JP6557280B2 - 液化方法およびシステム - Google Patents
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Description
(a)第1供給温度で炭化水素流体供給流を提供することと、
(b)炭化水素流体供給流を第1部分と第2部分とに分割することと、
(c)炭化水素流体供給流の第1部分を第1混合冷媒に対して第1予冷却熱交換器で冷却して、第1予冷却温度で前記第1予冷却熱交換器を出る第1予冷却炭化水素流体流を形成することと、
(d)炭化水素流体供給流の第2部分を第1混合冷媒に対して第2予冷却熱交換器で冷却して、第2予冷却温度で第2予冷却熱交換器を出る第2予冷却炭化水素流体流を形成することと、
(e)主熱交換器のシェル側から蒸発した第2混合冷媒流を抜き取ることと、
(f)蒸発した第2混合冷媒流を圧縮および膨張させて、得られた第2混合冷媒温度の得られた第2混合冷媒流を形成することであって、得られた第2混合冷媒温度は第1供給温度に実質的に等しい、形成することと、
(g)得られた第2混合冷媒流を第1混合冷媒に対して第2予冷却熱交換器で冷却して、第3予冷却温度で第2予冷却熱交換器を出る予冷却された第2混合冷媒流を形成することと、
(h)第1予冷却炭化水素流体流および第2予冷却炭化水素流体流を組み合わせて、主熱交換器のチューブ側へ組み合わされた予冷却炭化水素流体流を導入することと、
(i)主熱交換器の前記チューブ側へ予冷却された第2混合冷媒流の少なくとも一部を導入することと、
(j)組み合わされた予冷却炭化水素流体流を主熱交換器のシェル側で第2混合冷媒に対して主熱交換器で冷却して、液化炭化水素流体流を形成することと、
(k)予冷却された第2混合冷媒流の少なくとも一部を主熱交換器のシェル側で流れ第2混合冷媒に対して主熱交換器で冷却して、少なくとも1つの冷却された第2混合冷媒流を形成することと、
(l)主熱交換器のチューブ側から少なくとも1つの冷却された第2混合冷媒流の各々を抜き取り、少なくとも1つの冷却された第2混合冷媒流の各々の各々を膨張させて、膨張された第2冷媒流を形成し、主熱交換器のシェル側へ少なくとも1つの膨張された第2混合冷媒流の各々を提供することと、を含む、方法。
ステップ(i)は、予冷却された第2混合冷媒流の液体部分および予冷却された第2混合冷媒流の蒸気部分を主熱交換器のチューブ側へ導入することを含む、態様1に記載の方法。
(p)蒸発した第1混合冷媒流を圧縮および冷却して得られた第1混合冷媒流を形成することと、
(q)第1予冷却熱交換器のチューブ側へ得られた第1混合冷媒流を導入することと、
(r)第1予冷却熱交換器のシェル側で第1混合冷媒の流れに対して第1予冷却熱交換器における得られた第1混合冷媒流を冷却して、冷却された第1混合冷媒流を形成することと、
(s)第1予冷却熱交換器から冷却された第1混合冷媒流を抜き取り、第1および第2の冷却された第1混合冷媒流へ冷却された第1混合冷媒流を分割することと、
(t)第1および第2の冷却された第1混合冷媒流の各々を膨張させて、第1および第2の膨張された第1混合冷媒流を形成することと、
(u)第1予冷却熱交換器のシェル側へ第1の膨張された第1混合冷媒流を導入することと、
(v)第2予冷却熱交換器のシェル側へ第2の膨張された第1混合冷媒流を導入することと、を更に含む、態様1から8のいずれか1つに記載の方法。
(d)第1混合冷媒に対して第2予冷却熱交換器における炭化水素流体供給流の第2部分を冷却して、第2予冷却温度で第2予冷却熱交換器を出る第2予冷却炭化水素流体流を形成することを含み、第2予冷却熱交換器が、第1予冷却熱交換器と同一の役割を有する、態様1から9のいずれか1つに記載の方法。
(a)第1供給温度で炭化水素流体供給流を提供することと、
(b)第1予冷却熱交換器で炭化水素流体供給流を冷却して、第1予冷却温度で第1予冷却熱交換器を出る第1予冷却炭化水素流体流を形成することと、
(c)主熱交換器のシェル側から第1蒸発低圧混合冷媒流を抜き取ることと、
(d)蒸発低圧混合冷媒流を圧縮および冷却して、第1の得られた冷媒温度の得られた冷媒流を形成することと、
(e)得られた冷媒流を蒸気である第1の得られた混合冷媒流と液体である第2の得られた混合冷媒流とに分離させることと、
(f)第1の得られた混合冷媒流を主熱交換器のチューブ側に導入することと、
(g)主熱交換器のチューブ側の第1の得られた混合冷媒流を冷却することと、
(h)第2位置で主熱交換器のチューブ側から冷却された第1の得られた混合冷媒流から抜き出し膨張させて、第1の得られた混合冷媒流を生成することと、
(i)膨張された第1の得られた混合冷媒流を第1位置で主熱交換器のシェル側へ導入することと、
(j)第2の得られた混合冷媒流を補助熱交換器のチューブ側へ導入することと、
(k)補助熱交換器のシェル側を介して流動する第2膨張混合冷媒流に対して第2の得られた混合冷媒流を冷却して、冷却された第2の得られた混合冷媒流を形成することと、
(l)補助熱交換器のチューブ側から冷却された第2の得られた混合冷媒流を抜き出すことと、
(m)冷却された第2の得られた混合冷媒流の少なくとも第1の部分を第2位置で膨張させて主熱交換器のシェル側へ導入することと、を含み、第2位置は第1位置よりも主熱交換器の温端部へ近い、方法。
(o)補助熱交換器のシェル側から第2蒸発低圧混合冷媒流を抜き取ることと、
(p)ステップ(d)を行う前に、第2蒸発低圧混合冷媒流と第1蒸発低圧混合冷媒流を組み合わせることと、を更に含む、態様11に記載の方法。
(k)補助熱交換器のシェル側を介して流動する第2膨張混合冷媒流に対して第2の得られた混合冷媒流を冷却して、冷却された第2の得られた混合冷媒流を形成することを含み、第2膨張混合冷媒流は第2の得られた混合冷媒の一部、閉冷却ループの一部である第2混合冷媒からなる群より選択される、態様11から12のいずれか1つに記載の方法。
(l)補助熱交換器のシェル側を介して流動する第2膨張混合冷媒流に対して第2の得られた混合冷媒流を冷却して、冷却された第2の得られた混合冷媒流を形成することを含み、第2膨張混合冷媒流は閉冷却ループの一部である第2混合冷媒である、態様11から13のいずれか1つに記載の方法。
炭化水素流体供給流に流動的に接続され、炭化水素流体供給流を第1冷媒に対して間接熱交換により環境温度より低く冷却して、予冷却された炭化水素流体供給流を生成し、第1冷媒に対して第2冷媒流を冷却して、予冷却された第2冷媒流を生成するよう操作上構成された予冷却サブシステムであって、第1および第2冷媒は混合冷媒をそれぞれ含み、予冷却サブシステムは第1予冷却熱交換器および第2の第1予冷却熱交換器を備え、第1予冷却熱交換器は、第1冷媒に対して間接熱交換により少なくとも1つの流体流を含む第1の流体流の組を冷却するよう操作上構成され、第2予冷却熱交換器は、第1冷媒に対して間接熱交換により少なくとも1つの流体流を含む第2対の流体流を冷却するよう操作上構成され、第1および第2流体流の少なくとも1つが炭化水素流体を含み、第1および第2流体流の少なくとも1つが第2冷媒を含む、予冷却サブシステムと、
予冷却サブシステムに流動的に係合され、予冷却炭化水素流体流および予冷却された第2冷媒流を受け、かつ予冷却された炭化水素流体流を第2冷媒に対して間接熱交換により冷却して、少なくとも部分的に液化された炭化水素流体生成物流を生成するよう操作上構成された主熱交換器と、を備え、
第1および第2冷媒は共に混合冷媒であり、
第1および第2の流体流の組のうちの一方は、第1および第2の流体流の組のうちの他方のいずれの流体流にも見られない組成を有する少なくとも1つの流体流を有し、
第1の流体流の組の各々は、第2の流体流の組の各々が第2予冷却熱交換器を出入りするときと実質的に同一の温度で第1予冷却熱交換器を出入りする、装置。
図2によれば、窒素3.4%、メタン90%、エチレン5%、プロパン1.5%、より重質な炭化水素の残余を含み、1,030psia(7,102キロパスカル)の圧力および華氏118度(321ケルビン)の温度の18,450ポンドモル/時(8,369キロモル/時)の天然ガス201が、液化される。それは、最初に第1予冷却熱交換器240で華氏−8度(251ケルビン)まで冷却される。それは、その後主低温熱交換器(MCHE)246冷却および液化される。MCHEを去る流れ204は華氏−241.4度(121.3ケルビン)である。
図6によれば、窒素0.2%、メタン97.8%、エチレン1.3%、プロパン0.5%、n−ブタンおよびイソブテン0.2%およびより重質の炭化水素を残余に含む、1,320psia(9,101キロパスカル)の圧力で、華氏75.2度(297ケルビン)の温度の124,291ポンドモル/時(56,377キロモル/時)の天然ガスが液化される。それは、2つの流れ665および667に分割される。第1供給流665は、全流動の48.4%であり、第1予冷却熱交換器640で華氏−70.1度(216ケルビン)の同一温度まで冷却される。第2供給流667は、全流動の51.6%であり、第2予冷却熱交換器642で華氏−70.1度(216ケルビン)の同一温度まで冷却される。結果として得られた2つの予冷却供給流666および668は組み合わせられ602その後主低温熱交換器646(MCHE)で冷却され液化され、MCHEを華氏−245.8度(119ケルビン)で去る。
本開示は以下の態様も包含する。
[1] 炭化水素供給流を液化する方法であって、
(a)第1供給温度で炭化水素流体供給流を提供することと、
(b)前記炭化水素流体供給流を第1部分と第2部分とに分割することと、
(c)前記炭化水素流体供給流の前記第1部分を第1混合冷媒に対して第1予冷却熱交換器で冷却して、第1予冷却温度で前記第1予冷却熱交換器を出る第1予冷却炭化水素流体流を形成することと、
(d)前記炭化水素流体供給流の前記第2部分を前記第1混合冷媒に対して第2予冷却熱交換器で冷却して、第2予冷却温度で前記第2予冷却熱交換器を出る第2予冷却炭化水素流体流を形成することと、
(e)主熱交換器のシェル側から蒸発した第2混合冷媒流を抜き取ることと、
(f)前記蒸発した第2混合冷媒流を圧縮および膨張させて、得られた第2混合冷媒温度の得られた第2混合冷媒流を形成することであって、前記得られた第2混合冷媒温度は前記第1供給温度に実質的に等しい、形成することと、
(g)前記得られた第2混合冷媒流を前記第1混合冷媒に対して前記第2予冷却熱交換器で冷却して、第3予冷却温度で前記第2予冷却熱交換器を出る予冷却された第2混合冷媒流を形成することと、
(h)前記第1予冷却炭化水素流体流および前記第2予冷却炭化水素流体流を組み合わせて、前記主熱交換器のチューブ側へ前記組み合わされた予冷却炭化水素流体流を導入することと、
(i)前記主熱交換器の前記チューブ側へ前記予冷却された第2混合冷媒流の少なくとも一部を導入することと、
(j)前記組み合わされた予冷却炭化水素流体流を前記主熱交換器の前記シェル側で前記第2混合冷媒に対して前記主熱交換器で冷却して、液化炭化水素流体流を形成することと、
(k)前記予冷却された第2混合冷媒流の前記少なくとも一部を前記主熱交換器の前記シェル側で前記第2混合冷媒の流れに対して前記主熱交換器で冷却して、少なくとも1つの冷却された第2混合冷媒流を形成することと、
(l)前記主熱交換器の前記チューブ側から前記少なくとも1つの冷却された第2混合冷媒流の各々を抜き取り、前記少なくとも1つの冷却された第2混合冷媒流の前記各々の前記各々を膨張させて、膨張された第2冷媒流を形成し、前記主熱交換器の前記シェル側へ前記少なくとも1つの膨張された第2混合冷媒流の各々を提供することと、を含む、方法。
[2] (m)前記予冷却された第2冷媒混合流の蒸気部分から前記予冷却された第2混合冷媒流の液体部分を分離させることを更に含み、
ステップ(i)は、予冷却された第2混合冷媒流の前記液体部分および前記予冷却された第2混合冷媒流の前記蒸気部分を前記主熱交換器の前記チューブ側へ導入することを含む、上記態様1に記載の方法。
[3] 前記第2予冷却温度および第3予冷却温度は、前記第1予冷却温度に実質的に等しい、上記態様1に記載の方法。
[4] ステップ(f)は、前記第2混合冷媒流を圧縮および冷却して、得られた第2混合冷媒温度の得られた第2混合冷媒流を形成することを含み、前記得られた第2混合冷媒温度は前記第1供給温度に実質的に等しく、前記得られた第2混合冷媒流の実質的に全てが蒸気相である、上記態様1に記載の方法。
[5] ステップ(c)は、第1予冷却熱交換器のシェル側を介して流動する第1混合冷媒に対して前記第1予冷却熱交換器のチューブ側における前記炭化水素流体供給流の前記第1部分を冷却して、第1予冷却温度で前記第1予冷却熱交換器を出る第1予冷却炭化水素流体流を形成することを含む、上記態様1に記載の方法。
[6] ステップ(d)は、第2予冷却熱交換器のシェル側を介して流動する前記第1混合冷媒に対して前記第2予冷却熱交換器のチューブ側で前記炭化水素流体供給流の前記第2部分を冷却して、第2予冷却温度で前記第2予冷却熱交換器を出る第2予冷却炭化水素流体流を形成することを含む、上記態様5に記載の方法。
[7] 第2のステップ(d)は、前記第1混合冷媒に対して前記炭化水素流体供給流の前記第2部分第2予冷却熱交換器を冷却して、第2予冷却温度で前記第2予冷却熱交換器を出る第2予冷却炭化水素流体流を形成することを含み、前記第2予冷却熱交換器は前記第1予冷却熱交換器とは異なる形状を有する、上記態様1に記載の方法。
[8] (n)前記第1および第2予冷却熱交換器の各々のシェル側を介して流動する閉冷却ループにおいて前記第1混合冷媒を循環させることを更に含む、上記態様1に記載の方法。
[9] (o)前記第1および第2予冷却熱交換器の各々のシェル側から蒸発した第1混合冷媒流を抜き取ることと、
(p)前記蒸発した第1混合冷媒流を圧縮および冷却して、得られた第1混合冷媒流を形成することと、
(q)前記第1予冷却熱交換器のチューブ側へ前記得られた第1混合冷媒流を導入することと、
(r)前記第1予冷却熱交換器の前記シェル側で前記第1混合冷媒の流れに対して前記第1予冷却熱交換器における前記得られた第1混合冷媒流を冷却して、冷却された第1混合冷媒流を形成することと、
(s)前記第1予冷却熱交換器から前記冷却された第1混合冷媒流を抜き取り、前記冷却された第1混合冷媒流を第1および第2の冷却された第1混合冷媒流へ分割することと、
(t)前記第1および第2の冷却された第1混合冷媒流の各々を膨張させて、第1および第2の膨張された第1混合冷媒流を形成することと、
(u)前記第1予冷却熱交換器の前記シェル側へ前記第1の膨張された第1混合冷媒流を導入することと、
(v)前記第2予冷却熱交換器のシェル側へ前記第2の膨張された第1混合冷媒流を導入することと、を更に含む、上記態様1に記載の方法。
[10] ステップ(d)は、
(d)前記第1混合冷媒に対して第2予冷却熱交換器における前記炭化水素流体供給流の前記第2部分を冷却して、第2予冷却温度で前記第2予冷却熱交換器を出る第2予冷却炭化水素流体流を形成することを含み、前記第2予冷却熱交換器は前記第1予冷却熱交換器と同一の冷却役割を有する、上記態様1に記載の方法。
Claims (10)
- 炭化水素供給流を液化する方法であって、
(a)第1供給温度で炭化水素流体供給流を提供することと、
(b)前記炭化水素流体供給流を第1部分と第2部分とに分割することと、
(c)前記炭化水素流体供給流の前記第1部分を第1混合冷媒に対して第1予冷却熱交換器で冷却して、第1予冷却温度で前記第1予冷却熱交換器を出る第1予冷却炭化水素流体流を形成することと、
(d)前記炭化水素流体供給流の前記第2部分を前記第1混合冷媒に対して第2予冷却熱交換器で冷却して、第2予冷却温度で前記第2予冷却熱交換器を出る第2予冷却炭化水素流体流を形成することと、
(e)主熱交換器のシェル側から蒸発した第2混合冷媒流を抜き取ることと、
(f)前記蒸発した第2混合冷媒流を圧縮および冷却させて、得られた第2混合冷媒温度の得られた第2混合冷媒流を形成することであって、前記得られた第2混合冷媒温度は前記第1供給温度に実質的に等しい、形成することと、
(g)前記得られた第2混合冷媒流を前記第1混合冷媒に対して前記第2予冷却熱交換器で冷却して、第3予冷却温度で前記第2予冷却熱交換器を出る予冷却された第2混合冷媒流を形成することと、
(h)前記第1予冷却炭化水素流体流および前記第2予冷却炭化水素流体流を組み合わせて、前記主熱交換器のチューブ側へ前記組み合わされた予冷却炭化水素流体流を導入することと、
(i)前記主熱交換器の前記チューブ側へ前記予冷却された第2混合冷媒流の少なくとも一部を導入することと、
(j)前記組み合わされた予冷却炭化水素流体流を前記主熱交換器の前記シェル側で前記第2混合冷媒に対して前記主熱交換器で冷却して、液化炭化水素流体流を形成することと、
(k)前記予冷却された第2混合冷媒流の前記少なくとも一部を前記主熱交換器の前記シェル側で前記第2混合冷媒の流れに対して前記主熱交換器で冷却して、少なくとも1つの冷却された第2混合冷媒流を形成することと、
(l)前記主熱交換器の前記チューブ側から前記少なくとも1つの冷却された第2混合冷媒流の各々を抜き取り、前記少なくとも1つの冷却された第2混合冷媒流の前記各々の前記各々を膨張させて、膨張された第2冷媒流を形成し、前記主熱交換器の前記シェル側へ前記少なくとも1つの膨張された第2混合冷媒流の各々を提供することと、を含み、
少なくとも、第1予冷却熱交換器又は第2予冷却熱交換器の1つで第1混合冷媒及び/又は第2混合冷媒を予冷却することによって、冷媒の冷却役割を前記第1予冷却熱交換器と前記第2予冷却熱交換器とで独立に制御する、方法。 - (m)前記予冷却された第2冷媒混合流の蒸気部分から前記予冷却された第2混合冷媒流の液体部分を分離させることを更に含み、
ステップ(i)は、予冷却された第2混合冷媒流の前記液体部分および前記予冷却された第2混合冷媒流の前記蒸気部分を前記主熱交換器の前記チューブ側へ導入することを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第2予冷却温度および第3予冷却温度は、前記第1予冷却温度に実質的に等しい、請求項1に記載の方法。
- ステップ(f)は、前記第2混合冷媒流を圧縮および冷却して、得られた第2混合冷媒温度の得られた第2混合冷媒流を形成することを含み、前記得られた第2混合冷媒温度は前記第1供給温度に実質的に等しく、前記得られた第2混合冷媒流の実質的に全てが蒸気相である、請求項1に記載の方法。
- ステップ(c)は、第1予冷却熱交換器のシェル側を介して流動する第1混合冷媒に対して前記第1予冷却熱交換器のチューブ側における前記炭化水素流体供給流の前記第1部分を冷却して、第1予冷却温度で前記第1予冷却熱交換器を出る第1予冷却炭化水素流体流を形成することを含む、請求項1に記載の方法。
- ステップ(d)は、第2予冷却熱交換器のシェル側を介して流動する前記第1混合冷媒に対して前記第2予冷却熱交換器のチューブ側で前記炭化水素流体供給流の前記第2部分を冷却して、第2予冷却温度で前記第2予冷却熱交換器を出る第2予冷却炭化水素流体流を形成することを含む、請求項5に記載の方法。
- 第2のステップ(d)は、前記第1混合冷媒に対して前記炭化水素流体供給流の前記第2部分を第2予冷却熱交換器で冷却して、第2予冷却温度で前記第2予冷却熱交換器を出る第2予冷却炭化水素流体流を形成することを含み、前記第2予冷却熱交換器は前記第1予冷却熱交換器とは異なる形状を有する、請求項1に記載の方法。
- (n)前記第1および第2予冷却熱交換器の各々のシェル側を介して流動する閉冷却ループにおいて前記第1混合冷媒を循環させることを更に含む、請求項1に記載の方法。
- (o)前記第1および第2予冷却熱交換器の各々のシェル側から蒸発した第1混合冷媒流を抜き取ることと、
(p)前記蒸発した第1混合冷媒流を圧縮および冷却して、得られた第1混合冷媒流を形成することと、
(q)前記第1予冷却熱交換器のチューブ側へ前記得られた第1混合冷媒流を導入することと、
(r)前記第1予冷却熱交換器の前記シェル側で前記第1混合冷媒の流れに対して前記第1予冷却熱交換器における前記得られた第1混合冷媒流を冷却して、冷却された第1混合冷媒流を形成することと、
(s)前記第1予冷却熱交換器から前記冷却された第1混合冷媒流を抜き取り、前記冷却された第1混合冷媒流を第1および第2の冷却された第1混合冷媒流へ分割することと、
(t)前記第1および第2の冷却された第1混合冷媒流の各々を膨張させて、第1および第2の膨張された第1混合冷媒流を形成することと、
(u)前記第1予冷却熱交換器の前記シェル側へ前記第1の膨張された第1混合冷媒流を導入することと、
(v)前記第2予冷却熱交換器のシェル側へ前記第2の膨張された第1混合冷媒流を導入することと、を更に含む、請求項1に記載の方法。 - ステップ(d)は、
(d)前記第1混合冷媒に対して第2予冷却熱交換器における前記炭化水素流体供給流の前記第2部分を冷却して、第2予冷却温度で前記第2予冷却熱交換器を出る第2予冷却炭化水素流体流を形成することを含み、前記第2予冷却熱交換器は前記第1予冷却熱交換器と同一の冷却役割を有する、請求項1に記載の方法。
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