ИНТЕГРИРОВАННОЕ УДАЛЕНИЕ АЗОТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОХЛАЖДАЕМОГО ТЕПЛОВОГО НАСОСА

1. Способ сжижения сырьевого потока природного газа и удаления из него азота, включающий:
(а) пропускание сырьевого потока природного газа через главный теплообменник для охлаждения потока природного газа и сжижения всего указанного потока или его части, с образованием в результате первого потока СПГ;
(b) отведение первого потока СПГ из главного теплообменника;
(с) расширение и частичное испарение сжиженного или частично сжиженного потока природного газа, и введение указанного потока в дистилляционную колонну, в которой поток разделяется на парообразную и жидкую фазы, при этом сжиженный или частично сжиженный поток природного газа является первым потоком СПГ, или является по меньшей мере частично сжиженным обогащенным азотом потоком природного газа, полученным в результате отделения обогащенного азотом потока природного газа от первого потока СПГ или от сырьевого потока природного газа, и по меньшей мере частичного сжижения указанного потока в главном теплообменнике;
(d) образование обогащенного азотом парообразного продукта из пара головного погона, отведенного из дистилляционной колонны;
(e) обеспечение орошения для дистилляционной колонны с помощью конденсации части пара головного погона из дистилляционной колонны в теплообменнике-конденсаторе; и
(f) образование второго потока СПГ из кубовой жидкости, отведенной из дистилляционной колонны;
при этом охлаждение для главного теплообменника и для теплообменника-конденсатора обеспечивается замкнутой системой охлаждения, причем хладагент, циркулирующий по замкнутой системе охлаждения, проходит через главный теплообменник и нагревается в нем, и проходит через теплообменник-конденсатор и нагревается в нем.
2. Способ по п. 1, в котором хладагент, который проходит через теплообменник-конденсатор и нагревается в нем, после этого
проходит через главный теплообменник и дополнительно нагревается в нем.
3. Способ по п. 1, в котором нагретый хладагент, который получен после охлаждения, подается в главный теплообменник и в теплообменник-конденсатор, сжимается в одном или более компрессорах и охлаждается в одном или более последующем охладителе с образованием сжатого хладагента; сжатый хладагент проходит через и охлаждается в главном теплообменнике с образованием охлажденного сжатого хладагента, который отводится из главного теплообменника; и охлажденный сжатый хладагент после этого разделяется, при этом часть хладагента расширяется и возвращается непосредственно в главный теплообменник для прохождения через и нагревания в главном теплообменнике, и другая часть хладагента расширяется и направляется в теплообменник-конденсатор для прохождения через и нагревания в теплообменнике-конденсаторе.
4. Способ по п. 1, в котором хладагент, циркулирующий по замкнутой системе охлаждения, является смешанным хладагентом.
5. Способ по п. 4, в котором нагретый смешанный хладагент, который получают после охлаждения, подается в главный теплообменник и в теплообменник-конденсатор, сжимается, охлаждается в главном теплообменнике и разделяется при охлаждении с образованием некоторого количества сжиженных или частично сжиженных потоков холодного хладагента различных составов, при этом поток холодного хладагента с максимальной концентрацией более легких компонентов, полученный из холодного конца главного теплообменника, разделяется и расширяется с образованием потока хладагента, который нагревается в теплообменнике-конденсаторе, и потока хладагента, который возвращается в холодный конец главного теплообменника для нагревания там.
6. Способ по п. 1, в котором охлаждение для теплообменника-конденсатора обеспечивается как замкнутой системой охлаждения, так и нагреванием пара головного погона, отведенного из дистилляционной колонны.
7. Способ по п. 6, в котором:
стадия (е) включает в себя нагревание пара головного погона, отведенного из дистилляционной колонны, в теплообменнике-конденсаторе, сжатие первой части нагретого пара головного погона, охлаждение и по меньшей мере частичная конденсация сжатой части в теплообменнике-конденсаторе, и расширение и повторное введение охлажденной и по меньшей мере частично сконденсированной части обратно в верх дистилляционной колонны; и
стадия (d) включает в себя образование обогащенного азотом парообразного продукта из второй части нагретого пара головного погона.
8. Способ по п. 1, в котором стадия (c) включает в себя расширение и частичное испарение первого потока СПГ и введение указанного потока в дистилляционную колонну для разделения потока на парообразную и жидкую фазы.
9. Способ по п. 8, где способ дополнительно включает в себя направление второго потока СПГ в резервуар для хранения СПГ.
10. Способ по п. 1, в котором стадия (c) включает в себя расширение и частичное испарение по меньшей мере частично сжиженного обогащенного азотом потока природного газа и введение указанного потока в дистилляционную колонну для разделения потока на парообразную и жидкую фазы, при этом по меньшей мере частично сжиженный обогащенный азотом поток природного газа образуется в результате отделения обогащенного азотом потока природного газа от первого потока СПГ и по меньшей мере частичного сжижения указанного потока в главном теплообменнике.
11. Способ по п. 10, в котором по меньшей мере частично сжиженный обогащенный азотом поток природного газа образуется с помощью (i) расширения, частичного испарения и разделения первого потока СПГ или потока СПГ, образованного из части первого потока СПГ, с образованием обедненного азотом СПГ продукта и рециркуляционного потока, состоящего из обогащенных азотом паров природного газа, (ii) сжатия рециркуляционного потока с образованием сжатого рециркуляционного потока, и (iii) пропускания сжатого рециркуляционного потока через главный теплообменник, отдельно от сырьевого потока природного газа и
параллельно с ним, для охлаждения сжатого рециркуляционного потока и по меньшей мере частичного сжижения всего потока или его части, в результате чего образуется по меньшей мере частично сжиженный обогащенный азотом поток природного газа.
12. Способ по п. 11, в котором первый поток СПГ или поток СПГ, образованный из части первого потока СПГ, расширяется и передается в резервуар для хранения СПГ, в котором часть СПГ испаряется, образуя, таким образом, обогащенные азотом пары природного газа и обедненный азотом СПГ продукт, и обогащенные азотом пары природного газа отводятся из резервуара с образованием рециркуляционного потока.
13. Способ по п. 11, где способ дополнительно включает в себя расширение, частичное испарение и разделение второго потока СПГ с образованием дополнительных обогащенных азотом паров природного газа для рециркуляционного потока и дополнительного обедненного азотом СПГ продукта.
14. Способ по п. 1, в котором стадия (c) включает в себя расширение и частичное испарение по меньшей мере частично сжиженного обогащенного азотом потока природного газа и введение указанного потока в дистилляционную колонну для разделения потока на парообразную и жидкую фазы, при этом по меньшей мере частично сжиженный обогащенный азотом поток природного газа образуется в результате отделения обогащенного азотом потока природного газа от сырьевого потока природного газа и по меньшей мере частичного сжижения указанного потока в главном теплообменнике.
15. Способ по п. 14, в котором стадия (а) включает в себя (i) введение сырьевого потока природного газа в теплый конец главного теплообменника, охлаждение и по меньшей мере частичное сжижение сырьевого потока природного газа, и отведение охлажденного и по меньшей мере частично сжиженного потока из промежуточного местоположения главного теплообменника, (ii) расширение, частичное испарение и разделение охлажденного и по меньшей мере частично сжиженного потока с образованием обогащенного азотом парообразного потока природного газа и обедненного азотом жидкого потока природного газа, и (iii)
раздельное повторное введение парообразного и жидкого потоков в промежуточное местоположение главного теплообменника и параллельно дополнительное охлаждение парообразного потока и жидкого потока, при этом жидкий поток дополнительно охлаждается с образованием первого потока СПГ, и парообразный поток дополнительно охлаждается и по меньшей мере частично сжижается с образованием по меньшей мере частично сжиженного обогащенного азотом потока природного газа.
16. Способ по п. 15, где способ дополнительно включает в себя:
(g) расширение, частичное испарение и разделение второго потока СПГ с образованием обедненного азотом СПГ продукта и рециркуляционного потока, состоящего из обогащенных азотом паров природного газа;
(h) сжатие рециркуляционного потока с образованием сжатого рециркуляционного потока; и
(i) возвращение сжатого рециркуляционного потока в главный теплообменник для охлаждения и по меньшей мере частичного сжижения вместе с сырьевым потоком природного газа или отдельно от него.
17. Способ по п. 16, в котором стадия (g) включает в себя расширение второго потока СПГ, передачу расширенного потока в резервуар для хранения СПГ, в котором часть СПГ испаряется, образуя, таким образом, обогащенные азотом пары природного газа и обедненный азотом СПГ продукт, и отведение обогащенных азотом паров природного газа из резервуара с образованием рециркуляционного потока.
18. Способ по п. 16, где способ дополнительно включает в себя расширение, частичное испарение и разделение первого потока СПГ с образованием дополнительных обогащенных азотом паров природного газа для рециркуляционного потока и дополнительного обедненного азотом СПГ продукта.
19. Способ по п. 15, в котором:
стадия (a)(ii) включает в себя расширение, частичное испарение и разделение охлажденного и по меньшей мере частично сжиженного потока с образованием обогащенного азотом
парообразного потока природного газа, потока десорбирующего газа, состоящего из обогащенных азотом паров природного газа, и обедненного азотом жидкого потока природного газа; и
стадия (c) дополнительно включает в себя введение потока десорбирующего газа в низ дистилляционной колонны.
20. Способ по п. 1, в котором сжиженный или частично сжиженный поток природного газа вводится в дистилляционную колонну в промежуточном местоположении колонны, и паровая нагрузка дистилляционной колонны обеспечивается нагреванием и испарением части кубовой жидкости в теплообменнике-ребойлере с помощью косвенного теплообмена с сжиженным или частично сжиженным потоком природного газа перед введением указанного потока в дистилляционную колонну.
21. Установка для сжижения сырьевого потока природного газа и удаления из него азота, причем установка включает в себя:
главный теплообменник, имеющий канал охлаждения для приема сырьевого потока природного газа и пропускания сырьевого потока природного газа через теплообменник для охлаждения потока и сжижения всего потока или его части, с образованием первого потока СПГ;
расширительное устройство и дистилляционную колонну, находящиеся в сообщении по текучей среде с главным теплообменником, для приема, расширения и частичного испарения сжиженного или частично сжиженного потока природного газа и разделения указанного потока в дистилляционной колонне на парообразную и жидкую фазы, при этом сжиженный или частично сжиженный поток природного газа является первым потоком СПГ, или является по меньшей мере частично сжиженным обогащенным азотом потоком природного газа, полученным в результате отделения обогащенного азотом потока природного газа от первого потока СПГ или от сырьевого потока природного газа, и по меньшей мере частичного сжижения указанного потока в главном теплообменнике;
теплообменник-конденсатор для обеспечения орошения для дистилляционной колонны с помощью конденсации части пара головного погона, полученного из дистилляционной колонны; и
замкнутую систему охлаждения для обеспечения охлаждения
главного теплообменника и теплообменника-конденсатора, причем хладагент, циркулирующий по замкнутой системе охлаждения, проходит через главный теплообменник и нагревается в нем, и проходит через теплообменник-конденсатор и нагревается в нем.