液化富烴餾分的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通過與混合制冷劑回路中的混合制冷劑間接熱交換而液化富烴餾分，尤其是天然氣的方法，其中混合制冷劑被壓縮、分離成富含混合制冷劑的高沸點組分(HMR=重混合制冷劑)的液相制冷劑和富含混合制冷劑的低沸點組分(LMR =輕混合制冷劑)的氣相制冷劑，并且所述兩相制冷劑在間接熱交換之前混合。
【背景技術】
[0002]液化富烴餾分或氣體混合物，尤其是天然氣的方法，特別用到了閉合的混合制冷劑回路，其中多組分制冷劑至少部分在升高的壓力和周圍環(huán)境溫度下冷凝，并且在低壓和低于環(huán)境溫度下蒸發(fā)而產(chǎn)生制冷效果。在簡化的方法中，只使用一個混合制冷劑回路，其中在壓縮過程中出現(xiàn)的制冷劑餾分在與待液化的富烴餾分間接熱交換之前被混合，并在熱交換器中被共同使用。
[0003]參照圖1中所示的流程，下文將更詳細地說明此類冷卻和液化富烴餾分的方法，例如德國專利申請102011010633中所公開的。
[0004]待冷卻和待液化的富烴餾分，例如天然氣，通過線路100被供給到熱交換器E3’。在其中，該原料餾分與尚待描述的混合制冷劑回路相對地進行預冷卻，然后通過線路101供給到分離單元T。用黑框簡單表示的分離單元T作用在于，例如從待液化的原料餾分100/101中分離出氮和/或更高級的烴。在分離單元T中進行的分離過程決定了原料餾分100/101在熱交換器E3’中必須至少被冷卻到的溫度。從原料餾分中分離出的一種或多種組分通過線路104從分離單元T中排出，同時，待液化的剩余原料餾分再次通過線路102被供給到熱交換器E3’，并在其中被進一步冷卻、液化和選擇性地過度冷卻。然后，使用這種方式處理后的原料餾分103被送至它的其他用途或送到儲存罐中。
[0005]冷卻和液化富烴原料餾分100/102所需的混合制冷劑回路包括至少兩個階段的壓縮機單元C、壓縮機單元C上游的分離器Dl和位于壓縮機階段下游的兩個分離器D2和D3。此外，還包括用于消散壓縮熱量和部分冷凝混合制冷劑的兩個后冷卻器El和E2，和泵或泵單元P。
[0006]在熱交換器E3’中與待冷卻和待液化的原料餾分100/102相對地蒸發(fā)的混合制冷劑通過線路I被供給到上述的分離器Dl中。通過線路I’從該分離器頂部排出的氣相制冷劑被供給到壓縮機單元C的第一壓縮階段中，并被壓縮到所需的中間壓力。在經(jīng)過后冷卻器E I后，被壓縮的混合制冷劑通過線路2被供給到分離器D2。富含制冷劑中的高沸點組分(HMR)的液相制冷劑從所述分離器的底部通過線路3被排出，并通過泵或泵單元P被泵送至混合制冷劑的尚待描述的氣相的壓力。
[0007]從分離器D2通過線路4排出的氣相制冷劑被供給到壓縮機C的第二個階段，并被壓縮到混合制冷劑回路所需的最終壓力。被壓縮的混合制冷劑通過線路5在經(jīng)過后冷卻器E2之后被供給到分離器D3。在分離器D3的底部中產(chǎn)生的液態(tài)餾分7通過控制閥Vl再循環(huán)到分離器D2的入口前。富含混合制冷劑的低沸點組分(LMR)的氣相制冷劑通過線路6從分離器D3的頂部排出，在與上述液相制冷劑3混合后，通過線路8被供給到熱交換器E3’。液相制冷劑3和氣相制冷劑6在熱交換器上游匯合，或者在熱交換器E3’中剛開始熱交換時立刻匯合，并且作為兩相流被供給。混合制冷劑在熱交換器E3’中被冷卻和完全液化。在熱交換器E3’的冷端，混合制冷劑9在閥V2中膨長而產(chǎn)生制冷作用，然后再次經(jīng)過熱交換器E3’時完全蒸發(fā)。
[0008]然而，使用上述工序，不可能有目的地影響熱交換器E3 ’中的溫度分布。可獲得的、混合制冷劑回路的波動變量，例如壓力分布、質(zhì)量流率和組成，被用于控制系統(tǒng)容量和熱交換器E3’冷端的原料餾分的溫度，以及優(yōu)化能耗。如果現(xiàn)在在氣體液化期間需要有熱交換器E3’中的理想中間溫度，例如為了防止原料氣體中的固體沉積或者為了建立理想的物質(zhì)分離，如上述氮或更高級烴的分離，所述中間溫度相對于在熱交換器E3’冷端待液化的餾分的負載和溫度不是獨立可控制的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種液化富烴餾分，尤其是天然氣的方法，除了用于間接熱交換的熱交換器冷端的溫度之外，還能夠足夠精確地控制其他溫度。這應該理解為控制在至少3 °C，優(yōu)選在至少1°C。
[0010]所述目的通過此類用于液化富烴餾分，尤其是天然氣的方法來達到，所述方法的特征在于
[0011]-在至少兩個熱交換器中進行間接熱交換，
[0012]-其中第一熱交換器用于預冷，第二熱交換器用于液化富烴餾分；且
[0013]-供給到第一熱交換器的混合制冷劑包含5-50%的富含混合制冷劑的高沸點組分(HMR)的液相制冷劑，并且與富含混合制冷劑的低沸點組分(LMR)的氣相制冷劑以使HMR/LMR的混合比例在1.2與10之間的方式混合。
【附圖說明】
[0014]圖1所示為一個根據(jù)現(xiàn)有技術的實施方案；
[0015]圖2所示為一個根據(jù)本發(fā)明的實施方案。
【具體實施方式】
[0016]在上述屬于現(xiàn)有技術的液化富烴餾分的方法中，混合制冷劑的液相和氣相在各種情形下都全部混合，并被共同用于冷卻和液化原料餾分。根據(jù)本發(fā)明，富烴餾分和混合制冷劑之間的間接熱交換現(xiàn)在在至少兩個熱交換器中進行，其中第一熱交換器用于預冷，第二熱交換器用于冷卻和液化富烴餾分。第一或預冷卻熱交換器在這里主要是利用混合制冷劑的液相進行冷卻，而第二熱交換器或液化器主要利用混合制冷劑的氣相進行冷卻。因此，根據(jù)本發(fā)明，供給到第一熱交換器的混合制冷劑包含5-50%的富含混合制冷劑的高沸點組分(HMR)的液相制冷劑。該液相制冷劑與富含混合制冷劑的低沸點組分(LMR)的氣相制冷劑以使HMR/LMR混合比例在1.2與10之間的方式混合。液相和氣相制冷劑的剩余部分被用于冷卻第二熱交換器。用于第一熱交換器的混合制冷劑現(xiàn)在針對高沸點組分濃縮多倍，且因此具有高沸點。因此第二熱交換器的混合制冷劑針對混合制冷劑的低沸點組分進行濃縮，因此具有低沸點。
[0017]現(xiàn)在可以通過各個制冷劑餾分的混合和量以這樣的方式來影響兩個熱交換器的制冷量和溫度分布，以致第一熱交換器的冷端的溫度，以及類似地第二熱交換器的冷端的溫度可被精確控制在至少3°C，優(yōu)選在至少1°C。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的液化富烴餾分的方法的其他有利的實施方案的特征在于:
[0019]-供給到第一熱交換器的混合制冷劑包含10-30%的富含混合制冷劑的高沸點組分(HMR)的液相制冷劑，
[0020]-HMR/LMR的混合比例在2與5之間，和/或
[0021]-氣相制冷劑的支流被供給到第一和/或第二熱交換器的冷端的混合制冷劑。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的液化富烴餾分的方法及其其他有利的實施方案將在下文中參照圖2示出的實施例更詳細地說明。
[0023]待冷卻和待液化的富烴餾分200現(xiàn)在被供給到第一熱交換器或預冷器E4。在其中，原料餾分與尚待描述的混合制冷劑回路相對地進行預冷卻，并通過線路201被供給到分離單元T。從原料餾分中分離出的一種或多種組分通過管線204從分離單元T排出，同時剩余的、待液化的原料餾分通過管線202被再次供給到第二熱交換器或液化器E3，并在其中進一步被冷卻、液化和選擇性地過度冷卻。以此方式處理后的原料餾分203然后被送至它的其他用途或被送到儲存罐中。
[0024]除了在兩個熱交換器E3和E4之間分配氣相制冷劑6和液相制冷劑3之外，冷卻和液化富含烴的原料餾分200/202所需的混合制冷劑回路對應于參照圖1說明的混合制冷劑回路。因此，現(xiàn)在下文僅僅著重說明與參照圖1說明的混合制冷劑回路的不同點。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，從分離器D2的底部排出的液相制冷劑3通過控制閥V6和V7經(jīng)由線路區(qū)段11和15在熱交換器E3和E4之間分配。在此供給到熱交換器E4的混合制冷劑包含5-50%，優(yōu)選10-30%的富含混合制冷劑的高沸點組分(HMR)的液相制冷劑。從分離器D3的頂部排出的、且富含混合制冷劑的低沸點組分(LMR)的氣相制冷劑6通過線路區(qū)段10和14在熱交換器E3和E4之間的分配是通過閥門V2和V4取決于匯合的混合制冷劑流12和16的質(zhì)量平衡。
[0026]氣相制冷劑6的支流可通過線路區(qū)段13和17被分別供給到分別在第一和/或第二交換器E4或E3的冷端的混合制冷劑12或16。控制閥V3和V5提供了控制熱交換器E3和E4的冷端溫度的另一種可能性。另外，可通過這兩個閥V3和V5建立最小氣體速率，所述最小氣體速率通過防止氣相和液相制冷劑在蒸發(fā)過程中分離而保證熱交換器E3和E4的穩(wěn)定的冷流。
【主權項】
1.通過與混合制冷劑回路的混合制冷劑的間接熱交換液化富烴餾分，尤其是天然氣的方法，其中混合制冷劑被壓縮、分離成富含混合制冷劑的高沸點組分(HMR)的液相制冷劑和富含混合制冷劑的低沸點組分(LMR)的氣相制冷劑，并且所述液相和氣相制冷劑在間接熱交換之前被混合，其特征在于: -間接熱交換在至少兩個熱交換器(E3，E4)中進行， -其中第一熱交換器(E4)用于預冷，第二熱交換器(E3)用于液化富烴餾分(200-203)，且 -供給到第一熱交換器(E4)的混合制冷劑包含5-50%的富含混合制冷劑的高沸點組分(HMR)的液相制冷劑(3，15)，并且與富含混合制冷劑的低沸點組分(LMR)的氣相制冷劑(6，14)以使HMR/LMR的混合比例在1.2與10之間的方式混合。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于供給到第一熱交換器(E4)的混合制冷劑包含10-30%的富含混合制冷劑的高沸點組分(HMR)的液相制冷劑。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于HMR/LMR的混合比例在2與5之間。
4.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于氣相制冷劑(6)的支流(13，17)被供給到第一和/或第二熱交換器(E3，E4)冷端的混合制冷劑(12，16)中。
【專利摘要】描述了一種通過與混合制冷劑回路的混合制冷劑的間接熱交換液化富烴餾分，尤其是天然氣的方法，其中混合制冷劑被壓縮、分離成富含混合制冷劑的高沸點組分(HMR)的液相制冷劑和富含混合制冷劑的低沸點組分(LMR)的氣相制冷劑，并且所述液相和氣相制冷劑在間接熱交換之前被混合。根據(jù)本發(fā)明，間接熱交換在至少兩個熱交換器(E3，E4)中進行，其中第一熱交換器(E4)用于預冷，第二熱交換器(E3)用于液化富烴餾分，且供給到第一熱交換器的混合制冷劑包含5-50％的富含HMR的液相制冷劑(3，15)，并且與富含LMR的氣相制冷劑(6，14)以使HMR/LMR的混合比例在1.2與10之間的方式混合。
【IPC分類】F25J3-02
【公開號】CN104567274
【申請?zhí)枴緾N201410654487
【發(fā)明人】H·鮑爾, J·維特, M·格溫納
【申請人】林德股份公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年9月30日
【公告號】DE102013016695A1, US20150096326