КОМПЛЕКСНЫЙ СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И СЖИЖЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА
COMPLEX METHOD FOR EXTRACTION OF GAS-CONDENSATE LIQUIDS AND LIQUEFACTION OF NATURAL GAS

[0001] Настоящее изобретение относится к комплексным технологиям и устройствам для сжижения природного газа и извлечения газоконденсатных жидкостей. В частности, улучшенный способ и устройство снижает потребление энергии установкой сжиженного природного газа (Liquefied Natural Gas, LNG) за счет использования части уже охлажденного пара, отбираемого сверху из фракционирующей колонны (например, фракционирующей колонны легких фракций (light-ends fractionation column, LEFC) или метаноотгонной/этаноотгонной колонны), из установки сжижения природного газа (NGL, natural gas liquefaction), в зависимости от состава, для обеспечения, например, флегмы для разделения на фракции в установке NGL, и/или холодного питания для установки LNG, или за счет охлаждения в установке NGL (например, через автономную систему охлаждения), остаточного газа, исходящего от фракционирующей колонны установки NGL, и использования получаемого в результате охлажденного остаточного газа, в зависимости от состава, для обеспечения флегмы/питания для разделения на фракции в установке NGL и/или холодного питания для установки LNG, благодаря чему снижают потребление энергии установкой LNG и делают способ более энергосберегающим.
3
3
3
[0002] Природный газ является важным продуктом во всем мире, а также источником энергии и источником сырья. Ожидается рост мирового потребления природного газа с 110,7 триллионов кубических футов (3,13 триллионов м) в 2008 г. до 123 триллионов кубических футов (3,48 триллионов м) в 2015 г. и 168,7 триллионов кубических футов (4,777 триллионов м) в 2035 г. [U.S Energy Information Administration, International Energy Outlook 2011, September 19, 2011, Report Number DOE/EIA-0484(2011)].
[0003] Природный газ, полученный из нефте- и газодобывающих скважин, главным образом, содержит метан, но также может содержать углеводороды с более высоким молекулярным весом, в том числе этан, пропан, бутан, пентан, их ненасыщенные аналоги, и тяжелые углеводороды, в том числе ароматические (например, бензол). Природный газ часто также содержит не углеводородные примеси, такие как вода, водород, азот, гелий, аргон, сероводород, углекислый газ и/или меркаптаны.
[0004] Перед введением в газопроводы высокого давления для подачи потребителям природный газ обрабатывают для удаления примесей, таких как углекислый газ и соединения серы. Кроме того, природный газ может быть обработан для удаления части газоконденсатных жидкостей (NGL). Сюда входят легкие углеводороды, а именно, этан, пропан и бутан, а также тяжелые углеводороды С5+. Такая обработка дает обедненный природный газ, в котором может нуждаться потребитель, а также создает источник ценных материалов. Например, легкие углеводороды могут использоваться как сырье для нефтехимических процессов и горючего. Углеводороды С5+ могут использоваться в бензиновых смесях.
[0005] Часто такие факторы, как расположение устья скважины и/или отсутствие необходимой инфраструктуры могут исключить возможность транспортирования природного газа по трубопроводу. В таких случаях природный газ может сжижаться (LNG) и транспортироваться в жидком виде с помощью грузоперевозчика (грузовой автомобиль, поезд, судно). Однако во время сжижения природного газа с помощью криогенных процессов, тяжелые углеводороды в природном газе могут загустевать, что затем ведет к повреждению криогенного оборудования и прерыванию процесса сжижения. Таким образом, в данном случае также желательно удалять тяжелые углеводороды из природного газа.
[0006] Известно множество способов для извлечения газоконденсатных жидкостей. Например, Бак (Buck) (US 4617039) описывает способ, в котором поступающий поток природного газа охлаждают, частично конденсируют, а затем разделяют в сепараторе высокого давления. Поток жидкости из сепаратора нагревают и подают в нижнюю часть дистилляционной (этаноотгонной) колонны. Поток пара из сепаратора расширяется и вводят в сепаратор/абсорбер. Кубовая жидкость из сепаратора/абсорбера используется в качестве жидкого сырья для этаноотгонной колонны. Поток, отбираемый сверху из этаноотгонной колонны, охлаждается и частично конденсируется за счет теплообмена с потоком пара, удаляемого из верхней части сепаратора/абсорбера. Частично конденсированный поток, отбираемый сверху из этаноотгонной колонны, затем вводят в верхнюю зону сепаратора/абсорбера. Поток пара, удаленного из верхней части сепаратора/абсорбера, может быть дополнительно нагрет за счет теплообмена и сжат для создания остаточного газа, который после дополнительного сжатия может быть вновь введен в трубопровод природного газа.
[0007] Известен другой способ извлечения С2+ и/или С3+, в котором подаваемый газ подвергают охлаждению и расширению для получения потока пара, который вводят в нижнюю зону фракционирующей колонны легких фракций, и потока жидкости, который вводят во фракционирующую колонну тяжелых фракций. Остаточный газ удаляют из верхней части фракционирующей колонны легких фракций, а полученную жидкость удаляют из нижней части фракционирующей колонны тяжелых фракций. Жидкость из нижней части фракционирующей колонны легких фракций подают в верхнюю зону фракционирующей колонны тяжелых фракций. Отбираемый сверху пар из фракционирующей колонны тяжелых фракций частично конденсируют, и часть конденсата используется в качестве флегмы во фракционирующей колонне легких фракций. Газообразная часть может быть объединена с остаточным газом. См., например, патенты Бак (Buck) и др. (US 4895584), Ки (Key) и др. (US 6278035), Ки и др. (US 6311516) и Ки и др. (US 7544272).
[0008] Кроме того, существует много известных способов сжижения природного газа. Как правило, природный газ перегоняют в метаноотгонной колонне и полученный обогащенный метаном газ подвергают охлаждению и расширению для получения продукта LNG. Кубовая жидкость из метаноотгонной колонны может быть отправлена на дальнейшую переработку для извлечения газоконденсатных жидкостей. См., например, патентные документы Шу (Shu) и др. (US 6125653), Вилкинсон (Wilkinson) и др. (US 6742358), Вилкинсон и др. (US 7155931) и Вилкинсон и др. (US 7204100), Сельюлар (Cellular) и др. (US 7216507), Сельюлар и др. (US 7631516), Вилкинсон и др. (US 2004/0079107). В других системах природный газ охлаждают и частично сжижают, а затем сепарируют в сепараторах газа/жидкости. Оба потока, полученного газа и жидкости, используют как сырье для метаноотгонной колонны. Поток жидких продуктов удаляют из нижней части метаноотгонной колонны, а поток паров, удаленных из верхней части метаноотгонной колонны, после выполнения охлаждения технологических потоков удаляют, как остаточный газ. См., например, патентные документы Кэмпбелл (Campbell) и др. (US 4157904) и Кэмпбелл и др. (US 5881569).
[0009] Кроме того, было сделано много попыток объединить процесс извлечения NGL с процессом LNG для сжижения природного газа. См., например, патентные документы Хаушменд (Houshmand) и др. (US 5615561), Кэмпбелл (Campbell) и др. (US 6526777), Вилкинсон (Wilkinson) и др. (US 6889523), и Квейллс (Quails) и др. (US 2007/0012072), Мак (Mak) и др. (US 2007/0157663), Мак (US 2008/0271480), и Робертс (Roberts) и др. (US 2010/0024477).
[0010] Однако хотя данные способы обеспечивают некоторое объединение извлечения NGL и производства LNG, все еще необходимы улучшения для достижения такого объединения простым и эффективным способом, особенно, способом, который снижает потребление энергии.
[0011] Таким образом, одним из аспектов настоящего изобретения является создание способа и устройства, который объединяет извлечение NGL и производство LNG экономически эффективным способом, и, в частности, снижает потребление энергии при производстве LNG.
[0012] В частности, изобретение обеспечивает улучшение процесса извлечения NGL, такого как процесс CRYO-PLUS™ (см., например, Бак (Buck) (US 4617039), Ки (Key) и др. (US 6278035), и Ки и др. (US 7544272)), технологии обработки переохлажденного газа (Gas Subcooled, GSP) (см., например, Кэмпбелл (Campbell) и др. (US 4157904)), и процесс рециркуляции расщепленного пара (Recycle Split Vapor, RSV) (см., например, Кэмпбелл и др. (US 5881569), то есть, улучшения, которые объединяют данный процесс извлечения NGL с процессом производства LNG.
[0013] Данное описание предлагает другие аспекты и преимущества настоящего изобретения.
[0014] Согласно настоящему изобретению данные аспекты достигаются путем использования бокового погона уже охлажденного пара, отобранного сверху фракционирующей колонны установки извлечения NGL, такой как фракционирующая колонна легких фракций или метаноотгонная/этаноотгонная колонна, в зависимости от состава, для обеспечения флегмы при фракционировании в установке NGL и/или холодного питания для установки LNG, благодаря этому снижая потребление энергии производственной установкой LNG, в тоже время, оказывает минимальное воздействие на установку извлечения NGL. При необходимости, эти аспекты достигаются за счет охлаждения в установке NGL (например, с помощью полностью автономной системы охлаждения) остаточного газа, исходящего из фракционирующей колонны установки NGL, и использования полученного охлажденного остаточного газа, в зависимости от состава, для обеспечения флегмы/питания для фракционирующей установки NGL и/или холодного питания для установки LNG, благодаря этому снижая потребление энергии установкой LNG и делая процесс более энергосберегающим.
[0015] Хотя предлагаемые процессы и устройства, главным образом, описаны здесь, как пригодные для обработки природного газа, т.е., газа, получаемого из нефте- и газодобывающих скважин, изобретение подходит для обработки любых поступающих потоков, которые содержат преобладающее количество метана вместе с другими легкими углеводородами, такими как этан, пропан, бутан и/или пентан.
[0016] В общем, в настоящем изобретении предложен способ и устройство, в котором поступающий поток, содержащий легкие углеводороды (например, поступающий поток природного газа), обрабатывается в установке извлечения газоконденсатных жидкостей (NGL), которая содержит основной теплообменник, холодный сепаратор и фракционирующую систему, включающую в себя либо (а) фракционирующую колонну легких фракций и фракционирующую колонну тяжелых фракций, либо (b) метаноотгонную/этаноотгонную колонну, причем по меньшей мере часть потока пара, отбираемого сверху колонны, исходящего из фракционирующей системы установки NGL (например, часть уже отобранного сверху или остаточного газа, которая охлаждена с помощью дополнительного охлаждения), используется, в зависимости от состава, для обеспечения флегмы/питания при фракционировании в установке NGL и/или холодного питания для установки LNG.
[0017] В соответствии с основным аспектом способа согласно настоящему изобретению предложен способ, согласно которому:
выполняют охлаждение поступающего потока, содержащего легкие углеводороды (например, поступающего потока природного газа) в одном или большем количестве теплообменников, в которых поступающий поток охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют введение частично конденсированного поступающего потока в холодный сепаратор газа/жидкости для получения отбираемого сверху газообразного потока и потока кубовой жидкости, которые подлежат вводу во фракционирующую систему, содержащую (а) фракционирующую колонну легких фракций и фракционирующую колонну тяжелых фракций или (b) метаноотгонную (или этаноотгонную) колонну;
выполняют расширение по меньшей мере части отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора и выполняют введение этого отобранного сверху газообразного потока в (а) нижнюю зону фракционирующей колонны легких фракций или (b) верхнюю зону метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны;
выполняют введение по меньшей мере части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости в (а) во фракционирующую колонну тяжелых фракций в ее промежуточной точке или (b) метаноотгонную (или этаноотгонную) колонну в ее промежуточной точке;
выполняют удаление потока жидких продуктов из нижней части (а) фракционирующей колонны тяжелых фракций или (b) нижней части метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны;
выполняют удаление отбираемого сверху газообразного потока из верхней части (а) фракционирующей колонны легких фракций или (b) метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны и
если фракционирующая система содержит фракционирующую колонну легких фракций и фракционирующую колонну тяжелых фракций, выполняют удаление потока кубовой жидкости из нижней зоны фракционирующей колонны легких фракций и выполняют введение данного потока кубовой жидкости из фракционирующей колонны легких фракций в верхнюю зону фракционирующей колонны тяжелых фракций;
(a) если фракционирующая система содержит фракционирующую колонну легких фракций и фракционирующую колонну тяжелых фракций,
(i) подвергают косвенному теплообмену первой части отбираемого сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций (например, в переохладителе) с отбираемым сверху газообразным потоком, удаленным сверху фракционирующей колонны тяжелых фракций, благодаря чему отобранный сверху газообразный поток из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций охлаждают и частично конденсируют, и выполняют введение данного охлажденного и частично конденсированного отобранного сверху газообразного потока из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций во фракционирующую колонну легких фракций;
(ii) выполняют удаление второй части отбираемого сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций, как бокового погона, и подвергают боковой погон косвенному теплообмену для дополнительного охлаждения и выполняют частичное сжижение бокового погона;
(iii) выполняют введение частично сжиженного бокового погона в дополнительное устройство сепарации, выполняют извлечение жидкого продукта из дополнительного устройства сепарации и выполняют введение извлеченного жидкого продукта во фракционирующую колонну легких фракций в качестве потока жидкой флегмы и/или во фракционирующую колонну тяжелых фракций в качестве потока жидкой флегмы,
(iv) выполняют извлечение отбираемого сверху потока пара из дополнительного устройства сепарации, подвергают отобранный сверху поток пара косвенному теплообмену для дополнительного охлаждения и частичной конденсации и выполняют подачу полученного пара и конденсата в сепаратор LNG, в котором получают жидкий продукт LNG, и
(v) выполняют извлечение отбираемого сверху потока пара из дополнительного устройства сепарации, выполняют сжатие данного отобранного сверху потока пара для образования остаточного газа или
(b) если фракционирующая система содержит фракционирующую колонну легких фракций и фракционирующую колонну тяжелых фракций,
(i) подвергают косвенному теплообмену отбираемого сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций (например, в переохладителе) с отбираемым сверху газообразным потоком, удаленным сверху фракционирующей колонны тяжелых фракций, благодаря чему отобранный сверху газообразный поток из верхней части фракционирующей колонны легких фракций нагревают, а отобранный сверху газообразный поток из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций охлаждают и частично конденсируют, и выполняют введение данного охлажденного и частично конденсированного отобранного сверху газообразного потока из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций во фракционирующую колонну легких фракций;
(ii) выполняют дополнительный нагрев и сжатие отобранного сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций для получения остаточного газа;
(iii) выполняют охлаждение по меньшей мере части остаточного газа, благодаря чему часть остаточного газа частично сжижают;
(iv) выполняют введение расширенной части частично сжиженного остаточного газа во фракционирующую колонну легких фракций;
(vi) выполняют расширение другой части частично сжиженного остаточного газа и выполняют введение данной расширенной части в дополнительное устройство сепарации;
(vii) выполняют извлечение жидкого продукта из дополнительного устройства сепарации в качестве жидкого продукта LNG и
(viii) выполняют извлечение отобранного сверху потока пара из дополнительного устройства сепарации и выполняют сжатие данного отобранного сверху потока пара для образования остаточного газа или
(с) если фракционирующая система содержит метаноотгонную (или этаноотгонную) колонну,
(i) подвергают первую часть отбираемого сверху газообразного потока из метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны косвенному теплообмену (например, в переохладителе) с потоком, полученным за счет объединения части отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости и части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости;
(ii) выполняют удаление второй части отобранного сверху газообразного потока из метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны в качестве бокового погона и выполняют частичное сжижение бокового погона за счет теплообмена;
(iii) выполняют введение частично сжиженного бокового погона в дополнительное устройство сепарации, выполняют извлечение жидкого продукта из дополнительного устройства сепарации и выполняют введение извлеченного жидкого продукта в метаноотгонную (или этаноотгонную) колонну в качестве потока жидкой флегмы и
(iv) выполняют извлечение отбираемого сверху потока пара из дополнительного устройства сепарации, подвергают отобранный сверху поток пара косвенному теплообмену для дополнительного охлаждения и частичной конденсации, и выполняют удаление полученного конденсата в качестве жидкого продукта LNG или
(d) если фракционирующая система содержит метаноотгонную (или этаноотгонную) колонну,
(j) подвергают отбираемый сверху газообразный поток из метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны косвенному теплообмену (например, в переохладителе) с потоком, полученным за счет объединения части отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости и части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости;
(ii) выполняют дополнительный нагрев и сжатие отобранного сверху газообразного потока из метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны для получения остаточного газа;
(iii) выполняют охлаждение по меньшей мере части остаточного газа, благодаря чему часть остаточного газа частично сжижают;
(iv) выполняют введение данного частично сжиженного остаточного газа в дополнительное устройство сепарации;
(v) выполняют извлечение жидкого продукта из дополнительного устройства сепарации и выполняют введение извлеченного жидкого продукта в качестве флегмы в метаноотгонную (или этаноотгонную) колонну;
(vi) выполняют извлечение отбираемого сверху потока пара из дополнительного устройства сепарации, выполняют охлаждение данного отобранного сверху потока пара, благодаря чему отобранный сверху поток пара частично сжижают;
(vii) выполняют введение данного частично сжиженного отобранного сверху потока пара в другое дополнительное устройство сепарации и
(viii) выполняют извлечение жидкого продукта из другого дополнительного устройства сепарации в качестве жидкого продукта LNG.
[0018] В соответствии с первым аспектом способа согласно настоящему изобретению предложен способ, согласно которому:
выполняют введение поступающего потока, содержащего легкие углеводороды (например, поступающего потока природного газа) в основной теплообменник (например, пластинчато-ребристый теплообменник или кожухотрубчатый теплообменник), в котором поступающий поток охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют введение частично конденсированного поступающего потока в холодный сепаратор газа/жидкости, производящий отбираемый сверху газообразный поток и поток кубовой жидкости;
выполняют расширение отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, а затем выполняют введение расширенного отобранного сверху газообразного потока в нижнюю зону фракционирующей колонны легких фракций;
выполняют введение потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости во фракционирующую колонну тяжелых фракций в ее промежуточной точке;
выполняют удаление потока жидкого продукта из нижней части фракционирующей колонны тяжелых фракций и выполняют введение потока жидкого продукта в основной теплообменник, где его подвергают косвенному теплообмену с поступающим потоком;
выполняют удаление потока кубовой жидкости из нижней зоны фракционирующей колонны легких фракций и выполняют введение потока кубовой жидкости из фракционирующей колонны легких фракций в верхнюю зону фракционирующей колонны тяжелых фракций;
выполняют удаление отбираемого сверху газообразного потока из верхней части фракционирующей колонны легких фракций, и подвергают первую часть данного отобранного сверху газообразного потока косвенному теплообмену (например, в переохладителе) с отобранным сверху газообразным потоком, удаленным из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций, благодаря чему отобранный сверху газообразный поток из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций охлаждают и частично конденсируют, и выпуск первой части второго отобранного сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций в качестве остаточного газа;
выполняют удаление потока кубовой жидкости из нижней зоны фракционирующей колонны тяжелых фракций, нагревание потока кубовой жидкости из фракционирующей колонны тяжелых фракций за счет косвенного теплообмена и выполняют возврат потока кубовой жидкости из фракционирующей колонны тяжелых фракций в нижнюю зону фракционирующей колонны тяжелых фракций в качестве ребойлерного потока;
выполняют введение охлажденного и частично конденсированного отобранного сверху газообразного потока из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций во фракционирующую колонну легких фракций;
выполняют удаление второй части отбираемых сверху газов из фракционирующей колонны легких фракций в качестве бокового погона, выполняют частичное сжижение бокового погона сквозь клапан регулирования потока, и подвергают частично сжиженный боковой погон косвенному теплообмену с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения,
выполняют введение частично сжиженного бокового погона в дополнительное устройство сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости или дополнительную дистилляционную колонну), выполняют извлечение жидкого продукта (содержащего большую долю этана, а также тяжелые углеводородные компоненты, частично сжиженного бокового погона) и выполняют введение извлеченного жидкого продукта во фракционирующую колонну легких фракций в качестве потока жидкой флегмы и/или во фракционирующую колонну тяжелых фракций в качестве потока жидкой флегмы и
выполняют извлечение отбираемого сверху потока пара, обогащенного метаном, из дополнительного устройства сепарации, подвергают отобранный сверху поток пара косвенному теплообмену с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения и частичной конденсации, выполняют подачу полученного конденсата в обменник LNG, где выполняют сжижение.
[0019] Процесс LNG может быть процессом промышленного выпуска смешанного хладагента или процессом охлаждения жидким азотом. Таким образом, в способе согласно настоящему изобретению один поток хладагента может быть использован для получения охлаждения, необходимого для сжижения природного газа в LNG. В типичном процессе LNG циклический компрессор хладагента увеличивает давление циркулирующего хладагента. Данный хладагент высокого давления охлаждают с помощью теплообмена с воздухом, водой или другой охлаждающей средой. Полученный холодный хладагент высокого давления, часто существующий как в жидкой, так и в газообразной фазе, проходит через обменник LNG, где хладагент полностью сжижают или становится охлажденным паром под высоким давлением. Затем давление в холодном хладагенте понижают с помощью клапана Джоуля-Томсона (изоэнтальпический, т.е. процесс, который, в основном, протекает без изменения энтальпии) или с помощью турбодетандера (изоэнтропный, т.е. процесс, который, в основном протекает без изменения энтропии) до более низкого давления, что приводит к мгновенному вскипанию холодного хладагента высокого давления с образованием двухфазной смеси пара и жидкости или однофазного пара, который холоднее, чем предыдущий поток, а также холоднее по температуре, чем точка сжижения (температура начала кипения) поступающего потока LNG. Данный поток холодной, с низким давлением, двухфазной смеси пара и жидкости или однофазного парообразного хладагента возвращают в обменник LNG для обеспечения достаточного охлаждения при сжижении как хладагента, так и поступающего потока природного газа, подлежащего сжижению. По ходу течения через обменник LNG поток хладагента полностью испаряется. Этот пар протекает к циклическому компрессору хладагента, чтобы снова начать цикл охлаждения.
[0020] Таким образом, согласно изобретению, когда система хладагента используется для охлаждения потока остаточного газа или бокового погона из отбираемых сверху паров фракционирующей колонны легких фракций или метаноотгонной колонны, система хладагента может включать использование одной системы хладагента или смешанной охлаждающей системы хладагента, или системы на основе детандера, или комбинации смешанной системы хладагента и системы охлаждения на основе детандера.
[0021] Кроме того, система хладагента может использовать смесь хладагента: либо он является чистым одним хладагентом (концентрация более 95% по объему), либо смесью одного или двух компонентов с концентрациями более 5% по объему каждого. Подходящие компоненты хладагента включают в себя легкие парафиновые или олефиновые углеводороды, такие как метан, этан, этилен, пропан, пропилен, бутан, пентан, и неорганические компоненты, такие как азот, аргон, а также по возможности окись углерода, сероводород, аммиак. Кроме того, система хладагента может включать в себя (а) холодильный цикл с замкнутым или разомкнутым контуром, (b) два или больше уровней давления в полном холодильном цикле, (с) снижение давления от высокого давления до низкого давления, либо с помощью рабочего расширения (турбодетандер) и/или с помощью изоэнтальпического дросселирования (регулирующий клапан, ограничительная диафрагма), или (d) фазовое состояние хладагента, либо всей паровой фазы, либо превращение из пара в жидкость и обратно в пар. Например, данная система охлаждения может использовать (а) цикл смешанного хладагента с фазовым превращением без рабочего расширения доли газа высокого давления, (b) цикл смешанного хладагента с фазовым превращением с рабочим расширением доли газа высокого давления, (с) цикл смешанного хладагента в паровой фазе с рабочим расширением доли газа высокого давления на одной или больше ступеней, или (d) цикл чистого хладагента в паровой фазе с рабочим расширением доли газа высокого давления на одной или больше ступеней.
[0022] В приведенном здесь описании и на чертежах расширение текучих сред часто характеризуют, как выполняемое с помощью расширительного клапана или «расширение сквозь клапан». Специалисту в данной области будет понятно, что расширение может быть выполнено с использованием различных типов расширительных устройств, таких как детандер, регулирующий клапан, ограничительная диафрагма или другое устройство, предназначенное для снижения давления циркулирующей текучей среды. Использование таких расширительных устройств для выполнения описанных здесь расширений входит в объем настоящего изобретения.
[0023] Путем удаления бокового погона из отбираемого сверху газообразного потока фракционирующей колонны легких фракций, охлаждения и частичной конденсации данного бокового погона, а затем подачи по меньшей мере части полученного конденсата в обменник LNG, достигнуто объединение процессов NGL и LNG в режиме, который не ухудшает процесс извлечения NGL. Использование части холодного, отбираемого сверху газообразного потока из LEFC процесса NGL, понижает потребность в охлаждении процесса LNG, благодаря этому, снижая общее потребление энергии и улучшая извлечение для обоих процессов.
[0024] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения жидкий продукт, извлеченный из дополнительного устройства сепарации (например, дополнительной дистилляционной колонны), вводят во фракционирующую колонну легких фракций в качестве потока жидкой флегмы. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения жидкий продукт, извлеченный из дополнительного устройства сепарации (например, дополнительной дистилляционной колонны), вводят во фракционирующую колонну тяжелых фракций в качестве потока жидкой флегмы.
[0025] В соответствии со вторым аспектом способа согласно настоящему изобретению предложен еще один способ, согласно которому:
выполняют введение поступающего потока, содержащего легкие углеводороды (например, поступающего потока природного газа) в основной теплообменник (например, пластинчато-ребристый теплообменник или кожухотрубчатый теплообменник), в котором поступающий поток охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют введение частично конденсированного поступающего потока в холодный сепаратор газа/жидкости, производящий отбираемый сверху газообразный поток и поток кубовой жидкости;
выполняют расширение отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, а затем выполняют введение расширенного отобранного сверху газообразного потока в нижнюю зону фракционирующей колонны легких фракций;
выполняют введение потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости во фракционирующую колонну тяжелых фракций в ее промежуточной точке;
выполняют удаление потока жидкого продукта из нижней части фракционирующей колонны тяжелых фракций и выполняют введение потока жидкого продукта из нижней части фракционирующей колонны тяжелых фракций в основной теплообменник, где его подвергают косвенному теплообмену с поступающим потоком;
выполняют удаление потока кубовой жидкости из нижней зоны фракционирующей колонны легких фракций и выполняют введение потока кубовой жидкости из фракционирующей колонны легких фракций в верхнюю зону фракционирующей колонны тяжелых фракций;
выполняют удаление отобранного сверху газообразного потока из верхней части фракционирующей колонны легких фракций, и подвергают отобранный сверху газообразный поток косвенному теплообмену (например, в переохладителе) с отобранным сверху газообразным потоком, удаленным из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций, благодаря чему отобранный сверху газообразный поток из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций охлаждают и частично конденсируют, а затем выпуск отобранного сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций в качестве остаточного газа;
выполняют удаление потока кубовой жидкости из нижней зоны фракционирующей колонны тяжелых фракций, нагревание потока кубовой жидкости из фракционирующей колонны тяжелых фракций за счет косвенного теплообмена и выполняют возврат потока кубовой жидкости из фракционирующей колонны тяжелых фракций в нижнюю зону фракционирующей колонны тяжелых фракций в качестве ребойлерного потока;
выполняют введение охлажденного и частично конденсированного отобранного сверху газообразного потока из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций во фракционирующую колонну легких фракций;
выполняют введение потока остаточного газа в основной теплообменник, в котором поток остаточного газа охлаждают за счет косвенного теплообмена, а затем подвергают охлажденный поток остаточного газа дополнительному косвенному теплообмену (например, в переохладителе) с отобранным сверху газообразным потоком, удаленным из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций, благодаря чему поток остаточного газа дополнительно охлаждают;
выполняют расширение дополнительно охлажденного потока остаточного газа и выполняют введение полученного частично сжиженного потока остаточного газа в дополнительное устройство сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости или дополнительную дистилляционную колонну), выполняют извлечение отобранного сверху потока остаточного газа из дополнительного устройства сепарации, выполняют извлечение потока жидкости из дополнительного устройства сепарации и выполняют подачу этого потока жидкости в обменник LNG, где выполняют сжижение.
[0026] В соответствии с третьим аспектом способа согласно настоящему изобретению предложен еще один способ, согласно которому:
выполняют введение поступающего потока, содержащего легкие углеводороды (например, поступающего потока природного газа) в основной теплообменник (например, пластинчато-ребристый теплообменник или кожухотрубчатый теплообменник), в котором поступающий поток охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют введение частично конденсированного поступающего потока в холодный сепаратор газа/жидкости, производящий отбираемый сверху газообразный поток и поток кубовой жидкости;
выполняют расширение отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, а затем выполняют введение расширенного отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости в нижнюю зону фракционирующей колонны легких фракций;
выполняют введение потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости во фракционирующую колонну тяжелых фракций в ее промежуточной точке;
выполняют удаление потока жидкого продукта из нижней части фракционирующей колонны тяжелых фракций и выполняют введение потока жидкого продукта из нижней части фракционирующей колонны тяжелых фракций в основной теплообменник, где его подвергают косвенному теплообмену с поступающим потоком;
выполняют удаление потока кубовой жидкости из нижней зоны фракционирующей колонны легких фракций и выполняют введение потока кубовой жидкости из фракционирующей колонны легких фракций в верхнюю зону фракционирующей колонны тяжелых фракций;
выполняют удаление отбираемого сверху газообразного потока из верхней части фракционирующей колонны легких фракций, и подвергают отобранный сверху газообразный поток косвенному теплообмену (например, в переохладителе) с отобранным сверху газообразным потоком, удаленным из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций, благодаря чему отобранный сверху газообразный поток из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций охлаждают и частично конденсируют,
выполняют удаление потока кубовой жидкости из нижней зоны фракционирующей колонны тяжелых фракций, нагревание потока кубовой жидкости из фракционирующей колонны тяжелых фракций за счет косвенного теплообмена и выполняют возврат потока кубовой жидкости из фракционирующей колонны тяжелых фракций в нижнюю зону фракционирующей колонны тяжелых фракций в качестве ребойлерного потока;
выполняют введение охлажденного и частично конденсированного отобранного сверху газообразного потока из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций во фракционирующую колонну легких фракций;
выполняют введение отобранного сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций, после нагрева за счет теплообмена и сжатия, в качестве остаточного газа в теплообменник, в котором остаточный газ охлаждают и частично сжижают за счет косвенного теплообмена, и
выполняют введение полученного частично сжиженного потока остаточного газа в дополнительное устройство сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости или дополнительную дистилляционную колонну), выполняют извлечение из дополнительного устройства сепарации потока жидкости, который вводят во фракционирующую колонну легких фракций в качестве флегмы, выполняют извлечение отбираемого сверху потока остаточного газа из дополнительного устройства сепарации, и выполняют подачу по меньшей мере части отобранного сверху потока остаточного газа из дополнительного устройства сепарации в обменник LNG, где выполняют сжижение.
[0027] В соответствии с еще одним вариантом осуществления вышеуказанного способа поток кубовой жидкости, удаленный из нижней зоны фракционирующей колонны тяжелых фракций, который повторно используется как ребойлерный поток, нагревают в основном теплообменнике за счет косвенного теплообмена с поступающим потоком (например, природного газа), перед возвратом в нижнюю зону фракционирующей колонны тяжелых фракций.
[0028] Кроме того, дополнительный поток жидкости может быть удален из промежуточной точки фракционирующей колонны тяжелых фракций, и также использован для охлаждения поступающего потока природного газа в основном теплообменнике. Дополнительный поток жидкости удаляют из первой промежуточной точки фракционирующей колонны тяжелых фракций, нагревают за счет косвенного теплообмена с поступающим потоком природного газа в основном теплообменнике, а затем повторно вводят во фракционирующую колонну тяжелых фракций в другой промежуточной точке, ниже первой промежуточной точки.
[0029] В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, создаются дополнительные потоки флегмы для фракционирующей колонны легких фракций. Часть отбираемого сверху газообразного потока, удаленного из верхней части холодного сепаратора, перед расширением подают в переохладитель, где подвергают косвенному теплообмену с отобранным сверху паром из фракционирующей колонны легких фракций. Данная часть отбираемого сверху газообразного потока охлаждают и частично сжижают в переохладителе, и вводят в верхнюю зону фракционирующей колонны легких фракций для создания дополнительной флегмы.
[0030] Дополнительно или альтернативно часть потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости подают к теплообменнику жидкости/жидкости, где подвергают косвенному теплообмену с потоком кубовой жидкости, удаленным из фракционирующей колонны легких фракций. Затем поток подают в промежуточную зону фракционирующей колонны легких фракций в качестве жидкой флегмы. Каждый из этих двух дополнительных потоков флегмы улучшает извлечение этана и тяжелых углеводородных компонентов.
[0031] В соответствии с еще одним вариантом осуществления дополнительная флегма для фракционирующей колонны легких фракций создается с помощью объединения части отбираемого сверху газообразного потока из верхней части холодного сепаратора и части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора. В данном варианте осуществления перед расширением часть отобранного сверху газообразного потока, удаленного их верхней части холодного сепаратора, объединяют с частью потока кубовой жидкости из холодного сепаратора, и объединенный поток подают в переохладитель. В переохладителе его подвергают косвенному теплообмену с отобранным сверху паром из фракционирующей колонны легких фракций. Объединенный поток охлаждают и частично сжижают в переохладителе, и вводят в верхнюю зону фракционирующей колонны легких фракций для создания дополнительной флегмы. Данный дополнительный поток флегмы для фракционирующей колонны легких фракций улучшает извлечение этана и тяжелых углеводородных компонентов.
[0032] В одном из исполнений вышеуказанного варианта осуществления боковой погон из отбираемого сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций, в конечном счете, вводят во фракционирующую колонну легких фракций. В соответствии с модификацией боковой погон из отобранного сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций, в конечном счете, вводят во фракционирующую колонну тяжелых фракций, а не во фракционирующую колонну легких фракций. Как указано выше, боковой погон частично сжижают сквозь клапан регулирования потока. Частично сжиженные пары подвергаются косвенному теплообмену с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения, а затем подаются в дополнительную дистилляционную колонну. Обогащенный метаном отобранный сверху поток пара из дополнительного устройства сепарации (например, дополнительной дистилляционной колонны) подвергают косвенному теплообмену с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения, а затем подают в обменник LNG, где происходит сжижение. Большая часть этана, а также тяжелые углеводородные компоненты извлекаются из нижней части дополнительного устройства сепарации (например, дополнительной дистилляционной колонны) как жидкий продукт. Жидкий продукт вводят в верхнюю часть фракционирующей колонны тяжелых фракций в качестве потока жидкой флегмы.
[0033] В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения система может содержать контур охлаждения от начала до конца процесса NGL, что приводит к уменьшению потребления энергии. Например, поток жидкого хладагента из системы хладагента подают через основной теплообменник, где подвергают косвенному теплообмену с поступающим потоком природного газа и по возможности другими потоками (например, потоком жидкого продукта из нижней части фракционирующей колонный тяжелых фракций, дополнительным потоком жидкости из промежуточной точки фракционирующей колонны тяжелых фракций, ребойлерным потоком, удаленным из нижней зоны фракционирующей колонны тяжелых фракций, и/или отобранным сверху потоком пара, удаленным из верхней части фракционирующей колонны легких фракций). Поток хладагента охлаждают и частично сжижают в основном теплообменнике, а затем вводят в переохладитель, где дополнительно охлаждают и сжижают. Потом поток хладагента мгновенно испаряется сквозь клапан, что приводит к достижению текучей средой даже более низких температур, а затем подают обратно в переохладитель для обеспечения охлаждения дополнительных потоков флегмы из фракционирующей колонны легких фракций. Поток хладагента затем возвращают в основной теплообменник, где действует в качестве охладителя для технологических потоков NGL. Затем поток хладагента возвращают в холодильную систему для сжатия.
[0034] В соответствии с еще одним вариантом осуществления используют модифицированный контур охлаждения. Поток жидкого хладагента из системы хладагента подают через основной теплообменник, где подвергают косвенному теплообмену с поступающим потоком природного газа и по возможности другими потоками (например, потоком жидкого продукта из нижней части фракционирующей колонный тяжелых фракций, дополнительным потоком жидкости из промежуточной точки фракционирующей колонны тяжелых фракций, ребойлерным потоком, удаленным из нижней зоны фракционирующей колонны тяжелых фракций, и/или отобранным сверху потоком пара, удаленным из верхней части фракционирующей колонны легких фракций). В основном теплообменнике поток хладагента охлаждают и частично сжижают, а затем вводят в переохладитель, где дополнительно охлаждают и сжижают. Этот поток затем вводят в теплообменник, используемый для охлаждения бокового погона отбираемого сверху потока пара из фракционирующей колонны легких фракций. Поток хладагента выходит из теплообменника и мгновенно испаряется сквозь клапан, что приводит к достижению текучей средой даже более низких температур. Полученный поток затем подают обратно в тот же теплообменник для обеспечения дополнительного охлаждения. Затем хладагент пропускают через переохладитель, а затем в основной теплообменник, где он служит в качестве охладителя для технологических потоков NGL. Поток хладагента затем протекает обратно в систему охлаждения для сжатия.
[0035] В соответствии с еще одним вариантом осуществления поток остаточного газа извлекают из частично конденсированного отбираемого сверху потока пара, полученного из дополнительного устройства сепарации, и этот поток остаточного газа используют для охлаждения за счет косвенного теплообмена отобранного сверху потока пара из дополнительного устройства сепарации и/или бокового погона отобранного сверху потока пара из фракционирующей колонны легких фракций. Затем поток остаточного газа может быть сжат до необходимого давления. В соответствии с другой модификацией поток остаточного газа может быть сжат, а за тем при необходимости использован для косвенного теплообмена с отобранным сверху потоком пара из дополнительного устройства сепарации и/или боковым погоном отобранного сверху потока пара из фракционирующей колонны легких фракций.
[0036] В соответствии с четвертым аспектом способа согласно настоящему изобретению предложен еще один способ, согласно которому:
выполняют разделение поступающего потока, содержащего легкие углеводороды (например, поступающего потока природного газа) по меньшей мере на первый частичный поток и второй частичный поток;
выполняют введение первого частичного потока поступающего потока в основной теплообменник (например, пластинчато-ребристый теплообменник или кожухотрубчатый теплообменник), где первый частичный поток поступающего потока охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют введение второго частичного потока поступающего потока в теплообменник, где второй частичный поток поступающего потока охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют объединение первого и второго частичных потоков поступающего потока и при необходимости подвергают полученный объединенный поступающий поток теплообмену с хладагентом (например, пропановым хладагентом);
выполняют введение охлажденного объединенного поступающего потока в холодный сепаратор газа/жидкости для получения отбираемого сверху газообразного потока и потока кубовой жидкости;
выполняют расширение части отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, а затем выполняют введение расширенной части отобранного сверху газообразного потока в верхнюю зону метаноотгонной колонны;
выполняют расширение части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости и выполняют введение расширенной части потока кубовой жидкости в промежуточную зону метаноотгонной колонны;
выполняют объединение другой части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости с другой частью отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, выполняют охлаждение полученного объединенного потока из холодного сепаратора за счет косвенного теплообмена (например, в переохладителе) с отобранным сверху паром из метаноотгонной колонны, выполняют расширение охлажденного полученного объединенного потока из холодного сепаратора, а затем выполняют введение расширенного охлажденного объединенного потока из холодного сепаратора в верхнюю часть метаноотгонной колонны;
выполняют удаление потока жидкого продукта из нижней части метаноотгонной колонны и выполняют введение потока жидкого продукта в основной теплообменник, где его подвергают косвенному теплообмену с первым частичным потоком поступающего потока;
выполняют удаление отобранного сверху газообразного потока из верхней части метаноотгонной колонны, и подвергают отобранный сверху газообразный поток косвенному теплообмену (например, в переохладителе) с объединенными потоками из холодного сепаратора, благодаря чему объединенные потоки из холодного сепаратора охлаждаются и частично конденсируются, а отобранный сверху газообразный поток из верхней части метаноотгонной колонны нагревается, дополнительно нагревая отобранный сверху газообразный поток из верхней части метаноотгонной колонны за счет теплообмена со вторым частичным поступающим потоком, а затем выполняют сжатие и удаление по меньшей мере части отобранного сверху газообразного потока из метаноотгонной колонны в качестве остаточного газа (другая дополнительная часть может быть удалена в качестве топливного газа);
выполняют введение по меньшей мере части потока остаточного газа из отобранного сверху газообразного потока из метаноотгонной колонны в основной теплообменник, в котором поток остаточного газа охлаждают за счет косвенного теплообмена, а затем подвергают охлажденный поток остаточного газа дополнительному косвенному теплообмену (например, в переохладителе) с отобранным сверху газообразным потоком, удаленным из верхней части метаноотгонной колонны, благодаря чему поток остаточного газа дополнительно охлаждают;
выполняют расширение первой части дополнительно охлажденного потока остаточного газа и выполняют введение полученной частично сжиженной первой части потока остаточного газа в верхнюю зону метаноотгонной колонны и
выполняют введение второй части дополнительно охлажденного потока остаточного газа в дополнительное устройство сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости (сепаратор LNGL, т.е. сепаратор, который объединяет и сочетает установки NGL и LNG)) или дополнительную дистилляционную колонну), выполняют извлечение отбираемого сверху потока остаточного газа из указанного дополнительного устройства сепарации, выполняют извлечение потока жидкости из дополнительного устройства сепарации, и выполняют подачу данных потоков жидкости из дополнительного устройства сепарации в обменник LNG, где выполняют сжижение.
[0037] В соответствии с пятым аспектом способа согласно настоящему изобретению предложен еще один способ, согласно которому:
выполняют разделение поступающего потока, содержащего легкие углеводороды (например, поступающего потока природного газа) по меньшей мере на первый частичный поток и второй частичный поток;
выполняют введение первого частичного потока поступающего потока в основной теплообменник (например, пластинчато-ребристый теплообменник или кожухотрубчатый теплообменник), где первый частичный поток поступающего потока охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют введение второго частичного потока поступающего потока в теплообменник, где второй частичный поток поступающего потока охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют объединение первого и второго частичных потоков поступающего потока и при необходимости подвергают полученный объединенный поступающий поток теплообмену с хладагентом (например, пропановым хладагентом);
выполняют введение охлажденного объединенного поступающего потока в холодный сепаратор газа/жидкости для получения отбираемого сверху газообразного потока и потока кубовой жидкости;
выполняют расширение части отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, а затем выполняют введение расширенной части отобранного сверху газообразного потока в верхнюю зону метаноотгонной колонны;
выполняют расширение части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости и выполняют введение расширенной части потока кубовой жидкости в промежуточную зону метаноотгонной колонны;
выполняют объединение другой части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости с другой частью отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, выполняют охлаждение полученного объединенного потока из холодного сепаратора за счет косвенного теплообмена (например, в переохладителе) с отобранным сверху паром из метаноотгонной колонны, выполняют расширение охлажденного полученного объединенного потока из холодного сепаратора, а затем выполняют введение расширенного охлажденного объединенного потока из холодного сепаратора в верхнюю часть метаноотгонной колонны;
выполняют удаление потока жидкого продукта из нижней части метаноотгонной колонны и выполняют введение потока жидкого продукта в основной теплообменник, где его подвергают косвенному теплообмену с первым частичным потоком поступающего потока;
выполняют удаление первой части отобранного сверху газообразного потока из верхней части метаноотгонной колонны, и подвергают первую часть отобранного сверху газообразного потока косвенному теплообмену (например, в переохладителе) с объединенным потоком из холодного сепаратора, благодаря чему объединенный поток из холодного сепаратора охлаждают и частично конденсируют, а отобранный сверху газообразный поток из верхней части метаноотгонной колонны нагревают, дополнительно нагревая отобранный сверху газообразный поток из верхней части метаноотгонной колонны за счет косвенного теплообмена со вторым частичным поступающим потоком, а затем выполняют сжатие и удаление по меньшей мере части отобранного сверху газообразного потока из метаноотгонной колонны в качестве остаточного газа (другая дополнительная часть может быть удалена в качестве топливного газа);
выполняют удаление второй части отобранных сверху газов из метаноотгонной колонны в качестве бокового погона, и подвергают боковой погон косвенному теплообмену с жидким хладагентом, благодаря чему боковой погон охлаждают и частично сжижают:
выполняют введение частично сжиженного бокового погона в дополнительное устройство сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости или дополнительную дистилляционную колонну), выполняют извлечение потока жидкости (содержащего этан и тяжелые углеводородные компоненты частично сжиженного бокового погона) и выполняют введение извлеченного потока жидкости в метаноотгонную колонну в качестве потока жидкой флегмы и
выполняют извлечение отбираемого сверху потока пара, обогащенного метаном, из дополнительного устройства сепарации, подвергают отобранный сверху поток пара косвенному теплообмену с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения и частичной конденсации, и выполняют подачу полученного конденсата в обменник LNG, где выполняют сжижение.
[0038] В соответствии с шестым аспектом способа согласно настоящему изобретению предложен еще один способ, согласно которому:
выполняют разделение поступающего потока, содержащего легкие углеводороды (например, поступающего потока природного газа) по меньшей мере на первый частичный поток и второй частичный поток;
выполняют введение первого частичного потока поступающего потока в основной теплообменник (например, пластинчато-ребристый теплообменник или кожухотрубчатый теплообменник), где первый частичный поток поступающего потока охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют введение второго частичного потока поступающего потока в теплообменник, где второй частичный поток поступающего потока охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют объединение первого и второго частичных потоков поступающего потока и при необходимости подвергают полученный объединенный поступающий поток теплообмену с хладагентом (например, пропановым хладагентом);
выполняют введение охлажденного объединенного поступающего потока в холодный сепаратор газа/жидкости для получения отбираемого сверху газообразного потока и потока кубовой жидкости;
выполняют расширение части отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, а затем выполняют введение расширенной части отобранного сверху газообразного потока в верхнюю зону метаноотгонной колонны;
выполняют расширение части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости и выполняют введение расширенной части потока кубовой жидкости в промежуточную зону метаноотгонной колонны;
выполняют объединение другой части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости с другой частью отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, выполняют охлаждение полученного объединенного потока из холодного сепаратора за счет косвенного теплообмена (например, в переохладителе) с отобранным сверху паром из метаноотгонной колонны, выполняют расширение охлажденного полученного объединенного потока из холодного сепаратора, а затем выполняют введение расширенного охлажденного объединенного потока из холодного сепаратора в верхнюю часть метаноотгонной колонны;
выполняют удаление потока жидкого продукта из нижней части метаноотгонной колонны и выполняют введение потока жидкого продукта в основной теплообменник, где его подвергают косвенному теплообмену с первым частичным потоком поступающего потока;
выполняют удаление отобранного сверху газообразного потока из верхней части метаноотгонной колонны, и подвергают этот отобранный сверху газообразный поток косвенному теплообмену (например, в переохладителе) с объединенным потоком холодного сепаратора, благодаря чему объединенный поток холодного сепаратора охлаждают и частично конденсируют, а отобранный сверху газообразный поток из верхней части метаноотгонной колонны нагревают, дополнительно нагревая отобранный сверху газообразный поток из верхней части метаноотгонной колонны за счет косвенного теплообмена со вторым частичным поступающим потоком;
выполняют возврат в оборот по меньшей мере части отобранного сверху газообразного потока из верхней части метаноотгонной колонны после косвенного теплообмена со вторым частичным поступающим потоком, в качестве потока остаточного газа для нагревания обменника, в котором поток остаточного газа охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена (например, с хладагентом), а затем выполняют введение охлажденного и частично конденсированного потока остаточного газа в дополнительное устройство сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости или дополнительную дистилляционную колонну), выполняют извлечение потока остаточной жидкости из дополнительного устройства сепарации и выполняют введение потока остаточной жидкости в верхнюю зону метаноотгонной колонны в качестве флегмы и
выполняют извлечение отобранного сверху потока газа из дополнительного устройства сепарации, выполняют охлаждение отобранного сверху потока газа за счет косвенного теплообмена (например, с хладагентом), выполняют расширение дополнительно охлажденного отобранного сверху потока газа и выполняют введение этого расширенного дополнительно охлажденного отобранного сверху потока газа во второе дополнительное устройство сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости (сепаратор LNGL) или дополнительную дистилляционную колонну), выполняют извлечение отобранного сверху потока из второго дополнительного устройства сепарации в качестве дополнительного остаточного газа (отходящего газа), выполняют извлечение потока жидкости из второго дополнительного устройства сепарации, и выполняют подачу этого потока жидкости из второго дополнительного устройства сепарации в обменник LNG, где выполняют сжижение.
[0039] В соответствии с седьмым аспектом способа согласно настоящему изобретению предложен еще один способ, согласно которому:
выполняют разделение поступающего потока, содержащего легкие углеводороды (например, поступающего потока природного газа) по меньшей мере на первый частичный поток и второй частичный поток;
выполняют введение первого частичного потока поступающего потока в основной теплообменник (например, пластинчато-ребристый теплообменник или кожухотрубчатый теплообменник), где первый частичный поток поступающего потока охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют введение второго частичного потока поступающего потока в теплообменник, где второй частичный поток поступающего потока охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют объединение первого и второго частичных потоков поступающего потока и при необходимости подвергают полученный объединенный поступающий поток теплообмену с хладагентом (например, пропановым хладагентом);
выполняют введение охлажденного объединенного поступающего потока в холодный сепаратор газа/жидкости для получения отбираемого сверху газообразного потока и потока кубовой жидкости;
выполняют расширение части отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, а затем выполняют введение расширенной части отобранного сверху газообразного потока в верхнюю зону метаноотгонной колонны;
выполняют расширение части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости и выполняют введение расширенной части потока кубовой жидкости в промежуточную зону метаноотгонной колонны;
выполняют объединение другой части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости с другой частью отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, выполняют охлаждение полученного объединенного потока из холодного сепаратора за счет косвенного теплообмена в теплообменнике (например, в переохладителе) с отобранным сверху паром из метаноотгонной колонны, выполняют расширение охлажденного полученного объединенного потока из холодного сепаратора, а затем выполняют введение расширенного охлажденного объединенного потока из холодного сепаратора в верхнюю часть метаноотгонной колонны;
выполняют удаление потока жидкого продукта из нижней части метаноотгонной колонны и выполняют введение потока жидкого продукта в основной теплообменник, где его подвергают косвенному теплообмену с первым частичным потоком поступающего потока;
выполняют удаление отобранного сверху газообразного потока из верхней части метаноотгонной колонны, и подвергают отобранный сверху газообразный поток косвенному теплообмену с объединенным потоком из холодного сепаратора (например, в переохладителе), благодаря чему объединенный поток из холодного сепаратора охлаждают и частично конденсируют, а отобранный сверху газообразный поток из верхней части метаноотгонной колонны нагревают, дополнительно нагревая отобранный сверху газообразный поток из верхней части метаноотгонной колонны за счет теплообмена со вторым частичным поступающим потоком, а затем выполняют сжатие и удаление по меньшей мере части отобранного сверху газообразного потока из метаноотгонной колонны в качестве остаточного газа (другая дополнительная часть может быть удалена в качестве топливного газа);
подвергают по меньшей мере часть потока остаточного газа из отобранного сверху газообразного потока из метаноотгонной колонны теплообмену (например, в переохладителе), в ходе которого поток остаточного газа охлаждают за счет косвенного теплообмена с отобранным сверху газообразным потоком из верхней части метаноотгонной колонны;
выполняют расширение части охлажденного потока остаточного газа и выполняют введение полученной расширенной части охлажденного потока остаточного газа в верхнюю зону метаноотгонной колонны, выполняют расширение другой части потока остаточного газа и выполняют введение полученной расширенной другой части в дополнительные устройства сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости (сепаратор LNGL) или дополнительную дистилляционную колонну), выполняют извлечение отобранного сверху потока остаточного газа из дополнительных устройств сепарации в качестве дополнительного остаточного газа (отходящего газа), выполняют извлечение потока жидкости из дополнительных устройство сепарации, и выполняют подачу этого потока жидкости из дополнительных устройств сепарации в обменник LNG, в котором выполняют сжижение.
[0040] В соответствии с восьмым аспектом способа согласно настоящему изобретению предложен еще один способ, согласно которому:
выполняют разделение поступающего потока, содержащего легкие углеводороды (например, поступающего потока природного газа) по меньшей мере на первый частичный поток и второй частичный поток;
выполняют введение первого частичного потока поступающего потока в основной теплообменник (например, пластинчато-ребристый теплообменник или кожухотрубчатый теплообменник), где первый частичный поток поступающего потока охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют введение второго частичного потока поступающего потока в теплообменник, где второй частичный поток поступающего потока охлаждают и по возможности частично конденсируют (в зависимости от состава поступающего потока газа) за счет косвенного теплообмена;
выполняют объединение первого и второго частичных потоков поступающего потока и при необходимости подвергают полученный объединенный поступающий поток теплообмену с хладагентом (например, пропановым хладагентом);
выполняют введение охлажденного объединенного поступающего потока в холодный сепаратор газа/жидкости для получения отбираемого сверху газообразного потока и потока кубовой жидкости;
выполняют расширение части отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, а затем выполняют введение расширенной части отобранного сверху газообразного потока в верхнюю зону метаноотгонной колонны;
выполняют расширение части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости и выполняют введение расширенной части потока кубовой жидкости в промежуточную зону метаноотгонной колонны;
выполняют объединение другой части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости с другой частью отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, выполняют охлаждение полученного объединенного потока из холодного сепаратора за счет косвенного теплообмена в теплообменнике (например, в переохладителе) с отобранным сверху паром из метаноотгонной колонны, выполняют расширение охлажденного полученного объединенного потока из холодного сепаратора, а затем выполняют введение расширенного охлажденного объединенного потока из холодного сепаратора в верхнюю часть метаноотгонной колонны;
выполняют удаление потока жидкого продукта из нижней части метаноотгонной колонны и выполняют введение потока жидкого продукта в основной теплообменник, где его подвергают косвенному теплообмену с первым частичным потоком поступающего потока;
выполняют удаление отобранного сверху газообразного потока из верхней части метаноотгонной колонны, и подвергают отобранный сверху газообразный поток косвенному теплообмену с объединенным потоком из холодного сепаратора, благодаря чему объединенный поток из холодного сепаратора охлаждают и частично конденсируют (в зависимости от состава потока), а отобранный сверху газообразный поток из верхней части метаноотгонной колонны нагревают, дополнительно нагревая отобранный сверху газообразный поток из верхней части метаноотгонной колонны за счет теплообмена со вторым частичным поступающим потоком, а затем выполняют сжатие и удаление по меньшей мере части отобранного сверху газообразного потока из метаноотгонной колонны в качестве остаточного газа (другая дополнительная часть может быть удалена в качестве топливного газа);
подвергают по меньшей мере часть потока остаточного газа из отобранного сверху газообразного потока из метаноотгонной колонны теплообмену (например, в переохладителе), в ходе которого поток остаточного газа охлаждают за счет косвенного теплообмена с отобранным сверху газообразным потоком из верхней части метаноотгонной колонны;
выполняют разделение охлажденного потока остаточного газа на первую часть и вторую часть, выполняют расширение первой части охлажденного потока остаточного газа и выполняют введение полученной первой расширенной части охлажденного потока остаточного газа в верхнюю зону метаноотгонной колонны,
выполняют дополнительное охлаждение и частичную конденсацию второй части охлажденного потока остаточного газа за счет косвенного теплообмена в теплообменнике (например, с хладагентом), а затем выполняют введение охлажденной и частично конденсированной второй части потока остаточного газа в дополнительное устройство сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости или дополнительную дистилляционную колонну), выполняют извлечение потока остаточной жидкости из дополнительного устройства сепарации и выполняют введение потока остаточной жидкости в верхнюю зону метаноотгонной колонны в качестве флегмы и
выполняют извлечение отобранного сверху потока газа из дополнительного устройства сепарации, выполняют охлаждение отобранного сверху потока газа за счет косвенного теплообмена (например, с хладагентом), выполняют расширение дополнительно охлажденного отобранного сверху потока остаточного газа и выполняют введение этого расширенного дополнительно охлажденного отобранного сверху потока остаточного газа во второе дополнительное устройство сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости (сепаратор LNGL) или дополнительную дистилляционную колонну), выполняют извлечение отобранного сверху потока из второго дополнительного устройства сепарации в качестве дополнительного остаточного газа (отходящего газа), выполняют извлечение потока жидкости из второго дополнительного устройства сепарации, и выполняют подачу этого потока жидкости из второго дополнительного устройства сепарации в обменник LNG, где выполняют сжижение.
[0041] В соответствии с девятым аспектом способа согласно настоящему изобретению предложен еще один способ, согласно которому:
выполняют разделение поступающего потока, содержащего легкие углеводороды (например, поступающего потока природного газа) по меньшей мере на первый частичный поток и второй частичный поток;
выполняют введение первого частичного потока поступающего потока в основной теплообменник (например, пластинчато-ребристый теплообменник или кожухотрубчатый теплообменник), где первый частичный поток поступающего потока охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют введение второго частичного потока поступающего потока в теплообменник, где второй частичный поток поступающего потока охлаждают и частично конденсируют за счет косвенного теплообмена;
выполняют объединение первого и второго частичных потоков поступающего потока и при необходимости подвергают полученный объединенный поступающий поток теплообмену с хладагентом (например, пропановым хладагентом);
выполняют введение охлажденного объединенного поступающего потока в холодный сепаратор газа/жидкости для получения отбираемого сверху газообразного потока и потока кубовой жидкости;
выполняют расширение части отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, а затем выполняют введение расширенной части отобранного сверху газообразного потока в верхнюю зону метаноотгонной колонны;
выполняют расширение части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости и выполняют введение расширенной части потока кубовой жидкости в промежуточную зону метаноотгонной колонны;
выполняют объединение другой части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости с другой частью отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости, выполняют охлаждение полученного объединенного потока из холодного сепаратора за счет косвенного теплообмена в теплообменнике (например, в переохладителе) с отобранным сверху паром из метаноотгонной колонны, выполняют расширение охлажденного полученного объединенного потока из холодного сепаратора, а затем выполняют введение расширенного охлажденного объединенного потока из холодного сепаратора в верхнюю часть метаноотгонной колонны;
выполняют удаление потока жидкого продукта из нижней части метаноотгонной колонны и выполняют введение потока жидкого продукта в основной теплообменник, где его подвергают косвенному теплообмену с первым частичным потоком поступающего потока;
выполняют удаление отобранного сверху газообразного потока из верхней части метаноотгонной колонны, и подвергают отобранный сверху газообразный поток косвенному теплообмену с объединенным потоком из холодного сепаратора (например, в переохладителе), благодаря чему объединенный поток из холодного сепаратора охлаждают и частично конденсируют (в зависимости от состава потока), а отобранный сверху газообразный поток из верхней части метаноотгонной колонны нагревают, дополнительно нагревая отобранный сверху газообразный поток из верхней части метаноотгонной колонны за счет теплообмена со вторым частичным поступающим потоком, а затем выполняют сжатие и удаление по меньшей мере части отобранного сверху газообразного потока из метаноотгонной колонны в качестве остаточного газа (другая дополнительная часть может быть удалена в качестве топливного газа);
выполняют охлаждение части потока остаточного газа за счет косвенного теплообмена в теплообменнике (например, с хладагентом), а затем выполняют введение охлажденной части потока остаточного газа в дополнительное устройство сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости или дополнительную дистилляционную колонну), выполняют извлечение потока остаточной жидкости из дополнительного устройства сепарации и ведение потока остаточной жидкости в верхнюю зону метаноотгонной колонны в качестве флегмы и
выполняют извлечение отобранного сверху потока газа из дополнительного устройства сепарации, выполняют охлаждение отобранного сверху потока газа за счет косвенного теплообмена (например, с хладагентом), выполняют расширение дополнительно охлажденного отобранного сверху потока остаточного газа и выполняют введение этого расширенного дополнительно охлажденного отобранного сверху потока газа во второе дополнительное устройство сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости (сепаратор LNGL) или дополнительную дистилляционную колонну), выполняют извлечение отобранного сверху потока из второго дополнительного устройства сепарации в качестве дополнительного остаточного газа (отходящего газа), извлечение потока жидкости из второго дополнительного устройства сепарации, и выполняют подачу этого потока жидкости из второго дополнительного устройства сепарации в обменник LNG, где выполняют сжижение.
[0042] В соответствии с основным аспектом устройства согласно настоящему изобретению предложено устройство, содержащее:
один или больше теплообменников для охлаждения и частичной конденсации за счет косвенного теплообмена поступающего потока, содержащего легкие углеводороды (например, поступающего потока природного газа);
холодный сепаратор газа/жидкости и устройства (например, трубопроводы) для введения частично конденсированного поступающего потока от одного или большего количества теплообменников в холодный сепаратор газа/жидкости, снабженный верхними устройствами вывода (например, трубопроводами) для удаления отобранного сверху газообразного потока и нижними устройствами вывода (например, трубопроводами) для удаления потока кубовой жидкости;
устройство для введения отобранного сверху газообразного потока и потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости во фракционирующую систему, содержащую (а) фракционирующую колонну легких фракций и фракционирующую колонну тяжелых фракций или (b) метаноотгонную (или этаноотгонную) колонну, при этом устройство содержит расширительное устройство для расширения по меньшей мере части отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости и устройства (например, трубопроводы) для введения расширенного отобранного сверху газообразного потока в (а) нижнюю зону фракционирующий колонны легких фракций или (b) верхнюю зону метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны, и устройства (например, трубопроводы) для введения по меньше мере части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости в (а) фракционирующую колонну легких фракций в ее промежуточной точке или (b) метаноотгонную (или этаноотгонную) колонну в ее промежуточной точке;
устройства (например, трубопроводы) для удаления потока жидких продуктов из нижней части (а) фракционирующей колонны тяжелых фракций или (b) метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны;
устройства (например, трубопроводы) для удаления отобранного сверху газообразного потока из верхней части (а) фракционирующей колонны легких фракций или (b) метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны и
если фракционирующая система содержит фракционирующую колонну легких фракций и фракционирующую колонну тяжелых фракций, устройство дополнительно содержит устройства (например, трубопроводы) для удаления потока кубовой жидкости из нижней зоны фракционирующей колонны легких фракций и введения данного потока кубовой жидкости из фракционирующей колонны легких фракций в верхнюю зону фракционирующей колонны тяжелых фракций;
указанное устройство дополнительно содержит:
(а) если фракционирующая система содержит фракционирующую колонну легких фракций и фракционирующую колонну тяжелых фракций,
(i) теплообменник для подвергания первой части отбираемого сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций косвенному теплообмену (например, в переохладителе) с отбираемым сверху газообразным потоком, удаленным сверху фракционирующей колонны тяжелых фракций, благодаря чему отобранный сверху газообразный поток из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций охлаждается и частично конденсируется, и устройства (например, трубопроводы) для введения данного охлажденного и частично конденсированного отобранного сверху газообразного потока из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций во фракционирующую колонну легких фракций;
(ii) устройства (например, трубопроводы) для удаления второй части отобранного сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций в качестве бокового погона, и дополнительный теплообменник для подвергания бокового погона косвенному теплообмену для дополнительного охлаждения и частичного сжижения бокового погона;
(iii) устройства (например, трубопроводы) для введения частично сжиженного бокового погона в дополнительное устройство сепарации, устройства (например, трубопроводы) для извлечения жидкого продукта из дополнительного устройства сепарации и устройства (например, трубопроводы) для введения извлеченного жидкого продукта во фракционирующую колонну легких фракций в качестве потока жидкой флегмы и/или во фракционирующую колонну тяжелых фракций в качестве потока жидкой флегмы,
(iv) устройства (например, трубопроводы) для извлечения отобранного сверху потока пара из дополнительного устройства сепарации, дополнительный теплообменник для подвергания данного отобранного сверху потока пара косвенному теплообмену для дополнительного охлаждения и частичной конденсации, устройства (например, трубопроводы) для подачи полученного пара и конденсата в сепаратор LNG, и устройства (например, трубопроводы) для извлечения жидкого продукта LNG из сепаратора LNG и
(v) устройства (например, трубопроводы) для извлечения отбираемого сверху потока пара из дополнительного устройства сепарации, компрессор для сжатия данного отобранного сверху потока пара для образования остаточного газа или,
(b) если фракционирующая система содержит фракционирующую колонну легких фракций и фракционирующую колонну тяжелых фракций,
(i) теплообменник для подвергания отбираемого сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций косвенному теплообмену (например, в переохладителе) с отбираемым сверху газообразным потоком, удаленным сверху фракционирующей колонны тяжелых фракций, благодаря чему отобранный сверху газообразный поток из верхней части фракционирующей колонны легких фракций нагревается, а отобранный сверху газообразный поток из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций охлаждается и частично конденсируется, и устройства (например, трубопроводы) для введения данного охлажденного и частично конденсированного отобранного сверху газообразного потока из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций во фракционирующую колонну легких фракций;
(ii) устройства (например, трубопроводы) для введения отобранного сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций в теплообменник для дополнительного нагрева, и компрессор для сжатия отобранного сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций для получения остаточного газа;
(iii) дополнительный теплообменник для дополнительного охлаждения по меньшей мере части остаточного газа, благодаря чему часть остаточного газа частично сжижается;
(iv) устройства (например, трубопроводы) для введения расширенной части частично сжиженного остаточного газа во фракционирующую колонну легких фракций;
(v) расширительное устройство для расширения другой части частично сжиженного остаточного газа и устройства (например, трубопроводы) для введения данной расширенной части в дополнительное устройство сепарации;
(vi) устройства (например, трубопроводы) для извлечения жидкого продукта из дополнительного устройства сепарации и
(vii) устройства (например, трубопроводы) для извлечения отбираемого сверху потока пара из дополнительного устройства сепарации, компрессор для сжатия данного отобранного сверху потока пара для образования остаточного газа или,
(с) если фракционирующая система содержит метаноотгонную (или этаноотгонную) колонну,
(j) теплообменник для подвергания первой части отбираемого сверху газообразного потока из метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны косвенному теплообмену (например, в переохладителе) с потоком, полученным за счет объединения части отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости и части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости для получения остаточного газа;
(ii) устройства (например, трубопроводы) для удаления второй части отобранного сверху газообразного потока из метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны в качестве бокового погона, и дополнительный теплообменник для частичного сжижения бокового погона за счет теплообмена;
(iii) устройства (например, трубопроводы) для введения частично сжиженного бокового погона в дополнительные устройства сепарации, устройства (например, трубопроводы) для извлечения жидкого продукта из дополнительного устройства сепарации и введения извлеченного жидкого продукта в метаноотгонную (или этаноотгонную) колонну в качестве потока жидкой флегмы и
(iv) устройства (например, трубопроводы) для извлечения отобранного сверху потока пара из дополнительного устройства сепарации, дополнительное устройство теплообмена для подвергания данного отобранного сверху потока пара косвенному теплообмену для дополнительного охлаждения и частичной конденсации, и устройства (например, трубопроводы) для удаления полученного конденсата как конечного жидкого продукта LNG или
(d) если фракционирующая система содержит метаноотгонную (или этаноотгонную) колонну,
(i) теплообменник для подвергания отбираемого сверху газообразного потока из метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны косвенному теплообмену (например, в переохладителе) с потоком, полученным за счет объединения части отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости и части потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости;
(ii) устройство для подвергания отобранного сверху газообразного потока из метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны дополнительному нагреву и компрессор для сжатия отобранного сверху газообразного потока из метаноотгонной (или этаноотгонной) колонны для получения остаточного газа;
(iii) дополнительный теплообменник для охлаждения по меньшей мере части остаточного газа, благодаря чему часть остаточного газа частично сжижается;
(iv) устройства (например, трубопроводы) для введения данного частично сжиженного остаточного газа в дополнительное устройство сепарации;
(v) устройства (например, трубопроводы) для извлечения жидкого продукта из дополнительного устройства сепарации и введения извлеченного жидкого продукта в качестве флегмы в метаноотгонную (или этаноотгонную) колонну;
(vi) устройства (например, трубопроводы) для извлечения отобранного сверху потока пара из дополнительного устройства сепарации, устройство для подвергания данного отобранного сверху потока пара теплообмену, благодаря чему отобранный сверху поток пара частично сжижается;
(vii) устройства (например, трубопроводы) для введения данного частично сжиженного отобранного сверху потока пара в другое дополнительное устройство сепарации и
(viii) устройства (например, трубопроводы) для извлечения жидкого продукта LNG из другого дополнительного устройства сепарации.
[0043] В соответствии с первым аспектом устройства согласно настоящему изобретению предложено устройство для выполнения первого аспекта предложенного способа. Устройство содержит:
фракционирующую колонну легких фракций и фракционирующую колонну тяжелых фракций;
основной теплообменник (например, пластинчато-ребристый теплообменник или кожухотрубчатый теплообменник) для охлаждения и частичной конденсации поступающего потока природного газа за счет косвенного теплообмена;
холодный сепаратор газа/жидкости для разделения частично конденсированного поступающего потока на отбираемый сверху газообразный поток и поток кубовой жидкости;
расширительное устройство (например, расширительный клапан, турбодетандер) для расширения отобранного сверху газообразного потока из холодного сепаратора газа/жидкости и устройства для введения (например, трубы, трубопроводы) расширенного отобранного сверху газообразного потока в нижнюю зону фракционирующей колонны легких фракций;
устройства для введения (например, трубы, трубопроводы) потока кубовой жидкости из холодного сепаратора газа/жидкости во фракционирующую колонну тяжелых фракций в ее промежуточной точке;
устройства для удаления (например, трубы, трубопроводы) потока жидкого продукта из нижней части фракционирующей колонны тяжелых фракций и устройства для введения (например, трубы, трубопроводы) потока жидкого продукта из нижней части фракционирующей колонны тяжелых фракций в основной теплообменник для косвенного теплообмена с поступающим потоком природного газа;
устройства для удаления (например, трубы, трубопроводы, насос) потока кубовой жидкости из нижней зоны фракционирующей колонны легких фракций и введения его в верхнюю зону фракционирующей колонны тяжелых фракций;
устройства для удаления (например, трубы, трубопроводы) отобранного сверху газообразного потока из верхней части фракционирующей колонны легких фракций и введения отобранного сверху газообразного потока из верхней части фракционирующей колонны легких фракций в переохладитель для косвенного теплообмена с отобранным сверху газообразным потоком, удаленным из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций;
устройства для удаления (например, трубы, трубопроводы) потока кубовой жидкости из нижней зоны фракционирующей колонны тяжелых фракций, теплообменник для нагрева потока кубовой жидкости из нижней зоны фракционирующей колонны тяжелых фракций за счет косвенного теплообмена, и устройства для возврата (например, трубы, трубопроводы) потока кубовой жидкости в нижнюю зону фракционирующей колонны тяжелых фракций в качестве ребойлерного потока;
устройства для удаления (например, трубы, трубопроводы) отобранного сверху газообразного потока из верхней части фракционирующей колонны тяжелых фракций и введения его в переохладитель для косвенного теплообмена с отобранным сверху газообразным потоком из верхней части фракционирующей колонны легких фракций;
устройства для удаления (например, трубы, трубопроводы) охлажденного и частично конденсированного отобранного сверху газообразного потока из переохладителя и введения его во фракционирующую колонну легких фракций;
устройства для удаления (например, трубы, трубопроводы) части отобранного сверху газообразного потока из фракционирующей колонны легких фракций в качестве бокового погона, клапан регулирования потока для частичного сжижения бокового погона, и теплообменник хладагента для подвергания частичному сжижению бокового погона для косвенного теплообмена с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения;
устройства для введения (например, трубы, трубопроводы) частично сжиженного бокового погона в устройство дополнительной сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости или дополнительную дистилляционную колонну),
устройства для извлечения (например, трубы, трубопроводы) жидкого продукта из дополнительного устройства сепарации и введения его во фракционирующую колонну легких фракций в качестве потока жидкой флегмы и/или фракционирующую колонну тяжелых фракций в качестве потока жидкой флегмы и
устройства для извлечения (например, трубы, трубопроводы) отобранного сверху потока пара из дополнительного устройства сепарации,
теплообменник для подвергания отобранного сверху потока пара из дополнительного устройства сепарации для косвенного теплообмена с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения и частичной конденсации и
устройства для подачи (например, трубы, трубопроводы) полученного конденсата в теплообменник LNG, где выполняется сжижение.
[0044] Аспекты устройства со второго по девятый согласно настоящему изобретению представляет собой систему устройств, приспособленную для выполнения процессов, соответствующих каждому из аспектов со второго по девятый, указанных выше, примеры которых приведены на чертежах.
Краткое описание чертежей
[0045] Изобретение, а также дополнительные преимущества, особенности и примеры настоящего изобретения пояснены более подробно в следующем описании вариантов осуществления, основанных на чертежах, на которых:
На каждой из фиг. 1-27 схематически показаны примеры вариантов осуществления в соответствии с настоящим изобретением.
[0046] Варианты осуществления по фиг. 1-16 представляют собой модификации процесса CRYO-PLUS™. Варианты осуществления по фиг. 17-21, с другой стороны, представляют собой модификации так называемой технологии обработки переохлажденного газа (Gas Subcooled Process, GSP), и варианты осуществления по фиг. 22-26 представляют собой модификации так называемого процесса рециркуляции расщепленного пара (Recycle Split Vapor, RSV).
[0047] На фиг. 1, поступающий поток (1) газа, содержащего, например, гелий, азот, метан, этан, этилен и углеводороды С3+ (например, поступающий поток природного газа) вводят в систему при температуре, например, от 10 до 50°С и давлении, например, от 250 до 1400 фунт/кв. дюйм изб. (от 1724 до 9653 кПа). Поступающий поток (1) газа охлаждается и частично конденсируется за счет косвенного теплообмена в основном теплообменнике (2) с технологическими потоками (15, 16, 18), а затем вводят в холодный сепаратор (3) газа/жидкости. Отобранный сверху газообразный поток (4), удаляемый из верхней части холодного сепаратора (3), расширяется, например, в турбодетандере (5), а затем вводится (6) в нижнюю зону фракционирующей колонный легких фракций (7) (LEFC). Поток кубовой жидкости (8) из холодного сепаратора (3) вводится во фракционирующую колонну тяжелых фракций (9) (HEFC) в ее промежуточной точке. Фракционирующая колонна легких фракций, как правило, работает при температуре от -70 до -135°С и давлении от 60 до 500 фунт/кв. дюйм изб. (от 413,7 до 3447 кПа). Фракционирующая колонна тяжелых фракций, как правило, работает при температуре от -135 до +70°С и давлении от 60 до 500 фунт/кв. дюйм изб. (от 413,7 до 3447 кПа).
[0048] Поток (10) жидкости удаляют из нижней части LEFC (7) и с помощью насоса (11) подается в верхней части HEFC (9). Отобранный сверху пар (12), также называемый остаточным газом, удаляют из верхней части LEFC (7), подвергается косвенному теплообмену в переохладителе (13) с потоком (14) газа, выпускаемым из верхней части HEFC (9), перед нагревом в основном теплообменнике (2), а затем выпускается из системы. Часть отобранного сверху пара может использоваться в качестве топливного газа. Другая часть отобранного сверху пара может подвергаться дополнительному сжатию перед передачей в газопровод.
[0049] В типичной системе теплый отобранный сверху продукт из LEFC может быть передан в газопровод для отправки потребителю, или может быть полностью сжижен в установке LNG, или его часть может подаваться в газопровод, тогда как остальная часть может быть сжижена в установке LNG. Сжижение отобранного сверху газообразного продукта после нагрева газа требует энергии. Однако, как дополнительно описано ниже, в предложенном способе используется отобранный сверху газ из верхней части LEFC в качестве исходного продукта установки LNG, благодаря этому сохраняя охлаждение отобранного сверху газа и снижая потребление энергии.
[0050] Поток (15) жидкого продукта удаляют из нижней части HEFC (9) и проходит через основной теплообменник (2), где подвергается косвенному теплообмену с потоком (1) поступающего газа. Кроме того, дополнительный поток (16) жидкости удаляют из первой промежуточной точки HEFC (9). Этот дополнительный поток (16) жидкости нагревается за счет косвенного теплообмена с поступающим потоком (1) газа (например, в основном теплообменнике (2)), а затем повторно вводится (17) в HEFC (9) во второй промежуточной точке, ниже первой промежуточной точки. Дополнительный поток (18) жидкости удаляют из нижней зоны HEFC (9), нагревается в косвенном теплообменнике (например, в основном теплообменнике (2), действуя в качестве ребойлера для HEFC (9), и возвращается (19) в нижнюю зону HEFC (9). Кроме того, как указано выше, поток (14) газа удаляют из верхней части HEFC (9).
[0051] Дополнительные конструктивные элементы, показанные на фиг. 1, представляют собой уравнительный бак (20) продукта, который обеспечивает возврат в оборот части потока (15) жидкого продукта обратно в нижнюю часть HEFC (9). В ребойлерной системе HEFC (9) также может устанавливаться дополнительный ребойлер (21) в системе ребойлера HEFC (9) в дополнение к нагреванию, производимому ребойлером для HEFC. Кроме того, в дополнение к охлаждению, выполняемому в основном теплообменнике, необходимое охлаждение для охлаждения и частичной конденсации поступающего потока (1) газа, может быть частично обеспечено путем пропускания поступающего потока (1) газа через холодильную установку (22), в которой его подвергают косвенному теплообмену с внешним потоком хладагента.
[0052] В соответствии с настоящим изобретением боковой погон (23) берется из отобранного сверху пара из LEFC и частично сжижается с помощью эффекта охлаждения Джоуля-Томсона, проходя сквозь клапан (24) регулирования потока. Для дальнейшего охлаждения поток частично сжиженного пара затем подается в систему хладагента, где подвергается косвенному теплообмену с жидким хладагентом. Полученный поток (25) затем подается в дополнительное устройство (26) сепарации, такое как дополнительный сепаратор газа/жидкости или дополнительная дистилляционная колонна, где большая часть этана, а также тяжелые углеводородные элементы извлекаются как жидкий продукт (27) и возвращаются в LEFC в качестве потока жидкой флегмы. Если в качестве устройства сепарации необходима дополнительная дистилляционная колонна, она может быть встроена в устройство LNG. Если для дополнительной дистилляционной колонны необходим ребойлер, он может быть встроен в обменник LNG.
[0053] Для дополнительного охлаждения отобранный сверху поток (28) пара из дополнительного устройства сепарации, обогащенный метаном, подвергается косвенному теплообмену с жидким хладагентом системы хладагента. Полученный поток (29) пара затем подается в обменник LNG, где подвергается сжижению для образования продукта LNG. Перед введением в установку LNG данный охлажденный поток (29) затем может быть направлен в сепаратор газа/жидкости для выделения легких компонентов, таких как азот.
2
2
[0054] В промежуточной точке в обменнике LNG парожидкостный поток может быть удален и введен в промежуточный сепаратор для выделения тяжелых углеводородов (С+) и возврата потока легких углеводородов (главным образом азота, метана и этана) в обменник LNG для окончательного сжижения, чтобы обеспечить соответствие продукта LNG необходимым техническим требованиям. Давление полученных жидкостей увеличивается с помощью насоса, и они могут быть введены в LEFC в качестве дополнительного потока флегмы для дополнительного улучшения извлечения С+. Поток пара из промежуточного сепаратора повторно вводится в обменник LNG и обрабатывается с помощью дополнительного охлаждения для сжижения.
[0055] Это объединение процессов NGL и LNG обеспечивает значительное снижение потребления энергии в установке LNG без ухудшения процесса извлечения NGL. Использование части холодного, отобранного сверху пара из LEFC процесса NGL, снижает потребность в охлаждении, обеспечивая проведение процесса в более эффективном режиме, что не только снижает общее потребление энергии, но также обеспечивает улучшенное извлечение для обоих процессов.
[0056] На фиг. 2 показан альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения. В соответствии с фиг. 1 боковой погон (23) берется из отобранного сверху пара (12) из LEFC и частично сжижается, проходя сквозь клапан (24) регулирования потока. Частично сжиженный пар подвергается косвенному теплообмену с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения, а затем подается в дополнительное устройство сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости или дополнительную дистилляционную колонну), где большая часть этана, а также тяжелые углеводородные компоненты извлекаются в качестве жидкого продукта (27) и возвращаются в LEFC (7) в качестве потока жидкой флегмы. Обогащенный метаном отобранный сверху поток (28) пара из дополнительного устройства сепарации подвергается косвенному теплообмену с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения, а затем подается в обменник LNG, где происходит сжижение.
[0057] Однако на фиг. 2 для LEFC (7) предусмотрены дополнительные потоки флегмы. Перед расширением отобранного сверху газообразного потока 4), полученного из холодного сепаратора (3) в турбодетандере (5), часть (30) отобранного сверху газообразного потока (4) подается в переохладитель (13), где подвергается косвенному теплообмену с отобранным сверху паром из LEFC (7). В переохладителе (13) часть (30) отобранного сверху газообразного потока (4) дополнительно охлаждается и частично сжижается, а затем вводится в верхнюю зону LEFC (7), благодаря чему создается дополнительная флегма (31).
[0058] Кроме того, часть (32) потока (8) кубовой жидкости из холодного сепаратора (3) подается в теплообменник (33) жидкости/жидкости, где подвергается косвенному теплообмену с кубовой жидкостью (10), удаленной из нижней части LEFC (7). Полученный поток (34) затем подается в промежуточную зону LEFC (7) в качестве жидкой флегмы. Эти два дополнительных потока флегмы для LEFC (7) улучшают извлечение этана и тяжелых углеводородных компонентов.
[0059] Следующий вариант осуществления показан на фиг. 3. В соответствии с фиг. 1 и 2, боковой погон (23) берется из отобранного сверху пара (12) из LEFC и частично сжижается, проходя сквозь клапан (24) регулирования потока. Частично сжиженный пар подвергается косвенному теплообмену с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения, а затем подается в дополнительное устройство сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости или дополнительную дистилляционную колонну), где большая часть этана, а также тяжелые углеводородные компоненты извлекаются в качестве жидкого продукта (27) и возвращаются в LEFC (7) в качестве потока жидкой флегмы. Обогащенный метаном отобранный сверху поток (28) пара из дополнительного устройства сепарации подвергается косвенному теплообмену с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения, а затем подается в обменник LNG, где происходит сжижение.
[0060] Как на фиг. 2, на фиг. 3 обеспечивает дополнительную флегму для LEFC (7). И в этом случае перед расширением в турбодетандере (5), часть (30) ответвляется от отобранного сверху газообразного потока (4), удаленного из верхней части холодного сепаратора (3) (4). Однако в этом случае часть (30) объединяется с частью (32) потока (8) кубовой жидкости, удаленного из нижней части холодного сепаратора (3). Относительные доли удаленной жидкости и пара обеспечивают механизм, позволяющий создавать дополнительную флегму в косвенном теплообменнике (переохладителе), который установлен дальше. Например, в объединенном потоке доля отобранного сверху газообразного потока составляет до 80%, а доля потока кубовой жидкости составляет до 99%.
[0061] Объединенный поток (35) подается в переохладитель (13), где подвергается косвенному теплообмену с отобранным сверху паром из LEFC (7). Поток (35) охлаждается и частично сжижается в переохладителе (13), и вводится в верхнюю зону LEFC (7) для создания дополнительной флегмы. Данный дополнительный поток флегмы для LEFC (7) улучшает извлечение этана и тяжелых углеводородных компонентов.
[0062] На фиг. 4 показана модификация варианта осуществления по фиг. 3. В соответствии с фиг. 1-3 боковой погон (23) берется из отобранного сверху пара (12) из LEFC и частично сжижается, проходя сквозь клапан (24) регулирования потока. На фиг. 4 этот частично сжиженный поток обрабатывается в том же режиме, что и на фиг. 3, часть (30) отобранного сверху газообразного потока (4), удаленного из верхней части холодного сепаратора (3), объединяется с частью (32) потока (8) кубовой жидкости, удаленного из нижней части холодного сепаратора (3). Объединенный поток (35) подается в переохладитель (13), где подвергается косвенному теплообмену с отобранным сверху паром из LEFC (7). Охлажденный и частично сжиженный поток (35) вводится в верхнюю зону LEFC (7) для создания дополнительной флегмы.
[0063] В соответствии с фиг. 1-3 боковой погон (23) берется из отобранного сверху пара (12) из LEFC и частично сжижается, проходя сквозь клапан (24) регулирования потока. Однако на фиг. 4, данный боковой погон (23), отобранный из отобранного сверху пара (12) из LEFC обрабатывается иным образом. Частично сжиженный пар подвергается косвенному теплообмену с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения, а затем подается в дополнительное устройство сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости или дополнительную дистилляционную колонну). Обогащенный метаном отобранный сверху поток (28) пара из дополнительного устройства сепарации подвергается косвенному теплообмену с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения, а затем подается в обменник LNG, где происходит сжижение. Большая часть этана, а также тяжелые углеводородные компоненты извлекаются из нижней части дополнительного устройства сепарации как жидкий продукт (27). Но вместо того чтобы направляться в LEFC (7), данный жидкий продукт (27) вводится в верхнюю часть HEFC (9) в качестве потока жидкой флегмы.
[0064] На фиг. 5 показана модификация варианта осуществления по фиг. 2. В соответствии с фиг. 2 боковой погон (23) берется из отобранного сверху пара (12) из LEFC и частично сжижается, проходя сквозь клапан (24) регулирования потока. Частично сжиженный пар подвергается косвенному теплообмену с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения, а затем подается в дополнительное устройство (26) сепарации, где большая часть этана, а также тяжелые углеводородные компоненты извлекаются в качестве жидкого продукта (27) и возвращаются в LEFC (7) в качестве потока жидкой флегмы. Для дополнительного охлаждения обогащенный метаном отобранный сверху поток (28) пара из дополнительного устройства (26) сепарации подвергается косвенному теплообмену с жидким хладагентом, а затем подается в обменник LNG, где происходит сжижение.
[0065] Кроме того, как на фиг. 2, для LEFC (7) предусмотрены дополнительные потоки флегмы. Перед расширением отобранного сверху газообразного потока 4), полученного из холодного сепаратора (3) в турбодетандере (5), часть (30) отобранного сверху газообразного потока (4), удаленного из верхней части холодного сепаратора (3), подается в переохладитель (13), где подвергается косвенному теплообмену с отобранным сверху паром (12) из LEFC (7). В переохладителе (13) часть (30) отобранного сверху газообразного потока (4) дополнительно охлаждается и частично сжижается в переохладителе (13), а затем вводится в верхнюю зону LEFC (7), благодаря чему создается дополнительная флегма. Кроме того, часть (32) потока (8) кубовой жидкости, удаленного из нижней части холодного сепаратора (3), подается в теплообменник (33) жидкости/жидкости, где подвергается косвенному теплообмену с потоком (10) кубовой жидкости, удаленным из нижней части LEFC (7). Полученный поток (34) затем подается в промежуточную зону LEFC (7) в качестве жидкой флегмы.
[0066] Однако фиг. 5, включает в себя контур охлаждения от начала до конца процесса NGL, который приводит к снижению потребления энергии. В частности, поток жидкого хладагента (36) из системы хладагента подается через основной теплообменник (2) (например, пластинчато-ребристый теплообменник), где подвергается косвенному теплообмену с поступающим потоком газа (1), потоком (15) жидкого продукта из нижней части HEFC (9), дополнительным потоком (16) жидкости из промежуточной точки HEFC (9), ребойлерным потоком (18), удаленным из нижней зоны HEFC (9), и отобранным сверху потоком (12) пара, удаленным из верхней части LEFC (7). Поток хладагента, охлажденный и частично сжиженный, выходит из основного теплообменника в виде потока (37). Затем поток хладагента вводится в переохладитель (13), где дополнительно охлаждается и сжижается. Этот поток затем мгновенно испаряется сквозь клапан (38), что приводит к достижению текучей средой даже более низких температур, а затем подается обратно в переохладитель (13) для обеспечения охлаждения потоков флегмы из LEFC (7). Поток (39) хладагента затем возвращается в основной теплообменник (2), где действует в качестве охладителя для технологических потоков NGL. Поток хладагента затем возвращается обратно в систему охлаждения для сжатия.
[0067] На фиг. 6 показан вариант осуществления, похожий на тот, который показан на фиг. 5, но с измененным контуром охлаждения. Поток жидкого хладагента (36) из системы хладагента подается через основной теплообменник (2), где подвергается косвенному теплообмену с поступающим потоком газа (1), потоком (15) жидкого продукта из нижней части HEFC (9), дополнительным потоком (16) жидкости из промежуточной точки HEFC (9), ребойлерным потоком (18), удаленным из нижней зоны HEFC (9), и отобранным сверху потоком (12) пара, удаленным из верхней части LEFC (7). Поток хладагента, охлажденный и частично сжиженный, выходит из основного теплообменника (2) в виде потока (37). Затем поток хладагента вводится в переохладитель (13), где дополнительно охлаждается и сжижается. Этот поток затем вводится в теплообменник (40) для охлаждения бокового погона (23) из отобранного сверху потока (12) пара из LEFC. Поток хладагента выходит из теплообменника (40) и мгновенно испаряется сквозь клапан (41), что приводит к достижению текучей средой даже более низких температур. Полученный поток затем подается обратно в тот же теплообменник (40) для обеспечения дополнительного охлаждения. Затем хладагент проходит через переохладитель (13) и основной теплообменник (2), а затем течет в систему охлаждения для сжатия.
[0068] На фиг. 7 показан следующий вариант осуществления настоящего изобретения. В данном варианте осуществления боковой погон не удаляют из отобранного сверху пара из LEFC. Кроме того, поток остаточного газа используется в основном теплообменнике (2) (и переохладителе (13)), а затем обрабатывается в дополнительном устройстве (26) сепарации. Данный вариант осуществления позволяет снижать потребление энергоресурсов по сравнению с автономной установкой LNG, благодаря чему процесс делается более энергосберегающим.
[0069] Итак, на фиг. 7, часть остаточного газа (42) высокого давления вводится в криогенный процесс и пропускается через основной теплообменник (2). В основном теплообменнике (2), остаточный газ высокого давления охлаждается за счет теплообмена с различными технологическими потоками (например, остаточным газом из верхней части LEFC, поступающим потоком, потоком продукта из нижней части HEFC, и боковыми погонами из HEFC). Затем охлажденный остаточный газ (43) высокого давления дополнительно охлаждается в переохладителе (13) за счет теплообмена с отобранным сверху паром (12), также называемым остаточным газом, удаленным из верхней части LEFC (7), и отобранным сверху паром (12), удаленным из верхней части HEFC (9).
[0070] Часть охлажденного потока (44) остаточного газа высокого давления затем мгновенно испаряется, расширяясь (например, через расширительный клапан) до рабочего давления LEFC (7), и объединяется с отобранным сверху паром (14), удаленным из верхней части HEFC, после чего последний дополнительно охлаждается в переохладителе (13). Объединенный поток служит в качестве флегмы для LEFC и учитывается верхняя подача в колонну. Оставшаяся часть потока (45) охлажденного остаточного газа высокого давления мгновенно испаряется (например, через расширительный клапан) до более низкого давления, чем другая часть, и подается в дополнительное устройство (26) сепарации (22-D1200) (например, сепаратор LNGL). Жидкость (27), удаленная из нижней части дополнительного устройства сепарации, представляет собой обогащенную метаном жидкость, которая направляется в накопительный резервуар (46) LNG перед отправкой в производственную установку LNG. Поток пара, удаленный из верхней части дополнительного устройства (26) сепарации, сжимается в компрессоре (47) отходящего газа (BOG) и удаляют в качестве потока остаточного газа.
[0071] Компрессор BOG сжимает по возможности обогащенный азотом поток, от низкого давления при температуре сжижения до конечного давления выпуска компрессора остаточного газа. Отходящий газ объединяется с другим остаточным газом в точке, расположенной ниже по течению от точки удаления любой части остаточного газа, использованного в системе. Потенциально высокая концентрация азота в отходящем газе делает его менее пригодным для использования в системе для целей охлаждения.
[0072] На фиг. 8 показан следующий вариант осуществления настоящего изобретения. В данном варианте осуществления боковой погон, удаленный из отобранного сверху пара (12) из LEFC (7), используется в качестве исходного продукта для производственной установки LNG. Отобранный сверху поток паровой стороны LEFC перед использованием в качестве исходного продукта для производственной установки LNG охлаждается и сжижается с помощью автономного источника холодоснабжения (REF). Путем использования охлажденной части отобранного сверху пара LEFC в качестве исходного продукта для установки LNG, потребление энергии холодильной установкой снижается и, следовательно, процесс становится более энергосберегающим по сравнению с автономной производственной установкой LNG. Кроме того, использование части холодной жидкости из производственной установки LNG в качестве флегмы для LEFC увеличивает эффективность и извлечение продукта.
[0073] Как показано на фиг. 8, перед подачей в переохладитель (13) часть (23) отобранного сверху пара LEFC удаляют и вводят как исходный продукт в производственную установку LNG. В частности, это часть отобранного сверху пара LEFC частично сжижается за счет теплообмена в теплообменнике (48) LNGL (т.е. теплообменнике, который объединяет функции установок NGL LNG) с хладагентом и с остаточным газом из производственной установки LNG. Полученный поток, частично сжиженный, подается в дополнительное устройство сепарации, такое как сепаратор (26) флегмы, где большая часть этана, а также тяжелые углеводородные компоненты отделяются как жидкость, удаляются как кубовая жидкость из сепаратора (26) флегмы, и возвращаются в LEFC как флегма (27).
[0074] Обогащенные метаном пары (28) из верхней части сепаратора (26) флегмы дополнительно охлаждаются за счет теплообмена в теплообменнике (48) LNGL с хладагентом и отходящим газом из производственной установки LNG. Полученный, частично сжиженный, обогащенный метаном поток (29) затем мгновенно испаряется (например, за счет расширения в расширительном клапане) до более низкого давления, и полученный поток (41) подается в дополнительный сепаратор (50), т.е. сепаратор LNGL. Обогащенная метаном жидкость, удаленная из нижней части дополнительного сепаратора (50), при необходимости направляется в накопительный резервуар (46) LNG перед отправкой на дальнейшую обработку, при необходимости. Пар 51 (т.е. отходящий газ), удаленный из верхней части дополнительного сепаратора (50), подвергается теплообмену в обменнике (48) LNGL для обеспечения дополнительного охлаждения части отобранного сверху пара (23) LEFC, а затем сжимается в компрессоре (47) BOG и объединяется с остаточным газом из установки извлечения NGL.
[0075] На фиг. 9 показана модификация варианта осуществления по фиг. 8. На фиг. 8 пар (51), т.е. отходящий газ, удаленный из верхней части дополнительного сепаратора (50)), подвергается теплообмену в обменнике (48) LNGL для обеспечения дополнительного охлаждения части отобранного сверху пара (23) LEFC, а затем сжимается в компрессоре (47) BOG и объединяется с остаточным газом из установки извлечения NGL. Однако на фиг. 9, этот пар (51), удаленный из верхней части дополнительного сепаратора (50), сжимается в компрессоре (47) BOG без предварительного использования в обменнике (48) LNGL для обеспечения дополнительного охлаждения части отобранного сверху пара (23) LEFC. Кроме того, остаточный газ (52) вводится в теплообменник (48), где он охлаждается и сжижается. После выхода из теплообменника (48) LNGL сжиженный остаточный газ мгновенно испаряется сквозь клапан, что приводит к достижению текучей средой даже более низких температур, а затем подается обратно в теплообменник (48) LNGL для обеспечения дополнительного охлаждения производственной установки LNG.
[0076] На фиг. 10 показан вариант осуществления, очень похожий на вариант осуществления на фиг. 1, за исключением того, что обработка отобранного сверху потока (28) пара из дополнительного устройства (26) сепарации отличается. Так, как на фиг. 1, в варианте осуществления по фиг. 10 боковой погон (23) берется из отобранного сверху пара LEFC (7). Поток частично сжиженного пара затем подается в систему хладагента, где подвергается косвенному теплообмену с жидким хладагентом (REF). Полученный поток (25) затем подается в дополнительное устройство (26) сепарации, такое как дополнительный сепаратор газа/жидкости или дополнительная дистилляционная колонна. Большая часть этана и тяжелых углеводородных компонентов извлекается из нижней части дополнительного устройства (26) сепарации в качестве потока (27) жидкого продукта и возвращается в LEFC в качестве жидкой флегмы.
[0077] Для дополнительного охлаждения отобранный сверху поток (28) пара из дополнительного устройства (26) сепарации, обогащенный метаном, подвергается косвенному теплообмену в теплообменнике LNGL с жидким хладагентом системы хладагента. Обогащенный метаном поток выходит из обменника LNGL, как охлажденный, частично сжиженный поток (29), а затем мгновенно испаряется (например, за счет расширения в расширительном клапане) до более низкого давления. Полученный поток (41) подается в дополнительный сепаратор (50), т.е. сепаратор LNGL. Обогащенная метаном жидкость, удаленная из нижней части дополнительного сепаратора (50), при необходимости направляется в накопительный резервуар (46) LNG перед отправкой в производственную установку LNG. Пар, удаленный из верхней части дополнительного сепаратора (50), сжимается в компрессоре (47) BOG и направляется в поток остаточного газа, например, объединенный с другим остаточным газом из установки извлечения NGL.
[0078] На фиг. 11 показан вариант осуществления, который объединяет вариант осуществления по фиг. 2 с вариантом по фиг. 10. Путем использования части охлажденного, отобранного сверху (23) пара LEFC в качестве исходного продукта для установки LNG, потребление энергии холодильной установкой снижается и, следовательно, процесс становится более энергосберегающим по сравнению с автономной производственной установкой LNG. Кроме того, возврат части холодный жидкости из установки LNG, а также потоков из холодного сепаратора в качестве потоков флегмы в LEFC увеличивает эффективность и извлечение продукта установки извлечения NGL.
[0079] Так, как на фиг. 2, дополнительные потоки флегмы предусмотрены для LEFC (22-Т2000) в варианте осуществления по фиг. 11. Перед расширением часть (30) отобранного сверху газообразного потока (4) из холодного сепаратора (3) подается в переохладитель (13), где подвергается косвенному теплообмену с отобранным сверху паром из LEFC (7). В переохладителе (13) часть (30) дополнительно охлаждается и частично сжижается, а затем расширяется и вводится в верхнюю зону LEFC (7), благодаря чему создается дополнительная флегма (31).
[0080] Кроме того, часть (32) потока (8) кубовой жидкости из холодного сепаратора (3) подается в теплообменник (33) жидкости/жидкости, где подвергается косвенному теплообмену с кубовой жидкостью (10), удаленной из нижней части LEFC (7). Полученный поток (34) затем расширяется и подается в промежуточную зону LEFC (7) в качестве жидкой флегмы.
[0081] Кроме того, как на фиг. 10, в варианте осуществления по фиг. 11, обогащенный метаном поток пара, который выходит из обменника LNGL как частично сжиженный поток (29), мгновенно испаряется (например, за счет расширения в расширительном клапане) до более низкого давления. Полученный поток (41) подается в дополнительный сепаратор (50), т.е. сепаратор LNGL. Обогащенная метаном жидкость, удаленная из нижней части дополнительного сепаратора (50), при необходимости направляется в накопительный резервуар (46) LNG перед отправкой в производственную установку LNG. Пар (отходящий газ) (51), удаленный из верхней части дополнительного сепаратора (50), сжимается в компрессоре (47) BOG и направляется в остаточный газ, например, объединенный с другим остаточным газом из установки извлечения NGL.
[0082] На фиг. 12 показана система, которая объединяет вариант осуществления по фиг. 3 с вариантом по фиг. 10. Как в варианте осуществления по фиг. 10, использование части (23) охлажденного, отобранного сверху потока LEFC в качестве исходного продукта для производственной установки LNG снижает потребление энергии холодильной установкой и, следовательно, делает процесс более энергосберегающим. Кроме того, возврат части холодной жидкости из установки LNG, а также потоков из холодного сепаратора в качестве потоков флегмы в LEFC увеличивает эффективность и извлечение продукта из установки извлечения NGL.
[0083] На фиг. 12, как на фиг. 10 и 11, обогащенный метаном поток пара, который выходит из обменника (48) LNGL как охлажденный, частично сжиженный поток (29), мгновенно испаряется (например, за счет расширения в расширительном клапане) до более низкого давления. Полученный поток (41) подается в дополнительный сепаратор (50), т.е. сепаратор LNGL. Обогащенная метаном жидкость, удаленная из нижней части дополнительного сепаратора (50), при необходимости направляется в накопительный резервуар (46) LNG перед отправкой в производственную установку LNG. Пар (отходящий газ) (51), удаленный из верхней части дополнительного сепаратора (50), сжимается в компрессоре (47) BOG и направляется в остаточный газ, например, объединенный с другим остаточным газом из установки извлечения NGL.
[0084] Как на фиг. 3, система по фиг. 12 обеспечивает дополнительные потоки флегмы для LEFC (7). Перед расширением в турбодетандере (5), часть (30) ответвляется от отобранного сверху газообразного потока (4), удаленного из верхней части холодного сепаратора (3). Часть (30) объединяется с частью потока кубовой жидкости (32), удаленного из нижней части холодного сепаратора (3). Объединенный поток (35) подается в переохладитель (13), где подвергается косвенному теплообмену с отобранным сверху паром из LEFC (7). Поток (35) охлаждается и частично сжижается в переохладителе (13), а затем расширяется и вводится в верхнюю зону LEFC (7) для создания дополнительной флегмы. Данный дополнительный поток флегмы для LEFC (7) улучшает извлечение этана и тяжелых углеводородных компонентов.
[0085] На фиг. 13 показана система, которая объединяет варианты осуществления по фиг. 4 и 10. Как в варианте осуществления по фиг. 10, использование части (23) охлажденного, отобранного сверху потока LEFC в качестве исходного продукта для производственной установки LNG снижает потребление энергии холодильной установкой и, следовательно, делает процесс более энергосберегающим. Кроме того, возврат части холодной жидкости из установки LNG в качестве потока флегмы в HEFC (см. фиг. 4), а также использование потоков из холодного сепаратора в качестве потоков флегмы для LEFC, увеличивает эффективность и извлечение продукта из установки извлечения NGL.
[0086] Как на фиг. 4, в системе по фиг. 13 боковой погон (23), отобранный из отобранного сверху пара (12) LEFC, подвергается косвенному теплообмену в обменнике (48) LNGL с жидким хладагентом для охлаждения, а затем подается в дополнительное устройство (26) сепарации (например, дополнительный сепаратор газа/жидкости или дополнительную дистилляционную колонну). Для дополнительного охлаждения отобранный сверху, обогащенный метаном поток (28) пара из дополнительного устройства (26) сепарации подвергается косвенному теплообмену с жидким хладагентом в обменнике (48) LNGL. В соответствии с фиг. 10 и 11, обогащенный метаном поток пара, который выходит из обменника LNGL как охлажденный, частично сжиженный поток (29), мгновенно испаряется (например, за счет расширения в расширительном клапане) до более низкого давления. Полученный поток (41) подается в дополнительный сепаратор (50), т.е. сепаратор LNGL. Обогащенная метаном жидкость, удаленная из нижней части дополнительного сепаратора (22-D1200), при необходимости направляется в накопительный резервуар (46) LNG перед отправкой в производственную установку LNG. Пар (отходящий газ) (51), удаленный из верхней части дополнительного сепаратора (50), сжимается в компрессоре (47) BOG и направляется в остаточный газ, например, объединенный с другим остаточным газом из установки извлечения NGL.
[0087] Как на фиг. 4, система по фиг. 13 обеспечивает дополнительные потоки флегмы для LEFC (7) и HEFC (9). Этан и тяжелые углеводородные компоненты, извлеченные из нижней части дополнительного устройства (26) сепарации, как жидкий продукт (27) подаются в верхнюю часть HEFC (9) в качестве потока жидкой флегмы, а не направляются в LEFC (7). Кроме того, перед расширением в турбодетандере (5), часть (30) ответвляется от отобранного сверху газообразного потока (4), удаленного из верхней части холодного сепаратора (3). Часть (30) объединяется с частью потока (32) кубовой жидкости, удаленного из нижней части холодного сепаратора (3). Объединенный поток (35) подается в переохладитель (13), где подвергается косвенному теплообмену с отобранным сверху паром (12) из LEFC (7). Поток (35) охлаждается и частично сжижается в переохладителе (22-Е3200), а затем расширяется и вводится в верхнюю зону LEFC (7) для создания дополнительной флегмы.
[0088] На фиг. 14 показана система, которая объединяет варианты осуществления по фиг. 5 и 10. Как в варианте осуществления по фиг. 10, использование части (13) охлажденного, отобранного сверху потока LEFC в качестве исходного продукта для производственной установки LNG снижает потребление энергии холодильной установкой и, следовательно, делает процесс более энергосберегающим. Кроме того, возврат части холодной жидкости из установки LNG в качестве потока флегмы в LEFC (см., например, фиг. 5), а также использование потоков из холодного сепаратора в качестве потоков флегмы для LEFC увеличивает эффективность и извлечение продукта из установки извлечения NGL. Кроме того, включение контура охлаждения в процесс NGL приводит к дополнительному снижению потребления энергии.
[0089] Как на фиг. 2 и 5 на фиг. 14 боковой погон (23) берется из отобранного сверху пара (12) LEFC и подвергается косвенному теплообмену (48) с жидким хладагентом для дополнительного охлаждения. Данный поток затем подается в дополнительное устройство (26) сепарации, где большая часть этана, а также тяжелые углеводородные компоненты извлекаются как жидкий продукт (27) и возвращаются в LEFC (7) в качестве потока жидкой флегмы. Для дополнительного охлаждения отобранный сверху, обогащенный метаном поток (28) пара из дополнительного устройства (26) сепарации подвергается косвенному теплообмену с жидким хладагентом в обменнике (48) LNGL.
[0090] В соответствии с фиг. 10-12 обогащенный метаном поток пара, который выходит из обменника LNGL как охлажденный, частично сжиженный поток (29), мгновенно испаряется (например, за счет расширения в расширительном клапане) до более низкого давления. Полученный поток (41) подается в дополнительный сепаратор (50), т.е. сепаратор LNGL. Обогащенная метаном жидкость, удаленная из нижней части дополнительного сепаратора (50) при необходимости направляется в накопительный резервуар (46) LNG перед отправкой в производственную установку LNG. Пар (отходящий газ), удаленный из верхней части дополнительного сепаратора (50), сжимается в компрессоре (47) BOG и направляется в остаточный газ, например, объединенный с другим остаточным газом из установки извлечения NGL.
[0091] Кроме того, в соответствии с фиг. 2 и 5 для LEFC (7) предусмотрены дополнительные потоки флегмы. Перед расширением отобранного сверху газообразного потока (4), полученного из холодного сепаратора (3) в турбодетандере (5), часть (30) отобранного сверху газообразного потока (4) подается в переохладитель (13), где подвергается косвенному теплообмену с отобранным сверху паром (12) из LEFC (7). В переохладителе (13) часть (30) дополнительно охлаждается и частично сжижается, а затем расширяется и вводится в верхнюю зону LEFC (7) для получения дополнительной флегмы. Кроме того, часть потока кубовой жидкости (32), удаленного из нижней части холодного сепаратора (3), подается в теплообменник (33) жидкости/жидкости, где подвергается косвенному теплообмену с потоком (10) кубовой жидкости, удаленным из нижней части LEFC (7). Полученный поток (34) затем подается в промежуточную зону LEFC (7) в качестве жидкой флегмы.
[0092] Однако фиг. 14, дополнительно включает в себя контур охлаждения в процессе NGL, который приводит к снижению потребления энергии. В частности, поток жидкого хладагента (52) из системы хладагента подается через основной теплообменник (2) (например, пластинчато-ребристый теплообменник), где подвергается косвенному теплообмену с поступающим потоком газа (1), потоком (15) жидкого продукта из нижней части HEFC (9), дополнительным потоком (16) жидкости из промежуточной точки HEFC (9), ребойлерным потоком (18), удаленным из нижней зоны HEFC (22-Т2100), и отобранным сверху потоком (12) пара, удаленным из верхней части LEFC (7). Поток хладагента, охлажденный и частично сжиженный, выходит из основного теплообменника в виде потока (53). Затем поток хладагента вводится в переохладитель (13), где дополнительно охлаждается и сжижается. Этот поток затем мгновенно испаряется сквозь клапан, что приводит к достижению текучей средой даже более низких температур, а затем подается обратно в переохладитель (13) для обеспечения охлаждения потоков флегмы из LEFC (7). Поток (55) хладагента затем возвращается в основной теплообменник (22-Е3000), где действует в качестве охладителя для технологических потоков NGL. Поток (56)хладагента затем возвращается обратно в систему охлаждения для сжатия. Включение контура охлаждения в процесс NGL приводит к снижению потребления энергии.
[0093] На фиг. 15 показана система, которая представляет собой модификацию системы по фиг. 14, сочетает характеристики вариантов осуществления по фиг. 6 и 10. Так, на фиг. 15 показан вариант осуществления, похожий на тот, который показан на фиг. 14, но с измененным контуром охлаждения. Поток жидкого хладагента (52) из системы хладагента подается через основной теплообменник (2), где подвергается косвенному теплообмену с потоком (15) жидкого продукта из нижней части HEFC (9), дополнительным потоком (16) жидкости из промежуточной точки HEFC (9), ребойлерным потоком (18), удаленным из нижней зоны HEFC (9), и отобранным сверху потоком (12) пара, удаленным из верхней части LEFC (7). Поток хладагента, охлажденный и частично сжиженный, выходит из основного теплообменника (2) в виде потока (53). Затем поток хладагента вводится в переохладитель (13), где дополнительно охлаждается и сжижается. Этот поток затем вводится в теплообменник (48) для охлаждения бокового погона (23) из отобранного сверху потока (12) пара из LEFC. Поток хладагента выходит из теплообменника (48) и мгновенно испаряется сквозь клапан, что приводит к достижению текучей средой даже более низких температур. Полученный поток (54) затем подается обратно в тот же теплообменник (48) для обеспечения дополнительного охлаждения. Затем хладагент проходит через переохладитель (13) и основной теплообменник (2), а затем течет в систему охлаждения для сжатия. И в этом случае включение контура охлаждения в процесс NGL приводит к дополнительному снижению потребления энергии.
[0094] На фиг. 16 показан следующий вариант осуществления настоящего изобретения. В данном варианте осуществления, как и в варианте по фиг. 7, боковой погон не удаляется из отобранного сверху пара (12) из LEFC, перед тем как последний направляется в переохладитель (13). Вместо этого после того как отобранный сверху пар из LEFC проходит через переохладитель (13), он направляется в основной теплообменник, а затем по меньшей мере часть его сжимается. По меньшей мере часть этого сжатого остаточного газа используется в качестве исходного продукта для производственной установки LNG и для создания потока флегмы для LEFC. Использование остаточного газа в качестве исходного продукта для установки LNG снижает потребление энергии холодильной установкой, благодаря этому делая процесс более энергосберегающим по сравнению с автономной установкой LNG. Кроме того, возврат части холодной жидкости из производственной установки LNG в качестве флегмы для LEFC увеличивает эффективность и извлечение продукта установкой извлечения NGL.
[0095] Как показано на фиг. 16, отобранный сверху пар (12), полученный из верхней части LEFC, проходит через переохладитель (13) и основной теплообменник (2). Полученный поток (57) сжимается в компрессоре (58), а затем повторно используется (59) в теплообменнике (48) LNGL, где он охлаждается и частично сжижается за счет теплообмена с хладагентом. Полученный поток подается в дополнительное устройство сепарации, такое как сепаратор (26) флегмы. Большая часть этана и тяжелых углеводородных компонентов удаляется как поток (27) жидкости из нижней части сепаратора (26) флегмы и возвращается в LEFC в качестве флегмы. Для дополнительного охлаждения обогащенный метаном поток (28) пара, удаленный из верхней части сепаратора (26) флегмы, направляется в теплообменник (48) LNGL, где подвергается теплообмену с хладагентом. Полученный частично сжиженный поток (29) выходит из теплообменника (48) LNGL и мгновенно испаряется (например, за счет расширения в расширительном клапане) до более низкого давления, и подается как поток (41) в сепаратор (50) LNGL. Обогащенная метаном жидкость извлекается, и из сепаратора (50) LNGL при необходимости направляется в накопительный резервуар (46) LNG. Пар (отходящий газ) (51) из сепаратора LNGL сжимается в компрессоре (47) BOG и направляется в остаточный газ, например, объединенный с другим остаточным газом из установки извлечения NGL.
[0096] Как указано выше, фиг. 17-21 представляют собой модификации технологии обработки переохлажденного газа. На фиг. 17 поступающий поток (1) газа, содержащего, например, гелий, азот, метан, этан, этилен и углеводороды С3+ (например, поступающий поток природного газа) вводится в систему при температуре, например, от 4 до 60°С и давлении, например, от 300 до 1500 фунт/кв. дюйм изб. (от 1724 до 9653 кПа). Поступающий поток (1) газа расщепляется на два частичных поступающих потока, первый частичный поступающий поток (1А) и второй частичный поступающий поток (1В). Первый частичный поступающий поток (1А) охлаждается и частично конденсируется за счет косвенного теплообмена в основном теплообменнике (2) с технологическими потоками (16, 18, 15), например, потоками, исходящими из метаноотгонной колонны. Второй частичный поступающий поток (1В) охлаждается и частично конденсируется за счет косвенного теплообмена в другом теплообменнике (60) с технологическими потоками (12), например, отобранным сверху потоком из метаноотгонной колонны (этот теплообменник может совместно использовать общий теплообменный элемент с другим теплообменником, например, описанным ниже переохладителем). Эти два частичных поступающих потока затем объединяются (1С) при необходимости дополнительно охлаждаются (61) (например, за счет косвенного теплообмена с хладагентом), а затем вводятся в холодный сепаратор газа/жидкости (3).
[0097] Отобранный сверху газообразный поток (4), удаленный из верхней части холодного сепаратора (3), разделяется на две доли (30, 30А). Аналогично, поток (8) кубовой жидкости из холодного сепаратора (22-D1000) также разделяется на две доли (32, 32А).
[0098] Первая часть отобранного сверху газообразного потока (30А) расширяется, например, в турбодетандере (5), который может быть при необходимости соединен с компрессором (63), а затем вводится (6) в промежуточную зону метаноотгонной колонны (62) в первой промежуточной точке. Первая часть потока (32А) кубовой жидкости из холодного сепаратора (3) также вводится и расширяется в промежуточной зоне метаноотгонной колонны (62) во второй промежуточной точке, которая находится ниже первой промежуточной точки, т.е. точки ввода первой части отобранного сверху газообразного потока (6). Вторая часть отобранного сверху газообразного потока (30) объединяется со второй частью потока (32) кубовой жидкости, чтобы образовывать объединенный поток (35) холодного сепаратора, который затем охлаждается в переохладителе (13) за счет косвенного теплообмена с отобранным сверху потоком (12) пара из верхней части метаноотгонной колонны (62). Поток (35) затем вводится и расширяется в верхней зоне метаноотгонной колонны. Метаноотгонная колонна (62), как правило, работает при температуре от -70 до -115°С и давлении от 100 до 500 фунт/кв. дюйм изб. (от 413,7 до 3447 кПа).
[0099] Поток жидкого продукта удаляется из нижней части метаноотгонной колонны (62) и направляется в уравнительный бак (20) продукта. Жидкость из уравнительного бака продукта может быть повторно использована для нижней зоны метаноотгонной колонны (62). Поток (15) жидкого продукта из уравнительного бака (20) продукта нагревается за счет теплообмена, например, путем пропускания через основной теплообменник (2), где он может подвергаться косвенному теплообмену с первым частичным поступающим потоком (1А). Кроме того, дополнительный поток (16) жидкости удаляется из третьей промежуточной точки метаноотгонной колонны, т.е. ниже второй промежуточной точки. Этот дополнительный поток (16) жидкости нагревается за счет косвенного теплообмена, например, в основном теплообменнике (2), с первым частичным поступающим потоком (1А), а затем повторно вводится (17) в метаноотгонную колонну в четвертой промежуточной точке, т.е. ниже третьей промежуточной точки. Дополнительный поток (18) жидкости удаляется из нижней зоны метаноотгонной колонны, т.е. ниже четвертой промежуточной точки. Данный дополнительный поток (18) жидкости нагревается за счет косвенного теплообмена, например, в основном теплообменнике (2), действуя здесь в качестве ребойлера, с первым частичным поступающим потоком (1А), а затем повторно вводится (19) в нижнюю зону метаноотгонной колонны. Кроме того, как указано выше, отобранный сверху поток (12) пара удаляется из верхней части метаноотгонной колонны (62).
[00100] Поток остаточного газа высокого давления (например, от 300 до 1500 фунт/кв. дюйм (от 1724 до 9653 кПа)) вводится в систему и охлаждается за счет косвенного теплообмена в теплообменнике (60) с технологическим потоком (12), например, с отобранным сверху потоком из метаноотгонной колонны, дополнительно охлаждается в переохладителе (13), и при необходимости дополнительно охлаждается в дополнительном теплообменнике (например, теплообменнике LNGL). Часть (65) этого охлажденного потока остаточного газа высокого давления расширяется (например, сквозь расширительный клапан) до рабочего давления метаноотгонной колонны (62), объединяется с объединенным потоком холодного сепаратора (35), а затем вводится в верхнюю зону метаноотгонной колонны (62) в качестве верхней подачи. Остальная часть охлажденного потока остаточного газа высокого давления расширяется (например, сквозь расширительный клапан) до давления, меньшего, чем рабочее давление метаноотгонной колонны, и вводится в дополнительное устройство сепарации, например сепаратор (50) LNGL. Обогащенный метаном поток жидкости, удаленный из дополнительного устройства (50) сепарации при необходимости сохраняется в накопительном резервуаре (46) LNG перед отправкой в производственную установку LNG. Отобранный сверху пар (отходящий газ) (51) из дополнительного устройства сепарации сжимается в компрессоре (47) BOG и направляется в остаточный газ, например, объединенный с другим остаточным газом из установки извлечения NGL.
[00101] Вариант осуществления по фиг. 18 включает в себя использование бокового погона из отобранного сверху потока пара метаноотгонной колонны, а не потока остаточного газа высокого давления по варианту осуществления на фиг. 17. Так, на фиг. 18, часть отобранного сверху охлажденного пара (12) из метаноотгонной колонны (62) используется как исходный продукт для производственной установки LNG.
[00102] Перед охлаждением в переохладителе (13), боковой погон (23) отделяется от отобранного сверху потока (12) пара из метаноотгонной колонны и частично сжижается за счет теплообмена в теплообменнике (48) LNGL с хладагентом. Полученный поток подается в дополнительное устройство сепарации, такое как сепаратор (26) флегмы. В сепараторе флегмы большая часть этана и высшие углеводородные компоненты удаляются в качестве потока (27) кубовой жидкости и возвращаются в метаноотгонную колонну в качестве флегмы. Обогащенный метаном поток (28) пара удаляется из верхней части сепаратора (26) флегмы, охлаждается за счет теплообмена с хладагентом в теплообменнике (48) LNGL и по меньшей мере частично сжижается в нем. По меньшей мере частично сжиженный поток (29) выходит из обменника LNGL, подвергается мгновенному испарению и расширению сквозь расширительный клапан до более низкого давления и подается в дополнительное устройство (50) сепарации (например, сепаратор LNGL). Обогащенная метаном жидкость извлекается из нижней части дополнительного устройства (50) сепарации и при необходимости хранится в накопительном резервуаре (46) LNG перед отправкой в качестве исходного продукта в производственную установку LNG. Поток (51) пара (отходящего газа) удаляется из верхней части дополнительного устройства (50) сепарации и используется в теплообменнике (48) LNGL для обеспечения дополнительного охлаждения бокового погона (23) из отобранного сверху потока (12) пара метаноотгонной колонны и обогащенного метаном потока (28) пара, удаленного из верхней части сепаратора (26) флегмы. Поток (51) пара из верхней части дополнительного устройства сепарации затем сжимается в компрессоре (47) BOG и объединяется с другим остаточным газом из установки GSP.
[00103] Вариант осуществления по фиг. 19 похож на вариант осуществления по фиг. 18, за исключением того, что дополнительное охлаждение в теплообменнике (48) LNGL достигается за счет начального охлаждения и сжижения потока остаточного газа, который затем расширяется и направляется обратно в теплообменник (48) LNGL в качестве охлаждающей среды.
[00104] Так, на фиг. 19 боковой погон (23) из отобранного сверху потока (12) пара из метаноотгонной колонны частично сжижается за счет теплообмена в теплообменнике (48) LNGL с хладагентом. Полученный поток подается в дополнительное устройство сепарации, такое как сепаратор (26) флегмы. Поток (27) кубовой жидкости (главным образом, этана и высших углеводородных компонентов) возвращается в метаноотгонную колонну в качестве флегмы. Обогащенный метаном поток (28) пара охлаждается за счет теплообмена с хладагентом в теплообменнике (48) LNGL и по меньшей мере частично сжижается в нем. По меньшей мере частично сжиженный поток (29) выходит из обменника (48) LNGL, подвергается мгновенному испарению и расширению сквозь расширительный клапан до более низкого давления и подается (41) в дополнительное устройство (50) сепарации (например, сепаратор (22-D1200) LNGL). Обогащенная метаном жидкость извлекается из нижней части дополнительного устройства (50) сепарации и при необходимости хранится в накопительном резервуаре (46) LNG перед отправкой в качестве исходного продукта в производственную установку LNG. Поток (51) пара (отходящего газа) удаляется из верхней части дополнительного устройства сепарации (50), сжимается в компрессоре (47) BOG и объединяется с другим остаточным газом из установки GSP.
[00105] Остаточный газ (67) вводится в теплообменник (48) LNGL, где он охлаждается и сжижается. Остаточный газ выходит из теплообменника LNGL и мгновенно испаряется сквозь клапан, что приводит к достижению текучей средой даже более низких температур. Полученный поток (68) затем подается обратно в обменник (48) LNGL для обеспечения дополнительного охлаждения бокового погона (23) из отобранного сверху потока (12) пара из метаноотгонной колонны и обогащенного метаном потока (28) пара, удаленного из верхней части сепаратора (26) флегмы.
[00106] На фиг. 20 показан вариант осуществления, аналогичный варианту по фиг. 18 и 19. Однако в варианте осуществления по фиг. 20 отсутствует дополнительное охлаждение, такое как от остаточного газа (67) или потока пара из верхней части дополнительного устройства сепарации (50), используемого в теплообменнике (48) LNGL.
[00107] Аналогично фиг. 18-20, вариант осуществления по фиг. 21 включает в себя использование бокового погона, исходящего из отобранного сверху потока пара метаноотгонной колонны. Однако в данном случае боковой погон отделяется от отобранного сверху потока пара метаноотгонной колонны после того как последний подвергнут дополнительному охлаждению (т.е. в переохладителе (13) теплообменника (60)). Кроме того, боковой погон сжимается перед введением в обменник (48) LNGL.
[00108] Как показано на фиг. 21, отобранный сверху поток (23) пара из верхней части метаноотгонной колонны проходит через переохладитель (13) и теплообменник (60), который охлаждает второй частичный поступающий поток (1В). Затем по меньшей мере часть отобранного сверху потока пара сжимается в компрессоре (63) (который соединен с расширителем (5)) для образования остаточного газа. Затем часть остаточного газа охлаждается и частично сжижается за счет теплообмена в теплообменнике (48) LNGL с хладагентом. Полученный поток подается в дополнительное устройство сепарации, такое как сепаратор (26) флегмы.
[00109] В сепараторе (26) флегмы большая часть этана и высшие углеводородные компоненты удаляются в качестве потока (27) кубовой жидкости и возвращаются в метаноотгонную колонну (62) в качестве флегмы. Обогащенный метаном поток (28) пара удаляется из верхней части сепаратора (26) флегмы, охлаждается за счет теплообмена с хладагентом в теплообменнике (48) LNGL и по меньшей мере частично сжижается в нем. По меньшей мере частично сжиженный поток (29) выходит из обменника LNGL, подвергается мгновенному испарению и расширению сквозь расширительный клапан до более низкого давления и подается (41) в дополнительное устройство (50) сепарации (например, сепаратор LNGL). Обогащенная метаном жидкость извлекается из нижней части дополнительного устройства (50) сепарации и при необходимости хранится в накопительном резервуаре (46) LNG перед отправкой в качестве исходного продукта в производственную установку LNG. Поток (51) пара (отходящего газа) удаляется из верхней части дополнительного устройства сепарации (50), сжимается в компрессоре (47) BOG и объединяется с другим остаточным газом из установки GSP.
[00110] Как указано выше, на фиг. 22-26 представлены модификации процесса рециркуляции расщепленного пара. Как показано на фиг. 22, поступающий поток (1) газа, содержащего, например, гелий, азот, метан, этан, этилен и углеводороды С3+ (например, поступающий поток природного газа) вводится в систему при температуре, например, от 4 до 60°С и давлении, например, от 300 до 1500 фунт/кв. дюйм изб. (от 1724 до 9653 кПа). Поступающий поток (1) газа расщепляется на два частичных поступающих потока, первый частичный поступающий поток (1А) и второй частичный поступающий поток (1В). Первый частичный поступающий поток (1А) охлаждается и частично конденсируется за счет косвенного теплообмена в основном теплообменнике (2) с технологическими потоками (16, 18, 15). Второй частичный поступающий поток (1В) охлаждается и частично конденсируется за счет косвенного теплообмена в другом теплообменнике (60) с технологическими потоками (12), например, отобранным сверху потоком из метаноотгонной колонны (62) (этот теплообменник может совместно использовать общий теплообменный элемент с другим теплообменником, например, описанным ниже переохладителем). Эти два частичных поступающих потока затем объединяются (1С) при необходимости дополнительно охлаждаются (61) (например, за счет косвенного теплообмена с хладагентом), а затем вводятся в холодный сепаратор газа/жидкости (3).
[00111] Отобранный сверху газообразный поток (4), удаленный из верхней части холодного сепаратора (3), разделяется на две доли (30, 30А). Аналогично, поток (8) кубовой жидкости из холодного сепаратора (3) также разделяется на две доли (32, 32А).
[00112] Первая часть отобранного сверху газообразного потока (30А) расширяется, например, в турбодетандере (5), который может быть при необходимости соединен с компрессором (63), а затем вводится (6) в промежуточную зону метаноотгонной колонны (62) в первой промежуточной точке. Первая часть потока (32А) кубовой жидкости из холодного сепаратора (3) также расширяется и вводится в промежуточную зону метаноотгонной колонны (62) во второй промежуточной точке, которая находится ниже первой промежуточной точки, т.е. точки ввода первой части отобранного сверху газообразного потока (6). Вторая часть отобранного сверху газообразного потока (30) объединяется со второй частью потока (32) кубовой жидкости, чтобы образовывать объединенный поток (35) холодного сепаратора, который затем охлаждается в переохладителе (13) за счет косвенного теплообмена с отобранным сверху потоком (12) пара из верхней части метаноотгонной колонны (22-Т2000), и расширяется, и вводится в верхнюю зону метаноотгонной колонны в качестве верхней подачи. Метаноотгонная колонна (22-Т2000), как правило, работает при температуре от -70 до -115°С и давлении от 100 до 500 фунт/кв. дюйм изб. (от 413,7 до 3447 кПа).
[00113] Поток жидкого продукта удаляется из нижней части метаноотгонной колонны (62) и направляется в уравнительный бак (20) продукта. Жидкость из уравнительного бака продукта может быть повторно использована для нижней зоны метаноотгонной колонны (62). Поток (15) жидкого продукта из уравнительного бака (2) продукта нагревается за счет теплообмена, например, путем пропускания через основной теплообменник (2), где он может подвергаться косвенному теплообмену с первым частичным поступающим потоком (1А). Кроме того, дополнительный поток (18) жидкости удаляется из третьей промежуточной точки метаноотгонной колонны, т.е. ниже второй промежуточной точки. Этот дополнительный поток (16) жидкости нагревается за счет косвенного теплообмена, например, в основном теплообменнике (2), с первым частичным поступающим потоком (1А), а затем повторно вводится (17) в метаноотгонную колонну в четвертой промежуточной точке, т.е. ниже третьей промежуточной точки. Дополнительный поток (18) жидкости удаляется из нижней зоны метаноотгонной колонны, т.е. ниже четвертой промежуточной точки. Данный дополнительный поток (18) жидкости нагревается за счет косвенного теплообмена, например, в основном теплообменнике (2) (в данном случае действующем в качестве ребойлера) с первым частичным поступающим потоком (1А), а затем повторно вводится (19) в нижнюю зону метаноотгонной колонны. Кроме того, как указано выше, отобранный сверху поток (12) пара удаляется из верхней части метаноотгонной колонны (62).
[00114] Поток (69) остаточного газа высокого давления (например, от 300 до 1500 фунт/кв. дюйм изб. (от 1724 до 9653 кПа)) вводится в систему и охлаждается за счет косвенного теплообмена в переохладителе (13). По меньшей мере часть этого потока (69) остаточного газа затем расширяется (например, сквозь расширительный клапан) до рабочего давления метаноотгонной колонны и вводится (70) в верхнюю зону метаноотгонной колонны в качестве другой верхней подачи.
[00115] Другая часть (23) потока остаточного газа расширяется (например, сквозь расширительный клапан) до давления, меньшего, чем рабочее давление метаноотгонной колонны, и вводится в дополнительное устройство сепарации (50), например сепаратор LNGL. Обогащенный метаном поток жидкости, удаленный из дополнительного устройства (50) сепарации при необходимости сохраняется в накопительном резервуаре (22-D1300) LNG перед отправкой в производственную установку LNG. Отобранный сверху поток (51) пара (отходящего газа) удаляется из дополнительного устройства сепарации (50), сжимается в компрессоре (47) BOG и объединяется с другим остаточным газом из установки GSP.
[00116] На фиг. 23 показан вариант осуществления, аналогичный варианту осуществления по фиг. 22, за исключением того, что переохладитель (13) разделен на два отдельных обменника (13А) и (13В). Так, в переохладителе (13А) поток (6) остаточного газа охлаждается за счет теплообмена с частью отобранного сверху потока (12) метаноотгонной колонны, а в переохладителе (13В) объединенный поток (35) холодного сепаратора охлаждается за счет теплообмена с другой частью (12А) отобранного сверху потока метаноотгонной колонны.
[00117] Вариант осуществления по фиг. 24 аналогичен варианту осуществления по фиг. 23, за исключением того, что боковой погон (23) из потока (69) остаточного газа обрабатывается в режиме, аналогичном режиму обработки бокового погона (232) на фиг. 18. Так, после охлаждения потока (69) остаточного газа в переохладителе (13), боковой погон (23) отделяется от него и частично сжижается за счет теплообмена в теплообменнике (48) LNGL с хладагентом. Полученный поток подается в дополнительное устройство сепарации, такое как сепаратор (26) флегмы. В сепараторе флегмы большая часть этана и высшие углеводородные компоненты удаляются в качестве потока (27) кубовой жидкости и возвращаются в метаноотгонную колонну в качестве флегмы. Обогащенный метаном поток (28) пара удаляется из верхней части сепаратора (26) флегмы, охлаждается за счет теплообмена с хладагентом в теплообменнике (48) LNGL и по меньшей мере частично сжижается в нем. По меньшей мере частично сжиженный поток (29) выходит из обменника LNGL, подвергается мгновенному испарению и расширению сквозь расширительный клапан до более низкого давления и подается в дополнительное устройство (50) сепарации (например, сепаратор LNGL). Обогащенная метаном жидкость извлекается из нижней части дополнительного устройства (50) сепарации и при необходимости хранится в накопительном резервуаре (46) LNG перед отправкой в качестве исходного продукта в производственную установку LNG. Поток (51) пара (отходящего газа) удаляется из верхней части дополнительного устройства (50) сепарации и используется в теплообменнике (48) LNGL для обеспечения дополнительного охлаждения бокового погона (23) из отобранного сверху потока (12) пара из метаноотгонной колонны и обогащенного метаном потока (28) пара, удаленного из верхней части сепаратора (26) флегмы. Поток (51) пара из верхней части дополнительного устройства сепарации затем сжимается в компрессоре (47) BOG и объединяется с другим остаточным газом из установки RSV.
[00118] В варианте осуществления по фиг. 25 обрабатывается поток остаточного газа высокого давления, который охлаждается за счет косвенного теплообмена в переохладителе, в режиме, аналогичном режиму, в котором обрабатывается боковой погон из отобранного сверху потока пара из метаноотгонной колонны на фиг. 19. Как показано на фиг. 25, поток (69) остаточного газа высокого давления охлаждается за счет косвенного теплообмена в переохладителе (13), а затем разделяется на первую часть (70) и вторую часть (23). Первая часть (70) потока остаточного газа затем расширяется (например, сквозь расширительный клапан) до рабочего давления метаноотгонной колонны и вводится в верхнюю зону метаноотгонной колонны в качестве верхней подачи. Вторая часть (23) остаточного газа охлаждается и частично сжижается за счет теплообмена в теплообменнике (48) LNGL с хладагентом. Полученный поток подается в дополнительное устройство сепарации, такое как сепаратор (26) флегмы.
[00119] В сепараторе флегмы большая часть этана и высшие углеводородные компоненты удаляются в качестве потока (27) кубовой жидкости и возвращаются в метаноотгонную колонну в качестве флегмы. Обогащенный метаном поток (28) пара удаляется из верхней части сепаратора (26) флегмы, охлаждается за счет теплообмена с хладагентом в теплообменнике (48) LNGL и по меньшей мере частично сжижается в нем. По меньшей мере частично сжиженный поток (29) выходит из обменника LNGL, подвергается мгновенному испарению и расширению сквозь расширительный клапан до более низкого давления и подается (41) в дополнительное устройство (50) сепарации (например, сепаратор LNGL). Обогащенная метаном жидкость извлекается из нижней части дополнительного устройства сепарации и при необходимости хранится в накопительном резервуаре (46) LNG перед отправкой в качестве исходного продукта в производственную установку LNG. Поток (51) пара (отходящего газа) удаляется из верхней части дополнительного устройства сепарации, сжимается в компрессоре (47) BOG и объединяется с другим остаточным газом из установки RSV.
[00120] Остаточный газ (67) вводится в теплообменник (48) LNGL, где он охлаждается и сжижается. Остаточный газ выходит из теплообменника (48) LNGL и мгновенно испаряется сквозь клапан, что приводит к достижению текучей средой даже более низких температур. Полученный поток (68) затем подается обратно в обменник LNGL для обеспечения дополнительного охлаждения второй части потока (23) остаточного газа и обогащенного метаном потока (28) пара, удаленного из верхней части сепаратора (26) флегмы.
[00121] На фиг. 26 показан вариант осуществления, аналогичный варианту по фиг. 24 и 25. Однако в варианте осуществления по фиг. 26 отсутствует дополнительное охлаждение, такое как от остаточного газа (23) или потока (28) пара из верхней части дополнительного устройства сепарации, используемого в теплообменнике (48) LNGL. Сравните с фиг. 20.
[00122] Вариант осуществления по фиг. 27 аналогичен вариантам осуществления по фиг. 23-25, за исключением того, что остаточный газ, который охлаждается в теплообменнике LNGL, исходит из отобранного сверху потока пара метаноотгонной колонны. См. фиг. 21.
[00123] Как показано на фиг. 27, поток (69) остаточного газа высокого давления охлаждается за счет косвенного теплообмена в переохладителе (13), а затем расширяется (например, сквозь расширительный клапан) до рабочего давления метаноотгонной колонны и вводится в верхнюю зону метаноотгонной колонны в качестве верхней подачи. Так, в отличие от вариантов осуществления по фиг. 24-26, поток остаточного газа высокого давления, который выходит из переохладителя, не разделяется на первую часть и вторую часть.
[00124] Как показано на фиг. 27, отобранный сверху поток (12) пара из верхней части метаноотгонной колонны (62) проходит через переохладитель (13) и теплообменник (60), который охлаждает второй частичный поступающий поток (1В). Затем по меньшей мере часть отобранного сверху потока пара сжимается в компрессоре (63) (который показан, как соединенный с расширителем С6000) для образования остаточного газа. Затем часть остаточного газа (59) охлаждается и частично сжижается за счет теплообмена в теплообменнике (48) LNGL с хладагентом. Полученный поток подается в дополнительное устройство сепарации, такое как сепаратор (26) флегмы.
[00125] В сепараторе (26) флегмы большая часть этана и высшие углеводородные компоненты удаляются в качестве потока (27) кубовой жидкости и возвращаются в метаноотгонную колонну в качестве флегмы. Обогащенный метаном поток (28) пара удаляется из верхней части сепаратора (26) флегмы, охлаждается за счет теплообмена с хладагентом в теплообменнике (48) LNGL и по меньшей мере частично сжижается в нем. По меньшей мере частично сжиженный поток (29) выходит из обменника (48) LNGL, подвергается мгновенному испарению и расширению сквозь расширительный клапан до более низкого давления и подается (41) в дополнительное устройство (50) сепарации (например, сепаратор LNGL). Обогащенная метаном жидкость извлекается из нижней части дополнительного устройства сепарации и при необходимости хранится в накопительном резервуаре (46) LNG перед отправкой в качестве исходного продукта в производственную установку LNG. Поток (51) пара (отходящего газа) удаляется из верхней части дополнительного устройства сепарации, сжимается в компрессоре (47) BOG и объединяется с другим остаточным газом из установки RSV.
[00126] Без дальнейших уточнений, предполагается, что специалист в данной области, используя предшествующее описание, может использовать настоящее изобретение в полном объеме. Предшествующие предпочтительные конкретные варианты осуществления, следовательно, должны рассматриваться только как иллюстративные, и никоим образом не ограничивающие остальное описание.
[00127] Предшествующие примеры могут быть повторены с таким же успехом путем замены в общем или конкретно описанных действующих веществ и/или рабочих условий настоящего изобретения для тех, которые используются в предшествующих примерах.
[00128] Полное раскрытие всех заявок, патентов и публикаций, цитируемых в настоящем документе, и приоритетной предварительной заявки США №61/746,727, поданной 28 декабря 2012 г., включено в настоящий документ посредством ссылки.
[00129] Из приведенного описания специалист в данной области легко может установить существенные признаки настоящего изобретения и, не отступая от его сущности и объема, может выполнить различные изменения и модификации изобретения, чтобы приспособить его к различным применениям и условиям.