СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ КРИОГЕННОГО ТЕПЛООБМЕННИКА И СПОСОБ СЖИЖЕНИЯ ПОТОКА УГЛЕВОДОРОДОВ

1. Устройство для охлаждения криогенного теплообменника, предназначенного для сжижения потока углеводородов, такого как поток природного газа, причем криогенный теплообменник выполнен с возможностью принимать подлежащий сжижению поток углеводородов и хладагент для проведения теплообмена между потоком углеводородов и хладагентом, тем самым по меньшей мере частично сжижая поток углеводородов, а также выпускать по меньшей мере частично сжиженный поток углеводородов и отработанный хладагент, прошедший через криогенный теплообменник, содержащее
- контур рециркуляции хладагента для рециркуляции отработанного хладагента обратно в криогенный теплообменник, при этом контур рециркуляции хладагента содержит по меньшей мере компрессор, рециркуляционный клапан компрессора, охладитель и первый дроссельный клапан (Джоуля-Томсона);
- программируемый контроллер, выполненный с возможностью выполнения этапа сравнения (502), включающего:
(i) прием одного или более показаний температуры хладагента, обеспечивая индикацию показаний температуры хладагента,
(ii) сравнение одного или более показаний температуры хладагента с одним или более соответствующими заданными пороговыми значениями, и
(iii) выбор одной из: процедуры автоматического охлаждения криогенного теплообменника в теплом состоянии и процедуры автоматического охлаждения криогенного теплообменника в холодном состоянии на основании результатов сравнения по п. (ii).
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что одно или более показаний температуры хладагента содержат по меньшей мере одну из индикаций температуры хладагента
- на стороне впуска дроссельного клапана;
- на стороне выпуска дроссельного клапана;
- на входной стороне криогенного теплообменника;
- в точке внутри криогенного теплообменника;
- на стороне выпуска криогенного теплообменника.
3. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что процедура охлаждения в теплом и холодном состоянии включает этап начального открытия, включающий инициирование начального открытия первого дроссельного клапана, при этом этап начального открытия первого дроссельного клапана согласно процедуре автоматического охлаждения в теплом состоянии отличается от этапа начального открытия первого дроссельного клапана согласно процедуре автоматического охлаждения в холодном состоянии.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что начальное открытие первого дроссельного клапана является большим в процедуре автоматического охлаждения в теплом состоянии, чем в процедуре автоматического охлаждения в холодном состоянии.
5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что этап начального открытия первого дроссельного клапана в процедуре автоматического охлаждения в теплом состоянии включает инициирование заданного начального открытия первого дроссельного клапана, при этом этап начального открытия первого дроссельного клапана в процедуре автоматического охлаждения в холодном состоянии включает определение текущего открытия первого дроссельного клапана и назначение определенного текущего открытия первого дроссельного клапана.
6. Устройство по любому из пп. 3-5, в котором этап начального открытия процедуры охлаждения в холодном состоянии дополнительно включает открытие рециркуляционного клапана компрессора.
7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что программируемый контроллер выполнен с возможностью, в качестве части этапа начального открытия 506, выполнения этапа СИТ, включающего регулировку открытия первого дроссельного клапана 14 на основании определенной скорости изменения температуры (СИТ) хладагента, текущего через первый дроссельный клапан 14, в соответствии со схемой регулировки, при этом процедура автоматического охлаждения в теплом состоянии 503 и процедура автоматического охлаждения в холодном состоянии 504 включают различные схемы регулировки.
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что определение скорости изменения температуры (СИТ) хладагента, текущего через первый дроссельный клапан, осуществляется путем сравнения двух показаний температуры хладагента, полученных в первый и второй момент времени соответственно, при этом первый и второй момент времени разделены заданным временным интервалом, причем заданный интервал времени согласно процедуре охлаждения в холодном состоянии является меньшим, чем заданный интервал времени согласно процедуре охлаждения в теплом состоянии.
9. Устройство по любому из пп. 7-8, отличающееся тем, что схема регулировки процедуры охлаждения в холодном состоянии включает ожидание в течение заданного интервала времени между инициированием начального открытия первого дроссельного клапана и инициированием регулировки открытия первого дроссельного клапана на основании контролируемой скорости изменения температуры (СИТ) хладагента, текущего через первый дроссельный клапан.
10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что процедура автоматического охлаждения в холодном состоянии включает выполнение этапа регулировки (507), который одновременно включает
- регулировку и закрытие рециркуляционного клапана (509) и
- дальнейшую регулировку дроссельного клапана (508).
11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что контур рециркуляции хладагента для рециркуляции отработанного хладагента обратно в криогенный теплообменник содержит множество ступеней сжатия, причем каждая ступень сжатия содержит рециркуляционный клапан компрессора (130, 131) и этап регулировки (507) включает регулировку и закрытие множества рециркуляционных клапанов (509а, 509b).
12. Устройство по любому из предшествующих пунктов,
отличающееся тем, что ниже по потоку от охладителя и выше по потоку от первого дроссельного клапана в контуре рециркуляции хладагента предусмотрен жидкостно-паровой сепаратор для получения частично сконденсированного хладагента и разделения потока частично сконденсированного хладагента на жидкую тяжелую фракцию хладагента (ТФХ) и газообразную легкую фракцию хладагента (ЛФХ), а также для выпуска жидкой тяжелой фракции хладагента через выход для жидкости и выпуска газообразной легкой фракции хладагента через выход для газа, причем эти фракции проходят к криогенному теплообменнику, в котором первый дроссельный клапан выполнен с возможностью управления проходом одной из этих фракций, предпочтительно, легкой фракции хладагента и в котором второй дроссельный клапан выполнен с возможностью управления проходом другой из этих фракций, предпочтительно, тяжелой фракции хладагента.
13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что этап начального открытия включает инициирование начального открытия первого и второго дроссельного клапана, при этом этап начального открытия первого и второго дроссельных клапанов (51, 58) согласно процедуре автоматического охлаждения в теплом состоянии отличается от этапа начального открытия первого и второго дроссельных клапанов (51, 58) согласно процедуре автоматического охлаждения в холодном состоянии.
14. Устройство по любому из пп. 12-13,
отличающееся тем, что процедура автоматического охлаждения в холодном состоянии включает выполнение этапа регулировки (507), который одновременно включает
- регулировку и закрытие рециркуляционного клапана (509) и
- дальнейшую регулировку первого и второго дроссельных клапанов (508a, 508b).
15. Способ охлаждения криогенного теплообменника, предназначенного для сжижения потока углеводородов, такого как поток природного газа, включающий этапы, на которых
- предоставляют криогенный теплообменник, выполненный с возможностью приема потока углеводородов, подлежащего сжижению, и хладагента для проведения теплообмена между потоком углеводородов и хладагентом, тем самым по меньшей мере частично сжижая поток углеводородов, а также для выпуска по меньшей мере частично сжиженного потока углеводородов и отработанного хладагента, прошедшего через криогенный теплообменник,
- обеспечивают контур рециркуляции хладагента для рециркуляции отработанного хладагента обратно в криогенный теплообменник, при этом контур рециркуляции хладагента содержит по меньшей мере компрессор, рециркуляционный клапан компрессора, охладитель и первый дроссельный клапан;
- выполняют этап сравнения (502), включающий:
(i) прием от датчиков входных сигналов, представляющих сигналы одного или более показаний температуры хладагента, обеспечивающих индикацию температуры хладагента,
(ii) сравнение одного или более показаний температуры хладагента с одним или более соответствующими заданными пороговыми значениями, и
(iii) выбор одной из процедур автоматического охлаждения криогенного теплообменника в теплом состоянии и автоматического охлаждения криогенного теплообменника в холодном состоянии на основании результатов сравнения согласно п. (ii).
16. Способ сжижения потока углеводородов, такого как поток природного газа, включающий следующие этапы:
- охлаждение криогенного теплообменника, предназначенного для сжижения потока углеводородов в соответствии со способом по п. 15;
- последующее сжижение потока углеводородов на одном или более этапах, включающих по меньшей мере теплообмен потока углеводородов в криогенном теплообменнике.
17. Способ сжижения потока углеводородов, такого как поток природного газа, включающий следующие этапы:
- охлаждение криогенного теплообменника, предназначенного для сжижения потока углеводородов с использованием устройства по любому из пп. 1-14;
- последующее сжижение потока углеводородов на одном или более этапах, включающих по меньшей мере теплообмен потока углеводородов в криогенном теплообменнике.