Комплексная система охлаждения метана для сжижения природного газа - RU2016114530A
Код документа: RU2016114530A
Формула
1. Способ сжижения сырьевого потока природного газа для получения сжиженного природного газа (LNG) в качестве продукта, причем способ включает стадии, на которых:
(а) сжижают сырьевой поток природного газа косвенным теплообменом с метановым или природно-газовым хладагентом, циркулирующим в виде газообразного хладагента в газорасширительном цикле, для получения первого LNG-потока;
(b) расширяют первый LNG-поток для дополнительного охлаждения и частичного испарения указанного потока и разделяют образованные паровую и жидкостную фазы для получения потока первого дроссельного газа и второго LNG-потока;
(с) расширяют второй LNG-поток для дополнительного охлаждения и частичного испарения указанного потока и разделяют образованные паровую и жидкостную фазы для образования потока второго дроссельного газа и третьего LNG-потока, причем LNG-продукт включает третий LNG-поток или его часть; и
(d) утилизируют холод потока второго дроссельного газа с использованием указанного потока для переохлаждения косвенным теплообменом:
(i) по меньшей мере части второго LNG-потока перед расширением указанного потока в стадии (с) и/или
(ii) первого добавочного LNG-потока, по меньшей мере часть которого затем расширяют и разделяют для получения дополнительного пара и жидкости для формирования соответственно потока второго дроссельного газа и третьего LNG-потока.
2. Способ по п.1, в котором стадия (d) включает переохлаждение по меньшей мере части второго LNG-потока косвенным теплообменом с потоком второго дроссельного газа перед расширением указанного второго LNG-потока в стадии (с).
3. Способ по п.1, в котором: либо метановый или природно-газовый хладагент обеспечивает всю холодопроизводительность для сжижения сырьевого потока природного газа; либо стадия (а) включает сжижение потока природного газа также косвенным теплообменом по меньшей мере с частью одного или более потоков дроссельного газа, и метановый или природно-газовый хладагент и по меньшей мере часть одного или более потоков дроссельного газа обеспечивают всю холодопроизводительность для сжижения сырьевого потока природного газа.
4. Способ по п.1, причем способ дополнительно включает:
(е) расширение третьего LNG-потока для дополнительного охлаждения и частичного испарения указанного потока и разделение образованных паровой и жидкостной фаз для получения потока третьего дроссельного газа и четвертого LNG-потока, причем LNG-продукт включает четвертый LNG-поток или его часть; и
(f) утилизацию холода потока третьего дроссельного газа с использованием указанного потока для переохлаждения косвенным теплообменом:
(i) по меньшей мере части третьего LNG-потока перед расширением указанного потока в стадии (е) и/или
(ii) второго добавочного LNG-потока, образованного из переохлажденной части первого добавочного LNG-потока, по меньшей мере часть которого затем расширяется и разделяется с образованием дополнительных пара и жидкости для формирования соответственно потока третьего дроссельного газа и четвертого LNG-потока.
5. Способ по п.4, в котором стадия (f) включает переохлаждение по меньшей мере части третьего LNG-потока косвенным теплообменом с потоком третьего дроссельного газа перед расширением указанного третьего LNG-потока в стадии (е).
6. Способ по п.4, в котором стадия (d) включает переохлаждение по меньшей мере части второго LNG-потока и/или первого добавочного LNG-потока косвенным теплообменом с потоком второго дроссельного газа и потоком третьего дроссельного газа.
7. Способ по п.1, причем способ дополнительно включает рециркуляцию по меньшей мере части одного или более потоков дроссельного газа путем:
сжатия указанной по меньшей мере части потока(-ов) дроссельного газа для формирования одного или более рециркуляционных газовых потоков и
сжижения одного или более из указанных одного или более рециркуляционных газовых потоков для получения одного или более сжиженных рециркуляционных потоков.
8. Способ по п.7, в котором рециркуляционный(-ные) газовый(-ые) поток(-ки) сжижают: косвенным теплообменом с метановым или природно-газовым хладагентом, циркулирующим в качестве газообразного хладагента в газорасширительном цикле; и/или косвенным теплообменом по меньшей мере с частью одного или более потоков дроссельного газа.
9. Способ по п.8, в котором метановый или природно-газовый хладагент и/или по меньшей мере часть одного или более потоков дроссельного газа обеспечивают всю холодопроизводительность для сжижения рециркуляционного(-ных) газового(-ых) потока(-ков).
10. Способ по п.7, причем способ дополнительно включает расширение и разделение одного или более из указанных одного или более сжиженных рециркуляционных потоков для получения дополнительных пара и жидкости для формирования, соответственно, потока первого дроссельного газа и второго LNG-потока.
11. Способ по п.7, причем способ дополнительно включает расширение одного или более из указанных одного или более сжиженных рециркуляционных газовых потоков, введение расширенного(-ных) рециркуляционного(-ных) газового(-ых) потока(-ков) в дистилляционную колонну для разделения на обогащенный азотом головной паровой поток и обедненную азотом кубовую жидкость, выведение потока обедненной азотом кубовой жидкости из дистилляционной колонны и расширение и разделение указанного потока кубовой жидкости для получения дополнительных пара и жидкости для формирования соответственно потока первого дроссельного газа и второго LNG-потока.
12. Способ по п.7, в котором стадия (d) включает переохлаждение, расширение и разделение первого добавочного LNG-потока в соответствии со стадией (d)(ii) и в котором первый добавочный LNG-поток включает один или более из указанных одного или более сжиженных рециркуляционных потоков.
13. Способ по п.1, причем способ дополнительно включает рециркуляцию по меньшей мере части одного или более из потоков дроссельного газа путем:
сжатия потока(-ов) дроссельного газа или его(их) части(-тей) для образования одного или более рециркуляционных газовых потоков; и
введения одного или более из указанных одного или более рециркуляционных газовых потоков в сырьевой поток природного газа перед сжижением сырьевого потока природного газа в стадии (а).
14. Способ по п.1, в котором по меньшей мере часть метанового или природно-газового хладагента, циркулирующего в виде газообразного хладагента в газорасширительном цикле, охлаждают перед расширением с образованием холодного газообразного хладагента, который используется в стадии (а) для сжижения сырьевого потока природного газа, косвенным теплообменом по меньшей мере с частью одного или более потоков дроссельного газа.
15. Способ по п.1, в котором обеспечивают циркуляцию метанового или природно-газового хладагента в виде газообразного хладагента в замкнутом газорасширительном цикле.
16. Способ по п.1, причем способ предусматривает использование метанового или природно-газового хладагента, циркулирующего в виде газообразного хладагента в незамкнутом газорасширительном цикле.
17. Система сжижения сырьевого потока природного газа для получения сжиженного природного газа (LNG) в качестве продукта, причем система включает:
первый теплообменник-ожижитель, размещенный и выполненный с возможностью принятия сырьевого потока природного газа и метанового или природно-газового хладагента и для сжижения сырьевого потока природного газа косвенным теплообменом с метановым или природно-газовым хладагентом для получения первого LNG-потока;
холодильный контур, размещенный и выполненный с возможностью циркуляции метанового или природно-газового хладагента в качестве газообразного хладагента в газорасширительном цикле, причем холодильный контур соединен с первым теплообменником-ожижителем так, чтобы пропускать циркулирующий газообразный хладагент через первый теплообменник-ожижитель;
устройство для снижения давления и фазоразделительный резервуар, размещенные и выполненные с возможностью принятия первого LNG-потока, расширения первого LNG-потока для дополнительного охлаждения и частичного испарения указанного потока, и разделения образованных паровой и жидкостной фаз для получения потока первого дроссельного газа и второго LNG-потока;
устройство для снижения давления и фазоразделительный резервуар, размещенные и выполненные с возможностью принятия второго LNG-потока, расширения второго LNG-потока для дополнительного охлаждения и частичного испарения указанного потока и разделения образованных паровой и жидкостной фаз для получения потока второго дроссельного газа и третьего LNG-потока, причем LNG-продукт включает третий LNG-поток или его часть; и
первый теплообменник-переохладитель, размещенный и выполненный с возможностью принятия потока второго дроссельного газа и утилизации его холода, причем первый теплообменник-переохладитель дополнительно является размещенным и выполненным с возможностью:
(i) принятия и переохлаждения, косвенным теплообменом с потоком второго дроссельного газа, по меньшей мере части второго LNG-потока перед тем, как указанный поток поступает в устройство для снижения давления, размещенное и выполненное с возможностью расширения указанного потока; и/или
(ii) принятия и переохлаждения, косвенным теплообменом с потоком второго дроссельного газа, первого добавочного LNG-потока, до того, как по меньшей мере часть указанного потока поступает в устройство для снижения давления и фазоразделительный резервуар, размещенные и выполненные с возможностью расширения и разделения указанной по меньшей мере части первого добавочного LNG-потока, чтобы получить дополнительные пар и жидкость для формирования соответственно потока второго дроссельного газа и третьего LNG-потока.
18. Система по п.17, в которой первый теплообменник-переохладитель размещается и выполнен с возможностью принятия потока второго дроссельного газа и по меньшей мере части второго LNG-потока и для переохлаждения указанной по меньшей мере части второго LNG-потока косвенным теплообменом с потоком второго дроссельного газа перед поступлением указанного второго LNG-потока в устройство для снижения давления, размещенное и выполненное с возможностью расширения указанного потока.
19. Система по п.17, в которой первый теплообменник-ожижитель размещается так, что при работе принимаемый им хладагент представляет собой либо только метановый или природно-газовый хладагент, либо метановый или природно-газовый хладагент и по меньшей мере часть одного или более потоков дроссельного газа, чтобы при работе указанный метановый или природно-газовый хладагент или метановый или природно-газовый хладагент и по меньшей мере часть одного или более потоков дроссельного газа обеспечивали всю холодопроизводительность для сжижения сырьевого потока природного газа.
20. Система по п.17, причем система дополнительно включает:
устройство для снижения давления и фазоразделительный резервуар, размещенные и выполненные с возможностью принятия третьего LNG-потока, расширения третьего LNG-потока для дополнительного охлаждения и частичного испарения указанного потока, и разделения образованных паровой и жидкостной фаз для получения потока третьего дроссельного газа и четвертого LNG-потока, причем LNG-продукт включает четвертый LNG-поток или его часть; и
второй теплообменник-переохладитель, размещенный и выполненный с возможностью принятия потока третьего дроссельного газа и утилизации его холода, причем второй теплообменник-переохладитель дополнительно является размещенным и выполненным с возможностью:
(i) принятия и переохлаждения, косвенным теплообменом с потоком третьего дроссельного газа, по меньшей мере части третьего LNG-потока перед тем, как указанный поток поступает в устройство для снижения давления, размещенное и выполненное с возможностью расширения указанного потока; и/или
(ii) принятия и переохлаждения, косвенным теплообменом с потоком второго дроссельного газа, второго добавочного LNG-потока, образованного из переохлажденной части первого добавочного LNG-потока, до того, как по меньшей мере часть указанного второго добавочного LNG-потока поступает в устройство для снижения давления и фазоразделительный резервуар, размещенные и выполненные с возможностью расширения и разделения указанной по меньшей мере части второго добавочного LNG-потока, чтобы получить дополнительные пар и жидкость для формирования соответственно потока третьего дроссельного газа и четвертого LNG-потока.
21. Система по п.20, в которой второй теплообменник-переохладитель размещается и выполнено с возможностью принятия потока третьего дроссельного газа и по меньшей мере части третьего LNG-потока и для переохлаждения указанной по меньшей мере части третьего LNG-потока косвенным теплообменом с потоком третьего дроссельного газа перед поступлением указанного третьего LNG-потока в устройство для снижения давления, размещенное и выполненное с возможностью расширения указанного потока.
22. Система по п.20, в которой первый теплообменник-переохладитель размещается и действует также для принятия потока третьего дроссельного газа и для переохлаждения указанной по меньшей мере части второго LNG-потока и/или первого добавочного LNG-потока косвенным теплообменом как с потоком второго дроссельного газа, так и с потоком третьего дроссельного газа.
23. Система по п.17, причем система дополнительно включает один или многие компрессоры, размещенные и выполненные с возможностью принятия и сжатия по меньшей мере части одного или более потоков дроссельного газа для формирования одного или более рециркуляционных газовых потоков.
24. Система по п.23, причем система дополнительно включает второй теплообменник-ожижитель, размещенный и выполненный с возможностью принятия одного или более из указанных одного или более рециркуляционных газовых потоков для принятия метанового или природно-газового хладагента и/или по меньшей мере части одного или более потоков дроссельного газа и для сжижения указанного(-ных) рециркуляционного(-ых) газового(-ых) потока(-ов) косвенным теплообменом с указанным метановым или природно-газовым хладагентом и/или указанным дроссельным газом; и/или причем первый теплообменник-ожижитель размещен и выполнен с возможностью принятия одного или более из указанных одного или более рециркуляционных газовых потоков и для сжижения указанного(-ных) потока (-ов) косвенным теплообменом с метановым или природно-газовым хладагентом.
25. Система по п.24, причем система дополнительно включает одно или многие устройства для снижения давления, размещенные и выполненные с возможностью принятия и расширения одного или более из указанных одного или более сжиженных рециркуляционных газовых потоков для охлаждения и частичного испарения указанного(-ных) потока(-ов) и для подачи указанного(-ных) расширенного(-ных) рециркуляционного(-ых) газового(-ых) потока(-ов) в фазоразделительный резервуар, который принимает и разделяет расширенный первый расширенный первый LNG-поток.
26. Система по п.24, причем система дополнительно включает: одно или многие устройства для снижения давления, размещенные и выполненные с возможностью принятия и расширения одного или более из указанных одного или более сжиженных рециркуляционных газовых потоков, чтобы дополнительно охлаждать и частично испарять указанный(-ные) поток(-ки); дистилляционную колонну, размещенную и выполненную с возможностью принятия указанного(-ных) расширенного(-ных) рециркуляционного(-ых) газового(-ых) потока(-ов) и разделения указанного(-ных) потока(-ков) на обогащенный азотом головной паровой погон и обедненную азотом кубовую жидкость; и устройство для снижения давления, размещенное и выполненное с возможностью принятия и расширения потока обедненной азотом кубовой жидкости, выведенной из дистилляционной колонны, для дополнительного охлаждения и частичного испарения указанного потока и для подачи указанного расширенного потока кубовой жидкости в фазоразделительный резервуар, который принимает и разделяет расширенный первый LNG-поток.
27. Система по п.24, в которой первый теплообменник-переохладитель размещается и выполнен с возможностью принятия и переохлаждения первого добавочного LNG-потока и причем первый добавочный LNG-поток включает один или многие из указанных одного или более сжиженных рециркуляционных потоков.
28. Система по п.23, в которой один или многие компрессоры, которые размещены и выполнены с возможностью сжатия по меньшей мере части одного или более потоков дроссельного газа, кроме того, размещены и выполнены с возможностью введения одного или более из одного или более рециркуляционных газовых потоков в сырьевой поток природного газа перед поступлением сырьевого потока природного газа в первый теплообменник-ожижитель.
29. Система по п.17, в которой холодильный контур, размещенный и выполненный с возможностью циркуляции метанового или природно-газового хладагента, представляет собой замкнутый контур.
30. Система по п.17, в которой холодильный контур, размещенный и выполненный с возможностью циркуляции метанового или природно-газового хладагента, представляет собой незамкнутый контур.
