[发明专利]天然气的液化

说明书

技术领域

本发明涉及使富烃原料馏分尤其是天然气与氮制冷回路相对地液化的方法，其中将原料馏分与待加热的气态氮相对地进行冷却，及将原料馏分与待蒸发的液态氮相对地进行液化。 

背景技术

富烃气体尤其是天然气的液化在商业上在每天10至30,000吨LNG(日吨产量)的产量范围内进行。对于中型产能的设备即具有300至3,000吨LNG的日吨产量的液化过程和大型产能的设备即具有3,000至30,000吨LNG的日吨产量的液化过程，本领域技术人员努力通过高效率最优化运行成本。与此不同，对于更小型的设备即具有10至300吨LNG的日吨产量的液化过程，重视低的投资成本。对于此类设备，其中例如将氮或氮-烃混合物用作工作介质的自身制冷装置的投资成本比例相当大。因此，任选地省略掉在液化装置中的制冷，并引入合适的制冷剂。在此情况下通常使用液态氮，并在将其用作制冷剂之后以气态形式排放至大气。若位于附近的空气分离设备能够以低廉成本提供未使用的产品量的液态氮，则这一构思对于小型液化设备而言很有商业价值。 

出于成本原因，对于小型液氮冷却的设备，通常使用焊接的铝片式热交换器。但是该装置对强烈的热负荷很敏感，强烈的热负荷是其例如通过制冷剂的过量供应和/或在热与冷的工艺流之间大的温差而引起的。所产生的机械应力会造成该装置的损坏。 

此外还应当注意的是，在液化过程中不允许低于原料馏分的凝结温度。甲烷的凝结点为-182℃，明显高于氮的常压沸点-196℃。设备冻结总是会引起非期望的运行故障，而且会额外造成永久性损坏。 

第5,390,499号美国专利公开了一种使富烃原料馏分液化的方法。该方法尤其适合于如前所述的小型产能设备。在该第5,390,499号美国专利所述的液化方法中，待液化的气体在两个分离的热交换器中与氮相对地进行冷却及液化。在此，低沸点的液态氮在第二热交换器中完全蒸发，直至加热到一个温度，在该温度下可以利用分离塔从待液化的气体以液态形式排出较重的原料气成分。但是在第5,390,499号美国专利中所述的工艺过程中，使氮完全蒸发的位点可以取决于负荷剧烈波动。这会导致非期望的工艺条件，而产生上述缺点。 

发明内容

本发明的目的在于，阐述使富烃原料馏分液化的方法，其避免了上述缺点，并且尤其是提供不易发生运行故障和损坏的方法。 

为了实现该目的，建议使富烃原料馏分液化的方法，其特征在于， 

-在至少三级的热交换过程中将原料馏分冷却及液化， 

-其中在该热交换过程的第一区段中将原料馏分与过热的气态氮相对地进行冷却，直至实现基本上完全分离出较重的成分， 

-在该热交换过程的第二区段中将去除了较重成分的原料馏分与待过热的气态氮相对地进行部分液化，及 

-在该热交换过程的第三区段中将原料馏分与有待部分蒸发的氮相对地进行液化。 

术语“重的成分”是指乙烷以上的烃类。 

根据本发明的使富烃原料馏分液化的方法的其他有利的实施方案的特征在于， 

-在一个或多个热交换器中实施三级热交换过程， 

-将去除了较重成分的原料馏分的凝结压力调节到1至15巴、优选1至8巴的数值，及 

-将待过热的气态氮的沸腾压力调节到5至30巴、优选10至20巴的数值。 

以下将根据附图所示的实施例，详细解释根据本发明的富烃原料馏分液化方法以及该方法的其他有利的实施方案。

附图说明

图1所示为根据本发明的实施方案。 

具体实施方式

将待液化的富烃原料馏分经过管路1送至热交换器E1。该热交换器分为a至c三个区段或阶段。在这些区段或阶段之间的界限由两条虚线显示。在热交换器E1的最热的区段a中，将富烃原料馏分与经过管路9送至热交换器E1的过热的气态氮相对地进行冷却，直至可以在设置在热交换器E1下游的分离塔D2中将重的成分从原料馏分中分离出。为此将冷却的原料馏分从热交换器E1经过管路1′送至分离塔D2。从分离塔的塔底经过其中设置有阀门V1的管路2′排出非期望的重的液态成分，并从该过程排出。 

可以使用精馏塔代替附图中所示的分离塔D2，精馏塔更加精确地从原料馏分中分离出重的成分或更高级的烃类。