[发明专利]冷却烃物流的方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及冷却烃物流的方法及其设备。

这种要冷却的烃物流的重要实例是天然气物流。冷却可以包括使烃物流液化以产生液化烃物流，在要冷却的烃物流是天然气物流的情况下，液化烃物流为液化天然气(LNG)物流。

背景技术

天然气是有用的燃料来源，并且是各种碳氢化合物的来源。出于许多原因，人们通常希望在位于天然气物流源处或附近的液化天然气(LNG)工厂对天然气进行液化。举例来说，天然气在液态下能够比气态更为容易地进行储存和长距离运输，因为它体积小并且无需在高压下储存。

通常，主要包括甲烷的天然气在高压下进入液化天然气厂，并且进行预处理以产生适于在深冷温度下液化的纯净进料物流。净化气体利用热交换器通过多个冷却阶段进行处理，从而逐渐降低气体温度，直到完成液化。液化天然气随后能够进一步冷却和膨胀到适于储存和运输的最终大气压力。

除了甲烷之外，天然气通常包括一些重质烃类和杂质，包括但不限于二氧化碳、硫、硫化氢及其它硫化合物、氮气、氦、水、其它非烃酸性气体、乙烷、丙烷、丁烷、C₅₊烃和芳香族烃。这些或其它任意公知或已知的重质烃类和杂质会阻碍或妨碍通常已知的液化甲烷的方法，尤其是最经济有效的液化甲烷的方法。最知名或最提倡的使烃类液化，特别是使天然气液化的方法是基于在液化处理之前尽可能降低至少大部分重质烃类和杂质的水平。

重于甲烷以及通常乙烷的烃类典型地从天然气物流中以天然气液态产物(NGLs)冷凝和回收。甲烷通常在高压洗涤塔中与天然气液态产物分离，并且天然气液态产物随后在多个专用蒸馏塔中分馏以产生有用的烃类产品，如作为产品流本身或者供液化使用，例如作为制冷剂的组分。

同时，来自洗涤塔的甲烷随后进行液化以提供液化天然气。

美国专利申请No.2003/0046953公开了一种控制液化天然气生产的方法，其允许连续最大程度地利用可用功率驱动制冷循环，因为操作人员可以操控制冷剂之一的流量的设定值以及重混合制冷剂与轻混合制冷剂的流量比。

上述方法不能防止热交换器过冷到低于其最低温度极限或者不能避免温度降低过快所引起的热交换器的过大机械应力(热冲击)。发生这种情况时，热交换器会产生泄漏。本发明试图解决与烃物流冷却相关的这个及其它问题。

发明内容

在第一方面，本发明提供了一种在热交换器中使烃物流冷却的方法，至少包括步骤：

(a)提供烃物流；

(b)使烃物流在第一热交换器中与具有制冷剂物流流量的至少一个制冷剂物流进行热交换，从而提供具有烃物流流量的烃物流和至少一个返回制冷剂物流；

(c)给制冷剂物流流量输入第一设定值；和

(d)调节制冷剂物流流量和烃物流流量，直到达到设定值，其中：

(1)如果第一设定值大于制冷剂物流流量，则烃物流流量在制冷剂物流流量增大之前增大；

(2)如果第一设定值小于制冷剂物流流量，则制冷剂物流流量在烃物流流量减小之前减小；和

(3)如果烃物流流量减小，则制冷剂物流流量减小。

在第二方面，本发明提供了一种用于操作热交换器的设备，至少包括：

第一热交换器，具有用于烃物流的第一进口和用于冷却烃物流的第一出口，用于至少一个制冷剂物流的第二进口和用于返回制冷剂物流的第二出口；

制冷剂流量控制器，其测量与至少一个制冷剂物流的制冷剂物流流量成比例的信号以提供传送给高选择器的制冷剂流量信号，所述制冷剂流量控制器操作制冷剂阀以控制制冷剂物流的流量；

烃流量控制器，其测量与烃物流的烃物流流量成比例的信号以提供传送给低选择器的烃流量信号，所述烃流量控制器操作烃物流阀以控制烃物流的流量；

流量设定装置，其输入设定值以提供传送给低选择器和高选择器的设定值信号；

所述低选择器将设定值信号和烃物流流量信号中的最小值传送给制冷剂流量控制器；和

所述高选择器将设定值信号和制冷剂物流流量信号中的最大值传送给烃物流流量控制器。

附图说明

现在将参考非限制性附图仅以举例方式对本发明的实施例和实例进行描述，其中：

图1示意性地显示了用于冷却烃物流的设备的流程图，所述设备设置有用于执行本发明实施例的装置；

图2显示了根据本发明实施例的冷却烃物流的方法的控制原理图；

图3显示了根据本发明的另一实施例的冷却烃物流的方法的控制原理图。

具体实施方式