[发明专利]用于天然气处理系统的制冷剂流体回路的制冷剂流体

说明书

一种用于在天然气处理系统(1)的制冷剂流体回路(4)中流通的制冷剂流体，该制冷剂流体被配置用于与储存在浮式结构(15)的至少一个罐(3)中的液化天然气进行热交换，该制冷剂流体包括25至35％mol的氮气或35至50％mol的氩气或40至50％mol的氮气和氩气的混合物，以及35至55％mol的甲烷，该制冷剂流体中甲烷和氮气和/或氩气的比例为制冷剂流体的70‑85％mol，剩余部分为至少由乙烷、丙烷和/或丁烷和/或乙烯和/或丙烯组成的碳氢化合物的混合物。

技术领域

本发明涉及浮式结构的领域，在该浮式结构中，至少一个发动机被供应天然气，并且该浮式结构还使得可以容纳或运输液化天然气。更具体地说，本发明涉及一种用于天然气处理系统的制冷剂，该天然气用作浮式结构的一个或多个发动机的燃料。

背景技术

为了更容易地长距离运输和/或储存气体，例如天然气，通常通过将气体冷却到低温，例如大气压下的-163℃来液化气体，以获得液化天然气，通常缩写为″LNG″，代表″Liquefied Natural Gas(液化天然气)″。然后，该液化天然气被装载到浮式结构的专用储罐中。

然而，这种罐从来不是完全绝热的，因此气体的自然蒸发是不可避免的，这种现象被称为BOG，是Boil-Off Gas(汽化气体)的缩写。因此，浮式结构的储罐包括液态天然气和气态天然气，气态天然气形成充气罐顶。

众所周知，以气态形式存在于罐中的至少一部分天然气可用于供应发动机，该发动机被设置成提供浮式结构的操作能量需求，特别是用于其推进和/或其为船上设备发电。为此，众所周知的做法是使气态天然气流通通过至少一个天然气处理系统，以允许其被加热，所述系统包括用作过热器的热交换器和压缩机，两者都位于发动机的上游。

还已知的实践是以这样的方式配置天然气处理系统，使得它可以允许气态天然气的提取部分冷凝。当罐中蒸发的天然气的量与浮式结构的操作能量需求相比太大时，天然气的冷凝可能是特别需要的，天然气处理系统使得可以冷凝罐中存在的蒸发的天然气，以便使其以液态返回罐中。这种液化系统尤其可以在浮式结构停止并且其一个或多个发动机的气态天然气消耗为零或几乎为零时实施。

这种天然气处理系统包括通过与流通通过至少一个专用制冷剂回路的制冷剂进行热交换来加热和/或冷凝天然气。

这种制冷剂在用于运输或储存天然气的浮式结构中的应用受到许多限制。特别是，在大气压时，制冷剂的状态变化温度必须在-200到15℃之间。此外，制冷剂必须没有腐蚀性或毒性。制冷剂还必须不包括燃烧化合物和环境法规禁止的化合物，例如氯氟烃或″CFCs″、全氟化碳或″PFCs″和氢氟碳化合物或″HCFCs″。

发明内容

本发明属于这种情况，并且旨在提出一种新颖的制冷剂，其被优化为在天然气的低温状态变化温度下操作，特别是在主要包含甲烷的天然气的低温状态变化温度下运行，其被特别配置为允许天然气的过冷以及加热。换句话说，制冷剂必须能够从两相状态转变为气态，以便将液态的LNG冷却到低于其在大气压力下的液化温度，即-163℃。这种相同的制冷剂还被配置成从气态转变为液态，从而引起BOG的加热，使得BOG被加热以供应给浮式结构上的消耗器。

本发明的另一个目的是提出一种廉价的制冷剂，其中在浮式结构上可以获得其大量的化合物，同时优化所述制冷剂在天然气处理系统内的热效率。

本发明涉及一种制冷剂，该制冷剂用于在制冷剂回路中流通，并被配置成与储存在浮式结构的至少一个罐中的液化天然气进行热交换，该制冷剂包括：

25至35％mol的氮气或35至50％mol的氩气或35至50％mol的氮气和氩气的混合物，

35至55％mol的甲烷；

所述制冷剂中甲烷与氮气和/或氩气的比例为制冷剂的70-85％mol，剩余部分包括至少由乙烷和/或丙烷和/或丁烷和/或乙烯和/或丙烯组成的碳氢化合物的混合物。