统RCa中涉及的膨胀装置3a连接的第二压缩装置6a压缩以后，将来自第 一换热器2的物料气体引入第一换热器2中，其后在通过与使用具有高沸点或大热容量的 传热介质的另一兰金循环系统RCb中涉及的膨胀装置3b连接的第二压缩装置6b压缩以 后，将来自第一换热器2的物料气体引入第一换热器2中。通过用使用相对于传递LNG的冷 中涉及的传热介质具有不同沸点或热容量的多种传热介质的多个兰金循环系统构建以及 通过相对于波动元素如液化流体的供应量和供应压力调整可能容易控制的控制元素如各 兰金循环系统中传热介质的流速和压力而赋予稳定且具有良好能量效率的液化流体供应。 [0063] 如本文提及的具有不同沸点或热容量的多种传热介质不仅包括其中物质本身是 不同的情况和其中构成混合物或化合物的物质是不同的情况，而且包括其中多种物质的混 合物的组成是不同的情况。例如，具有不同的特征的两个兰金循环系统可通过用20%甲烷、 40%乙烧和40%丙烷的混合物形成一种传热介质并用2%甲烧、49%乙烧和49%丙烷的混 合物形成另一种传热介质而构成。通过其组合，可实现与各种波动元素匹配的冷或冷能的 传递，并可实现能量至与膨胀装置连接的压缩装置的有效传递。
[0064] 另外，当使用具有不同组分的传热介质时，可形成进一步更宽范围的热传递功能。 换言之，由于LNG的冷的温度与物料气体的沸点或如上所述压缩气体（流体）的温度之间 的关系，LNG的冷可使用的温度带存在限制，使得LNG的冷可通过如第四示例结构中串联排 列一个兰金循环系统RCa和另一兰金循环系统RCb而用于多个温度带。例如，LNG的冷能可 通过在一个兰金循环系统RCa中使用"甲烷+乙烷+丙烷"混合物并在另一兰金循环系统 RCb中使用"乙烷+丙烷+ 丁烷"混合物而在多个温度带中热传递。LNG的冷能可通过如第 四示例结构中串联排列一个兰金循环系统RCa和另一兰金循环系统RCb以及通过在一个兰 金循环系统RCa中使用例如-150至-100°C的LNG冷能并在另一兰金循环系统RCb中使用 例如-150至-100°C的LNG冷能而有效地使用。另外，当这用作用于将氮气压缩的能量时， 每液化氮气产量所需的能量（消耗的电力）可极大地降低。
[0065] 如上所示基于各描述性图描述了各个示例结构；然而，本发明设备或本发明液化 设备不限于这些，而是以较宽的概念，包括其组成元件的组合或者与其它相关已知组成元 件组合构成。
【主权项】
1. 用于将流体冷却并压缩以产生低温压缩流体的设备，所述设备使用兰金循环系统， 其包括： 用于将传热介质绝热压缩的第一压缩装置（1); 用于将绝热压缩传热介质恒压加热的第一换热器（2); 用于将热传热介质绝热膨胀的至少一个膨胀装置（3, 3a，3b); 用于将绝热膨胀传热介质恒压冷却的第二换热器（4); 用于将来自第二换热器的传热介质引入第一压缩装置中的第一流动通道；和 与所述膨胀装置或所述膨胀装置中一个连接的至少一个第二压缩装置（6, 6a，6b); 其中在第二换热器处，低温液化天然气（LNG)和传热介质经历热传递， 其中在第一换热器处，供入的物料气体（GN2)和传热介质经历热传递以由物料气体生 产低温流体（GPN2)，且 其中其后将低温流体在第二压缩装置处压缩以产生低温压缩流体。2. 根据权利要求1的设备，其中设备进一步包括： 用于将来自第二压缩装置（6、6b)的低温压缩流体引入第一换热器（2)和第二换热器 (4)中的至少一个中以形成液化组分（LN2)的第二流动通道， 用于调整来自第一换热器和第二换热器中的至少一个的低温压缩流体的压力的调节 阀（7)，和 低温压缩流体借助调节阀引入其中，进行气体-液体分离以容许从中提取液化组分的 气体-液体分离器（8)。3. 根据权利要求1或2的设备，其中设备进一步包括： 置于将来自第一换热器的传热介质引入膨胀装置中的第三流动通道中的第三换热器， 其中传热介质、来自第二换热器的液化天然气和来自第二压缩装置的低温压缩流体在 第三换热器处经历热交换。4. 根据权利要求2的设备，其中： 第一升压装置、第一分支流动通道、第二升压装置和第二分支流动通道置于第四流动 通道中，物料气体通过所述第四流动通道引入第一换热器中； 第四换热器（11)和第三分支流动通道置于第五流动通道中，来自气体-液体分离器 (8)的液化组分通过所述第五流动通道引入； 其具有第六流动通道，来自气体-液体分离器的气体组分借助第一换热器（2)或第二 换热器（4)通过所述第六流动通道引入第一分支流动通道中，和第七流动通道，在第三分 支流动通道处分支的液化组分借助第四换热器和第一换热器或第二换热器通过所述第七 流动通道引入第二分支流动通道中； 其中来自气体-液体分离器的液化组分（LN2)借助第四换热器中从中提取。5. 根据权利要求1-4中任一项的设备，其使用包含具有不同沸点或热容量的多种传热 介质的多个兰金循环系统， 其中在通过与形成使用具有低沸点或小热容量的传热介质的一个兰金循环系统的一 部分的膨胀装置（3a)连接的第二压缩装置（6a)压缩以后，将来自第一换热器（2)的物料 气体引入第一换热器中，其后在通过与形成使用具有高沸点或大热容量的传热介质的另一 兰金循环系统的一部分的膨胀装置（3b)连接的第二压缩装置（6b)压缩以后，将来自第一 换热器的物料气体引入第一换热器中。6. 将流体冷却并压缩以产生低温压缩流体的方法， 其使用兰金循环系统，其中将通过第一压缩装置绝热压缩的传热介质在第一换热器 (2)中恒压加热，其后通过膨胀装置（3)绝热膨胀并在第二换热器（4)中进一步恒压冷却； 其中将低温液化天然气（LNG)引入第二换热器中以将其冷传递至传热介质，并将物料 气体引入第一换热器中以通过传热介质冷却，其后引入与膨胀装置连接的至少一个第二压 缩装置中，以作为低温压缩流体提取。7. 根据权利要求6的方法，其中将来自第二压缩装置的低温压缩流体在第一换热器或 第二换热器中冷却并经受通过调节阀（7)的压力调节，使液化组分在气体-液体分离器（8) 中经受气体-液体分离并作为低温液化组分（LN2)从气体-液体分离器中提取。
【专利摘要】可有效地使用LNG的冷并可降低所需能量的将流体冷却并压缩以产生低温压缩流体的设备和方法，所述设备使用兰金循环系统，包括：第一压缩装置(1)、第一换热器(2)、膨胀装置(3)、第二换热器(4)和用于将来自第二换热器的传热介质引入第一压缩装置中的第一流动通道；和与膨胀装置连接的至少一个第二压缩装置(6)，其中在第二换热器处，低温液化天然气和传热介质经历热传递，其中在第一换热器处，物料气体和传热介质经历热传递以由物料气体生成低温流体，且其中其后将低温流体在第二压缩装置处压缩以产生低温压缩流体。
【IPC分类】F25J1/02, F25J1/00
【公开号】CN105143799
【申请号】CN201380073836
【发明人】广濑健二, 富田伸二
【申请人】乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2013年12月16日
【公告号】EP2938951A2, WO2014102084A2, WO2014102084A3, WO2014102084A8