[发明专利]用于冷却低温换热器的方法和设备以及使烃流液化的方法

权利要求书

1.一种用于冷却低温换热器的设备，所述低温换热器适用于使烃流液化，例如使天然气流液化，所述低温换热器布置成能够接收待液化的烃流和制冷剂，并能够使烃流与制冷剂进行热交换，从而至少部分地使烃流液化，以及能够排出至少部分液化的烃流和已经通过低温换热器的所消耗的制冷剂，该设备包括：

-使所消耗的制冷剂再循环回到低温换热器的制冷剂再循环回路，所述制冷剂再循环回路至少包括有压缩机、压缩机再循环阀、冷却器和第一焦耳-汤普森阀；

-可编程控制器，其布置成

(i)接收输入信号，所述输入信号表示一个或更多个控制变量的传感器信号；

(ii)生成控制信号以控制一个或更多个操纵变量；和

(iii)执行计算机程序，所述计算机程序包括具有至少三个模块的网络，其中所述至少三个模块中的一个或更多个接收输入信号中的一个或更多个的表达，并生成控制信号中的一个或更多个的表达；

以及其中所述至少三个模块均布置成：

(a)等待，直到接收一触发信号；和

(b)在收到触发信号时，开始执行一个或更多个计算机可读指令的预定顺序，至少直到达到该模块的预定模块目标；

以及，网络中的这些模块互连，使得由所述至少三个模块中的第二和第三模块接收的触发信号对应在所述至少三个模块中的第一模块达到该模块的预定目标时所产生的通讯信号。

2.如权利要求1所述的设备，其中，第二和第三模块相互并行操作，由此，这些模块中的一个的控制作用受一变量的约束，该变量受由第二模块和第三模块中的至少另一个操纵的一个或更多个操纵变量影响。

3.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述一个或更多个控制变量包括随时间的温度变化率。

4.如权利要求3所述的设备，其中，随时间的温度变化率包括下列中的一个或更多个：第一焦耳-汤普森阀吸入侧的制冷剂温度；第一焦耳-汤普森阀排出侧的制冷剂温度；低温换热器内部某一点处的烃流温度；低温换热器下游的烃流温度。

5.如前述权利要求中任一所述的设备，其中，所述一个或更多个控制变量包括低温换热器内或周围的选定的空间温度梯度。

6.如权利要求5所述的设备，其中，选定的空间温度梯度反映下列温差中的一个或更多个：消耗的制冷剂与低温换热器的制冷剂入口处的制冷剂之间的温差；第一焦耳-汤普森阀吸入侧的制冷剂与排出侧的制冷剂之间的温差。

7.如前述权利要求中任一所述的设备，其中，低温换热器包括用于蒸发制冷剂的壳侧和用于自动冷却制冷剂的管侧。

8.如权利要求7所述的设备，其中，所述选定的空间温度梯度反映低温换热器的壳侧与包含制冷剂的管侧之间的温差。

9.如前述权利要求中任一所述的设备，其中，在冷却器的下游和第一焦耳-汤普森阀的上游，一液/汽分离器设置在制冷剂再循环回路中，用以接收部分冷凝的制冷剂和将该部分冷凝的制冷剂流分离成液态重制冷剂部分和气态轻制冷剂部分，以及用以经由液体出口排出液态重制冷剂部分和经由气体出口排出气态轻制冷剂部分，所述液态重制冷剂部分和气态轻制冷剂部分被传送到低温换热器，其中第一焦耳-汤普森阀布置成控制这些所述液态重制冷剂部分和气态轻制冷剂部分中的一个的流通，优选控制轻制冷剂部分的流通。

10.如权利要求9所述的设备，其中，选定的空间温度梯度反映下列中的一个或更多个：消耗的制冷剂与低温换热器的气体出口和气态制冷剂入口之间的制冷剂之间的温差；消耗的制冷剂与低温换热器的液体出口和液态制冷剂入口之间的制冷剂之间的温差。

11.如前述权利要求中任一所述的设备，其中，所述一个或更多个控制变量包括下列中的一个或两个：第一焦耳-汤普森阀两侧的制冷剂流的第一温差；和压缩机的吸入侧的制冷剂流的吸入压力。

12.如前述权利要求中任一所述的设备，其中，所述一个或更多个操纵变量至少包括下列中的一个或两个：表示第一焦耳-汤普森阀的打开量的大小的第一焦耳-汤普森阀设定；和控制第一焦耳-汤普森阀上游的制冷剂压力的任何压力设定。

13.如权利要求12所述的设备，其中，压力设定包括表示压缩机再循环阀的打开量的大小的压缩机再循环阀设定。