[发明专利]液化方法和系统

说明书

本发明是申请号为200980145955.3，申请日为2009年11月19日，发明名称为“液化方法和系统”的专利申请的分案申请。

背景技术

液化方法和系统是已知的，其中通过以逆布雷顿循环(Brayton cycle)使气态制冷剂膨胀而产生制冷。这些方法和系统通常采用两个膨胀器，其中使气态制冷剂在设备压降公差内膨胀到基本上相同压力。一些系统还包括多于两个膨胀器，其中冷膨胀器排放压力高于其余膨胀器的排放压力。这些方法和系统具有潜在地简单的压缩系统(因为并无流引入到压缩级之间)和简单的热交换器(因为存在更少的通路和集管)。另外一些方法和系统是开环系统，其利用液化流体作为制冷剂。

但用于液化的先前方法和系统由于若干原因是有问题的。举例而言，使用简单压缩系统和简单热交换器不能得到改进的效率。此外，使用开环系统的成本节省并不胜过使用闭环系统的灵活性。

需要一种液化方法和系统，其中预冷、液化和过冷的步骤更安全、高效且可靠。

发明内容

本发明的实施例通过提供安全、高效和可靠的系统和过程用于液化，特别地用于天然气液化而满足本领域中的这种需要。

根据一个示范性实施例，公开了一种使用闭环制冷系统的液化方法，该方法包括以下步骤：(a)在至少一个压缩机中压缩气态制冷剂流；(b)在第一热交换器中冷却该压缩气态制冷剂流；(c)在第一膨胀器中使自第一热交换器的冷却的压缩气态制冷剂流的至少第一部分膨胀以提供第一膨胀气态制冷剂流；以及，(d)在第二热交换器中通过与自第一膨胀器的第一膨胀气态制冷剂流的至少第一部分进行间接热交换而冷却且基本上液化进料气流以形成基本上液化的进料流，其中离开第一膨胀器的第一膨胀气态制冷剂流基本上为蒸汽。

根据另一示范性实施例，公开了一种使用闭环制冷系统的液化方法，该方法包括以下步骤：(a)在低压压缩机中压缩气态制冷剂流；(b)在高压压缩机中进一步压缩该压缩气态制冷剂流；(c)在第一热交换器中冷却该压缩气态制冷剂流；(d)在第一膨胀器中使自第一热交换器的冷却的压缩气态制冷剂流的至少第一部分膨胀以提供第一膨胀气态制冷剂流，其中自第一膨胀器的第一膨胀气态制冷剂流提供对第二热交换器和第一热交换器的冷却；(e)通过在第二热交换器和第一热交换器中与自第一膨胀器的第一膨胀气态制冷剂流进行间接热交换器来冷却并基本上液化进料气流；以及，(f)通过在过冷器交换器中与离开第二膨胀器的第二膨胀气态制冷剂流进行间接热交换而过冷该冷却且基本上液化的进料气流，其中离开第一膨胀器的第一膨胀气态制冷剂流和离开第二膨胀器的第二膨胀气态制冷剂流基本上为蒸汽，且第二膨胀气态制冷剂流的压力低于第一膨胀气态制冷剂流的压力。

根据又一示范性实施例，公开了一种用于液化的闭环系统，其包括：制冷回路，该制冷回路包括：第一热交换器；第二热交换器，其流体地联接到第一热交换器；第一膨胀器，其流体地联接到第一热交换器且适于自第一热交换器接受制冷剂流；第二膨胀器，其流体地联接到第二热交换器且适于自第二热交换器接受制冷剂流；以及，第三热交换器，其流体地联接到第一膨胀器且适于接受自第一膨胀器的第一膨胀气态制冷剂流和进料气流，其中自第一膨胀器的第一膨胀气态制冷剂流和自第二膨胀器的第二膨胀气态制冷剂流基本上为蒸汽流。

如本文所用的术语“基本上”在液相或气相的情形下表示相关流分别具有至少80摩尔%，优选地至少90摩尔%，特别地至少95摩尔%的液体含量或蒸汽含量，且可完全为液体或蒸汽。举例而言，陈述“离开第一膨胀器的第一膨胀气态制冷剂流基本上为蒸汽”表示该流为至少80摩尔%蒸汽且可为100摩尔%蒸汽。

根据另一示范性实施例，公开了一种使用具有至少两个膨胀器的闭环蒸汽膨胀循环来液化气态进料的方法，其中，第二膨胀器的排放压力低于第一膨胀器的排放压力，以及第一膨胀器提供液化气态进料所需制冷的至少一部分。

附图说明

前文的简要总结以及下文示范性实施例的详细描述，当结合附图阅读时更好理解。出于说明本发明的实施例的目的，在附图中示出本发明的示范性构造，但本发明并不限于所公开的具体方法和仪器。在附图中：

图1示出涉及本发明多方面的示范性气体液化系统和方法的流程图；

图2示出涉及本发明多方面的示范性气体液化系统和方法的流程图；

图3示出涉及本发明多方面的示范性气体液化系统和方法的流程图；

图4示出涉及本发明多方面的示范性气体液化系统和方法的流程图；

图5示出涉及本发明多方面的示范性气体液化系统和方法的流程图；