СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОХЛАЖДЕННОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ПОТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1. Способ получения охлажденного углеводородного потока, который включает охлаждение углеводородного потока, включающий в себя, по меньшей мере, следующие стадии:
(a) охлаждение первого потока и сжатого потока первого хладагента в первом контуре хладагента, содержащем первый компрессор и первый смешанный хладагент, первым расширенным потоком первого хладагента в первом теплообменнике при первом уровне давления, чтобы получить охлажденный первый поток, первый охлажденный поток первого хладагента и первый нагретый поток первого хладагента;
(b) расширение первой части первого охлажденного потока первого хладагента в первом расширительном устройстве, чтобы получить первый расширенный поток первого хладагента;
(c) охлаждение одного или нескольких вторых потоков, и второй части первого охлажденного потока первого хладагента вторым расширенным потоком первого хладагента во втором теплообменнике, чтобы получить один или несколько охлажденных вторых потоков, дополнительно охлажденный поток первого хладагента, и второй нагретый поток первого хладагента, причем один или несколько вторых потоков включает в себя охлажденный первый поток или произведенный из него зависимый поток, в результате чего углеводородный поток входит в состав одного или нескольких вторых потоков для того, чтобы получить, по меньшей мере, охлажденный углеводородный поток;
(d) расширение, по меньшей мере, первой части дополнительно охлажденного потока первого хладагента во втором расширительном устройстве, чтобы получить второй расширенный поток первого хладагента, причем указанный второй расширенный поток первого хладагента находится при меньшем давлении, чем указанный первый расширенный поток первого хладагента, и
(e) сжатие газообразных фракций первого нагретого потока первого хладагента и второго нагретого потока первого хладагента в первом компрессоре и последующее охлаждение сжатого потока из первого компрессора, чтобы получить сжатый поток первого хладагента; при этом
способ дополнительно включает в себя регулирование стадий от (а) до (е) с использованием усовершенствованного регулятора технологического процесса на основе прогнозирующей модели регулирования с целью определения одновременных управляющих воздействий для ряда манипулируемых переменных с целью оптимизации, по меньшей мере, одного из набора параметров, подлежащих оптимизации, при регулировании, по меньшей мере, одного из набора контролируемых переменных, где набор манипулируемых переменных включает в себя:
- состав производственного запаса первого смешанного хладагента в первом контуре хладагента,
- настройку первого расширительного устройства, и
- настройку второго расширительно устройства,
где набор контролируемых переменных включает:
- температуру, по меньшей мере, одного из одного или нескольких охлажденных вторых потоков,
- разность температур между первым нагретым потоком первого хладагента и, по меньшей мере, одним из: (i) сжатым потоком первого хладагента и (ii) первым потоком,
- разность температур между вторым нагретым потоком первого хладагента и, по меньшей мере, одним из: (i) второй частью первого охлажденного потока первого хладагента и (ii) одним из одного или нескольких вторых потоков в виде охлажденного первого потока и/или зависимого потока, произведенного из охлажденного первого потока,
- по меньшей мере, одну из переменных: (i) разность температур между первым охлажденным потоком первого хладагента и первым расширенным потоком первого хладагента и (ii) разность температур между дополнительно охлажденным потоком первого хладагента и вторым расширенным потоком первого хладагента, и
- энергию, потребляемую первым компрессором;
и где набор параметров, подлежащих оптимизации, включает в себя производительность охлажденного углеводородного потока и/или эффективность охлаждения первого контура хладагента, причем указанная эффективность охлаждения определяется как энергия, потребляемая первым компрессором, отнесенная к массе охлажденного углеводородного потока, произведенного в единицу времени.
2. Способ по п.1, в котором первый смешанный хладагент содержит, по меньшей мере, метан, этан и пропан, и где манипулирование составом первого смешанного хладагента включает манипулирование одним или несколькими из: метанового, этанового и пропанового производственного запаса первого смешанного хладагента в первом контуре хладагента.
3. Способ по п.1, в котором первый поток содержит поток углеводородного сырья, в соответствии с чем охлажденный первый поток включает в себя охлажденный поток углеводородного сырья, и где один или несколько вторых потоков включает охлажденный поток углеводородного сырья или зависимый поток, произведенный из охлажденного первого потока.
4. Способ по п.3, который дополнительно включает, до стадии (с), извлечение углеводорода из охлажденного первого потока путем фракционирования охлажденного потока углеводородного сырья в колонне извлечения газоконденсатных жидкостей, чтобы получить углеводородный поток и жидкий нижний поток.
5. Способ по п.1, в котором первый поток содержит поток второго смешанного хладагента во втором контуре хладагента, в соответствии с чем охлажденный первый поток включает в себя охлажденный поток второго хладагента, и где один или несколько вторых потоков содержит охлажденный поток второго хладагента, а также углеводородный поток, и один или несколько охлажденных вторых потоков включает дополнительно охлажденный поток второго хладагента и охлажденный углеводородный поток.
6. Способ по п.1, в котором охлаждение первого потока включает охлаждение двух или больше первых потоков в том же самом первом теплообменнике или каждого потока в отдельном первом теплообменнике высокого давления.
7. Способ по п.1, в котором охлаждение одного или нескольких вторых потоков включает охлаждение двух или больше вторых потоков в том же самом втором теплообменнике или каждого потока в отдельном втором теплообменнике.
8. Способ по п.1, в котором углеводородный поток представляет собой поток природного газа.
9. Способ по п.1, в котором состав первой части потока, расширенного на стадии (b), является практически таким же, как состав, по меньшей мере, части дополнительно охлажденного потока первого хладагента, расширенного на стадии (d).
10. Способ по любому из пп.1-9, который дополнительно включает стадию:
(h) по меньшей мере, частичного сжижения, по меньшей мере, фракции охлажденного углеводородного потока в основном теплообменнике.
11. Способ по п.10, который дополнительно включает стадию:
(f) разделение охлажденного углеводородного потока в первом сепараторе, чтобы получить фракцию в виде верхнего потока, обогащенного метаном, и нижнего потока, обедненного метаном.
12. Способ по п.11, который дополнительно включает стадию:
(g) сжатие нижнего потока, обедненного метаном, чтобы получить (сжатый) нижний поток, обедненный метаном, и пропускание указанного (сжатого) нижнего потока, обедненного метаном, в виде флегмы, в колонну извлечения газоконденсатных жидкостей.
13. Способ по п.10, в котором, по меньшей мере, частичное сжижение фракции охлажденного углеводородного потока включает в себя теплообмен потока, обогащенного метаном, с вторым хладагентом, чтобы получить, по меньшей мере, частично сжиженный углеводородный поток.
14. Способ по п.10, в котором, по меньшей мере, частичное сжижение фракции охлажденного углеводородного потока включает в себя теплообмен указанной фракции с второй частью дополнительно охлажденного потока первого хладагента, чтобы получить, по меньшей мере, частично сжиженный углеводородный поток.
15. Способ по п.10, дополнительно включающий стадию:
(i) снижения давления, по меньшей мере, частично сжиженного потока, чтобы получить поток сжиженного углеводородного продукта и газообразный поток быстрого разделения испарением.
16. Способ по любому из пп.1-9, который дополнительно включает стадию:
(h) полного сжижения, по меньшей мере, фракции охлажденного углеводородного потока в основном теплообменнике.
17. Способ по п.16, дополнительно включающий стадию:
(i) снижения давления полностью сжиженного потока, чтобы получить поток сжиженного углеводородного продукта и газообразный поток быстрого разделения испарением.
18. Устройство для получения охлажденного углеводородного потока из углеводородного потока, которое содержит:
- первый контур хладагента, содержащий производственный запас первого смешанного хладагента; первое расширительное устройство; второе расширительное устройство; первый компрессор и один или несколько первых охлаждающих аппаратов для того, чтобы охладить сжатый поток из первого компрессора и, таким образом, получить сжатый поток первого хладагента;
- первый теплообменник, приспособленный для охлаждения первого потока и сжатого потока первого хладагента, первым расширенным потоком первого хладагента при первом уровне давления, чтобы получить охлажденный первый поток, первый охлажденный поток первого хладагента и первый нагретый поток первого хладагента, причем первое расширительное устройство приспособлено для приема первой части первого охлажденного потока первого хладагента и получения первого расширенного потока первого хладагента;
- второй теплообменник, приспособленный для охлаждения одного или нескольких вторых потоков и второй части первого охлажденного потока первого хладагента, вторым расширенным потоком первого хладагента, чтобы получить один или несколько охлажденных вторых потоков, дополнительно охлажденный поток первого хладагента и второй нагретый поток первого хладагента, причем второе расширительное устройство приспособлено для приема, по меньшей мере, первой части дополнительно охлажденного потока первого хладагента, чтобы получить второй расширенный поток первого хладагента, при этом указанный второй расширенный поток первого хладагента находится при меньшем давлении, чем указанный первый расширенный поток первого хладагента, указанный один или несколько вторых потоков, включающих в себя, по меньшей мере, охлажденный первый поток или произведенный из него зависимый поток, в результате чего, углеводородный поток входит в состав одного или нескольких вторых потоков для того, чтобы получить, по меньшей мере, охлажденный углеводородный поток;
- первый компрессор, приспособленный для сжатия газообразных фракций первого нагретого потока первого хладагента и второго нагретого потока первого хладагента;
- усовершенствованный регулятор технологического процесса, включающий выполняемую компьютером программу регулирования на основе прогнозирующей модели для того, чтобы определить одновременные управляющие воздействия для набора манипулируемых переменных с целью оптимизации, по меньшей мере, одного из набора параметров, подлежащих оптимизации при регулировании, по меньшей мере, одного из набора контролируемых переменных, где набор манипулируемых переменных включает в себя:
- состав производственного запаса первого смешанного хладагента в первом контуре хладагента,
- настройку первого расширительного устройства и
- настройку второго расширительного устройства,
при этом набор контролируемых переменных включает:
- температуру, по меньшей мере, одного из одного или нескольких охлажденных вторых потоков,
- разность температур между первым нагретым потоком первого хладагента и, по меньшей мере, одним из: (i) сжатым потоком первого хладагента и (ii) первым потоком,
- разность температур между вторым нагретым потоком первого хладагента и, по меньшей мере, одним из: (i) второй частью первого охлажденного потока первого хладагента и (ii) одним из одного или нескольких вторых потоков в виде охлажденного первого потока и/или зависимого потока, произведенного из охлажденного первого потока,
- по меньшей мере, одна из переменных: (i) разности температур между первым охлажденным потоком первого хладагента и первым расширенным потоком первого хладагента и (ii) разности температур между дополнительно охлажденным потоком первого хладагента и вторым расширенным потоком первого хладагента; и
- энергию, потребляемую первым компрессором;
и где набор параметров, подлежащих оптимизации, включает производительность охлажденного углеводородного потока и/или эффективность охлаждения первого контура хладагента, причем указанная эффективность охлаждения определяется как энергия, потребляемая первым компрессором, отнесенная к массе охлажденного углеводородного потока, произведенного в единицу времени.