[发明专利]用于冷却工艺物流的方法和装置

说明书

本发明涉及冷却工艺物流的方法，所述物流例如工艺装置如炼厂、液化天然气装置或化学装置中的液态或气态物流，特别是得自于天然气处理的工艺物流，和用于该方法的装置。

本发明旨在提供可被设计为与传统装置相比具有更低容量同时仍然提供相当的冷却性能的方法和装置。该设计容量的降低明显节约了资金支出，能够使用更小的设备例如换热器、压缩机和冷凝器。

本发明提供了冷却工艺物流的方法，该方法包括至少以下步骤：

(a)在第一工艺温度下在第一冷却回路中使第一冷却剂供应物流与工艺物流换热，从而产生第一冷却剂返回物流和冷的工艺物流；

(b)使第一冷却剂返回物流通入第一冷却剂返回罐以提供热的第一冷却剂；

(c)从第一冷却剂返回罐中抽出一部分热的第一冷却剂作为热的第一冷却剂物流；

(d)在第二冷却回路中使冷的第二冷却剂物流与热的第一冷却剂物流换热，从而产生冷的第一冷却剂物流；

(e)使冷的第一冷却剂物流通入第一冷却剂供应罐以提供冷的第一冷却剂；

(f)从第一冷却剂供应罐中抽出一部分冷的第一冷却剂作为第一冷却剂供应物流；其中步骤(c)中热的第一冷却剂物流的流量响应于可由第二冷却回路获得的冷却负荷来控制，和由供应到返回缓冲的流量由工艺物流所需的冷却控制，和其中在一定时间内工艺物流的最小与最大冷却负荷之间的差值大于在所述时间内第二冷却回路的最小与最大冷却负荷之间的差值。

传统地，操作与工艺物流换热的第一冷却回路以对应于冷却回路所需的峰值容量提供特定的冷却负荷，所述峰值容量由所述工艺物流设定。这通过将相应的排热提供给第二冷却回路例如封闭的制冷循环来实现。

但可以排入第二冷却回路的热量可能由于外部条件例如环境温度而改变。另外，所需的工艺排热可能由于相同的外部条件而改变。实际上，在一些气候中白天与夜晚之间的温度变化可能超过10℃，有时超过20℃，和甚至超过30℃。

在低环境温度下，第二冷却回路可以将较大的冷却提供给第一冷却回路，但第一回路所需的工艺冷却较少。在本发明的方法中，由返回到供应罐的热的第一冷却剂物流的流量响应于可由第二冷却回路获得的冷却负荷来控制；而由供应到返回缓冲的冷的第一冷却剂的流量由所需的工艺冷却控制。当更多的热可以排入第二冷却回路时，热的第一冷却剂物流的流量可以增加，使得在步骤(d)中更多的热的第一冷却剂与冷的第二冷却剂换热，提供了更多的可以累积在冷的第一冷却剂缓冲供应罐中的冷的第一冷却剂。当需要从工艺中排出更多的热时，由供应到返回缓冲的冷的第一冷却剂流量增加。

当环境温度增加时，由第二冷却回路供应到第一冷却回路的冷却量减少和热的第一冷却剂物流的流量可以相应降低。如果由工艺物流施加给第一冷却回路的冷却负荷增加，可以增加第一冷却剂供应物流的流量以确保在受控、优选恒定的温度下提供冷的工艺物流。

例如由于增加的工艺物流冷却要求，增加第一冷却剂供应物流的流量可能消耗的冷的第一冷却剂比冷的第一冷却剂物流(通过与第二冷却回路换热)提供的更多。但在冷的第一冷却剂缓冲供应罐中累积的冷的第一冷却剂使得能够保持冷却装置的有效操作。

本发明的方法因此能够与设计用于满足工艺物流施加给装置的峰值负荷的传统回路相比减少第二冷却回路的容量。与针对峰值条件例如最大环境温度设计装置(该容量只在较低的环境条件下部分使用)相反，可以针对较低的容量设计第一和第二冷却回路。冷却工艺物流所需的冷的第一冷却剂(通过与第二冷却回路换热产生)的任何不足可由来自冷的第一冷却剂缓冲供应罐的冷的第一冷却剂满足。在较低的环境温度期间，第二冷却回路的冷却容量可能高于第一冷却回路冷却工艺物流所需的容量，和因此可以产生过量的冷的第一冷却剂和储存在冷的第一冷却剂供应罐中。

优选地，操作所述方法使得第一冷却剂返回罐中热的第一冷却剂的量和第一冷却剂供应罐中冷的第一冷却剂的量的总和保持在恒定值。当然，第一冷却剂的相对量可以在第一冷却剂供应罐与返回罐之间变化。

本发明因此允许提供容量比传统装置更低的冷却装置。例如可以对第二冷却回路提供降低至传统容量的约60％的容量，使得资金支出大大减少，即使尽管需要另外的缓冲罐和循环泵。

优选地，本发明的方法是至少24小时的连续方法和包含至少一个日夜周期，即步骤(a)-(g)在至少一个日夜周期内重复。更优选地，所述方法是持续一星期、优选一个月、更优选6个月和甚至更优选一年的连续方法。