多产品液化方法和系统与流程

文档序号:17320485发布日期:2019-04-05 21:30阅读:216来源:国知局
多产品液化方法和系统与流程
烃液化方法是本领域已知的。通常,烃液化设备被设计成在特定的进料条件下液化特定的烃或烃的混合物,例如在某些进料温度、压力和组成下的天然气或乙烷。可能需要使用与最初计划的不同的进料流来操作液化设备。例如,可能希望在最初设计用于液化乙烷的设备中液化乙烯。因此,需要能够有效地液化各种进料流的烃液化设备。还希望提供这种柔韧性,同时还能够同时液化多种进料流,每种进料流具有不同的组成、温度和/或压力(下文中称为“不同的进料性质”)。无论进料流的性质如何,还希望以使得每种产品能够储存在低压罐中(通常小于2巴,优选小于1.5巴)并且很少或没有产品闪蒸(优选小于10摩尔%的蒸气)的方式液化进料流。用于液化多种进料流的一种选择,每种进料流具有不同的进料性质,并且将每种产品储存在具有最小或没有闪蒸的低压产品罐中,将要求产品流在不同温度下离开主低温热交换器(mche)。此选项是不合需要的,因为它会增加mche的复杂性,包括添加侧标题。另一种选择是使产品流在相同温度下离开mche,并将最不易挥发的产品流再次冷却至超过储存所需的量。此选项需要额外的功率或可能导致产品罐坍塌。此外,最易挥发的产品可能会闪蒸,导致产品损失或需要再液化。因此,需要一种能够以最小的产品闪蒸液化液化多种不同进料流的烃液化设备和方法,其能够适应进料流性质的变化,并且构造、维护和操作简单、可靠且相对便宜。发明概述提供本技术实现要素:是为了以简化的形式介绍一些概念,这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本
发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征,也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。如下所述并由所附权利要求限定的所述实施方案包括对用作天然气液化过程的一部分的压缩系统的改进。所提出的烃液化方法和系统能够顺序地或同时地处理多个进料流以液化具有不同性质的这种流,具有最小闪蒸或没有闪蒸(同时操作)。拟议的mche具有用于处理多个馈送流的单独电路。例如,线圈缠绕式热交换器(cwhe)具有单独的回路以处理不同的烃,例如乙烷和乙烯。不同的流使mche的冷端处于基本相同的温度(即,不超过5℃的温差)。有暖通道与液化产品连接的旁路管线。产品在低压罐中以饱和液体形式储存。最易挥发的产物(即具有最低标准沸点的产物)被充分过冷却以抑制大部分闪蒸,除了除去更多挥发性杂质所需的物质。将挥发性较低的产物(具有较高标准沸点的产物)冷却至基本相同的温度,然后与温或部分冷却的进料流(称为旁路流)混合,以使每种产物保持在其泡点附近。系统还可以通过使用专用电路(具有另一个没有任何流量的电路)一次液化一个流,或者通过将相同的馈电分配给多个电路,旁路阀打开或关闭,这取决于所需的产品条件。作为控制产品温度的另一种方式,末端闪蒸和/或蒸发气体(bog)可以被压缩并再循环到mche的热端。这种回收使得mche的冷端更加温暖。回收还可有助于保持产品纯度或避免从液化系统产生最终闪蒸产物。当电动机用于驱动压缩机时,这是特别理想的,因为电动机没有通过使用末端闪蒸蒸汽可以满足的燃料需求。在一些实施方案中,可以选择mche的产物流温度以从产物流之一中除去轻污染物,而不是在储存压力下冷却至泡点。通过冷却至较热的产品温度,然后在其产品罐或端部闪蒸罐中闪蒸所述物流以除去所得蒸气中的污染物来完成这种除去。在这种情况下,其他产品可以通过与较温暖的原料气混合而加热至所需的焓,而其他更易挥发的产品可以通过回收所得的最终闪蒸来处理。对于需要三种产品的方法,一种可选的操作方式是循环最易挥发产品的闪蒸气体,产生中间沸物作为饱和液体(在减压后),并绕过挥发性最小的产物。本文描述了通过绕过温进料以达到所需温度来液化不同组成的多种进料流的方法,以及使用末端闪蒸再循环用于更易挥发的产物的方法。还公开了一种具有多个馈电电路的柔性主交换器以及用于根据所需产品将馈电电路分配给各种不同馈电源的装置(阀和管)。以下概述了系统和方法的若干方面。方面1:一种用于在盘绕式热交换器中冷却和液化至少两个进料流的方法,该方法包括:(a)将至少两个进料流引入卷绕式热交换器的热端,所述至少两个进料流包括具有第一正常泡点的第一进料流和具有低于第一正常泡点的第二正常泡点的第二进料流;(b)通过在盘绕式热交换器中的间接热交换冷却第一进料流和第二进料流中的每一个的至少第一部分抵抗制冷剂以形成包括第一冷却进料流和第二冷却进料流的至少两个冷却的进料流;(c)在基本相同的抽出温度下从盘管的冷端抽出至少两个冷却的进料流;(d)提供至少两种产物流,所述至少两种产物流中的每一种在所述至少两种冷却的进料流中的一种下游并与所述至少两种冷却的进料流中的一种流体流动连通,所述至少两种产物流中的每一种保持在预定产物流温度的预定产物流温度范围内,所述至少两种产品流包括第一产品流和第二产品流,第一产品流的预定产品流温度是第一预定产品流温度,第二产品流的预定产品流温度是第二预定产品流温度;(e)从盘绕式热交换器的冷端上游的第一进料流中取出第一旁通流;和(f)通过将第一冷却进料流与第一旁通流混合形成第一产物流,第一预定产物流温度高于第一冷却进料流的提取温度。方面2:方面1的方法,其中所述至少两种进料流中的每一种包含烃流体。方面3:方面1-2任一项的方法,其中步骤(e)包括:(e)从盘绕式热交换器的热端上游的第一进料流中取出第一旁通流。方面4:方面1-3中任一方面的方法.还包括:(g)将第二冷却进料流分离成第二闪蒸蒸汽流和第二产物流,第二产物流的预定产物流温度低于第二冷却进料流的提取温度。方面5:方面4的方法,还包括:(h)压缩和冷却第二闪蒸汽流以形成压缩的第二闪蒸气流;和(i)将压缩的第二闪蒸蒸汽流与线圈缠绕的热交换器上游的第二进料流混合。方面6:方面5的方法,还包括:(j)通过与第一旁路流的间接热交换来加热第二闪蒸蒸汽流。方面7:方面1-6中任一方面的方法,还包括:(k)在第二储存压力下将第二产品流储存在第二储罐中;其中第二产物流的预定产物流温度是在第二储存压力下不超过10摩尔%的第二产物流蒸发的温度。方面8:方面1-8中任一项的方法,其中所述至少两种进料流还包含第三进料流,所述第三进料流具有高于第一挥发性且低于第二挥发性的第三挥发性,至少两种冷却的进料流还包含第三冷却的进料流,所述至少两种产物流还包含第三产物流。方面9:方面8的方法,其中步骤(d)还包括提供具有与第三冷却进料流的提取温度相同的预定产物流温度的第三产物流。方面10:方面1-9中任一项的方法,还包括:(l)在相分离器中从第二冷却进料流下游的第二进料流中分离杂质,以产生含有杂质和第二产物流的第二蒸汽流。方面11:方面1-10中任一项的方法,其中所述至少两个产物流中的每一个的预定产物流温度范围是4℃。方面12:一种方法,包括:(a)提供一种线圈缠绕式热交换器,其管侧包括多个冷却回路;(b)提供多个馈电电路,所述多个馈电电路中的每一个在所述多个馈电电路的上游,并且选择性地与所述多个冷却电路中的至少一个流体流动连通;(c)为所述至少一个旁路回路中的每一个提供至少一个旁路回路和旁通阀,所述至少一个旁通回路中的每一个在操作上配置成使得流过所述多个供给回路中的一个的烃流体的一部分能够在所述盘绕式热交换器的冷端的上游分离并且与盘绕式热交换器的冷端下游的烃流体混合,用于每个fat至少一个旁路回路的旁通阀可操作地配置成控制绕过至少一部分盘绕式热交换器的烃流体的分数;(d)提供多个产品电路,所述多个产品电路中的每一个选择性地与所述多个冷却电路中的至少一个流体流动连通;(e)向多个进料流导管供应第一进料流组合,第一进料流组合包含至少一种烃流体,所述至少一种烃流体中的每一种具有与所述至少一种烃流体的每种其他烃流体不同的挥发性;(f)在多个冷却回路中的至少一个冷却回路中冷却第一进料流组合的至少一种烃流体中的每一种;(g)将第一进料流组合的至少一种烃流体中的每一种从线圈缠绕的热交换器的冷端以基本相同的冷端温度排出到至少一个冷却的进料回路中;(h)在与至少一个冷却进料回路的冷端温度不同的产品温度下提供第一进料流组合的至少一种烃流体中的至少一种的第一产物流,所述至少一种烃中的一种流过所述产物温度;(i)向多个进料流导管供应第二进料流组合,第二进料流组合,其具有选自(1)与步骤(e)中提供的烃流体不同数量的烃流体中的至少一种,(2)至少一种烃流体,其挥发性不同于步骤(e)中供应的任何烃流体,以及步骤(e)中供应的至少一种烃流体各自的不同比例;(j)在多个冷却回路中的至少一个冷却回路中冷却第二进料流组合的至少一种烃流体中的每一种;(k)在基本相同的温度下从盘绕式热交换器的冷端抽出第二进料流组合的至少一种烃流体中的每一种;和(1)在与至少一个冷却进料回路的冷端温度不同的产品温度下提供第二进料流组合的至少一种烃流体中的至少一种的第一产物流,所述至少一种烃中的一种流过所述产物温度。方面13:方面12的方法.还包括:(m)在开始步骤(i)之前,改变旁通阀至少一个旁通回路的位置。方面14:方面12-13中任一方面的方法,其中步骤(d)还包括:(d)提供多个产品电路,所述多个产品回路中的每一个选择性地在下游与多个冷却回路中的至少一个流体流动连通,并且多个产品回路中的至少一个与储罐在上游流动连通。方面15:方面14的方法,还包括:(n)存储与储罐在上游流动连通的多个产品回路中的至少一个,所述储罐的压力不大于1.5巴,并且在小于或等于储存在储罐中的烃流体的泡点的温度下。方面16:一种装置,包括:线圈式热交换器,其具有暖端、冷端、具有多个冷却导管的管侧;第一进料流导管,其上游流体与多个冷却导管中的至少一个流体连通,并且在下游与具有第一正常泡点的第一烃流体供应流体连通;第二进料流导管,其上游流体流与多个冷却导管中的至少一个流动连通并且在下游流体流动连通,第二烃流体具有低于第一正常泡点的第二正常泡点;第一冷却进料流导管,在下游与第一进料流导管和多个冷却导管中的至少一个流体流动连通;第二冷却进料流导管,其下游流体流与第二进料流导管和多个冷却导管中的至少一个流动连通;第一产物流导管,其与第一冷却进料流在下游流体流动连通;下游流体流动的第二产物流导管与第二冷却的进料流连通;第一旁通管道,具有至少一个阀门,上游端与线圈绕热交换器的冷端上游的第一进料流或冷端上游和位于第一产品导管上游端和第一冷却进料流下游端的下游端的多个冷却导管中的至少一个流体流动连通;其中,线圈缠绕的热交换器可操作地构造成通过与制冷剂的间接热交换将第一烃流体和第二烃流体冷却到基本相同的温度;其中第一旁通管道可操作地配置成使流过第一产品管道的第一烃流体具有比流过第二产品管道的第二烃流体更高的温度。方面17:方面16的装置,还包括:多个连接导管,每个连接导管上具有连接阀,多个连接导管和连接阀可操作地配置成选择性地使第一进料流导管与多个冷却导管中的多于一个流体流动连通。方面18:方面16-17中任一方面的装置,还包括:第二相分离器,在下游流体流动中与第二产品导管连通;第二循环管道,与第二相分离器的上部和第二进料管道在线圈缠绕的热交换器上游流体连通;压缩机,与第二循环管道流体连通;和循环热交换器,其与第二循环管道流体流动连通,并且可操作地配置成冷却流过第二循环管道的流体抵抗流过第一旁路管道的流体。附图简述在下文中将结合附图描述示例性实施例,其中相同的数字表示相同的元件:图1是根据第一示例性实施例的使用单一混合制冷剂(smr)工艺的液化系统的示意流程图;图2a是显示具有单一天然气进料流的图1的液化系统的操作的示意流程图。图2b是显示图1的液化系统与天然气进料流和丙烷流的操作的示意流程图。图3a是显示具有单一乙烷进料流的图1的液化系统的操作的示意流程图。图3b是显示图1的液化系统与乙烷和乙烯进料流的操作的示意流程图。图3c是显示图1的液化系统与乙烷、乙烯和乙烷/丙烷混合物进料流的操作的示意流程图。发明详述随后的详细描述仅提供优选的示例性实施例,并且不旨在限制要求保护的发明的范围、适用性或配置。而是,随后对优选示例性实施例的详细描述将为本领域技术人员提供用于实现所要求保护的发明的优选示例性实施例的可行描述。在不脱离要求保护的发明的精神和范围的情况下,可以对元件的功能和布置进行各种改变。在说明书中结合附图引入的附图标记可以在一个或多个后续附图中重复,而无需说明书中的附加描述,以便为其他特征提供上下文。在附图中,与其他实施例类似的元件由增加因子100的附图标记表示。例如,与图1的实施例相关联的mche150对应于与图2a的实施例相关联的mche550。除非本文另有说明或描述,否则这些元件应被视为具有相同的功能和特征,因此对于多个实施例可以不重复对这些元件的讨论。在权利要求中,字母用于识别要求保护的步骤(例如(a)、(b)和(c))。这些字母用于帮助引用方法步骤,并不旨在表示执行所要求保护的步骤的顺序,除非且仅在权利要求中具体陈述这种顺序的范围内。在说明书和权利要求书中可以使用方向术语来描述本发明的部分(例如,上、下、左、右等)。这些方向术语仅旨在帮助描述示例性实施例,并且不旨在限制要求保护的发明的范围。如本文所用,术语“上游”旨在表示与导管中的流体从参考点的流动方向相反的方向。类似地,术语“下游”旨在表示在与从参考点的管道中的流体的流动方向相同的方向上。在说明书和权利要求书中使用的术语“流体流动通信”是指两个或更多个部件之间的连接性质,其使液体、蒸汽和/或两相混合物能够以受控方式(即无泄漏)直接或间接地在部件之间运输。将两个或更多个部件联接使得它们彼此流体流动连通可以涉及本领域已知的任何合适的方法,例如使用焊接、法兰导管、垫圈和螺栓。两个或更多个部件也可以经由系统的其他部件耦合在一起,这些部件可以将它们分开,例如,阀门、门或可以选择性地限制或引导流体流动的其他装置。在说明书和权利要求书中使用的术语“导管”是指一种或多种结构,通过该结构可以在系统的两个或更多个部件之间输送流体。例如,导管可包括输送液体、蒸汽和/或气体的管道、管道、通道及其组合。如说明书和权利要求书中所使用的术语“回路”是指流体可以以容纳的方式流动的路径,并且可以包括一个或多个连接的导管,以及包含导管的设备,例如压缩机和加热器。在说明书和权利要求书中使用的术语“天然气”是指主要由甲烷组成的烃类气体混合物。在说明书和权利要求书中使用的术语“烃类气体”或“烃类流体”是指包含至少一种烃的气体/流体,并且烃类占气体/流体总组合物的至少80%,更优选至少90%。如说明书和权利要求书中所用的术语“液化”是指将所讨论的流体冷却至至少50摩尔%的流体在降至1.5巴或更低的储存压力时保持液体的温度。类似地,术语“液化器”是指发生液化的设备。在本文公开的液化方法的背景下,优选当降低至该方法所用的储存压力时,超过75摩尔%的流体保持液态。典型的储存压力在1.05至1.2巴的范围内。进料流通常在超临界压力下供应,并且在与液化相关的冷却过程中不经历离散的相变。如说明书和权利要求书中所使用的术语“过冷却”意味着所述流体被进一步冷却(超过液化所需的液体),使得当降低至系统的储存压力时,至少为90摩尔%的液体保持液态。术语“沸点”和“沸点温度”在说明书和权利要求中可互换使用,并且旨在是同义的。类似地,术语“泡点”和“泡温度”在说明书和权利要求中也可互换使用,并且旨在是同义的。如本领域所知,术语“泡点”是第一气泡出现在液体中的温度。术语“沸点”是液体蒸气压等于其上方气体压力的温度。术语“泡点”通常与多组分流体结合使用,其中至少两种组分具有不同的沸点。本说明书和权利要求书中使用的术语“标准沸点”和“正常泡点”分别表示在1atm的压力下的沸点和泡点。除非本文另有说明,否则在某个位置引入流意味着在该位置引入基本上所有的所述流。在说明书中讨论并在附图中示出的所有流(通常由带有箭头的线表示,示出了在正常操作期间流体流动的总体方向)应该被理解为包含在相应的管道内。每个导管应理解为具有至少一个入口和至少一个出口。此外,每件设备应理解为具有至少一个入口和至少一个出口。如说明书和权利要求书中所用,术语“基本上不含水”是指所述物流中的任何残留水以足够低的浓度存在,以防止由于在下游的任何物流中和在与所述流体的流体流动通信中水冻结而引起的操作问题。通常,这意味着水的含量低于0.1ppm。与说明书和权利要求中使用的术语“基本相同的温度”相关的是在mche冷端的冷却进料流之间的温度差异,意味着没有冷却的进料流与任何其他冷却的进料流的温差超过10℃(优选不超过5℃)。如本文所用,术语“压缩机”旨在表示具有至少一个压缩机级的装置,该压缩机级包含在壳体内并且增加流体流的压力。所描述的实施方案提供了用于同时液化多种进料气流的有效方法,并且特别适用于烃类气体的液化。可能的烃类气体包括乙烷、乙烷-丙烷混合物(e/pmix)、乙烯、丙烷和天然气。如说明书和权利要求书中所使用的,x度的温度范围旨在表示在所讨论的温度之上和之下x度的范围。参考图1,显示了使用smr工艺的烃液化系统160。应该注意的是,可以使用任何合适的制冷循环,例如丙烷预冷混合制冷剂(c3mr)、双混合制冷剂(dmr)或反向布拉顿,例如气态氮循环。基本上不含水的第一进料流100和/或多个另外的进料流(一种或多种)如第二进料流120在mche150中冷却。第一进料流100可以与第一进料再循环流118组合以形成组合的第一进料流119。组合的第一进料流119可任选地分成第一mche进料流101和第一进料旁通流102。第一mche进料流101在mche150中冷却并液化,以形成液化的第一产物流103。第一进料旁通流102可以在阀107中减压以产生减压的第一进料旁通流108。将液化的第一产物流103从mche150中取出并通过阀104降低压力以产生两相第一产物流105。两相第一产物流105可与减压的第一进料旁路流108组合,产生组合的两相第一产物流109。将组合的两相第一产物流109进料到第一末端闪蒸鼓126,其中将组合的两相第一产物流109分离成第一末端闪蒸罐蒸汽流110和第一末端闪蒸罐液体流111。第一末端闪蒸罐蒸汽流110可含有杂质。第一端闪蒸罐液体流111通过阀112进一步减压,产生减压的第一端闪蒸罐液体流113,将其供给第一储罐134。从第一储罐134的下端抽出最终的第一液体产物流115,并且是第一进料流100的最终产品。操作系统160以在预定的产品温度范围内的温度下输送第一液体产品流115,该温度范围优选为4℃的范围(即,高于或低于设定点温度4度),更优选地,2℃的范围。可以从第一储罐134的上端抽出第一储罐蒸汽流114,在压缩机138中压缩以产生压缩储罐第一产品蒸汽流117,其在后冷却器152中将其冷却至环境温度以产生第一进料再循环流118。任选地,任一蒸气流的一部分(第一末端闪蒸罐蒸汽流110或第一储罐蒸气流114)也可用作工厂中其他地方的燃料。压缩机138可具有带中间冷却器的多级,其中燃料在级之间抽出(未示出)。第二进料流120分成第二mche进料流121和第二进料旁通流122。第二mche进料流121在mche150中冷却和液化以形成液化的第二产物流123。第二进料旁通流122在阀127中压力降低以产生减压的第二进料旁路流128。液化的第二产物流123从mche150中排出,通过阀124减压,产生两相第二产物流125。将两相第二产物流125与减压第二进料旁路流128合并以形成组合的两相第二产物流129,将其进料到第二端闪蒸鼓136中。第二端闪蒸鼓136将组合的两相第二产物流129分离成第二端闪蒸罐蒸汽流130和第二端闪蒸罐液体流131。第二端闪蒸罐蒸汽流130可含有杂质。第二端闪蒸罐液体流131可以储存在产品罐(未示出)中。应注意,取决于操作条件,旁路流(第一进料旁路流102和第二进料旁路流122)中的任一个或两者可具有零流量。在该实施例中,系统160提供两种方式来控制每个进料流的产品温度,通过调节流过与该流相关的旁通管线的流体量并调节与该流相关的再循环闪蒸蒸汽的量。例如,增加流过第一进料旁通流102的组合的第一进料流119的分数增加导致组合的两相第一产物流109变得更暖(假设所有其他过程变量保持恒定)。相反,增加第一进料再循环流118的流速将导致mche150的冷端对于离开mche150冷端的所有流变暖(包括液化的第一产物流103和液化的第二产物流123,或任何其他液化产物流)。尽管图1仅示出了两个馈电电路和两个产品流,但是可以使用任何数量的馈电电路和产品流。此外,图1示出了包括压缩系统的制冷系统。压缩系统是图2a至3c的系统560、660的一部分,但是为了简化附图在附图中省略。系统160提供灵活的多馈送流操作的能力。例如,可以操作mche150,使得具有最低沸点的进料流在该进料流的泡点温度下供应到其储罐。与彼此进料流(具有较高沸点)相关的液化产物流通过其旁路流加热以防止过度的过冷。如果用于具有相对高沸点的进料的进料流也具有需要更温暖的操作温度以便去除的污染物,则以这种方式操作系统160是特别有用的。例如,第二端闪蒸罐蒸汽流130可用于从组合的两相第二产物流129中除去污染物。或者,mche150可以在最高沸点进料的泡点温度或最高沸点进料和最低沸点进料之间的中间温度下操作。后一种操作方法将在最低沸点进料的储罐处产生显着的闪蒸蒸汽流,例如第一储罐蒸汽流114。第一储罐蒸汽流114可用于设备的其他部分或压缩并再循环到mche150的热端,以避免产生净蒸汽输出流,如前所述和图1所示。在该mche150中,通过在减压阀上减压之后蒸发至少一部分过冷制冷剂流来提供至少一部分、优选所有制冷。如上所述,可以使用任何合适的制冷循环来向mche150提供制冷。在该示例性实施例中,从mche150的壳侧的底部抽出低压气态混合制冷剂(mr)流140,在压缩机154中压缩,以形成高压气态mr流132,其压力小于10巴。高压气态mr流133在后冷却器156中冷却至环境温度或接近环境温度的温度,以形成高压两相mr流141。高压两相mr流141在相分离器158中分离成高压液体mr流143和高压蒸汽mr流142。高压液体mr流143在热束中冷却mche150的一部分形成冷却的高压液体mr流144,其压力通过阀145减小以形成减压液体mr流146。然后将减压液体mr流146引入在冷热束之间提供制冷预冷和液化步骤的mche150的壳侧。高压蒸汽mr流142在mche150的热束和冷束中被冷却和液化,以产生液化的mr流147。液化的mr流147在阀148上的压力降低,以产生减压液体mr流149,其在mche150的冷端引入mche150的壳侧,以在过冷步骤中提供制冷。在该示例性实施例中,压缩机154通常具有两个级,其具有中间冷却器137。中压mr流139在第一压缩机级之后被抽出并且在中间冷却器137中被冷却以产生冷却的中压mr流151。然后,压力mr流151流过相分离器153,并分离成中压蒸汽mr流155和中压液体mr流157。然后在与高压气态mr流132组合之前,通过泵159增加流157。图2a和2b以及3a至3c是示出示例性多进料液化系统的框图。为了简化这些图,仅显示了mche、进料流、产物流、储罐、旁路管道、循环管道和相关阀门。应该理解的是,这些系统包括用于制冷剂的压缩子系统和电路,例如,如图1所示。在图2a和2b以及3a至3c中,至少部分打开的阀(例如图2a中的阀588a)填充白色填充物并且关闭的阀具有黑色填充物(例如图2a中的阀588b)。在图2a和2b的系统中,mche550包括两个冷却回路583a、583b。在图2a中,系统560配置成液化天然气的单一进料流500a。进料流500a通过两个烃冷却回路583a、583b进料。天然气在温度下离开mche550的冷端,该温度设计成当在低于1.5巴的压力下储存时,液化天然气处于其储罐534a中的泡点处或附近。在这些操作条件下,不需要旁路或闪蒸再循环。因此,阀588b关闭以防止回流到第二进料流500b中。阀527关闭以防止任何流过旁路回路522用于第二进料流500b。阀门585关闭以防止来自储罐534a的气体和闪蒸被再循环。可选地,阀504b关闭以防止lng进入第二储罐534b。用于连接导管的阀586、587是打开的,以允许来自第一进料流500a的流体流过两个烃冷却回路583a、583b。在图2b中,示出了相同的系统560,但是系统560可操作地配置成处理天然气(通过进料管线f1)和丙烷(通过进料管线500b),而不是仅处理天然气。系统560被配置成使得天然气和丙烷在基本相同的温度下离开mche550,在低于1.5巴的压力下储存时,出口温度导致液化天然气处于其储罐534a中的泡点处或附近。在这些操作条件下,天然气流过一个碳氢化合物冷却回路583a,丙烷流过另一个碳氢化合物冷却回路583b。连接导管上的阀门586、587是关闭的,以防止天然气和丙烷的混合。阀504a、504b打开以使液化天然气和液化丙烷能够从mche550的冷端流入单独的储罐534a、534b。为了使丙烷能够以不大于1.5巴的压力储存在其储罐534b中的泡点处或其附近,丙烷的旁路部分被引导至旁路回路522,丙烷流的进料部分流过烃冷却回路583b,然后旁路部分与丙烷流的进料部分在mche550的冷端下游并且在丙烷进入储罐534b之前重新组合。旁通阀527至少部分地打开以允许流过旁通回路522。引导至旁通回路522的丙烷进料流的量被选择为当以不大于1.5巴的压力储存在储罐534b中时将从mche550的冷端离开的丙烷充分加热至在泡点处或附近的温度。任选地,来自第一储罐534a的任何闪蒸气体的一部分可以被压缩、冷却,并与mche550上游的天然气进料500a混合。图2a和2b中所示并且如上所述的操作配置使得系统560能够容易地适应进料流组成的变化。在图2b的操作配置中,系统560能够同时液化天然气和丙烷,而没有与将管管侧流冷却到mche550中的不同温度相关联的复杂性和成本,并且同时避免在低压下储存过冷丙烷的风险。旁通回路522还通过降低丙烷流过的冷却回路583b上的制冷负荷来提高效率。简单地通过改变阀的位置,系统560能够从处理同时的天然气和丙烷进料(图2b)切换到仅处理天然气(图2a)而不显着降低效率。图2b还示出了可选的端部闪蒸热交换,其中来自储罐534a的端部闪蒸流514在热交换器562中相对于天然气进料流500a的部分502加热,以产生加热的端部闪蒸流516。天然气进料流500a的部分502在热交换器562中至少部分地液化,以形成至少部分液化的流506,将其送至罐534a。阀门507和585显示为在图2b中打开,以允许流过热交换器562。在一个替代实施例中,制冷剂流的一部分,例如141或143或142(参见图1)可以在热交换器562中而不是天然气进料流500a的部分502相对于末端闪蒸流514冷却。或者,可以从端部闪光鼓而不是储存罐534a获得端部闪光流514。在图3a、3b和3c的系统660中,mche650包括四个冷却回路683a、683b、683c、683d。图3a示出了单一进料模式,其中乙烷在mche650中液化。阀门688b、688c、688d关闭以隔离未使用的进料回路600b、600c、600d。类似地,阀门687b、687c、687d也是关闭的,以隔离未使用的储罐634b、634c、634d。因为仅处理一种烃流体,所以关闭旁通阀627a、627b、627c,以及再循环阀685。在mche650的冷端,乙烷进料优选处于使乙烷处于储罐634a中的泡点的温度。任选地,可以设定mche650的冷端温度,以通过排气/闪蒸流610a导致杂质蒸发。或者,如果mche650冷端的温度设定为液化更易挥发的产物,例如乙烯,则冷却的乙烷可被旁路流622a加热(意味着旁通阀627a至少部分打开),以防止乙烷产品的过度冷却,这可能导致储罐634a的坍塌。图3b示出了该系统660,其可操作地配置成处理两个同时进料,在这种情况下为乙烷(进料流600a)和乙烯(进料流600d)。在这种配置中,乙烷进料在三个冷却回路683a、683b、683c中被冷却,这意味着连接阀686a、686b、686c是打开的。然后将来自每个冷却回路683a、683b、683c的冷却的乙烷导向单一产物流613a。在图3b中,旁路回路622a中的一个是打开的,使得一部分温乙烷进料与mche650冷端下游的冷却乙烷混合,这是为了将乙烷产物流保持在接近储存罐634a中的泡点的温度下。在该示例性实施例中,系统660可操作地配置成在mche650的冷端产生温度,该温度接近储存罐634d中的乙烯的泡点以抑制闪蒸。在这些操作条件下,不需要回收乙烯。或者,系统660可以在操作上配置成维持mche650冷端的温度,该温度比乙烯的泡点更温,但比乙烷的泡点更冷。在这种情况下,一部分乙烯闪蒸流611d再循环(通过循环回路614)到进料流600c,以避免净闪蒸输出。如果使用电动机来驱动系统660的压缩机,则可能需要这种操作配置,并且希望将系统配置成能够处理更多挥发性的乙烯进料流。图3c示出了具有三个同时进料的系统660的操作:乙烷(进料流500a)、乙烯(进料流600d)和乙烷/丙烷混合物(进料流600c)。在该操作配置中,使用旁路回路622a、622c将乙烷和乙烷/丙烷混合物产物的温度保持在它们各自的储罐634a、634c中的泡点附近。在这些实施方案中,至少一些乙烯闪蒸流611d通过再循环回路614再循环。在mche650冷端的冷却进料流的温度优选在乙烷和乙烯的泡点之间。实施例以下是本发明的示例性实施例,其中数据基于类似于图1中所示的实施例的smr过程的模拟。使用多个进料或生产lng的情况以额定模式运行。它们设计用于通过使用四个进料回路生产2.5mtpa的乙烷产品。表1列出了能够液化乙烷、乙烷-丙烷混合物、乙烯、丙烷和天然气的液化装置的操作方案和产生的生产率。表1:液化装置的操作方式和由此产生的液化装置实施例1在实施例1中,仅处理乙烷。该示例用于设定关键设备的尺寸,例如mche150和制冷压缩机c1。在该实施例中,乙烷在30摄氏度和75巴下进入mche150并冷却至-124.5摄氏度。进料和产品速率和组成列于下表2中。表2低压气态mr流140的流速为每小时17448kg摩尔。mr具有表3中所示的组成并且使mche150处于接近环境温度的温度,例如38.3摄氏度。mr将压缩机c1从8.0巴压缩至49.6巴,由高压后冷却器156冷却至54.0摄氏度,然后在相分离器158中分离成高压蒸汽mr流142和高压液体mr流143。表3实施例2对于实施例2,乙烷、乙烯和乙烷/丙烷混合物的预处理进料流在30摄氏度和75巴下进入mche150单元并冷却至-154摄氏度。在该实施例中,工艺流程如图3c所示。进料和产品速率和组成分别在下表4和表6中规定。表5还显示了混合物的正常泡点。表4:饲料组成和比率名称乙烷乙烯乙烷/丙烷流量,kg-mol/hr564116302171组分,mol%甲烷4.650.013.91乙烷92.280.0475.65乙烯1.1399.950.00丙烷1.870.0017.75较重的hcs0.000.002.62co20.070.000.07总量100.00100.00100.00进料旁路,%10.10.014.4表5:产品组成和比率名称乙烷乙烯乙烷/丙烷流量,kg-mol/hr525716301859组分,mol%甲烷1.240.010.36乙烷95.600.0476.08乙烯1.1099.950.00丙烷2.000.0020.47较重的hcs0.000.003.06co20.060.000.03总量100.00100.00100.00正常泡点,c-94.5-102.4-85.0低压气态mr流140的流速为每小时17493kg摩尔。mr具有表6中所示的组成,使mche150接近环境温度,例如38.9摄氏度,在mr压缩机c1中从8.0巴压缩至50.8巴,并由高压后冷器156冷却至54.0摄氏度。实施例2的其余步骤与实施例1相同。表6:混合制冷剂组合物组分,mol%甲烷28.48乙烷36.37丁烷35.15总量100.00实施例3对于实施例3a和3b,预处理的天然气进料流在30摄氏度和75巴下进入mche。实施例3a使用图2的配置,但没有第一进料流300。该流程图包括交换器,其冷却热天然气进料的滑流以抵抗冷端闪蒸气体。末端闪蒸气体和来自储罐的蒸汽被再循环并与天然气进料混合。在使用电动机为制冷剂压缩机提供动力的设施中可能需要再循环,因此不需要或者对燃料气体的需求减少。lng冷却至-150.4摄氏度。实施例3b使用图3中所示的配置但没有第一进料流300。通过添加氮气膨胀机循环,可以将负载从现有的混合制冷剂压缩机部分地转移到氮气膨胀机循环。对于该方案,lng在mche150中冷却至-109.7摄氏度并且在氮气膨胀机循环中冷却至-164.9摄氏度。后一温度消除了储罐中的蒸发。实施例3a和3b使用下表7中规定的进料速率和组成,并产生下表8中所示的产物组成和进料速率。表7:饲料组成和比率表8:产品组成和比率实施例3a和3b的mr组合物显示在下表9中。对于实施例3a,低压气态mr流240的流速为12066kg摩尔/小时。mr使mche250接近环境温度,例如45.1摄氏度,从5.4巴压缩至54.9巴,并通过后冷却器256冷却至54.0摄氏度。对于实施例3b,低压气态mr340的流速为每小时14333kg摩尔。它使mche350接近环境温度,例如41.0摄氏度,从6.7巴压缩至49.2巴,并由高压后冷器冷却至256至54.0摄氏度。表9:混合制冷剂组合物实施例3a实施例3b组分,mol%氮8.830.00甲烷29.7630.45乙烷35.5737.76丙烷0.000.00丁烷21.8931.79戊烷3.950.00总量100.00100.00实施例3a和3b的其余过程与实施例1相同。当前第1页12
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