[发明专利]冷却天然气物流并分离冷却的物流成各种馏分的方法与系统

权利要求书

1.冷却天然气物流并将冷却的气体物流分离成沸点不同的各种馏分例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和冷凝物的方法，该方法包括：

-在至少一个换热器组件内冷却所述气体物流；

-在入口分离器内使冷却的气体物流分离成富含甲烷的流体馏分和贫含甲烷的流体馏分；

-将来自所述入口分离器的所述贫含甲烷的流体馏分加入分馏塔，在其中进一步分离成富含甲烷的流体馏分与贫含甲烷的流体馏分；

-将至少一部分来自所述入口分离器的所述富含甲烷的流体馏分加入旋风膨胀与分离装置，在其中使所述流体馏分膨胀并进而进一步冷却和分离成富含甲烷的基本上为气体的流体馏分和贫含甲烷的基本上为液体的流体馏分；和

-将来自所述旋风膨胀与分离装置的所述贫含甲烷的流体馏分加入分馏塔以进行进一步的分离，

-其中所述旋风膨胀与分离装置包括：

a)用于对所述富含甲烷的流体馏分施加涡流运动的涡流赋予叶片组件，所述叶片设置在喷嘴上游，其中在所述喷嘴内使所述富含甲烷的流体馏分加速并膨胀及进而进一步冷却，以便离心力将涡流的流体物流分离成富含甲烷的流体馏分和贫含甲烷的流体馏分，和所述涡流赋予叶片从所述喷嘴上游的鱼雷状中心主体上至少部分沿径向突出，其中所述中心主体的外径大于所述喷嘴的内径，或者

b)具有出口部分的节流阀，所述出口部分装配有对流经流体出口通道的所述流体物流施加涡流运动的涡流赋予设施，从而诱导液滴朝所述流体出口通道的外周产生涡流并聚结。

2.权利要求1的方法，其中所述换热器组件包括第一换热器和制冷器以冷却所述天然气物流，以便供应到所述旋风膨胀与分离装置入口的所述富含甲烷的流体馏分的温度介于-20至-60℃，和其中使由所述旋风膨胀与分离装置排放的冷却的富含甲烷的馏分流经第一换热器以冷却所述气体物流。

3.权利要求2的方法，其中所述换热器组件进一步包括其中在将所述天然气物流加入所述制冷器之前使由所述第一换热器排放的冷却的天然气物流进一步冷却的第二换热器，其中将来自所述分馏塔底部的冷流体供应到第二换热器以冷却第二换热器内的所述天然气物流。

4.权利要求1的方法，其中所述旋风膨胀与分离装置包括喷嘴和在该旋风膨胀与分离装置的喷嘴内的等熵膨胀效率为至少80％。

5.冷却天然气物流并将冷却的气体物流分离成沸点不同的各种馏分例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和冷凝物的系统，该系统包括：

-冷却所述天然气物流的至少一个换热器组件；

-分离所述冷却的天然气物流的入口分离器，所述入口分离器具有用于排放富含甲烷的流体馏分的上部出口和用于排放贫含甲烷的流体馏分的下部出口；

-与所述入口分离器的所述下部出口相连的分馏塔，在该塔中从所述入口分离器的所述下部出口中排放的至少部分所述贫含甲烷的馏分被进一步分离成富含甲烷的基本上为气体的流体馏分和贫含甲烷的基本上为液体的流体馏分；

-与所述入口分离器的所述上部出口相连的旋风膨胀与分离装置，在所述装置内使所述富含甲烷的流体馏分膨胀并进而进一步冷却和分离成富含甲烷的流体馏分和贫含甲烷的流体馏分；和

-将来自所述旋风膨胀与分离装置的所述贫含甲烷的流体馏分加入所述分馏塔以进一步分离的供应管道，

-其中所述旋风膨胀与分离装置包括：

a)用于对所述富含甲烷的流体馏分施加涡流运动的涡流赋予叶片组件，所述叶片设置在喷嘴上游，其中在所述喷嘴内使所述富含甲烷的流体馏分加速并膨胀及进而进一步冷却，以便离心力将涡流的流体物流分离成富含甲烷的流体馏分和贫含甲烷的流体馏分，和所述涡流赋予叶片从所述喷嘴上游的鱼雷状中心主体上至少部分沿径向突出，其中所述中心主体的外径大于所述喷嘴的内径，或者

b)具有出口部分的节流阀，所述出口部分装配有对流经流体出口通道的所述流体物流施加涡流运动的涡流赋予设施，从而诱导液滴朝所述流体出口通道的外周产生涡流并聚结。