam from the top of the demethanizer (stream 37) leaves the top of distillation column 19 at -123 ° P [-86 ° C]. Stream 41 of the liquid product, which leaves the bottom of the column at 118 ° P [48 ° C], corresponds to typical specifications for the ratio of methane to ethane of 0.020: 1 on a molar basis of the bottom product.
Пар с верха деметанизатора (поток 37) нагревают до 90°Р [32°С] в теплообменнике 24 и часть (поток 48) затем отводят для использования в качестве топливного газа для установки. Остаток нагретого пара с верха деметанизатора (поток 49) сжимается компрессором 16. После охлаждения до 100°Р [38°С] в охладителе на выходе 25, поток 49Ь охлаждается далее до -112°Р [-80°С] в теплообменнике 24 путем поперечного теплообмена с холодным паром с верха деметанизатора потоком 37.The steam from the top of the demethanizer (stream 37) is heated to 90 ° P [32 ° C] in the heat exchanger 24 and part (stream 48) is then diverted to be used as fuel gas for the installation. The remainder of the heated steam from the top of the demethanizer (stream 49) is compressed by compressor 16. After cooling to 100 ° P [38 ° C] in the cooler at outlet 25, stream 49b is then cooled to -112 ° P [-80 ° C] in the heat exchanger 24 by lateral heat exchange with cold steam from the top of the demethanizer flow 37.
Поток 49с затем входит в теплообменник 60 и дополнительно охлаждается потоком хладагента 716 до -257°Р [-160°С], чтобы сконденсироваться и переохладиться, после чего он входит в рабочую расширительную машину 61, в которой механическая энергия извлекается из потока. В машине 61 поток жидкости 49 расширяется, по существу, изэнтропически от давления примерно 583 рыа [4021 кПа(а)] до давления хранения СПГ (15,5 рыа [107 кПа(а)]), немного выше атмосферного давления. Работа расширения охлаждает расширенный поток 49е до температуры примерно -258°Р [-161°С], после чего он затем направляется в резервуар 62 для хранения СПГ, в котором сохраняется продукт СПГ (поток 50).Stream 49c then enters the heat exchanger 60 and is further cooled by a refrigerant stream 716 to −257 ° P [-160 ° C] to condense and supercool, after which it enters a working expansion machine 61, in which mechanical energy is extracted from the stream. In machine 61, fluid flow 49 expands substantially isentropically from a pressure of approximately 583 pounds [4021 kPa (a)] to a storage pressure of LNG (15.5 pounds [107 kPa (a)]), slightly above atmospheric pressure. The expansion operation cools the expanded stream 49e to a temperature of about −258 ° P [-161 ° C], after which it is then sent to the LNG storage tank 62 in which the LNG product is stored (stream 50).
Аналогично способу по фиг. 1, все охлаждение потоков 35 и 49с предусмотрено путем охлаждающего контура с замкнутым циклом. Состав потока, используемого как рабочая жидкость, в цикле для способа по фиг. 3 в примерных мольных процентах составляет 7,5% азота, 40,0% метана, 42,5% этана и 10,0% пропана, причем остаток составляют более тяжелые углеводороды. Поток хладагента 71 выходит из охладителя на выходе 69 при 100°Р [38°С] и 607 рыа [4185 кПа(а)]. Он входит в теплообменник 10 и охлаждается до -31°Р [-35°С] и частично конденсируется посредством частично нагретого расширенного потока хладагенте 71£ и посредством других потоков хладагентов. Для моделирования фиг. 3 было высказано предположение, что это другие потоки хладагентов представляют собой хладагент пропан торгового сорта при трех различных величинах температур и давлений. Частично сконденсированный поток хладагента 71а затем входит в теплообменник 13 для дальнейшего охлаждения до -121°Р [-85°С] посредством частично нагретого расширенного потока хладагента 71е, конденсации и частичного переохлаждения хладагента (поток 71Ь). Хладагент в дальнейшем переохлаждается до -257°Р [-160°С] в теплообменнике 60 посредством расширенного потока хладагента 716. Поток переохлажденной жидкости 71с входит в рабочую расширительную машину 63, в которой механическая энергия извлекается из потока, когда он расширяется, по существу, изэнтропически от давления примерно 586 рыа [4040 кПа(а)] до примерно 34 рыа [234 кПа(а)]. В продолжение расширения часть потока испаряется, в результате чего весь поток охлаждается до -263°Р [-164°С] (поток 716). Расширенный поток 716 затем возвращается в теплообменники 60, 13 и 10, где он обеспечивает охлаждение потока 38с, потока 35 и хладагента (потоки 71, 71а и 71Ь), когда он испаряется и перегревается.Similarly to the method of FIG. 1, all cooling of the streams 35 and 49c is provided by a closed-loop cooling circuit. The composition of the stream used as the working fluid in the cycle for the method of FIG. 3 in approximate molar percent is 7.5% nitrogen, 40.0% methane, 42.5% ethane and 10.0% propane, the remainder being heavier hydrocarbons. The flow of refrigerant 71 leaves the cooler at outlet 69 at 100 ° P [38 ° C] and 607 rya [4185 kPa (a)]. It enters the heat exchanger 10 and is cooled to -31 ° P [-35 ° C] and partially condensed by means of a partially heated expanded stream of refrigerant 71 £ and by other flows of refrigerants. To simulate FIG. 3 it was suggested that these other refrigerant flows are commercial grade propane refrigerant at three different temperatures and pressures. The partially condensed refrigerant stream 71a then enters the heat exchanger 13 for further cooling to -121 ° P [-85 ° C] by means of a partially heated expanded refrigerant stream 71e, condensation and partial supercooling of the refrigerant (stream 71b). The refrigerant is subsequently supercooled to -257 ° P [-160 ° C] in the heat exchanger 60 by means of an expanded refrigerant stream 716. The supercooled liquid stream 71c enters a working expansion machine 63, in which mechanical energy is extracted from the stream when it expands essentially isentropically from a pressure of approximately 586 rya [4040 kPa (a)] to approximately 34 rya [234 kPa (a)]. During expansion, part of the stream evaporates, as a result of which the entire stream is cooled to -263 ° P [-164 ° C] (stream 716). The expanded stream 716 is then returned to heat exchangers 60, 13 and 10, where it provides cooling for stream 38c, stream 35 and refrigerant (streams 71, 71a and 71b) when it evaporates and overheats.
Перегретый пар хладагента (поток 71д) выходит из теплообменника 10 при 93°Р [34°С] и сжимается в трех ступенях до 617 рыа [4254 кПа(а)]. Каждая из трех ступеней сжатия (компрессоры хладагента 64, 66 и 68) приводится в действие дополнительным источником энергии и сопровождается охладителем (охладители на выходе 65, 67 и 69) для отвода теплоты сжатия. Сжатый поток 71 из охладителя на выходе 69 возвращается в теплообменник 10 для завершения цикла.Superheated refrigerant vapor (stream 71d) exits heat exchanger 10 at 93 ° P [34 ° C] and is compressed in three stages to 617 rya [4254 kPa (a)]. Each of the three compression stages (refrigerant compressors 64, 66 and 68) is driven by an additional energy source and is accompanied by a cooler (coolers at the outlet 65, 67 and 69) to remove the heat of compression. The compressed stream 71 from the cooler at the exit 69 is returned to the heat exchanger 10 to complete the cycle.
Суммарные расходы потоков и затраты энергии в процессе, показанном на фиг. 1, приведены в следующей таблице.The total flow rates and energy costs in the process shown in FIG. 1 are shown in the following table.
-7005326-7005326
Суммарный расход потока - фунт-моль/ч [кг-моли/ч]Total flow rate - lb mol / h [kg mol / h]
ПотокFlow
МетанMethane
4097740977
3236032360
64726472
2588825888
4091040910
29692969
ЭтанEthane
38613861
26752675
11861186
535535
21402140
480480
33813381
ПропанPropane
24082408
14691469
939939
294294
11751175
23462346
ПропанPropane
14041404
701701
703703
140140
561561
13971397
ИтогоTotal
4865648656
3720937209
1144711447
74427442
2976729767
4146541465
71917191
30093009
Таблица II (фиг. 3)Table II (Fig. 3)
3845638456
3794137941
445445
Извлечения в ПГК*Extracts in Freight One *
(На основе округленных расходов потока)(Based on rounded flow rates)
Предполагая, что показатель процесса работы составляет 340 дней в году для установки производства СПГ, удельный расход энергии для конструктивного исполнения по фиг. 3 по настоящему изобретению составляет 0,153 л.с.-ч/фунт [0,251 кВт-ч/кг]. По сравнению с процессами по известному уровню техники повышение эффективности составляет 10-20% для конструктивного исполнения по фиг. 3. Как ранее отмечалось для конструктивного исполнения по фиг. 1, это повышение эффективности становится возможным по настоящему изобретению, даже если в качестве побочного продукта производится ПГК, а не СНГ или конденсат, которые производятся как побочный продукт в процессах по известному уровню техники.Assuming that the rate of operation is 340 days per year for an LNG production facility, the specific energy consumption for the design of FIG. 3 of the present invention is 0.153 hp-h / lb [0.251 kWh / kg]. Compared to prior art processes, the efficiency increase is 10-20% for the embodiment of FIG. 3. As previously noted for the design of FIG. 1, this increase in efficiency becomes possible according to the present invention, even if, as a by-product, PGC is produced, and not LPG or condensate, which are produced as a by-product in prior art processes.
По сравнению с конструктивным исполнением по фиг. 1, конструктивное исполнение по фиг. 3 по настоящему изобретению требует примерно на 5% меньше мощности на единицу произведенной жидкости. Таким образом, для данного количества располагаемой мощности компрессоров, в конструктивном исполнении по фиг. 3 может сжижаться примерно на 5% больше природного газа, чем в конструктивном исполнении по фиг. 1, посредством извлечения меньшего количества С2 и более тяжелых углеводородов в побочный продукт ПГК. Выбор между конструктивными исполнениями по фиг. 1 и 3 по настоящему изобретению для конкретного применения будет в основном продиктован либо стоимостью в денежном выражении более тяжелых углеводородов в продукте ПГК по сравнению с их соответствующей стоимостью в продукте СПГ, либо характеристикой теплотворной способности продукта СПГ (поскольку теплотворная способность СПГ, произведенного посредством конструктивного исполнения по фиг. 1, ниже, чем теплотворная способность СПГ, произведенного посредством конструктивного исполнения по фиг. 3).Compared to the embodiment of FIG. 1, the embodiment of FIG. 3 of the present invention requires about 5% less power per unit of fluid produced. Thus, for a given amount of available compressor power, in the embodiment of FIG. 3, approximately 5% more natural gas can be liquefied than in the embodiment of FIG. 1 by extracting less C 2 and heavier hydrocarbons into a by-product of the Freight One. The choice between the designs of FIG. 1 and 3 of the present invention for a particular application will be mainly dictated either by the value in money terms of the heavier hydrocarbons in the FGC product compared to their corresponding value in the LNG product, or by the calorific value of the LNG product (since the calorific value of LNG produced through design in Fig. 1, lower than the calorific value of LNG produced through the design of Fig. 3).
Пример 3.Example 3
Если технические условия на продукт СПГ дают возможность большую часть этана, содержащегося в исходном газе, извлекать в продукт СПГ, или если на месте нет рынка для жидкого побочного продукта, содержащего этан, альтернативное конструктивное исполнение по настоящему изобретению, такое как показанное на фиг. 4, может быть использовано для производства потока побочного продукта СНГ. Состав входящего газа и условия, предполагаемые в процессе, представленном на фиг. 4, аналогичны тем, что на фиг. 1 и 3. Соответственно, процесс по фиг. 4 можно сравнить с конструктивными исполнениями, изображенными на фиг. 1 и 3.If the specifications for the LNG product make it possible to extract most of the ethane contained in the feed gas into the LNG product, or if there is no market in place for a liquid by-product containing ethane, an alternative embodiment of the present invention, such as that shown in FIG. 4, can be used to produce a CIS by-product stream. The composition of the inlet gas and the conditions expected in the process of FIG. 4 are similar to those in FIG. 1 and 3. Accordingly, the process of FIG. 4 can be compared with the designs depicted in FIG. 1 and 3.
В моделировании процесса по фиг. 4 входящий газ входит в установку при 90°Г [32°С] и 1285 р81а [8860 кПа(а)] как поток 31 и охлаждается в теплообменнике 10 путем теплообмена с потоками хладагента и жидкостями мгновенного испарения из сепаратора при -46°Г [-43°С] (поток 33а). Охлажденный по-8005326 ток 31а входит в сепаратор 11 при -1°Р [-18°С] и 1278 р81а [8812 кПа(а)], где пар (поток 32) сепарируется от сконденсированной жидкости (поток 33).In the process simulation of FIG. 4, the incoming gas enters the installation at 90 ° G [32 ° C] and 1285 p 8 1a [8860 kPa (a)] as stream 31 and is cooled in the heat exchanger 10 by heat exchange with coolant flows and flash liquids from the separator at -46 ° G [-43 ° C] (stream 33a). Cooled at-8005326 current 31a enters the separator 11 at -1 ° P [-18 ° C] and 1278 p81a [8812 kPa (a)], where the vapor (stream 32) is separated from the condensed liquid (stream 33).
Пар (поток 32) из сепаратора 11 входит в рабочую расширительную машину 15, в которой механическая энергия извлекается из этой части подачи под высоким давлением. В машине 15 производится расширение пара, по существу, изэнтропически от давления примерно 1278 рыа [8812 кПа(а)] до давления примерно 440 рыа [3034 кПа(а)] (рабочее давление колонны 18 сепаратора/абсорбера), причем работа расширения охлаждает расширенный поток 32а до температуры примерно -81°Р [-63°С]. Расширенный и частично сконденсированный поток 32а подается в секцию абсорбции 18Ь в нижней части колонны 18 сепаратора/абсорбера. Жидкая часть расширенного потока смешивается с жидкостями, опускающимися вниз из секции абсорбции, и объединенный поток жидкости 40 выходит с низа колонны 18 сепаратора/абсорбера при -86°Р [-66°С]. Паровая часть расширенного потока поднимается вверх через секцию абсорбции и контактирует с холодной жидкостью, опускающейся вниз, чтобы сконденсировать и абсорбировать компоненты С3 и более тяжелые компоненты.Steam (stream 32) from the separator 11 enters the working expansion machine 15, in which mechanical energy is extracted from this part of the supply under high pressure. In machine 15, the vapor is expanded substantially isentropically from a pressure of approximately 1278 psi [8812 kPa (a)] to a pressure of approximately 440 psi [3034 kPa (a)] (operating pressure of the separator / absorber column 18), the expansion work cooling the expanded a stream 32a to a temperature of about −81 ° P [−63 ° C]. The expanded and partially condensed stream 32a is supplied to the absorption section 18b at the bottom of the separator / absorber column 18. The liquid portion of the expanded stream is mixed with liquids dropping down from the absorption section, and the combined liquid stream 40 exits from the bottom of the separator / absorber column 18 at -86 ° P [-66 ° C]. The vapor portion of the expanded stream rises up through the absorption section and is in contact with a cold liquid that goes down to condense and absorb components C 3 and heavier components.
Колонна 18 сепаратора/абсорбера является обычной перегонной колонной, содержащей множество разделенных промежутками по вертикали тарелок, один или более слоев насадки или некоторое сочетание тарелок и насадки. Как часто случается в установках для обработки природного газа, колонна сепаратор/абсорбер может состоять из двух секций. Верхняя секция 18а является сепаратором, в котором любой пар, содержащийся в подаче сверху, сепарируется от соответствующей жидкой части, и в которой пар, поднимающийся из нижней перегонной секции или секции абсорбции 18Ь, объединяется с паровой частью (при ее наличии) верхней подачи для образования холодного перегонного потока 37, который выходит с верха колонны. Нижняя секция абсорбции 18Ь содержит тарелки и/или насадку и обеспечивает необходимый контакт между жидкостями, опускающимися по направлению вниз, и парами, поднимающимися вверх, для того, чтобы сконденсировать и абсорбировать компоненты С3 и более тяжелые компоненты.The separator / absorber column 18 is a conventional distillation column comprising a plurality of vertically spaced plates, one or more layers of a nozzle, or some combination of plates and nozzle. As often happens in natural gas processing plants, a separator / absorber column can consist of two sections. The upper section 18a is a separator in which any steam contained in the top supply is separated from the corresponding liquid part, and in which the steam rising from the lower distillation section or absorption section 18b is combined with the steam part (if any) of the upper supply to form cold distillation stream 37, which leaves the top of the column. The lower absorption section 18b contains trays and / or a nozzle and provides the necessary contact between liquids that fall downward and vapors rising upward in order to condense and absorb components C3 and heavier components.
Объединенный поток жидкости 40 с низа колонны сепаратора/абсорбера 18 возвращается в теплообменник 13 насосом 26, где он (поток 40а) нагревается, когда он обеспечивает охлаждение потока с верха деэтанизатора (поток 42) и хладагента (поток 71а). Объединенный поток жидкости нагревается до 24°Р [-31°С], частично испаряя поток 40Ь перед тем, как он подается, как подача в середину колонны, в деэтанизатор 19. Отделенная жидкость (поток 33) расширяется путем мгновенного испарения до давления немного выше, чем рабочее давление в деэтанизаторе 19 посредством дроссельного вентиля 12, охлаждая поток 33 до -46°Р [-43°С] (поток 33а), перед тем, как он обеспечит охлаждение для входящего подаваемого газа, как описано ранее. Поток 33Ь теперь при 85°Р [29°С] затем входит в деэтанизатор 19 в нижнем месте подачи в середине колонны. В деэтанизаторе из потоков 40Ь и 33Ь отпариваются метан и компоненты С2. Деэтанизатор в колонне 19, работающий при примерно 453 рыа [3123 кПа(а)], является также обычной перегонной колонной, содержащей множество разделенных промежутками по вертикали тарелок, один или более слоев насадки или некоторое сочетание из тарелок и насадки. Колонна деэтанизатора может также состоять из двух секций: верхней секция сепарации 18а, в которой любой пар, содержащийся в подаче сверху, сепарируется от соответствующей жидкой части, и в которой пар, поднимающийся из нижней перегонной секции или секции деэтанизации 19Ь, объединяется с паровой частью (при ее наличии) верхней подачи для образования перегонного потока 42, который выходит с верха колонны; и нижняя секция деэтанизации 19Ь, которая содержит тарелки и/или насадку для обеспечения необходимого контакта между жидкостями, опускающимися вниз, и парами, поднимающимися вверх. Секция деэтанизации 19Ь также включает один или более ребойлеров (таких как ребойлер 20), которые нагревают и испаряют часть жидкости на дне колонны для того, чтобы создать отгоняющие пары, которые проходят вверх колонны для того, чтобы отогнать жидкий продукт, поток 41, от метана и компонентов С2. Типичной технической характеристикой для донного жидкого продукта является отношение этана к пропану 0,020:1 на молярной основе. Поток жидкого продукта 41 выходит из дна деэтанизатора при 214°Р [101°С].The combined liquid stream 40 from the bottom of the separator / absorber column 18 is returned to the heat exchanger 13 by the pump 26, where it (stream 40a) is heated when it is cooling the stream from the top of the deethanizer (stream 42) and the refrigerant (stream 71a). The combined liquid stream is heated to 24 ° P [-31 ° C], partially evaporating the stream 40b before it is fed, as a feed into the middle of the column, into the deethanizer 19. The separated liquid (stream 33) expands by instant evaporation to a pressure slightly higher than the working pressure in the deethanizer 19 by means of a throttle valve 12, cooling the stream 33 to -46 ° P [-43 ° C] (stream 33a) before it provides cooling for the inlet feed gas, as described previously. Stream 33b now at 85 ° P [29 ° C] then enters deethanizer 19 at the lower feed point in the middle of the column. In a deethanizer, methane and C 2 components are evaporated from streams 40b and 33b. The deethanizer in column 19, operating at about 453 ry [3123 kPa (a)], is also a conventional distillation column containing a plurality of vertically spaced plates, one or more layers of a nozzle, or some combination of plates and nozzle. The deethanizer column may also consist of two sections: the upper separation section 18a, in which any steam contained in the top supply is separated from the corresponding liquid part, and in which the steam rising from the lower distillation section or deethanization section 19b is combined with the steam part ( if present) an upper feed to form a distillation stream 42 that exits from the top of the column; and a lower deethanization section 19b, which contains trays and / or a nozzle to provide the necessary contact between liquids dropping down and vapors rising up. The deethanization section 19b also includes one or more reboilers (such as reboiler 20) that heat and vaporize a portion of the liquid at the bottom of the column in order to create stripping vapors that extend up the column in order to drive the liquid product, stream 41, from methane and C 2 components. A typical technical characteristic for a bottom liquid product is the ethane to propane ratio of 0.020: 1 on a molar basis. The liquid product stream 41 exits the bottom of the deethanizer at 214 ° P [101 ° C].
Рабочее давление в деэтанизаторе 19 поддерживается немного выше, чем рабочее давление в колонне 18 сепаратора/абсорбера.The operating pressure in the deethanizer 19 is maintained slightly higher than the operating pressure in the separator / absorber column 18.
Это дает возможность пару с верха деэтанизатора (поток 42) создавать давление в потоке через теплообменник 13 и, следовательно, в верхней секции колонны 18 сепаратора/абсорбера. В теплообменнике 13 поток с верха деэтанизатора при -19°Р [-28°С] направляется в теплообменном соотношении с объединенным потоком жидкости (поток 40а) со дна колонны 18 сепаратора/абсорбера и мгновенно испаряет поток хладагента 71е, охлаждая поток до -89°Р [-67°С] (поток 42а) и частично конденсируя его. Частично сконденсированный поток входит в сборник флегмы 22, где сконденсированная жидкость (поток 44) отделяется от не сконденсированного пара (поток 43). Поток 43 объединяется с потоком пара перегонки (поток 37), выходя с верхнего участка колонны 18 сепаратора/абсорбера для образования холодного потока 47 остаточного газа. Сконденсированная жидкость (поток 44) подается под высоким давлением насосом 23, после чего поток 44 разделяется на две части. Одна часть, поток 45, направляется в верхнюю секцию сепарации колонны 18 сепаратора/абсорбера, чтобы действовать в качестве холодной жидкости, которая контактирует с парами, поднимающимися вверх через секцию абсорбции. Другая часть подаетсяThis allows steam from the top of the deethanizer (stream 42) to create pressure in the stream through the heat exchanger 13 and, therefore, in the upper section of the separator / absorber column 18. In the heat exchanger 13, the flow from the top of the deethanizer at -19 ° P [-28 ° C] is directed in the heat exchange ratio with the combined liquid flow (stream 40a) from the bottom of the separator / absorber column 18 and instantly evaporates the refrigerant stream 71e, cooling the flow to -89 ° P [-67 ° C] (stream 42a) and partially condensing it. The partially condensed stream enters the reflux tank 22, where the condensed liquid (stream 44) is separated from the non-condensed vapor (stream 43). Stream 43 combines with the steam distillation stream (stream 37), leaving the top of the separator / absorber column 18 to form a cold residual gas stream 47. The condensed liquid (stream 44) is supplied under high pressure by the pump 23, after which the stream 44 is divided into two parts. One part, stream 45, is sent to the upper separation section of the separator / absorber column 18 to act as a cold liquid that contacts vapors rising upward through the absorption section. The other part is served
-9005326 в деэтанизатор 19 как поток флегмы 46, проходя в верхнее место подачи в деэтанизатор 19 при -89°Р [-67°С].-9005326 to the deethanizer 19 as reflux stream 46, passing to the upper feed point to the deethanizer 19 at -89 ° P [-67 ° C].
Холодный остаточный газ (поток 47) нагревается от -94°Р [-70°С] до 94°Р [30°С] в теплообменнике 24, и часть (поток 48) затем отводится для того, чтобы использовать его в качестве топливного газа на установке. Остаток от нагретого остаточного газа (поток 49) сжимается компрессором 16. После охлаждения до 100°Р [38°С] в холодильнике на выходе 25, поток 49Ь дополнительно охлаждается до -78°Р [-61°С] в теплообменнике 24 посредством поперечного обмена с холодным остаточным газом, поток 47.The cold residual gas (stream 47) is heated from -94 ° P [-70 ° C] to 94 ° P [30 ° C] in the heat exchanger 24, and part (stream 48) is then diverted to be used as fuel gas on the installation. The remainder of the heated residual gas (stream 49) is compressed by compressor 16. After cooling to 100 ° P [38 ° C] in the refrigerator at outlet 25, stream 49b is further cooled to -78 ° P [-61 ° C] in the heat exchanger 24 by means of a cross exchange with cold residual gas, stream 47.
Поток 49с затем входит в теплообменник 60 и дополнительно охлаждается потоком хладагента 716 до -255°Р [-160°С], чтобы сконденсироваться и переохладиться, после чего он входит в рабочую расширительную машину 61, в которой механическая энергия извлекается из потока. В машине 61 расширяется поток жидкости 49, по существу, изэнтропически, от давления примерно 648 рба [4465 кПа(а)] до давления хранения СПГ (15,5 рыа [107 кПа(а)]), немного выше атмосферного давления. Работа расширения охлаждает расширенный поток 49е до температуры примерно 256°Р [-160°С], после чего он затем направляется в резервуар 62 для хранения СПГ, в котором сохраняется продукт СПГ (поток 50).Stream 49c then enters heat exchanger 60 and is further cooled by a refrigerant stream 716 to -255 ° P [-160 ° C] to condense and supercool, after which it enters a working expansion machine 61, in which mechanical energy is extracted from the stream. In machine 61, fluid flow 49 expands substantially isentropically, from a pressure of about 648 rba [4465 kPa (a)] to a storage pressure of LNG (15.5 rya [107 kPa (a)]), slightly above atmospheric pressure. The expansion operation cools the expanded stream 49e to a temperature of about 256 ° P [-160 ° C], after which it is then sent to the LNG storage tank 62 in which the LNG product is stored (stream 50).
Аналогично способам по фиг. 1 и 3 большая часть охлаждения для потока 42 и все охлаждение для потока 49с предусмотрено путем охлаждающего контура с замкнутым циклом. Состав потока, используемого как рабочая жидкость, в цикле для способа по фиг. 4 в примерных мольных процентах составляет 8,7% азота, 30,0% метана, 45,8% этана и 11,0% пропана, причем остаток составляют более тяжелые углеводороды. Поток 71 хладагента выходит из охладителя на выходе 69 при 100°Р [38°С] и 607 рыа [4185 кПа(а)]. Он входит в теплообменник 10 и охлаждается до -17°Р [-27°С] и частично конденсируется посредством частично нагретого расширенного потока хладагента 71£ и посредством других потоков хладагентов. Для моделирования фиг. 4 было высказано предположение, что эти другие хладагенты представляют собой хладагент пропан торгового сорта при трех различных величинах температур и давлений. Частично сконденсированный поток хладагента 71а затем входит в теплообменник 13 для дальнейшего охлаждения до -89°Р [-67°С] посредством частично нагретого расширенного потока хладагента 71е, далее производя конденсацию хладагента (поток 71Ь). Хладагент полностью конденсируется и затем переохлаждается до -255°Р [-160°С] в теплообменнике 60 посредством расширенного потока хладагента 716. Поток переохлажденной жидкости 71с входит в рабочую расширительную машину 63, в которой механическая энергия извлекается из потока, когда он расширяется, по существу, изэнтропически от давления примерно 586 рыа [4040 кПа(а)] до примерно 34 рща [234 кПа(а)]. В продолжение расширения часть потока испаряется, в результате чего охлаждается весь поток до -264°Р [-164°С] (поток 716). Расширенный поток 716 затем возвращается в теплообменники 60, 13 и 10, где он обеспечивает охлаждение потока 49с, потока 42 и хладагента (потоки 71, 71а и 71Ь), когда он испаряется и перегревается.Similarly to the methods of FIG. 1 and 3, most of the cooling for stream 42 and all cooling for stream 49c is provided by a closed loop cooling circuit. The composition of the stream used as the working fluid in the cycle for the method of FIG. 4 in approximate molar percent is 8.7% nitrogen, 30.0% methane, 45.8% ethane and 11.0% propane, with the remainder being heavier hydrocarbons. The refrigerant stream 71 leaves the cooler at outlet 69 at 100 ° P [38 ° C] and 607 rya [4185 kPa (a)]. It enters the heat exchanger 10 and is cooled to -17 ° P [-27 ° C] and partially condensed through a partially heated expanded refrigerant stream of £ 71 and other refrigerant streams. To simulate FIG. 4, it was suggested that these other refrigerants are commercial grade propane refrigerant at three different temperatures and pressures. The partially condensed refrigerant stream 71a then enters the heat exchanger 13 for further cooling to -89 ° P [-67 ° C] by means of a partially heated expanded refrigerant stream 71e, further condensing the refrigerant (stream 71b). The refrigerant completely condenses and then is subcooled to -255 ° P [-160 ° C] in the heat exchanger 60 by means of an expanded refrigerant stream 716. The supercooled liquid stream 71c enters a working expansion machine 63, in which mechanical energy is extracted from the stream when it expands, essentially, isentropically from a pressure of about 586 rya [4040 kPa (a)] to about 34 grove [234 kPa (a)]. During expansion, part of the stream evaporates, as a result of which the entire stream is cooled to -264 ° P [-164 ° C] (stream 716). The expanded stream 716 is then returned to heat exchangers 60, 13 and 10, where it provides cooling for stream 49c, stream 42 and refrigerant (streams 71, 71a and 71b) when it evaporates and overheats.
Перегретый пар хладагента (поток 71д) выходит из теплообменника 10 при 90°Р [32°С] и сжимается в трех ступенях до 617 рыа [4254 кПа(а)]. Каждая из трех ступеней сжатия (компрессоры хладагента 64, 66 и 68) приводится в действие дополнительным источником энергии и сопровождается охладителем (охладители на выходе 65, 67 и 69) для отвода теплоты сжатия. Сжатый поток 71 из охладителя на выходе 69 возвращается в теплообменник 10 для завершения цикла.Superheated refrigerant vapor (stream 71d) exits heat exchanger 10 at 90 ° P [32 ° C] and is compressed in three stages to 617 rya [4254 kPa (a)]. Each of the three compression stages (refrigerant compressors 64, 66 and 68) is driven by an additional energy source and is accompanied by a cooler (coolers at the outlet 65, 67 and 69) to remove the heat of compression. The compressed stream 71 from the cooler at the exit 69 is returned to the heat exchanger 10 to complete the cycle.
Суммарные расходы потоков и затраты энергии в процессе, показанном на фиг. 4, приведены в следующей таблице.The total flow rates and energy costs in the process shown in FIG. 4 are shown in the following table.
Таблица III (фиг. 4)Table III (Fig. 4)
Суммарный расход потока - фунт-моль/ч [кг-моль/ч]Total flow rate - lb mol / h [kg mol / h]
Продукт СПГLNG Product
-10005326-10005326
(На основе округленных расходов потока)(Based on rounded flow rates)
Предполагая, что показатель процесса работы составляет 340 дней в году для установки производства СПГ, удельный расход энергии по фиг. 4 для конструктивного исполнения по настоящему изобретению составляет 0,143 л.с.-ч/фунт [0,236 кВт-ч/кг]. По сравнению с процессами по известному уровню техники повышение эффективности составляет 17-27% для конструктивного исполнения по фиг. 4.Assuming that the performance indicator is 340 days per year for the LNG production facility, the specific energy consumption of FIG. 4 for the embodiment of the present invention is 0.143 hp-h / lb [0.236 kWh / kg]. Compared to prior art processes, the efficiency increase is 17-27% for the embodiment of FIG. 4.
По сравнению с конструктивными исполнениями по фиг. 1 и 3, конструктивное исполнение по фиг. 4 по настоящему изобретению требует от 6 до 11% меньше мощности на единицу произведенной жидкости. Таким образом, для данного количества располагаемой мощности сжатия в конструктивном исполнении по фиг. 4 может сжижаться примерно на 6% больше природного газа, чем в конструктивном исполнении по фиг. 1 или примерно на 11% больше природного газа, чем в конструктивном исполнении по фиг. 3 посредством извлечения только С3 и более тяжелых углеводородов в качестве побочного продукта СНГ. Выбор между конструктивным исполнением по фиг. 4 по сравнению с конструктивными исполнениями либо по фиг. 1, либо по фиг. 3 по настоящему изобретению для конкретного применения будет в основном продиктован либо стоимостью в денежном выражении этана как части продукта ПГК по сравнению с его соответствующей стоимостью в продукте СПГ, либо характеристикой теплотворной способности для продукта СПГ (поскольку теплотворная способность СПГ, произведенного посредством конструктивного исполнения по фиг. 1 и 3, ниже, чем теплотворная способность СПГ, произведенного посредством конструктивного исполнения по фиг. 4).Compared to the designs of FIG. 1 and 3, the embodiment of FIG. 4 of the present invention requires 6 to 11% less power per unit of fluid produced. Thus, for a given amount of available compression power in the embodiment of FIG. 4, approximately 6% more natural gas can be liquefied than in the embodiment of FIG. 1 or about 11% more natural gas than in the embodiment of FIG. 3 by extracting only C3 and heavier hydrocarbons as a by-product of the CIS. The choice between the design of FIG. 4 in comparison with the designs or in FIG. 1, or according to FIG. 3 of the present invention for a particular application will be mainly dictated either by the monetary value of ethane as part of the NGL product compared to its corresponding value in the LNG product, or by the calorific value of the LNG product (since the calorific value of LNG produced by the design of FIG. . 1 and 3, lower than the calorific value of LNG produced through the design of Fig. 4).
Пример 4.Example 4
Если технические условия на продукт СПГ дают возможность весь этан и пропан, содержащиеся в подаваемом газе, извлекать в продукт СПГ, или если здесь нет рынка для жидкого побочного продукта, содержащего этан и пропан, альтернативное конструктивное исполнение по настоящему изобретению, такое как то, что показано на фиг. 5, может быть использовано для производства потока конденсата побочного продукта. Состав входящего газа и условия, предполагаемые в процессе, представленном на фиг. 5, аналогичны тем, что на фиг. 1, 3 и 4. Соответственно, процесс по фиг. 5 можно сравнить с конструктивными исполнениями, изображенными на фиг. 1, 3 и 4.If the specifications for the LNG product enable all ethane and propane contained in the feed gas to be extracted into the LNG product, or if there is no market for a liquid by-product containing ethane and propane, an alternative embodiment of the present invention, such as that shown in FIG. 5 can be used to produce a condensate by-product stream. The composition of the inlet gas and the conditions expected in the process of FIG. 5 are similar to those in FIG. 1, 3 and 4. Accordingly, the process of FIG. 5 can be compared with the designs depicted in FIG. 1, 3 and 4.
В моделировании процесса по фиг. 5 входящий газ входит в установку при 90°Е [32°С] и 1285 рыа [8860 кПа(а)] как поток 31 и охлаждается в теплообменнике 10 путем теплообмена с потоками хладагента и жидкостями мгновенного испарения при высоком давлении из сепаратора при -37°Е [-38°С] (поток 33Ь) и жидкостями мгновенного испарения при промежуточном давлении из сепаратора при -37°Е [-38°С] (поток 39Ь). Охлажденный поток 31а входит в сепаратор 11 высокого давления при -30°Е [-34°С] и 1278 рыа [8812 кПа(а)], в котором пар (поток 32) сепарируется от сконденсированной жидкости (поток 33).In the process simulation of FIG. 5, the incoming gas enters the installation at 90 ° E [32 ° C] and 1285 rya [8860 kPa (a)] as stream 31 and is cooled in heat exchanger 10 by heat exchange with coolant flows and flash liquids at high pressure from the separator at -37 ° E [-38 ° C] (stream 33b) and flash liquids at intermediate pressure from the separator at -37 ° E [-38 ° C] (stream 39b). The cooled stream 31a enters the high-pressure separator 11 at -30 ° E [-34 ° C] and 1278 rya [8812 kPa (a)], in which steam (stream 32) is separated from the condensed liquid (stream 33).
Пар (поток 32) из сепаратора 11 высокого давления входит в рабочую расширительную машину 15, в которой механическая энергия извлекается из этой части подачи под высоким давлением. В машине 15 производится расширение пара, по существу, изэнтропически от давления примерно 1278 рыа [8812 кПа(а)] до давления примерно 635 рыа [4378 кПа(а)], причем работа расширения охлаждает расширенный поток 32а до температуры примерно -83°Е [-64°С]. Расширенный и частично сконденсированный поток 32а входит в сепаратор 18 промежуточного давления, где пар (поток 42) сепарируется от сконденсированной жидкости (поток 39). Жидкость из сепаратора промежуточного давления (поток 39) расширяется путем мгновенного испарения до давления немного выше, чем рабочее давление депропанизатора 19 посредством дроссельного вентиля 17, охлаждая поток 39 до -108°Е [-78°С] (поток 39а) перед тем, как он входит в теплообменник 13 и нагревается, когда он обеспечивает охлаждение потоку остаточного газа 49 и потоку хладагента 71а, и оттуда в теплообменник 10, чтобы обеспечить охлаждение входящему подаваемому газу, как было описано ранее. Поток 39с, который теперь имеет температуру -15°Е [-26°С] затем входит в депропанизатор 19 в верхнем месте подачи в середине колонны.Steam (stream 32) from the high-pressure separator 11 enters the working expansion machine 15, in which mechanical energy is extracted from this part of the high-pressure feed. In machine 15, the vapor is expanded substantially isentropically from a pressure of approximately 1278 psi [8812 kPa (a)] to a pressure of approximately 635 psi [4378 kPa (a)], the expansion work cooling the expanded stream 32a to a temperature of about −83 ° E [-64 ° C]. The expanded and partially condensed stream 32a enters the intermediate pressure separator 18, where the vapor (stream 42) is separated from the condensed liquid (stream 39). The liquid from the intermediate pressure separator (stream 39) expands by flash evaporation to a pressure slightly higher than the operating pressure of the depropanizer 19 by means of a throttle valve 17, cooling stream 39 to -108 ° E [-78 ° C] (stream 39a) before it enters the heat exchanger 13 and heats up when it provides cooling to the residual gas stream 49 and the refrigerant stream 71a, and from there to the heat exchanger 10, in order to provide cooling for the incoming feed gas, as previously described. Stream 39c, which now has a temperature of −15 ° E [−26 ° C], then enters the depropanizer 19 at the top feed point in the middle of the column.
Сконденсированная жидкость, поток 33, из сепаратора 11 высокого давления расширяется путем мгновенного испарения до давления немного выше, чем рабочее давление депропанизатора 19 посредством дроссельного вентиля 12, охлаждая поток 33 до -93°Е [-70°С] (поток 33а) перед тем, как он войдет в теплообменник 13, и нагревается, когда он обеспечивает охлаждение потоку остаточного газа 49 и потоку хладагента 71а, и оттуда в теплообменник 10, чтобы обеспечить охлаждение входящего подаваемого газа, как было описано ранее. Поток 33с, который теперь имеет температуру 50°Е [10°С] затем входит вThe condensed liquid, stream 33, from the high-pressure separator 11 expands by instant evaporation to a pressure slightly higher than the operating pressure of the depropanizer 19 by means of a throttle valve 12, cooling stream 33 to -93 ° E [-70 ° C] (stream 33a) before as it enters the heat exchanger 13, and heats up when it provides cooling to the residual gas stream 49 and the refrigerant stream 71a, and from there to the heat exchanger 10, in order to provide cooling of the incoming feed gas, as previously described. Stream 33c, which now has a temperature of 50 ° E [10 ° C], then enters
-11005326 депропанизатор 19 в нижнем месте подачи в середине колонны. В депропанизаторе потоки 39с и 33с отпариваются от метана, компонентов С2 и компонентов С3. Депропанизатор в колонне 19, работающий при примерно 385 рыа [2654 кПа(а)] является обычной перегонной колонной, содержащей множество разделенных по вертикали промежутками тарелок, один или более слоев насадки или некоторое сочетание тарелок и насадки. Колонна депропанизатора может состоять из двух секций, верхней секции сепарации 19а, в которой любой пар, содержащийся в подаче сверху, сепарируется от соответствующей жидкой части, и в которой пар, поднимающийся из нижней перегонной секции или секции депропанизации 19Ь, объединяется с паровой частью (при ее наличии) верхней подачи для образования перегонного потока 37, который выходит с верха колонны; и нижней секции депропанизации 19Ь, которая содержит тарелки и/или насадку для обеспечения необходимого контакта между жидкостями, опускающимися вниз, и парами, поднимающимися вверх. Секция депропанизатора 19Ь также включает один или более ребойлеров (таких как ребойлер 20), которые нагревают и испаряют часть жидкости на дне колонны для того, чтобы создать отгоняющие пары, которые проходят вверх колонны для того, чтобы отогнать жидкий продукт, поток 41, от метана и компонентов С2 и компонентов С3. Типичной технической характеристикой для донного жидкого продукта является наличие отношения пропана к бутану 0,020:1 на основе объема. Поток жидкого продукта 41 выходит из дна деэтанизатора при 286°Е [141°С].-11005326 depropanizer 19 at the lower feed point in the middle of the column. In a depropanizer, streams 39c and 33c are steamed from methane, components C 2 and components C 3 . The depropanizer in column 19 operating at approximately 385 rya [2654 kPa (a)] is a conventional distillation column containing a plurality of vertically spaced plates, one or more layers of a nozzle, or some combination of plates and nozzle. The depropanizer column may consist of two sections, the upper separation section 19a, in which any steam contained in the top feed is separated from the corresponding liquid part, and in which the steam rising from the lower distillation section or depropanization section 19b is combined with the steam part (at its presence) an upper feed for forming a distillation stream 37 that exits from the top of the column; and the lower section of the deprotanization 19b, which contains the plates and / or nozzle to provide the necessary contact between the liquids falling down and the vapors rising up. The depropanizer section 19b also includes one or more reboilers (such as reboiler 20) that heat and vaporize a portion of the liquid at the bottom of the column in order to create stripping vapors that extend up the column in order to drive the liquid product, stream 41, from methane and C 2 components and C 3 components. A typical technical characteristic for a bottom liquid product is a propane to butane ratio of 0.020: 1 based on volume. The liquid product stream 41 exits the bottom of the deethanizer at 286 ° E [141 ° C].
Верхний перегонный поток 37 выходит из депропанизатора 19 при 36°Е [2°С] и охлаждается и частично конденсируется хладагентом пропаном торгового сорта в конденсаторе флегмы 21. Частично сконденсированный поток 37а входит в сборник флегмы 22 при 2°Е [-17°С], где сконденсированная жидкость (поток 44) сепарируется от не сконденсированного пара (поток 43). Конденсированная жидкость (поток 44) подается насосом 23 в верхнее место подачи депропанизатора 19, как поток флегмы 44а.The upper distillation stream 37 exits the depropanizer 19 at 36 ° E [2 ° C] and is cooled and partially condensed with commercial grade propane refrigerant in the reflux condenser 21. The partially condensed stream 37a enters the reflux condenser 22 at 2 ° E [-17 ° C] where the condensed liquid (stream 44) is separated from non-condensed vapor (stream 43). The condensed liquid (stream 44) is pumped 23 to the upper feed point of the depropanizer 19 as a reflux stream 44a.
Несконденсированный пар (поток 43) из сборника флегмы 22 нагревается до 94°Е [34°С] в теплообменнике 24 и часть (поток 48) затем отводится для использования в качестве топливного газа в установке. Оставшийся нагретый пар (поток 38) сжимается компрессором 16. После охлаждения до 100°Е [38°С] из охладителя на выходе 25, поток 38Ь охлаждается дальше до 15°Е [-9°С] в теплообменнике 24 путем поперечного обмена с холодным паром, поток 43.The non-condensed vapor (stream 43) from the reflux tank 22 is heated to 94 ° E [34 ° C] in the heat exchanger 24 and a part (stream 48) is then diverted for use as fuel gas in the installation. The remaining heated steam (stream 38) is compressed by compressor 16. After cooling to 100 ° E [38 ° C] from the cooler at outlet 25, stream 38b is cooled further to 15 ° E [-9 ° C] in the heat exchanger 24 by cross-exchange with cold ferry stream 43.
Поток 38с затем объединяется с паром промежуточного давления из сепаратора (поток 42) для образования холодного потока остаточного газа 49. Поток 49 входит в теплообменник 13 и охлаждается от -38°Е [-39°С] до -102°Е[-74°С], жидкостями из сепаратора (потоки 39а и 33а), как описано ранее, и посредством потока хладагента 71е. Частично сконденсированный поток 49а затем входит в теплообменник 60 и дополнительно охлаждается потоком хладагента 716 до -254°Е [-159°С], чтобы сконденсироваться и переохладиться, после чего он входит в рабочую расширительную машину 61, в которой механическая энергия извлекается из потока. В машине 61 расширяется поток жидкости 49Ь, по существу, изэнтропически от давления примерно 621 рыа [4282 кПа(а)] до давления хранения СПГ (15,5 рща [107 кПа(а)]), немного выше атмосферного давления. Работа расширения охлаждает расширенный поток 49с до температуры примерно -255°Е [-159°С], после чего он затем направляется в резервуар 62 для хранения СПГ, в котором сохраняется продукт СПГ (поток 50).Stream 38c is then combined with intermediate pressure vapor from the separator (stream 42) to form a cold residual gas stream 49. Stream 49 enters heat exchanger 13 and is cooled from -38 ° E [-39 ° C] to -102 ° E [-74 ° C], liquids from the separator (streams 39a and 33a), as described previously, and through the flow of refrigerant 71e. The partially condensed stream 49a then enters the heat exchanger 60 and is further cooled by a refrigerant stream 716 to -254 ° E [-159 ° C] to condense and supercooled, after which it enters a working expansion machine 61, in which mechanical energy is extracted from the stream. In machine 61, fluid flow 49b expands substantially isentropically from a pressure of approximately 621 ry [4282 kPa (a)] to a storage pressure of LNG (15.5 mm [107 kPa (a)]), slightly above atmospheric pressure. The expansion operation cools the expanded stream 49c to a temperature of about -255 ° E [-159 ° C], after which it is then sent to the LNG storage tank 62, in which the LNG product is stored (stream 50).
Аналогично способам по фиг. 1, 3 и 4 большая часть охлаждения для потока 49 и все охлаждение для потока 49а обеспечивается путем охлаждающего контура с замкнутым циклом. Состав потока, используемого как рабочая жидкость, в цикле для способа по фиг. 5 в примерных мольных процентах составляет 8,9% азота, 34,3% метана, 41,3% этана и 11,0% пропана, причем остаток составляют более тяжелые углеводороды. Поток 71 хладагента выходит из охладителя на выходе 69 при 100°Е [38°С] и 607 рыа [4185 кПа(а)]. Он входит в теплообменник 10 и охлаждается до -30°Е [-34°С] и частично конденсируется посредством частично нагретого расширенного потока хладагента 71ί и посредством других потоков хладагентов. Для моделирования фиг. 5 было высказано предположение, что эти другие потоки хладагентов представляют собой хладагент пропан торгового сорта при трех различных величинах температур и давлений. Частично сконденсированный поток хладагента 71а затем входит в теплообменник 13 для дальнейшего охлаждения до -102°Е [-74°С] посредством частично нагретого расширенного потока хладагента 71е и дальнейшей конденсации хладагента (поток 71Ь). Хладагент полностью конденсируется и затем переохлаждается до -254°Е [-159°С] в теплообменнике 60 посредством расширенного потока хладагента 716. Поток переохлажденной жидкости 71с входит в рабочую расширительную машину 63, в которой механическая энергия извлекается из потока, когда он расширяется, по существу, изэнтропически от давления примерно 586 рща [4040 кПа(а)] до примерно 34 рыа [234 кПа(а)]. В продолжение расширения часть потока испаряется, в результате чего охлаждается весь поток до -264°Е [-164°С] (поток 716). Расширенный поток 716 затем возвращается в теплообменники 60, 13 и 10, где он обеспечивает охлаждение потока 49а, потока 49 и хладагента (потоки 71, 71а и 71Ь), когда он испаряется и перегревается.Similarly to the methods of FIG. 1, 3 and 4, most of the cooling for stream 49 and all cooling for stream 49a is provided by a closed-loop cooling circuit. The composition of the stream used as the working fluid in the cycle for the method of FIG. 5 in approximate molar percent is 8.9% nitrogen, 34.3% methane, 41.3% ethane and 11.0% propane, with the remainder being heavier hydrocarbons. The refrigerant stream 71 leaves the cooler at outlet 69 at 100 ° E [38 ° C] and 607 rya [4185 kPa (a)]. It enters the heat exchanger 10 and is cooled to -30 ° E [-34 ° C] and partially condensed through a partially heated expanded refrigerant stream 71 потока and other refrigerant streams. To simulate FIG. 5 it has been suggested that these other refrigerant flows are commercial grade propane refrigerant at three different temperatures and pressures. The partially condensed refrigerant stream 71a then enters the heat exchanger 13 for further cooling to -102 ° E [-74 ° C] by means of a partially heated expanded refrigerant stream 71e and further condensation of the refrigerant (stream 71b). The refrigerant is completely condensed and then supercooled to -254 ° E [-159 ° C] in the heat exchanger 60 through an expanded refrigerant stream 716. The supercooled liquid stream 71c enters a working expansion machine 63, in which mechanical energy is extracted from the stream when it expands, essentially, isentropically from a pressure of about 586 mm [4040 kPa (a)] to about 34 roy [234 kPa (a)]. During expansion, part of the stream evaporates, as a result of which the entire stream is cooled to -264 ° E [-164 ° C] (stream 716). The expanded stream 716 is then returned to heat exchangers 60, 13 and 10, where it provides cooling for stream 49a, stream 49 and refrigerant (streams 71, 71a and 71b) when it evaporates and overheats.
Перегретый пар хладагента (поток 71д) выходит из теплообменника 10 при 93°Е [34°С] и сжимается в трех ступенях до 617 рыа [4254 кПа(а)]. Каждая из трех ступеней сжатия (компрессоры хладагента 64, 66 и 68) приводится в действие дополнительным источником энергии и сопровождается охладителем (охладители на выходе 65, 67 и 69) для отвода теплоты сжатия. Сжатый поток 71 из охладителя на выходе 69 возвращается в теплообменник 10 для завершения цикла.Superheated refrigerant vapor (stream 71d) exits heat exchanger 10 at 93 ° E [34 ° C] and is compressed in three stages to 617 rya [4254 kPa (a)]. Each of the three compression stages (refrigerant compressors 64, 66 and 68) is driven by an additional energy source and is accompanied by a cooler (coolers at the outlet 65, 67 and 69) to remove the heat of compression. The compressed stream 71 from the cooler at the exit 69 is returned to the heat exchanger 10 to complete the cycle.
-12005326-12005326
Суммарные расходы потоков и затраты энергии в процессе, показанном на фиг. 4, приведены в следующей таблице.The total flow rates and energy costs in the process shown in FIG. 4 are shown in the following table.
Таблица IV (фиг. 5)Table IV (Fig. 5)
Суммарный расход потока - фунт-моль/ч [кг-моль/ч]Total flow rate - lb mol / h [kg mol / h]
Продукт СПГLNG Product
834183 фунт/ч [834183 кг/ч]834183 lb / h [834183 kg / h]
ПроизводительностьPerformance
82,27%82.27%
Чистота*Purity*
Низшая теплотворнаяLower calorific value
СпособностьAbility
Энергия вти/зсг [38,52 МДж/м3]Energy wti / ssg [38.52 MJ / m 3 ]
Сжатие хладагентаRefrigerant compression
84974 лс [139696 кВт]84,974 hp [139,696 kW]
Сжатие пропанаPropane compression
39439 лс39 439 hp
Общее сжатиеTotal compression
124413 лс [204533 кВт]124,413 hp [204,533 kW]
Использованное теплоHeat used
Ребойлер деметанизатораReboiler demethanizer
52913 ΜΒΤϋ/Нг [34182 кВт] (На основе округленных расходов потока)52913 ΜΒΤϋ / Ng [34182 kW] (Based on rounded flow rates)
Предполагая, что показатель процесса работы составляет 340 дней в году для установки производства СПГ, удельный расход энергии по фиг. 5 для конструктивного исполнения по настоящему изобретению составляет 0,145 л.с.-ч/фунт [0,238 кВт-ч/кг]. По сравнению с процессами по известному уровню техники повышение эффективности составляет 16-26% для конструктивного исполнения по фиг. 5.Assuming that the performance indicator is 340 days per year for the LNG production facility, the specific energy consumption of FIG. 5 for the embodiment of the present invention is 0.145 hp-h / lb [0.238 kWh / kg]. Compared to prior art processes, the efficiency increase is 16-26% for the embodiment of FIG. 5.
По сравнению с конструктивными исполнениями по фиг. 1 и 3, конструктивное исполнение по фиг. 5 по настоящему изобретению требует от 5 до 10% меньше мощности на единицу произведенной жидкости. По сравнению с конструктивным исполнением по фиг. 4 конструктивное исполнение по фиг. 5 по настоящему изобретению требует, по существу, той же мощности на единицу сжиженного продукта. Таким образом, для данного количества располагаемой мощности сжатия в конструктивном исполнении по фиг. 5 может сжижаться примерно на 5% больше природного газа, чем в конструктивном исполнении по фиг. 1, примерно на 10% больше природного газа, чем в конструктивном исполнении по фиг. 3, или примерно то же количество природного газа, как в конструктивном исполнении по фиг. 4 посредством извлечения только С4 и более тяжелых углеводородов как сконденсированный побочный продукт. Выбор между конструктивным исполнением по фиг. 5 по сравнению с конструктивными исполнениями либо по фиг. 1, 3, либо по фиг. 4 настоящего изобретения для конкретного применения будет в основном продиктован либо стоимостью в денежном выражении этана и пропана, как части продукта ПГК или СНГ, по сравнению с их соответствующей стоимостью в продукте СПГ, либо характеристикой теплотворной способности для продукта СПГ (поскольку теплотворная способность СПГ, произведенного посредством конструктивного исполнения по фиг. 1, 3 и 4 ниже, чем теплотворная способность СПГ, произведенного посредством конструктивного исполнения по фиг. 5).Compared to the designs of FIG. 1 and 3, the embodiment of FIG. 5 of the present invention requires 5 to 10% less power per unit of fluid produced. Compared to the embodiment of FIG. 4, the embodiment of FIG. 5 of the present invention requires substantially the same capacity per unit of liquefied product. Thus, for a given amount of available compression power in the embodiment of FIG. 5 can liquefy about 5% more natural gas than in the embodiment of FIG. 1, about 10% more natural gas than in the embodiment of FIG. 3, or about the same amount of natural gas as in the embodiment of FIG. 4 by extracting only C 4 and heavier hydrocarbons as a condensed by-product. The choice between the design of FIG. 5 in comparison with the designs or in FIG. 1, 3, or according to FIG. 4 of the present invention for a particular application will be mainly dictated either by the monetary value of ethane and propane, as part of the NGL or LPG product, compared to their corresponding value in the LNG product, or by the calorific value for the LNG product (since the calorific value of LNG produced through the design of Fig. 1, 3 and 4 lower than the calorific value of LNG produced by the design of Fig. 5).
Другие конструктивные исполненияOther designs
Специалист в этой области техники признает, что настоящее изобретение может быть приспособлено для использования со всеми типами установок для сжижения СПГ, чтобы дать возможность производить в качестве побочного продукта поток ПГК, поток СНГ или поток конденсата, которые наилучшим образом подходят к требованиям местоположения данной установки. Кроме того, будет признано, что разнообразные конфигурации процесса могут использоваться для извлечения потока жидкого побочного продукта. Например, конструктивные исполнения по фиг. 1 и 3 могут быть приспособлены для извлечения потока СНГ или потока конденсата, как потока жидкого побочного продукта, а не для потока ПГК, как описано ранее в примерах 1 и 2. Конструктивное исполнение по фиг. 4 может быть приспособленоOne of skill in the art will recognize that the present invention can be adapted for use with all types of LNG liquefaction plants to enable the production of as a by-product the PGC stream, LPG stream, or condensate stream that is best suited to the location requirements of this unit. In addition, it will be recognized that a variety of process configurations can be used to extract a liquid by-product stream. For example, the designs of FIG. 1 and 3 can be adapted to extract a LPG stream or a condensate stream as a liquid by-product stream, and not for an PGC stream, as described previously in Examples 1 and 2. The embodiment of FIG. 4 can be adjusted
-13005326 для извлечения потока ПГК, содержащего значительную фракцию компонентов С2, присутствующих в подаваемом газе, или для извлечения потока конденсата, содержащего только С4 и более тяжелые компоненты, присутствующие в подаваемом газе, а не для производства побочного продукта СНГ, как описано ранее для примера 3. Конструктивное исполнение по фиг. 5 может быть приспособлено для извлечения потока ПГК, содержащего значительную фракцию компонента С2, присутствующую в подаваемом газе, или для извлечения потока СНГ, содержащего значительную фракцию компонентов С3, присутствующую в подаваемом газе, а не для производства сконденсированного побочного продукта, как описано ранее в примере 4.-13005326 for extracting a PGC stream containing a significant fraction of the C 2 components present in the feed gas, or for extracting a condensate stream containing only C 4 and heavier components present in the feed gas, and not for producing a LPG by-product, as previously described for example 3. The design of FIG. 5 can be adapted to recover a PGC stream containing a significant fraction of the C 2 component present in the feed gas, or to extract a LPG stream containing a significant fraction of the C 3 components present in the feed gas, and not to produce a condensed by-product as described previously in example 4.
Фиг. 1, 3, 4 и 5 представляют предпочтительные конструктивные исполнения настоящего изобретения для указанных условий обработки. На фиг. от 6 до 21 изображены альтернативные конструктивные исполнения по настоящему изобретению, которые могут быть рассмотрены для конкретного применения. Как показано на фиг. 6 и 7, вся сконденсированная жидкость (поток 33) или ее часть из сепаратора 11, может быть подана в ректификационную колонну 19 в отдельное нижнее место подачи в нее в середине колонны, а не объединяется с частью сепарированного пара (поток 34), проходящего в теплообменник 13. На фиг. 8 изображено альтернативное конструктивное исполнение настоящего изобретения, для которого требуется меньшее количество оборудования, чем для конструктивных исполнений по фиг. 1 и 6, хотя удельный расход энергии в нем несколько выше. Аналогично, на фиг. 9 изображено альтернативное конструктивное исполнение по настоящему изобретению, для которого требуется меньшее количество оборудования, чем для конструктивных исполнений по фиг. 3 и 7, также за счет более высокого удельного расхода энергии. Фиг. от 10 до 14 изображают альтернативные конструктивные исполнения по настоящему изобретению, для которых может требоваться меньшее количество оборудования, чем для конструктивного исполнения по фиг. 4, хотя удельный расход энергии в них может быть выше. (Отметим, что, как показано на фиг. от 10 до 14, перегонные колонны или системы, такие как деэтанизатор 19, включают как конструкции колонны абсорбера с ребойлером, так и конструкции колонны ребойлера с орошением флегмой). На фиг. 15 и 16 изображено альтернативное конструктивное исполнение по настоящему изобретению, в котором сочетаются функции колонны сепаратора/абсорбера 18 и деэтанизатора 19 в конструктивных исполнениях по фиг. 4 и от 10 до 14 в одной ректификационной колонне 19. В зависимости от количества более тяжелых углеводородов в подаваемом газе и давления подаваемого газа, охлажденный подаваемый поток 31а, выходящий из теплообменника 10, может совсем не содержать жидкости, поскольку он находится выше точки росы, или потому что он находится выше его криконденбары, так что сепаратор 11, показанный на фиг. 1 и от 3 до 16, не требуется, и охлажденный подаваемый поток может проходить прямо в соответствующее расширительное устройство, такое как рабочая расширительная машина 15.FIG. 1, 3, 4, and 5 represent preferred embodiments of the present invention for said processing conditions. In FIG. 6 to 21 depict alternative embodiments of the present invention that may be considered for a particular application. As shown in FIG. 6 and 7, all of the condensed liquid (stream 33), or part of it from the separator 11, can be fed into the distillation column 19 to a separate lower feed point in it in the middle of the column, rather than being combined with a part of the separated vapor (stream 34) passing into heat exchanger 13. FIG. 8 shows an alternative embodiment of the present invention, which requires less equipment than for the embodiments of FIG. 1 and 6, although the specific energy consumption in it is slightly higher. Similarly, in FIG. 9 shows an alternative embodiment of the present invention, which requires less equipment than for the embodiment of FIG. 3 and 7, also due to the higher specific energy consumption. FIG. 10 to 14 depict alternative designs of the present invention, which may require less equipment than the designs of FIG. 4, although the specific energy consumption in them may be higher. (Note that, as shown in FIGS. 10 to 14, distillation columns or systems, such as deethanizer 19, include both absorber column constructions with a reboiler and reboiler column constructions with reflux). In FIG. 15 and 16 show an alternative embodiment of the present invention, which combines the functions of the separator / absorber column 18 and deethanizer 19 in the embodiments of FIG. 4 and from 10 to 14 in one distillation column 19. Depending on the amount of heavier hydrocarbons in the feed gas and the pressure of the feed gas, the cooled feed stream 31a leaving the heat exchanger 10 may not contain liquid at all, since it is above the dew point, or because it is above its cricondenbar, so that the separator 11 shown in FIG. 1 and from 3 to 16 is not required, and the cooled feed stream can pass directly to a suitable expansion device, such as a working expansion machine 15.
Расположение потока газа, остающегося после извлечения потока жидкого побочного продукта (поток 37 на фиг. 1, 3 и от 6 до 11, 13 и 14, поток 47 на фиг. 4, 12, 15 и 16 и поток 43 на фиг. 5) перед тем, как подать его в теплообменник 60 для конденсации и переохлаждения, может быть выполнено многими способами. В способах по фиг. 1 и от 3 до 16, поток нагревают, сжимают до более высокого давления с использованием энергии, извлекаемой из одной или более рабочих расширительных машин, частично охлаждают в охладителе на выходе, затем дополнительно охлаждают путем поперечного теплообмена с исходным потоком. Как показано на фиг. 17, в некоторых применениях может быть полезным сжатие потока до более высокого давления с использованием вспомогательного компрессора 59, который приводится в действие внешним источником энергии, например. Как показано посредством отмеченного пунктиром оборудования (теплообменник 24 и охладитель на выходе 25) на фиг. 1 и от 3 до 16 ряд обстоятельств может быть полезным, уменьшая капитальные затраты на оборудование путем уменьшения или исключения предварительного охлаждения сжатого потока перед тем, как он войдет в теплообменник 60 (за счет увеличения охлаждающей нагрузки на теплообменник 60 и увеличения затрат энергии на компрессоры хладагента 64, 66 и 68). В таких случаях поток 49а, выходящий из компрессора, может проходить прямо в теплообменник 24, как показано на фиг. 18, или проходить прямо в теплообменник 60, как показано на фиг. 19. Если рабочие расширительные машины не используются для расширения любых частей подаваемого газа под высоким давлением, компрессор, который приводится в действие внешним источником энергии, такой как компрессор 59, показанный на фиг. 20, может быть использован вместо компрессора 16. В других обстоятельствах может не регулироваться сжатие потока вообще, так что поток проходит прямо в теплообменник 60, как показано на фиг. 21, и посредством показанного пунктиром оборудования (теплообменник 24, компрессор 16 и охладитель на выходе 25) на фиг. 1 и от 3 до 16. Если теплообменник 24 не включен для нагрева потока перед отводом топливного газа установки (поток 48), дополнительный нагреватель 58 может потребоваться для нагрева топливного газа перед тем, как он будет израсходован, с использованием утилизируемого потока или другого потока процесса для подвода необходимого тепла, как показано на фиг. от 19 до 21. Варианты, такие как эти, должны в основном быть оценены для каждого применения, причем такие факторы, как состав газа, размер установки, требуемая величина извлечения потока побочного продукта, и располагаемое оборудование, должны быть приняты во внимание.The location of the gas stream remaining after the extraction of the liquid by-product stream (stream 37 in Figs. 1, 3 and 6 to 11, 13 and 14, stream 47 in Figs. 4, 12, 15 and 16 and stream 43 in Fig. 5) before applying it to the heat exchanger 60 for condensation and subcooling, can be performed in many ways. In the methods of FIG. 1 and from 3 to 16, the flow is heated, compressed to a higher pressure using energy extracted from one or more working expansion machines, partially cooled in the outlet cooler, then further cooled by transverse heat exchange with the original stream. As shown in FIG. 17, in some applications it may be useful to compress the flow to a higher pressure using an auxiliary compressor 59, which is driven by an external energy source, for example. As shown by the dotted equipment (heat exchanger 24 and outlet cooler 25) in FIG. 1 and from 3 to 16, a number of circumstances can be useful by reducing the capital cost of equipment by reducing or eliminating the preliminary cooling of the compressed stream before it enters the heat exchanger 60 (due to an increase in the cooling load on the heat exchanger 60 and an increase in the energy cost of refrigerant compressors 64, 66 and 68). In such cases, the stream 49a exiting the compressor can flow directly into the heat exchanger 24, as shown in FIG. 18, or pass directly into the heat exchanger 60, as shown in FIG. 19. If working expansion machines are not used to expand any part of the high pressure feed gas, a compressor that is driven by an external energy source, such as the compressor 59 shown in FIG. 20 may be used in place of compressor 16. In other circumstances, the compression of the flow may not be controlled at all, so that the flow passes directly to the heat exchanger 60, as shown in FIG. 21, and by means of the dotted equipment (heat exchanger 24, compressor 16 and cooler at outlet 25) in FIG. 1 and 3 to 16. If the heat exchanger 24 is not turned on to heat the stream before the unit’s fuel gas is exhausted (stream 48), an additional heater 58 may be required to heat the fuel gas before it is used up, using a utilized stream or another process stream to supply the necessary heat, as shown in FIG. 19 to 21. Variants such as these should generally be evaluated for each application, with factors such as gas composition, installation size, required amount of by-product stream extracted, and disposable equipment being taken into account.
-14005326-14005326
В соответствии с настоящим изобретением охлаждение потока входящего газа и подаваемого потока в секцию производства СПГ может быть совершено многими способами. В процессах по фиг. 1, 3 и от 6 до 9, входящий поток газа 31 охлаждается и конденсируется внешними потоками хладагента и жидкостями из ректификационной колонны 19. На фиг. 4, 5 и от 10 до 14 жидкости из сепаратора мгновенного испарения используются для этой цели вместе с внешними потоками хладагента. На фиг. 15 и 16 жидкости из колонны и жидкости из сепаратора мгновенного испарения используются для этой цели вместе с внешними потоками хладагента. И на фиг. от 17 до 21 только внешние потоки хладагента используются для того, чтобы охладить поток 31 входящего газа. Однако холодные потоки процесса могут также быть использованы для того, чтобы подать некоторое количество охлаждения к хладагенту под высоким давлением (поток 71а), такому как показан на фиг. 4, 5, 10 и 11. Кроме того, любой поток при температуре холоднее, чем поток(и), подлежащие охлаждению, может быть использован. Например, боковой отвод пара из колонны 18 сепаратора/абсорбера или ректификационной колонны 19 может быть отведен и использован для охлаждения. Использование и распределение жидкостей и/или паров колонны для процесса теплообмена и конкретное устройство теплообменников для охлаждения входящего газа и подаваемого газа могут быть оценены для каждого конкретного применения, так же как выбор потоков процесса для специальных целей теплообмена. Выбор источника охлаждения будет зависеть от ряда факторов, включая состав и условия подаваемого газа, размер установки, размер теплообменника, потенциальную температуру источника охлаждения и т.п., но не ограничивается ими. Специалист в этой области техники также обнаружит, что любое сочетание вышеуказанных источников охлаждения или способов охлаждения может быть применено в сочетании для того, чтобы достичь требуемой температуры подаваемого потока.In accordance with the present invention, the cooling of the inlet gas stream and the feed stream to the LNG production section can be accomplished in many ways. In the processes of FIG. 1, 3 and from 6 to 9, the incoming gas stream 31 is cooled and condensed by external refrigerant streams and liquids from the distillation column 19. In FIG. 4, 5 and 10 to 14 liquids from the flash separator are used for this purpose together with external refrigerant flows. In FIG. 15 and 16 liquids from the column and liquids from the flash separator are used for this purpose together with external refrigerant flows. And in FIG. 17 to 21, only external refrigerant flows are used to cool the inlet gas stream 31. However, cold process streams can also be used to supply some cooling to a high pressure refrigerant (stream 71a), such as that shown in FIG. 4, 5, 10 and 11. In addition, any stream at a temperature colder than the stream (s) to be cooled can be used. For example, the lateral steam outlet from the separator / absorber column 18 or distillation column 19 may be diverted and used for cooling. The use and distribution of liquids and / or vapors of a column for a heat transfer process and the specific arrangement of heat exchangers for cooling the inlet gas and feed gas can be evaluated for each specific application, as well as the choice of process streams for specific heat transfer purposes. The choice of a cooling source will depend on a number of factors, including, but not limited to, the composition and conditions of the gas supplied, the size of the heat exchanger, the potential temperature of the cooling source, etc. One of ordinary skill in the art will also find that any combination of the above cooling sources or cooling methods can be applied in combination in order to achieve the desired temperature of the feed stream.
Кроме того, дополнительное внешнее охлаждение, которое подается к потоку входящего газа и подаваемому потоку в секции производства СПГ, может также быть выполнено многими различными путями. На фиг. 1 и от 3 до 21 кипящий однокомпонентный хладагент был принят для внешнего охлаждения высокого уровня, и испаряющийся многокомпонентный хладагент был принят для внешнего охлаждения низкого уровня, причем однокомпонентный хладагент был принят для предварительного охлаждения многокомпонентного хладагента. Альтернативно, как охлаждение высокого уровня, так и охлаждение низкого уровня могут быть выполнены с использованием однокомпонентных хладагентов с последовательно более низкими точками кипения (т.е. «каскадное охлаждение»), или одного однокомпонентного хладагента при последовательно более низких давлениях испарения. В качестве другой альтернативы как охлаждение высокого уровня, так и охлаждение низкого уровня, могут быть выполнены с использованием потоков многокомпонентного хладагента с их соответствующими составами, отрегулированными так, чтобы обеспечить необходимые температуры охлаждения. Выбор способа для обеспечения внешнего охлаждения будет зависеть от рада факторов, включая состав и условия подаваемого газа, размер установки, размер привода компрессора, размер теплообменника, окружающую температуру приемника тепла и т.п., но не ограничивается этим. Специалист в этой области техники также обнаружит, что любое сочетание способов для производства внешнего охлаждения, описанных выше, может быть применено в сочетании для того, чтобы получить требуемую температуру подаваемого потока.In addition, additional external cooling, which is supplied to the inlet gas stream and the feed stream to the LNG production section, can also be performed in many different ways. In FIG. 1 and from 3 to 21, a boiling single-component refrigerant was adopted for high-level external cooling, and an evaporating multi-component refrigerant was adopted for low-level external cooling, wherein a single-component refrigerant was adopted for pre-cooling of the multi-component refrigerant. Alternatively, both high-level cooling and low-level cooling can be performed using single-component refrigerants with successively lower boiling points (ie, "cascade cooling"), or one single-component refrigerant at successively lower evaporation pressures. As another alternative, both high level cooling and low level cooling can be performed using multicomponent refrigerant streams with their respective compositions adjusted to provide the required cooling temperatures. The choice of method for providing external cooling will depend on a number of factors, including, but not limited to, the composition and conditions of the supplied gas, installation size, compressor drive size, heat exchanger size, ambient temperature of the heat receiver, etc. One of ordinary skill in the art will also find that any combination of the methods for producing external cooling described above can be applied in combination in order to obtain the desired temperature of the feed stream.
Переохлаждение потока сконденсированной жидкости, выходящего из теплообменника 60 (поток 49 на фиг. 1, 6 и 8, поток 496 на фиг. 3, 4, 7 и от 9 до 16, поток 49Ь на фиг. 5, 19 и 20, поток 49е на фиг. 17, поток 49с на фиг. 18 и поток 49а на фиг. 21) уменьшает или исключает количество пара мгновенного испарения, который может быть выработан в продолжение расширения потока до рабочего давления в резервуаре 62 для хранения СПГ. Это в основном уменьшает удельный расход энергии на производство СПГ путем исключения необходимости в сжатии мгновенно испарившегося газа. Однако в некоторых обстоятельствах может оказаться полезным снижение капитальных затрат на оборудование путем уменьшения размера теплообменника 60 и использования сжатия газа мгновенного испарения или другого средства для помещения любого газа мгновенного испарения, который может быть выработан.Subcooling of the condensed liquid stream leaving the heat exchanger 60 (stream 49 in FIGS. 1, 6 and 8, stream 496 in FIGS. 3, 4, 7 and 9 to 16, stream 49b in FIGS. 5, 19 and 20, stream 49e in Fig. 17, stream 49c in Fig. 18 and stream 49a in Fig. 21) reduces or eliminates the amount of flash vapor that can be generated during expansion of the stream to operating pressure in the LNG storage tank 62. This mainly reduces the specific energy consumption for LNG production by eliminating the need for compression of instantly evaporated gas. However, in some circumstances, it may be useful to reduce the capital cost of the equipment by reducing the size of the heat exchanger 60 and using compression of flash gas or other means to place any flash gas that can be generated.
Хотя расширение отдельного потока изображено в конкретных расширительных устройствах, альтернативное средство для расширения может быть использовано, если оно подходит. Например, условия могут гарантировать работу расширения, по существу, сконденсированного подаваемого потока (поток 35а на фиг. 1, 3, 6 и 7) или потока флегмы при промежуточном давлении (поток 39 на фиг.1, 6 и 8). Кроме того, изэнтальпическое расширение при мгновенном испарении может быть использовано вместо работы расширения для переохлажденного потока жидкости, выходящего из теплообменника 60 (поток 49 на фиг. 1, 6 и 8, поток 496 на фиг. 3, 4, 7 и от 9 до 16, поток 49Ь на фиг. 5, 19 и 20, поток 49е на фиг. 17, поток 49с на фиг. 18 и поток 49а на фиг. 21), но будет необходимо либо большее переохлаждение в теплообменнике 60, чтобы предотвратить мгновенное испарение пара при расширении, либо дополнительное сжатие пара мгновенного испарения, либо другие средства для помещения получаемого в результате пара мгновенного испарения. Аналогично, изэнтальпическое расширение при мгновенном испарении может быть использовано вместо работы расширения для переохлажденного потока хладагента высокого давления, выходящего из теплообменника 60 (поток 71с на фиг. 1 и от 3 до 21), результатом чего является повышение затрат энергии для сжатия хладагента.Although expansion of a single stream is depicted in specific expansion devices, alternative expansion means may be used if appropriate. For example, conditions can guarantee the operation of expansion of a substantially condensed feed stream (stream 35a in FIGS. 1, 3, 6, and 7) or a reflux stream at intermediate pressure (stream 39 in FIGS. 1, 6, and 8). In addition, isentalpic expansion during flash evaporation can be used instead of the expansion operation for the supercooled liquid stream leaving the heat exchanger 60 (stream 49 in FIGS. 1, 6 and 8, stream 496 in FIGS. 3, 4, 7 and from 9 to 16 , stream 49b in Fig. 5, 19 and 20, stream 49e in Fig. 17, stream 49c in Fig. 18 and stream 49a in Fig. 21), but either more subcooling in the heat exchanger 60 will be necessary to prevent instant evaporation of steam during expansion, or additional compression of flash vapor, or other means for placing the floor aemogo resulting flash vapor. Similarly, isentalpic expansion during flash evaporation can be used instead of expansion work for the supercooled high-pressure refrigerant stream exiting the heat exchanger 60 (stream 71c in FIG. 1 and 3 to 21), resulting in increased energy costs for compressing the refrigerant.
-15005326-15005326
В описании предполагаемых предпочтительных конструктивных исполнений по изобретению специалисты в этой области техники обнаружат, что другие и дополнительные модификации могут быть выполнены в них, например, приспособление изобретения к разнообразным условиям, типам подачи или другим требованиям, не выходя за пределы сущности настоящего изобретения, как определено следующими пунктами формулы изобретения.In the description of the alleged preferred embodiments of the invention, those skilled in the art will find that other and further modifications can be made therein, for example, adapting the invention to a variety of conditions, types of delivery or other requirements without departing from the spirit of the present invention, as defined the following claims.
Claims (116)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US29684801P | 2001-06-08 | 2001-06-08 | |
PCT/US2002/017675 WO2002101307A1 (en) | 2001-06-08 | 2002-06-04 | Natural gas liquefaction |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA200400014A1 EA200400014A1 (en) | 2004-08-26 |
EA005326B1 true EA005326B1 (en) | 2005-02-24 |
Family
ID=23143823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA200400014A EA005326B1 (en) | 2001-06-08 | 2002-06-04 | Natural gas liquefaction |
Country Status (19)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1397629A1 (en) |
JP (4) | JP5041650B2 (en) |
KR (1) | KR100877029B1 (en) |
CN (1) | CN100449235C (en) |
AR (1) | AR034457A1 (en) |
AU (1) | AU2008200409B2 (en) |
BR (1) | BR0210928B1 (en) |
CA (2) | CA2746624C (en) |
EA (1) | EA005326B1 (en) |
HK (1) | HK1071423A1 (en) |
MX (1) | MXPA03011267A (en) |
MY (1) | MY138353A (en) |
NO (1) | NO20035423D0 (en) |
NZ (2) | NZ529941A (en) |
SA (1) | SA02230280B1 (en) |
TW (1) | TW580554B (en) |
UA (1) | UA76750C2 (en) |
WO (1) | WO2002101307A1 (en) |
ZA (1) | ZA200309504B (en) |
Families Citing this family (42)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6526777B1 (en) * | 2001-04-20 | 2003-03-04 | Elcor Corporation | LNG production in cryogenic natural gas processing plants |
DE10226596A1 (en) * | 2002-06-14 | 2004-01-15 | Linde Ag | Process for liquefying a hydrocarbon-rich stream with simultaneous recovery of a C3 + -rich fraction with high yield |
US7069744B2 (en) * | 2002-12-19 | 2006-07-04 | Abb Lummus Global Inc. | Lean reflux-high hydrocarbon recovery process |
US6889523B2 (en) * | 2003-03-07 | 2005-05-10 | Elkcorp | LNG production in cryogenic natural gas processing plants |
FR2855526B1 (en) | 2003-06-02 | 2007-01-26 | Technip France | METHOD AND INSTALLATION FOR THE SIMULTANEOUS PRODUCTION OF A NATURAL GAS THAT CAN BE LIQUEFIED AND A CUTTING OF NATURAL GAS LIQUIDS |
JP4599362B2 (en) * | 2003-10-30 | 2010-12-15 | フルオー・テクノロジーズ・コーポレイシヨン | Universal NGL process and method |
US7159417B2 (en) * | 2004-03-18 | 2007-01-09 | Abb Lummus Global, Inc. | Hydrocarbon recovery process utilizing enhanced reflux streams |
BRPI0418780B1 (en) * | 2004-04-26 | 2015-12-29 | Ortloff Engineers Ltd | processes for liquefying a natural gas stream containing methane and heavier hydrocarbon components and apparatus for performing the processes |
US7204100B2 (en) * | 2004-05-04 | 2007-04-17 | Ortloff Engineers, Ltd. | Natural gas liquefaction |
UA88187C2 (en) * | 2005-02-24 | 2009-09-25 | Твистер Б.В. | Method and system for cooling a natural gas stream and separating the cooled stream into various fractions |
US20070012072A1 (en) * | 2005-07-12 | 2007-01-18 | Wesley Qualls | Lng facility with integrated ngl extraction technology for enhanced ngl recovery and product flexibility |
CN100392052C (en) * | 2005-09-27 | 2008-06-04 | 华南理工大学 | Natural gas liquefying method for gas peak regulation and light hydrocarbon recovery |
CN101421574B (en) * | 2006-04-12 | 2011-07-13 | 国际壳牌研究有限公司 | Method and apparatus for liquefying a natural gas stream |
CN101443616B (en) | 2006-05-15 | 2012-06-20 | 国际壳牌研究有限公司 | Method and device for distributing liquefied hydrocarbon gas |
US8028724B2 (en) | 2007-02-12 | 2011-10-04 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | LNG tank and unloading of LNG from the tank |
US9869510B2 (en) * | 2007-05-17 | 2018-01-16 | Ortloff Engineers, Ltd. | Liquefied natural gas processing |
US20090199591A1 (en) | 2008-02-11 | 2009-08-13 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | Liquefied natural gas with butane and method of storing and processing the same |
WO2009101127A2 (en) | 2008-02-14 | 2009-08-20 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream |
KR20090107805A (en) | 2008-04-10 | 2009-10-14 | 대우조선해양 주식회사 | Method and system for reducing heating value of natural gas |
AR076506A1 (en) * | 2009-06-11 | 2011-06-15 | Sme Products Lp | HYDROCARBON GAS PROCESSING |
KR101687851B1 (en) * | 2009-06-11 | 2016-12-19 | 오르트로프 엔지니어스, 리미티드 | Hydrocarbon gas processing |
JP5552160B2 (en) * | 2009-06-11 | 2014-07-16 | オートロフ・エンジニアーズ・リミテッド | Hydrocarbon gas treatment |
EP2440870A1 (en) * | 2009-06-11 | 2012-04-18 | Ortloff Engineers, Ltd | Hydrocarbon gas processing |
KR101643796B1 (en) * | 2009-06-11 | 2016-07-29 | 오르트로프 엔지니어스, 리미티드 | Hydrocarbon gas processing |
DE102009038458A1 (en) * | 2009-08-21 | 2011-02-24 | Linde Ag | Process for separating nitrogen from natural gas |
US20110067443A1 (en) * | 2009-09-21 | 2011-03-24 | Ortloff Engineers, Ltd. | Hydrocarbon Gas Processing |
US9441877B2 (en) | 2010-03-17 | 2016-09-13 | Chart Inc. | Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method |
US10852060B2 (en) * | 2011-04-08 | 2020-12-01 | Pilot Energy Solutions, Llc | Single-unit gas separation process having expanded, post-separation vent stream |
AP2014007424A0 (en) | 2011-08-10 | 2014-02-28 | Conocophillips Co | Liquefied natural gas plant with ethylene independent heavies recovery system |
US11408673B2 (en) | 2013-03-15 | 2022-08-09 | Chart Energy & Chemicals, Inc. | Mixed refrigerant system and method |
US11428463B2 (en) | 2013-03-15 | 2022-08-30 | Chart Energy & Chemicals, Inc. | Mixed refrigerant system and method |
KR102312640B1 (en) | 2013-03-15 | 2021-10-13 | 차트 에너지 앤드 케미칼즈 인코포레이티드 | Mixed refrigerant system and method |
JP6517251B2 (en) * | 2013-12-26 | 2019-05-22 | 千代田化工建設株式会社 | Natural gas liquefaction system and liquefaction method |
AR105277A1 (en) | 2015-07-08 | 2017-09-20 | Chart Energy & Chemicals Inc | MIXED REFRIGERATION SYSTEM AND METHOD |
FR3039080B1 (en) * | 2015-07-23 | 2019-05-17 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | METHOD OF PURIFYING HYDROCARBON-RICH GAS |
US10551118B2 (en) * | 2016-08-26 | 2020-02-04 | Ortloff Engineers, Ltd. | Hydrocarbon gas processing |
US10551119B2 (en) * | 2016-08-26 | 2020-02-04 | Ortloff Engineers, Ltd. | Hydrocarbon gas processing |
US10533794B2 (en) | 2016-08-26 | 2020-01-14 | Ortloff Engineers, Ltd. | Hydrocarbon gas processing |
US11402155B2 (en) | 2016-09-06 | 2022-08-02 | Lummus Technology Inc. | Pretreatment of natural gas prior to liquefaction |
US11428465B2 (en) | 2017-06-01 | 2022-08-30 | Uop Llc | Hydrocarbon gas processing |
US11543180B2 (en) | 2017-06-01 | 2023-01-03 | Uop Llc | Hydrocarbon gas processing |
CN111433329A (en) * | 2018-07-24 | 2020-07-17 | 日挥环球株式会社 | Natural gas processing device and natural gas processing method |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4600421A (en) * | 1984-04-18 | 1986-07-15 | Linde Aktiengesellschaft | Two-stage rectification for the separation of hydrocarbons |
US4851020A (en) * | 1988-11-21 | 1989-07-25 | Mcdermott International, Inc. | Ethane recovery system |
US5114451A (en) * | 1990-03-12 | 1992-05-19 | Elcor Corporation | Liquefied natural gas processing |
US6014869A (en) * | 1996-02-29 | 2000-01-18 | Shell Research Limited | Reducing the amount of components having low boiling points in liquefied natural gas |
US6053007A (en) * | 1997-07-01 | 2000-04-25 | Exxonmobil Upstream Research Company | Process for separating a multi-component gas stream containing at least one freezable component |
WO2001088447A1 (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Phillips Petroleum Company | Enhanced ngl recovery utilizing refrigeration and reflux from lng plants |
US6363744B2 (en) * | 2000-01-07 | 2002-04-02 | Costain Oil Gas & Process Limited | Hydrocarbon separation process and apparatus |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1501013A (en) * | 1966-09-13 | 1967-11-10 | Air Liquide | Process for the production of a gas rich in methane under high pressure from liquid natural gas under low pressure |
JPS5472203A (en) * | 1977-11-21 | 1979-06-09 | Air Prod & Chem | Production of liquefied methane |
US4445916A (en) * | 1982-08-30 | 1984-05-01 | Newton Charles L | Process for liquefying methane |
FR2571129B1 (en) * | 1984-09-28 | 1988-01-29 | Technip Cie | PROCESS AND PLANT FOR CRYOGENIC FRACTIONATION OF GASEOUS LOADS |
US4895584A (en) * | 1989-01-12 | 1990-01-23 | Pro-Quip Corporation | Process for C2 recovery |
FR2681859B1 (en) * | 1991-09-30 | 1994-02-11 | Technip Cie Fse Etudes Const | NATURAL GAS LIQUEFACTION PROCESS. |
US5615561A (en) * | 1994-11-08 | 1997-04-01 | Williams Field Services Company | LNG production in cryogenic natural gas processing plants |
WO1996040604A1 (en) * | 1995-06-07 | 1996-12-19 | Elcor Corporation | Hydrocarbon gas processing |
US5659109A (en) * | 1996-06-04 | 1997-08-19 | The M. W. Kellogg Company | Method for removing mercaptans from LNG |
US5799507A (en) * | 1996-10-25 | 1998-09-01 | Elcor Corporation | Hydrocarbon gas processing |
US5983664A (en) * | 1997-04-09 | 1999-11-16 | Elcor Corporation | Hydrocarbon gas processing |
US5890378A (en) * | 1997-04-21 | 1999-04-06 | Elcor Corporation | Hydrocarbon gas processing |
DZ2534A1 (en) * | 1997-06-20 | 2003-02-08 | Exxon Production Research Co | Improved cascade refrigeration process for liquefying natural gas. |
TW366409B (en) * | 1997-07-01 | 1999-08-11 | Exxon Production Research Co | Process for liquefying a natural gas stream containing at least one freezable component |
US6182469B1 (en) * | 1998-12-01 | 2001-02-06 | Elcor Corporation | Hydrocarbon gas processing |
-
2002
- 2002-04-06 UA UA20031211096A patent/UA76750C2/en unknown
- 2002-06-04 JP JP2003504027A patent/JP5041650B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-06-04 CN CNB028142942A patent/CN100449235C/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-06-04 KR KR1020037016093A patent/KR100877029B1/en not_active IP Right Cessation
- 2002-06-04 NZ NZ529941A patent/NZ529941A/en not_active IP Right Cessation
- 2002-06-04 EA EA200400014A patent/EA005326B1/en not_active IP Right Cessation
- 2002-06-04 CA CA2746624A patent/CA2746624C/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-06-04 MX MXPA03011267A patent/MXPA03011267A/en unknown
- 2002-06-04 EP EP02778941A patent/EP1397629A1/en not_active Withdrawn
- 2002-06-04 WO PCT/US2002/017675 patent/WO2002101307A1/en active Application Filing
- 2002-06-04 BR BRPI0210928-0A patent/BR0210928B1/en not_active IP Right Cessation
- 2002-06-04 CA CA2448884A patent/CA2448884C/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-06-04 NZ NZ542045A patent/NZ542045A/en not_active IP Right Cessation
- 2002-06-07 TW TW091112453A patent/TW580554B/en not_active IP Right Cessation
- 2002-06-07 MY MYPI20022122A patent/MY138353A/en unknown
- 2002-06-10 AR ARP020102186A patent/AR034457A1/en active IP Right Grant
- 2002-09-01 SA SA2230280A patent/SA02230280B1/en unknown
-
2003
- 2003-12-05 NO NO20035423A patent/NO20035423D0/en not_active Application Discontinuation
- 2003-12-08 ZA ZA200309504A patent/ZA200309504B/en unknown
-
2005
- 2005-05-13 HK HK05104005.0A patent/HK1071423A1/en not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-01-25 AU AU2008200409A patent/AU2008200409B2/en not_active Ceased
-
2009
- 2009-02-20 JP JP2009037799A patent/JP5847371B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-03-29 JP JP2012076611A patent/JP2012189315A/en not_active Withdrawn
-
2015
- 2015-05-20 JP JP2015102737A patent/JP2015166670A/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4600421A (en) * | 1984-04-18 | 1986-07-15 | Linde Aktiengesellschaft | Two-stage rectification for the separation of hydrocarbons |
US4851020A (en) * | 1988-11-21 | 1989-07-25 | Mcdermott International, Inc. | Ethane recovery system |
US5114451A (en) * | 1990-03-12 | 1992-05-19 | Elcor Corporation | Liquefied natural gas processing |
US6014869A (en) * | 1996-02-29 | 2000-01-18 | Shell Research Limited | Reducing the amount of components having low boiling points in liquefied natural gas |
US6053007A (en) * | 1997-07-01 | 2000-04-25 | Exxonmobil Upstream Research Company | Process for separating a multi-component gas stream containing at least one freezable component |
US6363744B2 (en) * | 2000-01-07 | 2002-04-02 | Costain Oil Gas & Process Limited | Hydrocarbon separation process and apparatus |
WO2001088447A1 (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Phillips Petroleum Company | Enhanced ngl recovery utilizing refrigeration and reflux from lng plants |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2746624A1 (en) | 2002-12-19 |
JP2012189315A (en) | 2012-10-04 |
CN100449235C (en) | 2009-01-07 |
KR100877029B1 (en) | 2009-01-07 |
NO20035423D0 (en) | 2003-12-05 |
CA2746624C (en) | 2013-05-28 |
JP2015166670A (en) | 2015-09-24 |
SA02230280B1 (en) | 2008-05-21 |
AU2008200409B2 (en) | 2009-08-20 |
WO2002101307B1 (en) | 2003-04-03 |
MXPA03011267A (en) | 2004-10-28 |
JP5041650B2 (en) | 2012-10-03 |
BR0210928B1 (en) | 2014-10-21 |
CN1592836A (en) | 2005-03-09 |
EA200400014A1 (en) | 2004-08-26 |
JP2009174849A (en) | 2009-08-06 |
EP1397629A1 (en) | 2004-03-17 |
MY138353A (en) | 2009-05-29 |
BR0210928A (en) | 2004-10-05 |
CA2448884A1 (en) | 2002-12-19 |
JP2004530858A (en) | 2004-10-07 |
NZ542045A (en) | 2007-03-30 |
WO2002101307A1 (en) | 2002-12-19 |
JP5847371B2 (en) | 2016-01-20 |
ZA200309504B (en) | 2004-08-02 |
HK1071423A1 (en) | 2005-07-15 |
TW580554B (en) | 2004-03-21 |
KR20040018265A (en) | 2004-03-02 |
NZ529941A (en) | 2006-04-28 |
AR034457A1 (en) | 2004-02-25 |
CA2448884C (en) | 2012-05-15 |
AU2008200409A1 (en) | 2008-02-21 |
UA76750C2 (en) | 2006-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EA005326B1 (en) | Natural gas liquefaction | |
US6945075B2 (en) | Natural gas liquefaction | |
US7204100B2 (en) | Natural gas liquefaction | |
US6742358B2 (en) | Natural gas liquefaction | |
KR101118830B1 (en) | Natural gas liquefaction | |
AU2002349087A1 (en) | Natural gas liquefaction | |
NZ549861A (en) | A process for liquefying natural gas and producing predominantly hydrocarbons heavier than methane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM |
|
PC4A | Registration of transfer of a eurasian patent by assignment | ||
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): KZ RU |