图1的工艺流程图并不意在说明单步制冷系统100包括图1显示的 所有组成部分。此外，单步制冷系统100可以包括图1未显示的任意数目的其他组成部分， 这取决于【具体实施方式】的细节。例如，在一些实施方案中，制冷系统可以包括两个或更多个 压缩步骤。此外，制冷系统100可包括节约装置，正如相关的图2进一步讨论的那样。
[0080] 图2是包括节约装置202的两步制冷系统200的工艺流程图。类似数字项根据与 图1相关的项目进行描述。在不同的实施方案中，两步制冷系统200使用氟碳化合物制冷 剂，例如共沸混合物（R-5XX)或近共沸混合物（R-4XX)。此外，在不同的实施方案中，两步制 冷系统200在包括NRU的氮气制冷或甲烷自制冷系统的上游实施。多个两步制冷系统200 还可以在这种氮气制冷系统或甲烷自制冷系统的上游串联实施。
[0081] 节约装置202可以是对于给定的急冷器负荷降低压缩机动力使用的任何装置或 方法改进。常规的节约装置202例如包括闪蒸罐和换热节约装置。加换热器使用多个在过 程物流之间传递热的换热器。这可以通过相互之间的热集成过程物流降低输入到两步制冷 系统200中的能量的量。
[0082] 如图2所示，离开储料池110的饱和液体制冷剂112可以膨胀穿过膨胀装置102 达到中等压力，在该压力下蒸气和液体可以分离。例如，随着饱和液体制冷剂112闪蒸穿过 膨胀装置102,在比饱和液体制冷剂112更低的压力和温度下制备了蒸气制冷剂204和液 体制冷剂206。然后蒸气制冷剂204和液体制冷剂206可以流入节约装置202中。在不同 的实施方案中，节约装置202是进行蒸气制冷剂204和液体制冷剂206分离的闪蒸罐。蒸 气制冷剂204可以流向中等压力压缩机步骤，在那里蒸气制冷剂204可以与从第一压缩机 210处出来的饱和蒸气制冷剂118合并，生成混合的饱和蒸气制冷剂208。混合的饱和蒸气 制冷剂208之后可以流向第二压缩机212。
[0083] 来自节约装置202的液体制冷剂206可以等焓膨胀穿过第二膨胀装置214。第二 膨胀装置214例如可以是膨胀阀门或液压膨胀器。膨胀时会发生一些蒸发，产生包括蒸气 和液体两者的制冷剂混合物216,降低温度和压力。制冷剂混合物216将具有比没有节约装 置的系统中的制冷剂混合物更高的液体含量。更高的液体含量可以降低制冷剂循环速率和 /或减少第一压缩机210的能量消耗。
[0084] 制冷剂混合物216在低于对过程物流116进行冷却到的温度的温度下进入还已知 作为蒸发器的急冷器104中。正如相关的图1中讨论的那样，该过程物流116在急冷器104 中冷却。此外，饱和的蒸气制冷剂118流过压缩机210和212以及冷凝器108,并且产生的 液体制冷剂120储存在储料池110中，正如相关的图1中讨论的那样。
[0085] 可以理解的是图2的工艺流程图并不意在说明两步制冷系统200包括图2中显示 的所有组成部分。此外，两步制冷系统200可以包括图2未显示的任意数目的其他组成部 分，这取决于【具体实施方式】的细节。例如，两步制冷系统200可以包括图2中未显示的任意 数目的其他节约装置或其他类型的设备。此外，节约装置202可以是换热节约装置而不是 闪蒸罐。换热节约装置还可以用于降低制冷循环速率并且降低压缩机能量消耗。
[0086] 在一些实施方案中，两步制冷系统200包括对于1个的节约装置202,以及多于2 个的压缩机210和212。例如，两步制冷系统200可以包括两个节约装置和三个压缩机。通 常，如果制冷系统200包括X个节约装置，那么该制冷系统200将包括X+1个压缩机。这种 具有多个节约装置的制冷系统200可以形成级联制冷系统的一部分。
[0087] 图3是包括换热节约装置302的单步制冷系统300的工艺流程图。类似数字项根 据与图1相关的项目进行描述。在不同的实施方案中，单步制冷系统300使用混合氟碳化 合物制冷剂。此外，在不同的实施方案中，单步制冷系统300在包括NRU的氮气制冷或甲烷 自制冷系统的上游实施。多个单步制冷系统300还可以在这种氮气制冷系统或甲烷自制冷 系统的上游串联实施。
[0088] 如图3所示，离开储料池110的饱和液体制冷剂112可以膨胀穿过膨胀装置102达 到中等压力，在该压力下蒸气和液体可以分离制备制冷剂混合物114。该制冷剂混合物114 可以在比冷却过程物流116到的温度更低的温度下流向急冷器104。该过程物流116可以 在急冷器104中冷却，正如相关的图1讨论的那样。
[0089] 来自制急冷器104的饱和蒸气制冷剂118可以流过换热节约装置302。冷的、低压 饱和蒸气制冷剂118可以用于使换热节约装置302中的饱和液体制冷剂112过冷。从换热 节约装置302出来的过热蒸气制冷剂304之后可以流过压缩机106和冷凝器108,并且得到 的液体制冷剂120可以储存在储料池110中，正如相关的图1讨论的那样。
[0090] 可以理解的是图3的工艺流程图并不意在说明单步制冷系统300包括图3中显示 的所有组成部分。此外，单步制冷系统300可以包括图3未显示的任意数目的其他组成部 分，这取决于【具体实施方式】的细节。
[0091] 图4是LNG制备系统400的工艺流程图。如图4所示，LNG402可以使用多个不 同的冷却系统由天然气物流404制备。如图4所示，一部分天然气物流404可以在进入LNG 制备系统400之间从天然气物流404中分离出来，并且可以用作燃料气体物流406。剩余的 天然气物流404可以流入初始天然气加工系统408。在天然气加工系统408中，天然气物流 404可以纯化和冷却。例如，天然气物流404可以使用第一混合氟碳化合物制冷剂410、第 二混合氟碳化合物制冷剂412和高压氮气制冷剂414冷却。天然气物流404的冷却会导致 LNG402的制备。在一些实施方案中，较宽温度范围的混合制冷剂系统使其可能将单独的混 合制冷剂用于第一混合氟碳化合物制冷剂410和第二混合氟碳化合物制冷剂412两者。
[0092] 在LNG制备系统400中，重质烃416可以从天然气物流406中除去，并且一部分重 质烃416可以在重质烃加工系统420中用于制备汽油418。此外，汽油418的制备期间任何 从重质烃416中分离出来的残留天然气422都可以返回到天然气物流404中。
[0093] 制备的LNG402可以包括一些量的氮气424。因此，LNG402可以流过NRU426。 NRU426从LNG402中分离出氮气424,制备最终的LNG产物。
[0094] 可以理解的是图4的工艺流程图并不意在说明LNG制备系统400包括图4中显示 的所有组成部分。此外，LNG制备系统400可以包括图4未显示的任意数目的其他组成部 分或过程中氟碳化合物制冷剂急冷器的不同位置，这取决于【具体实施方式】的细节。例如，任 何数目的选择性制冷系统也可以用于从天然气物流404制备LNG402。此外，任何数目的不 同制冷系统可以用于联合以制备LNG402。
[0095] 用于LNG制备的烃加工系统
[0096] 根据本发明描述的实施方案，LNG可以在烃加工系统中使用混合氟碳化合物制冷 剂制备。在一些实施方案中，混合氟碳化合物制冷剂中的氟碳化合物组分是非可燃性、无毒 且非反应性的。用于特殊混合氟碳化合物制冷剂的氟碳化合物组分可以对其进行选择以至 于混合氟碳化合物制冷剂的冷却曲线几乎与正在冷却的LNG的冷却曲线匹配。混合氟碳化 合物制冷剂的冷却曲线与LNG的冷却曲线的匹配会提高烃加工系统的性能和效率。
[0097] 图5是包括SMR循环502的烃加工系统500的工艺流程图。该SMR循环502可以 使用混合氟碳化合物制冷剂508冷却原料气体504以制备LNG506。该烃加工系统500还 包括低压NRU510,其可以通过从包括氮气的燃料物流512中分离LNG506而用于纯化LNG 506 〇
[0098] SMR循环502包括换热器514、压缩机516、冷凝器518和膨胀装置520。膨胀装置 520例如可以是膨胀阀门或液压膨胀器。该混合氟碳化合物制冷剂508从冷凝器518流向 换热器514。在换热器514中，混合氟碳化合物制冷剂508通过间接换热冷却原料气体504 以制备LNG506。
[0099] 混合氟碳化合物制冷剂508从换热器514流向膨胀装置520,并且等焓膨胀穿过膨 胀装置520。膨胀时发生一些蒸发，产生包括蒸气和液体的急冷的混合氟碳化合物制冷剂 522。急冷的混合氟碳化合物制冷剂522流回换热器514并且用于辅助冷却换热器514中 的原料气体508。随着原料气体508与急冷的混合氟碳化合物制冷剂522换热，急冷的混合 氟碳化合物制冷剂522蒸发，产生了蒸气混合的氟碳化合物制冷剂524。
[0100] 蒸气混合的氟碳化合物制冷剂524之后在压缩机516中压缩并且流入冷凝器518。 在冷凝器518中，蒸气混合的氟碳化合物制冷剂524转化为饱和的或略微过冷的、液态混合 氟碳化合物制冷剂508。该液态混合氟碳化合物制冷剂508之后流回到换热器514中。
[0101] 在不同的实施方案中，通过SMR循环502制备的LNG506包括一些量的杂质，例如 氮气。因此，LNG506流入NRU510中。该NRU510从LNG506中分离出包括氮气的燃料 物流512,制备最终的LNG产物。最终的LNG产物之后可以使用泵526从烃加工系统500流 向期望的目标单元中。
[0102] 可以理解的是图5的工艺流程图并不意在说明烃加工系统500包括图5中显示的 所有组成部分。此外，烃加工系统500可以包括图5未显示的任意数目的其他组成部分，这 取决于【具体实施方式】的细节。
[0103] 图6是具有添加了氮气制冷系统600的图5的烃加工系统500的工艺流程图。类 似数字项根据与图5相关的项目进行描述。根据图6所示的实施方案，SMR循环502可以在 较高的温度下操作。因此，SMR循环502的输出物可以是冷却的原料气体504,而不是LNG 506,或者其可以是冷却的原料气体504和LNG506的混合物。
[0104] 原料气体504从SMR循环502流入氮气制冷系统600。在氮气制冷系统600中，原 料气体可以通过在第一换热器604中与氮气制冷剂602间接换热而冷却以制备LNG506。 LNG506之后流入NRU510中，正如相关的图5所讨论的那样。
[0105] 氮气制冷系统600包括第一换热器604、第二换热器606、压缩机608、冷凝器610 和膨胀器612。氮气制冷剂602从第一换热器604流过第二换热器606。在第二换热器606 中，氮气制冷剂602通过与急冷的、蒸气氮气制冷剂614间接换热而冷却。氮气制冷剂602 之后在压缩机608中压缩并且流入冷凝器610中。
[0106] 在冷凝器610中，氮气制冷剂602转化为蒸气氮气制冷剂614。蒸气氮气制冷剂 614流过第二换热器606,其中蒸气氮气制冷剂614与流出第一换热器604的较热的氮气制 冷剂602换热。
[0107] 急冷的、蒸气氮气制冷剂614之后流过膨胀器612。膨胀器612使蒸气氮气制冷剂 614膨胀到低压低压并且在温度上具有相应的减少。得到的冷的氮气制冷剂602流过第一 换热器604以与原料气体504换热。
[0108] 可以理解的是图6的工艺流程图并不意在说明氮气制冷系统600包括图6中显示 的所有组成部分。此外，氮气制冷系统600可以包括图6未显示的任意数目的其他组成部 分，这取决于【具体实施方式】的细节。
[0109] 图7是具有添加了甲烷自制冷系统700的图5的烃加工系统500的工艺流程图。 类似数字项根据与图5相关的项目进行描述。根据图7所示的实施方案，SMR循环502可 以在较高的温度下操作。因此，SMR502的输出物可以是冷却的原料气体504,而不是LNG 506,或者其可以是冷却的原料气体504和LNG506的混合物。
[0110] 冷却的原料气体504从SMR循环502流入NRU510。NRU510纯化原料气体504， 制备LNG底部物流702和燃料气体顶部物流704。LNG底部物流702流过膨装置706,例如 膨胀阀门或液压膨胀器，并且流入换热器708。在换热器708中，LNG底部物流702与顶部 燃料物流704换热，冷却顶部燃料物流704并且制备包括蒸气燃料物流512和液态燃料物 流712两者的混合燃料物流710。
[0111] 混合燃料物流710之后流入闪蒸槽714中。闪蒸槽714将蒸气燃料物流512与液 态燃料物流712分离。液态燃料物流712之后可以作为回流流回NRU510中。
[0112] 随着LNG底部物流702与顶部燃料物流704在换热器708中换热，它可以部分蒸 发，制备混合相原料物流716。混合相原料物流716从换热器708流入甲烷自制冷系统7