[发明专利]用于气体液化的方法和处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于使用多组分致冷剂来液化气体、尤其是天然 气的方法。

背景技术

气体、尤其是天然气的液化对较大工业设备，所谓的″基荷 (baseload)″设备以及调峰设备是公知的。此类设备具有共同性质，即 它们每时间单位转换大量的气体，因此，它们能承受巨额的预需投资。 每气体容积的成本也将随时间的推移而相对较低。多组分致冷剂通常 被用于上述设备，其原因在于这是达到足够低温最有效的方法。

Kleemenko(1959年第10届国际制冷大会)描述了一种用于基于 多股流换热器的使用进行天然气的多组分冷却和液化的工艺。

美国专利No.3,593,535描述了一种基于三股流螺旋换热器 (three-flow spiral heat exchanger)而用于相同目的的设备，该三股流 螺旋换热器具有用于冷凝流体的向上流向以及用于蒸发流体的向下流 向。

一种类似的设备可从美国专利No.3,364,685已知，但其中，换热 器为超过两等级压力并具有如上所述流向的双流换热器。

美国专利No.2,041,745描述了一种用于基于双流换热器(two-flow heat exchanger)而部分地液化天然气的设备，其中，致冷剂的最易挥 发性组分将在敞开处理(open process)中被冷凝下来。在此类敞开处 理中，要求气体成分适于该目的。密闭处理(closed process)通常具有 多用途。但是在需要液化气体尤其是天然气的许多地方(例如与天然 气地域分布有关)、设备将被布置于煤气管处且同时用卡车小船等等 运输液化气的地方不可能获得大规模效益。针对此类情况，需要更小 和更廉价的设备。

小型设备对小型气田(例如所谓的伴生气体)或对希望避免气体 燃烧的更大设备而言也将是便利的。在下文中，术语“产品气体(product gas)”与将被液化的天然气或其它气体同义使用。

对于上述设备，低投资费用比最佳能量优化更重要。此外，可在 工厂组装小型设备，并将其装入一个或一些标准集装箱而运输到要使 用的地点。

与本发明的同一申请人在美国专利No.6,751,984中描述了用于小 规模液化产品气体的构想。该构想基于双流换热器，这些双流换热器 具有用于冷凝流体的向下流向以及用于蒸发流体的向上流向。本质上 在一个压力级发生冷却。但是，此方法的缺点在于需要许多用于实现 该工艺的换热器，并且需要至少两个串联连接而用于冷凝产品气体的 初级换热器。这使得该工艺稍微有些复杂，而又并不那么适用于某些 应用。

发明目的

因此，本发明的目的是提供一种用于液化气体、尤其是天然气的 方法和处理设备，该方法和处理设备适用于小规模液化。本发明的另 一目的是提供一种用于气体液化而投资费用适度的设备。

因此，本发明的衍生目的是提供一种用于利用多组分致冷剂来冷 却和液化气体、尤其是天然气的方法和小型处理设备，其中，该设备 仅基于传统双流换热器以及优选地基于传统燃油润滑压缩机。

本发明的另一衍生目的是提供一种用于液化天然气的小型设备， 可以以在工厂组装的方式将该设备运输到使用地点。本发明的又一目 的是提供一种比已知构想更简单的构想，从而进一步降低成本、简化 操作和维护，并因此而增强适用性。

发明内容

通过根据权利要求1的方法和根据权利要求8的设备来实现上述 目的。

根据本发明的方法和设备的优选和可替代实施例在从属权利要求 中公开。

利用根据本发明的设备，实现了用于冷却和液化的小型设备，其 中，设备成本并未限制成本有效操作。同过组合设备的部件，从而避 免来自压缩机且将在某种程度上污染致冷剂的油随同致冷剂流到达设 备最冷的部分。由此避免油冻结和堵塞管道等等。