[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于冷却低温换热器的方法和设备。

在这里特别披露的各种实施例中，低温换热器适合于使烃流液化，例如天然气流。

在另一个方面，本发明涉及一种液化这种烃流的方法。

背景技术

一些类型的低温换热器是已知的。这样的低温换热器可以用于液化天然气流的方法中，以生成液化天然气(LNG)。在这种情况下，低温换热器通常能够接收待液化的烃流，并能够使烃流与至少部分蒸发的制冷剂进行热交换，从而使烃流至少部分地液化，以及能够排出至少部分液化的烃流。

根据流中烃的种类以及烃流通过低温换热器时所处的压力水平，例如天然气开始液化的典型温度可能在-135℃。

但是，在准备冷却和/或使烃流液化的正常操作之前，必须冷却低温换热器，例如，这是工厂启动例行程序的一部分。

为了防止破坏低温换热器，包括例如由低温换热器上的热膨胀及热收缩分布引起的泄漏，低温换热器的操作者和制作商一般建议尽可能地避免超过某一规定的、随时间的最大温度变化率。

另一方面，为了最小化低温换热器的非生产性或非最佳生产性期限，操作者通常希望以尽可能高速率冷却他们的低温换热器。

美国专利4809154描述了一种用于控制混合制冷剂型液化天然气生产设施的自动控制系统，其中优化了功能参数。通过调节参数实现了优化，所述参数包括混合制冷剂库存量、组成、压缩比以及压缩机涡轮速度，以对设施消耗的每单位能量达到最高的产品输出值。

更详细来说，美国专利′154的过程控制器系统是以并行处理计算机系统实施的，所述并行处理计算机系统允许并行控制在多处理器上待执行的工序，所述多处理器能访问一共用存储器，其中存储有表示与生产设施有关的每个传感器和每个控制器的当前状态的值。为管理并行控制过程，保存有请求队列和返回队列以及优先表，所述优先表用于解决平行操作过程回路之间的冲突。

美国专利′154的过程控制器系统在液化工序运行时能够令人满意地起到优化或保持所生产的液化气的最佳数量或质量。但是，美国专利′154的过程控制器系统不适于在启动时的初始冷却期间控制低温换热器，因为所需的待执行的步骤顺序不能利用优先表以及请求队列和返回队列进行处理。

发明内容

本发明提供了一种用于冷却低温换热器的设备，所述低温换热器适合于使烃流液化，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JT(焦耳-汤普森)阀；

-一可编程控制器，其布置成

(i)接收表示一个或更多个控制变量的传感器信号的输入信号；

(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序列，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。

在另一个方面，本发明提供了一种用于冷却低温换热器的方法，所述低温换热器适合于使烃流液化，例如天然气流，该方法包括步骤：

-提供一低温换热器，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，

-提供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一压缩机、一压缩机再循环阀，一冷却器和一第一JT阀；

-激活一可编程控制器，所述可编程控制器

(i)接收表示一个或更多个控制变量的传感器信号的输入信号；

(ii)生成控制信号以控制一个或更多个操纵变量；和