專(zhuān)利名稱：用于在lng液化設(shè)備中脫氮和/或回收氦氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)施例大體而言涉及液化烴流體，且涉及處理這樣的流體的方法和設(shè)備。本實(shí)施例更特定而言涉及從在天然氣液化設(shè)備中處理的烴流移除諸如氮?dú)夂?或氦氣這樣的低沸點(diǎn)組分。
背景技術(shù)：
天然氣是從地下井獲得的重要能源，但是其有時(shí)含有諸如氮?dú)夂秃獾碾s質(zhì)。在這些情形下，可執(zhí)行雜質(zhì)提取，諸如脫氮。氦氣也可存在于天然氣中，且能夠被分離以在氦氣回收設(shè)備中進(jìn)一步處理。原料天然氣主要含甲烷。其也可包含更少量的乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷和較重?zé)N以及水、氮?dú)?、氦氣、汞和酸氣，諸如二氧化碳、硫化氫和硫醇。通過(guò)將天然氣冷卻到大約-ierc (取決于其確切組成)能夠?qū)⑻烊粴廪D(zhuǎn)換成液化天然氣(LNG)，這將其體積減小至其在標(biāo)準(zhǔn)條件體積的大約1/600。這種體積的減小可使得運(yùn)輸更經(jīng)濟(jì)。液化天然氣(LNG)可轉(zhuǎn)移到位于遠(yuǎn)洋輪船上的冷凍儲(chǔ)罐。液化天然氣所需的制冷生產(chǎn)通常為L(zhǎng)NG液化設(shè)備內(nèi)最高支出之一。在LNG中氮?dú)獾拇嬖诳稍黾舆\(yùn)輸成本且降低天然氣的熱值。氮?dú)馕廴镜某Ｓ梅桨甘敲摰?。包含所提取的氮?dú)獾牧骺砂瑹N，其可用于諸如摻混到燃?xì)饬鲀?nèi)的目的。氦氣可存在于天然氣中且可作為產(chǎn)物回收。可利用產(chǎn)生富含氦氣的氣流的方法來(lái)從天然氣分離氦氣，富含氦氣的氣流然后可進(jìn)一步在氦氣回收設(shè)施中處理。鑒于上文所述，需要有一種有效的方法來(lái)減小LNG流的氮?dú)鉂舛龋瑥乃鯨NG流提取富含氮?dú)獾牧?，且減少了對(duì)LNG液化設(shè)備的制冷需要。


為了更詳細(xì)地理解本發(fā)明的上述特征，上文簡(jiǎn)要總結(jié)的本發(fā)明的更特定的描述可參考實(shí)施例作出，這些實(shí)施例中的某些在附圖中示出。但應(yīng)指出的是，附圖只是說(shuō)明本發(fā)明的典型實(shí)施例且因此不應(yīng)認(rèn)為限制其范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可容許其它等效的實(shí)施例。圖1示出概括性LNG液化設(shè)備方塊流程圖，其示出了總LNG液化設(shè)施的主要構(gòu)件。圖2示出端部閃蒸部段能夠從LNG移除氮?dú)獾囊粋€(gè)實(shí)施例。圖3示出在LNG液化設(shè)備內(nèi)氮?dú)夂?或氦氣脫除的工藝的實(shí)施例。圖4示出在LNG液化設(shè)備內(nèi)氮?dú)夂?或氦氣脫除的工藝的實(shí)施例。圖5示出在LNG液化設(shè)備內(nèi)脫氮和/或回收氦氣的工藝的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將提供詳細(xì)描述。所附權(quán)利要求中的每一個(gè)限定了單獨(dú)的發(fā)明，其用于涉及侵權(quán)的目的，被認(rèn)為包括權(quán)利要求中所規(guī)定的各種元件或限制的等效物。取決于上下文，在下文中對(duì)“發(fā)明”的所有提及可在某些情況下僅指特定具體實(shí)施例。在其它情況下，應(yīng)認(rèn)識(shí)到對(duì)于“發(fā)明”的提及將指在一個(gè)或多個(gè)但未必所有權(quán)利要求中所陳述的主題?，F(xiàn)將在下文中更詳細(xì)地描述這些本發(fā)明中的每一個(gè)，包括具體實(shí)施例、變型和實(shí)例，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例、變型或?qū)嵗ㄟ@些是為了使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能在組合本專(zhuān)利中的信息與可用的信息和技術(shù)時(shí)做出和使用本發(fā)明。本發(fā)明的一實(shí)施例為一種減少液化天然氣中氮?dú)鉂舛鹊姆椒ǎ摲椒òㄊ钩跏糒NG流通過(guò)第一熱交換器和第一液體膨脹機(jī)以降低溫度且使LNG流動(dòng)態(tài)地減壓從而獲得第一膨脹的LNG流；在第二靜態(tài)液體膨脹機(jī)中使第一膨脹的LNG流減壓以獲得含蒸氣相的第二膨脹的LNG流；以及，將第二膨脹的LNG流傳遞到一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器以進(jìn)行閃蒸平衡分離以獲得具有增加的氮?dú)鉂舛鹊囊粋€(gè)或多個(gè)蒸氣流和具有減小的氮?dú)鉂舛鹊囊后w流。具有減小的氮?dú)鉂舛鹊囊后w流作為進(jìn)料進(jìn)入分餾塔，從分餾塔的上部抽提與到分餾塔的進(jìn)料相比富含氮?dú)獾牧?，且從分餾塔的下部抽提與初始LNG流相比具有減小的氮?dú)鉂舛鹊腖NG產(chǎn)物流。自該一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器的蒸氣或液體流的至少一部分通過(guò)第一熱交換器以提供對(duì)初始LNG流的冷卻。該方法也可包括在一個(gè)或多個(gè)蒸氣膨脹機(jī)中對(duì)自該一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器的蒸氣流中的至少一個(gè)進(jìn)行動(dòng)態(tài)減壓。又一實(shí)施例為一種回收氦氣和降低液化天然氣中氮?dú)鉂舛鹊姆椒?，通過(guò)使初始 LNG流通過(guò)第一熱交換器和第一液體膨脹機(jī)以降低溫度且使LNG流動(dòng)態(tài)地減壓從而獲得第一膨脹的LNG流。在第二靜態(tài)液體膨脹機(jī)中使第一膨脹的LNG流減壓以獲得含蒸氣相的第二膨脹的LNG流。使第二膨脹的LNG流進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)氦氣閃蒸罐進(jìn)行閃蒸平衡分離以獲得富含氦氣的蒸氣流和具有減小的氦氣濃度的LNG流。具有減小的氦氣濃度的LNG流進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器進(jìn)行閃蒸平衡分離以獲得富含氮?dú)獾恼魵饬骱途哂袦p小的氮?dú)鉂舛鹊囊后w流。自該一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器的蒸氣和液體流的至少一部分進(jìn)入分餾塔，在分餾塔中，從分餾塔的上部抽提與到分餾塔的進(jìn)料相比富含氮?dú)獾恼魵饬髑覐姆逐s塔的下部抽提與初始LNG流相比具有減小的氮?dú)鉂舛鹊腖NG產(chǎn)物流。自該一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器的蒸氣或液體流中的至少一個(gè)通過(guò)第一熱交換器以提供對(duì)初始LNG流的冷卻。可在氦氣回收設(shè)施中對(duì)富含氦氣的蒸氣流進(jìn)行進(jìn)一步處理。富含氮?dú)獾恼魵饬骺捎米魅細(xì)?。該方法還可包括在一個(gè)或多個(gè)蒸氣膨脹機(jī)中對(duì)自一個(gè)或多個(gè)氦氣閃蒸罐或一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器的蒸氣流中的至少一個(gè)進(jìn)行動(dòng)態(tài)減壓。該方法還可包括使具有減小的氦氣濃度的LNG流通過(guò)第二熱交換器進(jìn)行冷卻，之后進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器，其中自一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器的蒸氣或液體流的至少一個(gè)、富含氦氣的蒸氣流、或自分餾塔的富含氮?dú)獾恼魵饬魍ㄟ^(guò)第二熱交換器以在進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器之前提供對(duì)具有減小的氦氣濃度的LNG流的冷卻。本發(fā)明的一替代實(shí)施例包括在初始液化溫度和壓力的初始LNG流。初始LNG流通過(guò)第一熱交換器和第一液體膨脹機(jī)以降低溫度且使得LNG流動(dòng)態(tài)地減壓從而獲得溫度和壓力小于或等于初始液化溫度和壓力的第一膨脹的LNG流。在第二液體膨脹機(jī)中使第一膨脹的LNG流進(jìn)一步減壓以獲得含蒸氣相的第二膨脹的LNG流。第二膨脹的LNG流進(jìn)入第一預(yù)分餾容器進(jìn)行閃蒸平衡分離以獲得具有增加的低沸點(diǎn)組分濃度的第一蒸氣流和具有減小的低沸點(diǎn)組分濃度的第三液體流。自預(yù)分餾容器的第一蒸氣流或第三液體流之一的至少一部分通過(guò)第一熱交換器以提供對(duì)初始LNG流的冷卻。第一蒸氣流和第三液體流進(jìn)入分餾塔，從它們抽提與初始LNG流相比具有增加的低沸點(diǎn)組分濃度的第二蒸氣流和抽提與初始 LNG流相比具有減小的低沸點(diǎn)組分濃度的第四液體流。第一預(yù)分餾容器能進(jìn)行第二膨脹的LNG流的多級(jí)預(yù)分餾。第四液體流可具有 1. 5md%或更小的氮?dú)鉂舛?。第二蒸氣流可通過(guò)第一熱交換器向初始LNG流提供冷卻或“冷能”。第二液體膨脹機(jī)可提供靜態(tài)膨脹以獲得第二膨脹的LNG流。第四液體流的一部分可通過(guò)第一熱交換器以在將第四液體流的該部分噴射到分餾塔內(nèi)之前向初始LNG流提供冷能。此部分也可從第一熱交換器傳遞到隨即后的預(yù)分餾容器以進(jìn)行閃蒸平衡分離為隨后的蒸氣和液體流，之后進(jìn)入到分餾塔內(nèi)。第一蒸氣膨脹機(jī)可與第一預(yù)分餾容器和分餾塔流體連通，其中第一蒸氣膨脹機(jī)在第一蒸氣流噴射到分餾塔內(nèi)之前使之減壓。第一蒸氣膨脹機(jī)可提供第一蒸氣流的動(dòng)態(tài)膨脹，其然后可進(jìn)入分餾塔的上部。第二預(yù)分餾容器與第一預(yù)分餾容器流體連通且位于第一預(yù)分餾容器后方，第二預(yù)分餾塔可與第三液體膨脹機(jī)一起提供，第三液體膨脹機(jī)與第一預(yù)分餾容器和第二預(yù)分餾容器流體連通且位于第一預(yù)分餾容器和第二預(yù)分餾容器之間。第三液體流可在第三液體膨脹機(jī)中減壓以獲得第五液體流，第五液體流包含蒸氣相，該蒸氣相進(jìn)入第二預(yù)分餾容器進(jìn)行閃蒸平衡分離以形成與第五液體流相比具有增加的低沸點(diǎn)組分濃度的第三蒸氣流和與第五液體流相比具有減小的低沸點(diǎn)組分濃度的第六液體流，第三蒸氣流和第六液體流然后可進(jìn)入分餾塔。第三液體膨脹機(jī)可提供靜態(tài)膨脹以獲得第五液體流。第二蒸氣膨脹機(jī)可被提供為與第二預(yù)分餾容器和分餾塔流體連通，其中第二蒸氣膨脹機(jī)在第三蒸氣流噴射到分餾塔內(nèi)之前使之減壓。第二蒸氣膨脹機(jī)可提供第三蒸氣流的動(dòng)態(tài)膨脹。第六液體流的一部分可流經(jīng)第一熱交換器以向初始LNG流提供冷能且獲得比第六液體流具有更溫?zé)釡囟鹊牡谄吡?，第七流可進(jìn)入分餾塔。第七流可向分餾塔提供汽提低沸點(diǎn)組分所需的蒸氣。該方法還可包括提供第三預(yù)分餾容器，其與第二預(yù)分餾容器流體連通，使第七流流到第三預(yù)分餾容器以進(jìn)行閃蒸平衡分離來(lái)獲得與第六液體流相比具有增加的低沸點(diǎn)組分濃度的第四蒸氣流和與第六液體流相比具有降低的低沸點(diǎn)組分濃度的第八液體流，以及，使第四蒸氣流和第八液體流流入到分餾塔內(nèi)。第八液體流可進(jìn)入分餾塔的下部。第四蒸氣流可向分餾塔提供汽提低沸點(diǎn)組分所需的蒸氣。該方法還可包括提供第一氦氣閃蒸罐，其與第一預(yù)分餾容器流體連通且位于第一預(yù)分餾容器之前，使包含蒸氣的第二膨脹的LNG流傳遞到第一氦氣閃蒸罐以進(jìn)行閃蒸平衡分離以獲得第一富含氦氣的蒸氣流和第一減少氦氣的液體流，以及，提供第四液體膨脹機(jī)， 其與第一氦氣閃蒸罐和第一預(yù)分餾容器流體連通且位于第一氦氣閃蒸罐與第一預(yù)分餾容器之間，以及，在第一減少氦氣的液體流進(jìn)入第一預(yù)分餾容器之前使第一減少氦氣的液體流減壓。第四液體膨脹機(jī)可在第一預(yù)分餾容器之前向第一減少氦氣的液體流提供靜態(tài)膨脹。在某些實(shí)施例中，包含于初始LNG流中的至少40%的氦氣被提取且被包含或存在于第一富含氦氣的蒸氣流中。第一富含氦氣的蒸氣流可通過(guò)第一熱交換器以向初始LNG流提供冷能。第一氦氣閃蒸罐能進(jìn)行多級(jí)閃蒸平衡分離以獲得至少一個(gè)富含氦氣的蒸氣流和至少一個(gè)減少氦氣的液體流。該方法還可包括第三蒸氣膨脹機(jī)，第三蒸氣膨脹機(jī)與第一氦氣閃蒸罐流體連通， 其在第一熱交換器之前使第一富含氦氣的蒸氣流減壓。第三蒸氣膨脹機(jī)可提供第一富含氦氣的蒸氣流的動(dòng)態(tài)膨脹。第二熱交換器可與第一氦氣閃蒸罐和第四液體膨脹機(jī)流體連通且位于第一氦氣閃蒸罐與第四液體膨脹機(jī)之間，其通過(guò)與第一富含氦氣的蒸氣流進(jìn)行交叉交換來(lái)冷卻第一減少氦氣的液體流。第二蒸氣流可流經(jīng)第二熱交換器以向第一減少氦氣的液體流提供冷能。第六液體流的一部分可在流經(jīng)第一熱交換器之前流經(jīng)第二熱交換器以向第一減少氦氣的液體流提供冷能。該方法還可包括提供第三熱交換器，其與第二預(yù)分餾容器和分餾塔流體連通且位于第二預(yù)分餾容器與分餾塔之間，其可通過(guò)與第一富含氦氣的蒸氣流進(jìn)行熱交換而冷卻第三蒸氣流。在第三蒸氣流進(jìn)入分餾塔之前，第一富含氦氣的蒸氣流的至少一部分可通過(guò)第三熱交換器以向第三蒸氣流提供冷能。該方法還可包括第二氦氣閃蒸罐，其與第一氦氣閃蒸罐和第四液體膨脹機(jī)流體連通且位于第一氦氣閃蒸罐與第四液體膨脹機(jī)之間；以及，第五液體膨脹機(jī)，其與第一氦氣閃蒸罐和第二氦氣閃蒸罐流體連通且位于第一氦氣閃蒸罐與第二氦氣閃蒸罐之間。第一減少氦氣的液體流可在第五液體膨脹機(jī)中減壓以獲得包含蒸氣相的第二減少氦氣的液體流。第二減少氦氣的液體流可進(jìn)入第二氦氣閃蒸罐以進(jìn)行閃蒸平衡分離從而形成與第一減少氦氣的液體流相比具有增加的氦氣濃度的第二富含氦氣的蒸氣流和與第一減少氦氣的液體流相比具有減少的氦氣濃度的第三減少氦氣的液體流。第二富含氦氣的蒸氣流可與第一富含氦氣的蒸氣流合并，且第三減少氦氣的液體流可在流入到第一預(yù)分餾容器之前流經(jīng)第二熱交換器和第四液體膨脹機(jī)。第五液體膨脹機(jī)可提供靜態(tài)膨脹以獲得第二富含氦氣的蒸氣流。參看附圖，圖1示出概括性LNG液化設(shè)備方塊圖，其示出總LNG液化設(shè)施10的主要構(gòu)件，諸如氣體處理部段20、液化/制冷部段30、和LNG發(fā)出和儲(chǔ)存部段50。氣體處理部段20可包括氣體接收設(shè)施22、酸氣移除單元對(duì)、脫水/汞移除單元26。液化部段30可包括初始冷卻/冷凝單元32，其用于移除較重?zé)N；通過(guò)分餾移除液體34 ；液化38 ；制冷系統(tǒng) 36 ；以及端部閃蒸/脫氮單元40。LNG發(fā)出和儲(chǔ)存部段50可包括用于LNG52、LNG/LPGM和較重?zé)N液體56 (其有時(shí)被稱作汽油)的儲(chǔ)存裝置。酸氣移除單元120可經(jīng)由管線25移除硫化氫、二氧化碳和其它雜質(zhì)。脫水/汞移除單元沈可如圖所示經(jīng)由管線27移除水和汞。 端部閃蒸/脫氮單元40可如圖所示經(jīng)由管線41移除氮?dú)?。在某些設(shè)施中，也產(chǎn)生富含氦氣的流來(lái)在氦氣設(shè)備中進(jìn)行進(jìn)一步處理。通常在運(yùn)輸之前從LNG移除氮?dú)獾囊徊糠?。在工藝的某些?shí)施例中，在處理之后的天然氣可具有ImoW的最大氮?dú)鉂舛?。修改液化設(shè)施處LNG的熱值可包括添加或提取乙烷、丙烷和丁烷(LPG)且也可包括移除氮?dú)狻Ｄ墚a(chǎn)生不同熱值和不同成分的兩種或兩種以上的產(chǎn)物品質(zhì)。圖2示出現(xiàn)有技術(shù)中已知的端部閃蒸部段500，其可從LNG流移除氮?dú)?。在天然氣在液化部?10中在高壓液化之后，在進(jìn)入儲(chǔ)罐526之前，可減小LNG壓力，諸如通過(guò)一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)膨脹機(jī)512、514到接近大氣壓力。這最小化罐中閃蒸蒸氣生成，該閃蒸蒸氣必須由蒸發(fā)氣體壓縮機(jī)(boil off gas compressor)再次壓縮。如果LNG中的氮?dú)鉂舛雀哂诖蠹s1%，則可使用端部閃蒸500。端部閃蒸500也可移除甲烷和氮?dú)?，可通過(guò)將其再加壓為燃?xì)鈮毫Χ祷氐饺細(xì)庀到y(tǒng)。端部閃蒸部段500可包括閃蒸罐516和/或再沸騰盤(pán)式塔 520用于更廣泛的氮?dú)庖瞥?。?20可濃縮氮?dú)馇覝p少自LNG的甲烷損失。蒸氣可通過(guò)交換器522發(fā)送以在燃料壓縮機(jī)524中壓縮之前回收某些冷能。塔520也可為閃蒸罐而不是 參看圖3，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例為后端閃蒸工藝用于從液化天然氣分離N2,其利用一個(gè)或多個(gè)閃蒸罐和蒸氣膨脹結(jié)合可用作氮?dú)馄崴姆逐s塔。該工藝始于冷卻和液化進(jìn)給氣流100的任何方法，通常涉及低溫?zé)峤粨Q器154。包含氮?dú)夂涂赡芷渌p組分的冷卻和液化流作為L(zhǎng)NG流102離開(kāi)交換器154。流102通過(guò)第一熱交換器104，其中由于自冷流144和150的制冷，流102被冷卻以形成流106。離開(kāi)第一熱交換器104的流106在第一液體膨脹機(jī)108中動(dòng)態(tài)地膨脹，由此降低壓力，且單相液體膨脹流110的壓力可由液體膨脹機(jī)112 (諸如J-T閥)的靜態(tài)膨脹而進(jìn)一步降低以形成流114。第一液體膨脹機(jī)可為渦輪或渦輪膨脹機(jī)或適合于使液體動(dòng)態(tài)膨脹的其它設(shè)備。一般而言，液體膨脹機(jī)在特定條件下操作以保持LNG流為液態(tài)從而避免膨脹機(jī)內(nèi)的兩相。在替代實(shí)施例中，第一液體膨脹機(jī)108可位于第一熱交換器104之前。第一液體膨脹機(jī)108和第一熱交換器104彼此流體連通且位于低溫?zé)峤粨Q器154與靜態(tài)液體膨脹機(jī) 112之間，無(wú)論其相對(duì)于彼此的配置如何。流114在第一閃蒸罐182中經(jīng)歷閃蒸平衡分離以形成第一蒸氣流194和液體流 206。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，自閃蒸罐的第一蒸氣流194將包含存在于LNG流102 中的大部分氮?dú)?，且此?shí)施例可包含存在于LNG流102中至少60%、至少70%、至少80%、至少 90%或高達(dá)95%或更多的氮?dú)?。離開(kāi)第一閃蒸罐182的第一蒸氣流194通過(guò)第一蒸氣膨脹機(jī)196，減小進(jìn)給到分餾塔142的上部(諸如第一塔盤(pán))的流198的壓力和溫度。自分餾塔142的富含氮?dú)獾恼魵饬?44通過(guò)第一熱交換器104且被溫?zé)嵋宰兂筛缓獨(dú)獾漠a(chǎn)物流166。富含氮?dú)獾漠a(chǎn)物流166可用于燃?xì)猓驗(yàn)槠鋵⒕哂袔嶂档奶烊粴饨M分。富含氮?dú)獾漠a(chǎn)物流166可被稱作富含氮?dú)獾娜細(xì)饬骰蚝?jiǎn)單地為燃?xì)饬?。離開(kāi)第一閃蒸罐182的液體流206可被分成流150和204。液體流204為可選的流，其直接進(jìn)給到將汽提氮?dú)獾姆逐s塔142。液體流204的流量可從零變化到大部分液體流 206且可改變以調(diào)整流150的流率且可用于最小化分餾塔142上的負(fù)荷。流150流經(jīng)第一交換器104，在第一交換器104中，其被加熱以形成部分汽化的流 148且作為側(cè)流蒸氣進(jìn)料進(jìn)入分餾塔142以提供汽提氮?dú)馑枵魵獾囊徊糠只虺洚?dāng)分餾塔 142的再沸騰器且向分餾塔142的下部提供熱流。離開(kāi)分餾塔142的LNG產(chǎn)物流146為進(jìn)入分餾塔142的各個(gè)流的液體部分形成的摻混物且與該工藝之前的LNG流102相比具有減小的N2摩爾分?jǐn)?shù)。LNG產(chǎn)物流146的一部分可流經(jīng)第一交換器104，在第一交換器104中，其被加熱以形成部分汽化的流且返回到分餾塔142以充當(dāng)再沸騰器且向分餾塔142的下部提供熱源。參看圖4，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例為后端閃蒸工藝用于從液化天然氣分離N2,其利用一個(gè)或多個(gè)閃蒸罐和蒸氣膨脹結(jié)合可用作氮?dú)馄崴姆逐s塔。該工藝始于冷卻和液化進(jìn)給氣流100的任何方法，通常涉及低溫?zé)峤粨Q器154。包含氮?dú)夂涂赡芷渌p組分的冷卻和液化流作為L(zhǎng)NG流102離開(kāi)交換器154。流102通過(guò)第一熱交換器104，其中由于自冷流144和150的制冷，流102被冷卻以形成流106。離開(kāi)第一熱交換器104的流106在第一液體膨脹機(jī)108中動(dòng)態(tài)地膨脹，由此降低壓力，且單相液體膨脹流110的壓力可由液體膨脹機(jī)112 (諸如J-T閥)的靜態(tài)膨脹而進(jìn)一步降低以形成流114。第一液體膨脹機(jī)可為渦輪或渦輪膨脹機(jī)或適合于使液體動(dòng)態(tài)膨脹的其它設(shè)備。一般而言，液體膨脹機(jī)在特定條件下操作以保持LNG流為液態(tài)從而避免膨脹機(jī)內(nèi)的兩相。

在替代實(shí)施例中，第一液體膨脹機(jī)108可位于第一熱交換器104之前。第一液體膨脹機(jī)108和第一熱交換器104彼此流體連通且位于低溫?zé)峤粨Q器154與靜態(tài)液體膨脹機(jī) 112之間，無(wú)論其相對(duì)于彼此的配置如何。流114在第一閃蒸罐182中經(jīng)歷閃蒸平衡分離以形成蒸氣流194和液體流184。 自第一閃蒸罐182底部的液體流184通過(guò)液體膨脹機(jī)186，降低壓力形成流188，流188被進(jìn)給到第二閃蒸罐138。第二閃蒸罐138可與第一閃蒸罐182相鄰(如圖3所示)或者可為單獨(dú)的容器。自第二閃蒸罐138的蒸氣為流190且自第二閃蒸罐138的液體為流206。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，自第一閃蒸罐和第二閃蒸罐的蒸氣流，分別為流194和 190，將包含存在于LNG流102中的大部分氮?dú)馇掖藢?shí)施例可包含存在于LNG流102中至少 60%、至少70%、至少80%、至少90%或高達(dá)95%或更多的氮?dú)狻ｋx開(kāi)第一閃蒸罐182的蒸氣流194通過(guò)第一蒸氣膨脹機(jī)196，減小流198的壓力和溫度。離開(kāi)第二閃蒸罐138的蒸氣流190通過(guò)第二蒸氣膨脹機(jī)220，減小流222的壓力。第一蒸氣膨脹機(jī)196和第二蒸氣膨脹機(jī)220可為并聯(lián)布置，其中每個(gè)使自第一閃蒸罐182和第二閃蒸罐138的蒸氣流膨脹。蒸氣流198可與蒸氣流222結(jié)合，形成合并流140。需要管線140具有充分的長(zhǎng)度和/或混合能力以獲得流198和222的充分混合?；旌狭?40被進(jìn)給到分餾塔142的上部，諸如第一塔盤(pán)。流198和222的合并可為2相進(jìn)給流，其向塔142 提供冷液體回流的一部分。自分餾塔142的富含氮?dú)獾恼魵饬?44通過(guò)第一熱交換器104且被溫?zé)嵋宰兂筛缓獨(dú)獾漠a(chǎn)物流166。富含氮?dú)獾漠a(chǎn)物流166可用于燃?xì)?，因?yàn)樗鼘⒕哂袔嶂档奶烊粴饨M分。富含氮?dú)獾漠a(chǎn)物流166可被稱作富含氮?dú)獾娜細(xì)饬骰蚝?jiǎn)單地為燃?xì)饬?。自第一閃蒸罐182的液體流184經(jīng)過(guò)靜態(tài)液體膨脹機(jī)186以形成二相流188，其在第二閃蒸罐138中被分成蒸氣部分和液體部分。離開(kāi)第二閃蒸罐138的液體流206可被分成流150和204。液體流204為可選的流，其直接進(jìn)給到分餾塔142以對(duì)氮?dú)膺M(jìn)行汽提。 液體流204的流量可從零變化到大部分液體流206且可改變以調(diào)整流150的流率且可用于最小化分餾塔142上的負(fù)荷。盡管圖3所示的實(shí)施例包含兩個(gè)串聯(lián)的閃蒸罐182、138用于移除氮?dú)?，本發(fā)明的替代實(shí)施例可具有用于此目的的單個(gè)閃蒸罐或可具有多于兩個(gè)閃蒸罐。
流150流經(jīng)第一交換器104，在第一交換器104中，其被加熱且進(jìn)入可選的第三閃蒸罐176，在第三閃蒸罐176中，分開(kāi)液相和氣相。作為流182離開(kāi)第三閃蒸罐176的蒸氣作為側(cè)流蒸氣進(jìn)料進(jìn)入分餾塔142且提供氮?dú)馄崴璧恼魵獾囊徊糠?。作為?48離開(kāi)第三閃蒸罐的液體在塔下部進(jìn)入分餾塔142。在各種實(shí)施例中，第一交換器104可通過(guò)加熱流150而充當(dāng)分餾塔142的再沸騰器，流150變成流180和148，且向分餾塔142的下部提供熱流。離 開(kāi)分餾塔142的LNG產(chǎn)物流146為進(jìn)入分餾塔142的各個(gè)流的液體部分形成的摻混物且與該工藝之前的LNG流102相比具有減小的N2摩爾分?jǐn)?shù)。參看圖5，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例為后端閃蒸工藝用于在雙He閃蒸罐中從天然氣分離氦氣，在閃蒸罐和分餾塔中從天然氣移除N2且將自分餾塔的LNG產(chǎn)物發(fā)送到儲(chǔ)存裝置。 該工藝始于冷卻和液化進(jìn)給氣流100的任何方法，通常涉及低溫?zé)峤粨Q器154。包含氮?dú)夂秃獾睦鋮s和液化流作為L(zhǎng)NG流102離開(kāi)交換器154。流102通過(guò)第一熱交換器104，其中流102由于自冷流168、170和178的制冷而被冷卻以形成流106，分別作為流164、166和148離開(kāi)第一熱交換器104。離開(kāi)第一熱交換器 104的流106在第一液體膨脹機(jī)108中動(dòng)態(tài)地膨脹，由此降低壓力，且單相液體膨脹流110 的壓力可由液體膨脹機(jī)112(諸如J-T閥)的靜態(tài)膨脹而進(jìn)一步降低以形成流114。第一液體膨脹機(jī)可為渦輪或渦輪膨脹機(jī)或適合于使液體動(dòng)態(tài)膨脹的其它設(shè)備。一般而言，液體膨脹機(jī)在特定條件下操作以保持LNG流為液態(tài)從而避免膨脹機(jī)內(nèi)的氣穴現(xiàn)象。流114在第一閃蒸罐116中經(jīng)歷閃蒸平衡分離以形成蒸氣流156和液體流160。 自第一閃蒸罐底部的液體流160通過(guò)靜態(tài)液體膨脹機(jī)122，降低壓力形成流162，其被進(jìn)給到第二閃蒸罐118。第二閃蒸罐118可與第一閃蒸罐116相鄰(如圖所示)或者可為單獨(dú)的容器。自第二閃蒸罐118的蒸氣為流172且自第二閃蒸罐118的液體為流120。盡管圖4所示的實(shí)施例包含兩個(gè)閃蒸罐116、118用于移除氦氣，本發(fā)明的替代實(shí)施例可具有用于氦移除的單個(gè)閃蒸罐或可具有多于兩個(gè)閃蒸罐。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，自第一閃蒸罐和第二閃蒸罐的蒸氣流，分別為流156 和172，將包含存在于LNG流102中的大部分氦氣，且在實(shí)施例中將包含存在于LNG流102 中至少60%、至少70%、至少80%、至少90%或高達(dá)95%或更多的氦氣。離開(kāi)第一閃蒸罐116的蒸氣流156通過(guò)第一蒸氣膨脹機(jī)128，減小流158的壓力和溫度。離開(kāi)第二閃蒸罐118的蒸氣流172通過(guò)第二蒸氣膨脹機(jī)200，減小流212的壓力，其可根據(jù)需要流向流124或流125，取決于流212的溫度，以優(yōu)化交換器192、130和104的操作。在交換器192中未使用或不需要自流212的任何冷能可經(jīng)由流174用于交換器 130和/或經(jīng)由流168用于交換器104。供應(yīng)到交換器104的冷能可允許LNG流102更高的溫度，其可降低低溫?zé)峤粨Q器154的冷卻負(fù)荷，從而減小LNG液化實(shí)施的制冷負(fù)荷和開(kāi)支。蒸氣流158可與蒸氣流124結(jié)合，形成合并流126，其被進(jìn)給到第三熱交換器192 且被溫?zé)?通過(guò)向流190供應(yīng)制冷)且與流125合并以形成流174，流174為富含氦氣的流。流174然后在第二熱交換器130中加熱以形成流168和用于冷卻流120的冷能，且可在第一熱交換器104中進(jìn)一步溫?zé)嵋孕纬闪?64和用于冷卻流102的冷能。然后富含氦氣的流164可被發(fā)送以進(jìn)行進(jìn)一步處理，通常發(fā)送到氦氣回收設(shè)備。離開(kāi)第二閃蒸罐118的液體流120通過(guò)第二熱交換器130且被冷卻以形成流132 ； 從制冷來(lái)自冷流174、144和150，其分別作為流168、170和152離開(kāi)。液體流132通過(guò)穿過(guò)靜態(tài)液體膨脹機(jī)134閃蒸而被進(jìn)一步冷卻以形成流136。兩相流136進(jìn)入第三閃蒸罐182，在第三閃蒸罐182中分開(kāi)液相和氣相。蒸氣流 194通過(guò)第三蒸氣膨脹機(jī)196且膨脹的蒸氣流198與離開(kāi)第三熱交換器192的部分冷凝的流202混合以形成流140。需要管線140具有充分的長(zhǎng)度和/或混合能力以獲得流198和 202的充分混合?；旌弦后w和蒸氣流140被進(jìn)給到分餾塔142的上部，諸如第一塔盤(pán)。流 198和202的合并構(gòu)成2相進(jìn)給流140，其向塔142提供冷回流的一部分。自第三閃蒸罐182的液體流184經(jīng)過(guò)靜態(tài)液體膨脹機(jī)186以形成二相流188，二相流188在第四閃蒸罐138中被分成蒸氣部分和液體部分。蒸氣作為流190離開(kāi)第四閃蒸罐 138且在第三熱交換器192中冷卻以形成流202。離開(kāi)第四閃蒸罐138的液體流206可被分成流150和204。液體流204為可選的流，其直接進(jìn)給到分餾塔142以汽提氮?dú)?。液體流 204的流量可從零變化到大部分液體流206且可改變以優(yōu)化分餾塔142的操作。流150進(jìn)入第三交換器130且溫?zé)嵋孕纬闪?52且利用其冷能中的某些來(lái)冷卻流120。流152可進(jìn)入第五閃蒸罐176，在第五閃蒸罐176中，分開(kāi)液相和氣相。做為流180 離開(kāi)第 五閃蒸罐176且作為側(cè)流蒸氣進(jìn)料進(jìn)入分餾塔142的蒸氣供應(yīng)汽提氮?dú)馑枵魵獾囊徊糠智易钚』枰诹?48中生成的蒸氣量。液體作為流178離開(kāi)第五閃蒸罐且在第一熱交換器104中進(jìn)一步加熱以形成流148且利用其冷能中的某些來(lái)冷卻流102。流148進(jìn)入分餾塔142的下部且可供應(yīng)汽提氮?dú)馑枵魵獾囊徊糠?。自分餾塔142的富含氮?dú)獾恼魵饬?44通過(guò)第二熱交換器130且被溫?zé)嵋宰兂闪?170且利用其冷能中的某些來(lái)冷卻流120。自第二熱交換器出口的流170進(jìn)入第一熱交換器104且進(jìn)一步被溫?zé)嵋宰兂筛缓獨(dú)獾漠a(chǎn)物流166且利用其冷能中的某些來(lái)冷卻流102。 富含氮?dú)獾漠a(chǎn)物流166可用于燃?xì)?，因?yàn)槠鋵⒕哂袔嶂档奶烊粴饨M分。富含氮?dú)獾漠a(chǎn)物流166可被稱作富含氮?dú)獾娜細(xì)饬骰蚝?jiǎn)單地為燃?xì)饬?。在第一閃蒸罐116和第二閃蒸罐118中未移除的氦氣將在第三閃蒸罐182或第四閃蒸罐138和/或分餾塔142中通過(guò)氮?dú)庖瞥に嚩鴱腖NG流移除且為富含氮?dú)獾娜細(xì)猱a(chǎn)物流166的組分。富含氮?dú)獾娜細(xì)夂透缓獾漠a(chǎn)物，分別為流166和164，在它們離開(kāi)此工藝時(shí)通常低于LNG流102的溫度，且可用于進(jìn)一步制冷負(fù)荷。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一熱交換器104和第二熱交換器130中的一個(gè)或兩個(gè)充當(dāng)分餾塔142的再沸騰器。離開(kāi)分餾塔142的LNG產(chǎn)物流146為進(jìn)入分餾塔142的各個(gè)流的液體部分的合并且與該工藝之前的LNG流102相比具有減小的N2摩爾分?jǐn)?shù)。在一實(shí)施例中，LNG產(chǎn)物流 146的N2摩爾分?jǐn)?shù)小于2%，在替代實(shí)施例中，LNG產(chǎn)物流146的N2摩爾分?jǐn)?shù)小于1%或小于 0. 5%，或小于 0. 25%。改進(jìn)的設(shè)計(jì)的益處可為顯著的，因?yàn)樵摴に嚴(yán)弥评?，該制冷在低于常?guī)做法的溫度產(chǎn)生。使用閃蒸罐182、138和液體流150的部分汽化可顯著地減小分餾塔內(nèi)的液體流量，在某些實(shí)施例中，減小至少40%，至少50%，至少60%，至少70%，或更多。在LNG工藝中溫度最低的情況下發(fā)生此工藝，且所產(chǎn)生的制冷可導(dǎo)致顯著功率節(jié)省。通常，當(dāng)與常規(guī)做法相比時(shí)，流102的溫度可升高。隨著LNG流102的溫度可升高，在LNG制冷系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)省。改進(jìn)的某些特定特征為優(yōu)化通過(guò)氮?dú)馑M(jìn)料的部分汽化可實(shí)現(xiàn)的預(yù)分餾，使用多個(gè)閃蒸壓力，減小分餾塔內(nèi)液體流量的能力，和優(yōu)化塔汽提蒸氣流動(dòng)比率的性能。在該工 藝內(nèi)汽化的產(chǎn)物量可通常在LNG流102的大約1%至大約15%的范圍變化。 在本發(fā)明的某些實(shí)例實(shí)施例中，在該工藝內(nèi)汽化的產(chǎn)物量根據(jù)燃料要求確定可在LNG流 102的大約5%至大約10%的范圍變化。在附圖中并未示出本發(fā)明的所有可能的實(shí)施例。提供以下列表是為了幫助解釋圖 3、圖4和圖5，而并不限制其解釋第一熱交換器(104)；第二熱交換器(103)；第三熱交換器(192)；第一液體膨脹機(jī)(108)；
第二液體膨脹機(jī)(112)；第三液體膨脹機(jī)(186)；第四液體膨脹機(jī)(134)；第五液體膨脹機(jī)(122)；第一蒸氣膨脹機(jī)(196)；第二蒸氣膨脹機(jī)(220)；分餾塔(142)；第一預(yù)分餾容器(182)；第二預(yù)分餾容器(138)；第三預(yù)分餾容器(176)；第一蒸氣流(194)；第二蒸氣流 (144)；第三蒸氣流(190)；第四蒸氣流(180)；用于氦氣移除的第一閃蒸罐(116)；用于氦氣移除的第二閃蒸罐(118)；第一富含氦氣的蒸氣流(156)；第二富含氦氣的蒸氣流(172)； 第一減少氦氣的液體流(160)；第二減少氦氣的液體流(162)；以及，第二減少氦氣的液體流(120)。在本文中使用了各種術(shù)語(yǔ)，在所用術(shù)語(yǔ)并未在此處定義的范圍，其應(yīng)被給予相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)于該術(shù)語(yǔ)給出的最廣泛的定義，如在印刷出版物和發(fā)布專(zhuān)利中所反映的那樣。取決于上下文，在下文中對(duì)“發(fā)明”的所有提及可在某些情況下僅指特定具體實(shí)施例。 在其它情況下，其可指在一個(gè)或多個(gè)但未必所有權(quán)利要求中所陳述的主題。如本文所用的術(shù)語(yǔ)“冷能”被定義為表示由于熱能從更溫?zé)岬牡诙髁飨蚋涞牡谝涣鞯牡谝涣骼鋮s第二流的能力。冷能從第一流到第二流的轉(zhuǎn)移應(yīng)意味著熱能從第二流流向第一流，導(dǎo)致第一流被溫?zé)岫诙鞅焕鋮s。如本文所用的“液體膨脹機(jī)”被定義為表示能對(duì)液體流施加受控制的壓力降低的設(shè)備。液體膨脹機(jī)的非限制性實(shí)例可包括諸如閥的靜態(tài)膨脹機(jī)和諸如渦輪的動(dòng)態(tài)膨脹機(jī)。 液體膨脹機(jī)可由于液體流的部分蒸發(fā)而形成兩相流。如本文所用的“并聯(lián)(平行)”或“并聯(lián)(平行)布置”被定義為表示構(gòu)件并非串聯(lián)布置且每個(gè)構(gòu)件單獨(dú)地處理流的一部分。因此，構(gòu)件并非必須以真實(shí)物理平行方式相對(duì)于彼此對(duì)準(zhǔn)。如本文所用的“之間”被定義為表示構(gòu)件以串聯(lián)過(guò)程流動(dòng)布置而不是以并聯(lián)過(guò)程流動(dòng)布置且所提及的構(gòu)件位于經(jīng)過(guò)所參考的項(xiàng)目之一的過(guò)程流動(dòng)之后且位于經(jīng)過(guò)另一參考項(xiàng)目的過(guò)程流動(dòng)之前。因此，構(gòu)件并非必須以特定物理位置相對(duì)于彼此對(duì)準(zhǔn)。某些實(shí)施例和特征使用一組數(shù)值上線和一組數(shù)值下限來(lái)描述。應(yīng)了解除非另外表明，涵蓋從任何下限到任何上限的范圍。在下面的一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求中出現(xiàn)了某些下限、 上限和范圍。所有數(shù)值為所示值的“大約”或“近似”，且考慮本領(lǐng)域普通技術(shù)人員預(yù)期的經(jīng)驗(yàn)誤差和變型。各種術(shù)語(yǔ)在上文中定義。在權(quán)利要求中所用術(shù)語(yǔ)并未定義的范圍，其應(yīng)被予相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)于該術(shù)語(yǔ)給出的最廣泛的定義，如在至少一個(gè)印刷出版物或者發(fā)布專(zhuān)利中所反映的那樣。而且，所有專(zhuān)利、測(cè)試程序和在此申請(qǐng)中所引用的其它文獻(xiàn)以引用的方式完全結(jié)合到本文中，達(dá)到程度是這些公開(kāi)無(wú)與本申請(qǐng)不一致的地方，且用于容許這些結(jié)合的所有管轄區(qū)域。 雖然前文是針對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例，但是可在不偏離本發(fā)明的基本范圍的情況下設(shè)計(jì)本發(fā)明的其它和另外的實(shí)施例，本發(fā)明的范圍由下面的權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種減少液化天然氣中氮?dú)鉂舛鹊姆椒ǎㄊ钩跏糒NG流通過(guò)第一熱交換器和第一液體膨脹機(jī)以降低溫度且使LNG流動(dòng)態(tài)地減壓從而獲得第一膨脹的LNG流；在第二靜態(tài)液體膨脹機(jī)中使第一膨脹的LNG流減壓以獲得含蒸氣相的第二膨脹的LNG流；將第二膨脹的LNG流傳遞到一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器以進(jìn)行閃蒸平衡分離以獲得與初始LNG流相比具有增加的氮?dú)鉂舛鹊囊粋€(gè)或多個(gè)蒸氣流和與初始LNG流相比具有減小的氮?dú)鉂舛鹊囊后w流；將所述具有減小的氮?dú)鉂舛鹊囊后w流作為進(jìn)料傳遞到分餾塔和從所述分餾塔的上部抽提與到所述分餾塔的所述進(jìn)料相比富含氮?dú)獾牧?；以及，從所述分餾塔的下部抽提與所述初始LNG流相比具有減小的氮?dú)鉂舛鹊腖NG產(chǎn)物流， 其中使自所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器的蒸氣或液體流的至少一個(gè)的至少一部分通過(guò)第一熱交換器以提供對(duì)所述初始LNG流的冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括在一個(gè)或多個(gè)蒸氣膨脹機(jī)中對(duì)自所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器的蒸氣流中至少一個(gè)進(jìn)行動(dòng)態(tài)減壓。
3.一種回收氦氣和降低液化天然氣中氮?dú)鉂舛鹊姆椒ǎㄊ沟贸跏糒NG流通過(guò)第一熱交換器和第一液體膨脹機(jī)以降低溫度且使所述LNG流動(dòng)態(tài)地減壓從而獲得第一膨脹的LNG流；在第二靜態(tài)液體膨脹機(jī)中使所述第一膨脹的LNG流減壓以獲得含蒸氣相的第二膨脹的LNG流；使所述第二膨脹的LNG流傳遞到一個(gè)或多個(gè)氦氣閃蒸罐進(jìn)行閃蒸平衡分離以獲得富含氦氣的蒸氣流和具有減小的氦氣濃度的LNG流；將所述具有減小的氦氣濃度的LNG流傳遞到一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器進(jìn)行閃蒸平衡分離以獲得富含氮?dú)獾恼魵饬骱途哂袦p小的氮?dú)鉂舛鹊囊后w流；將自所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器的蒸氣流和液體流的至少一部分作為進(jìn)料傳遞到分餾塔且從所述分餾塔的上部抽提與到分餾塔的所述進(jìn)料相比富含氮?dú)獾恼魵饬?；以及，從所述分餾塔的下部抽提與所述初始LNG流相比具有減小的氮?dú)鉂舛鹊腖NG產(chǎn)物流， 其中自所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器的蒸氣流或液體流中的至少一個(gè)通過(guò)所述第一熱交換器以提供對(duì)所述初始LNG流的冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于還包括在氦氣回收設(shè)施中進(jìn)一步處理所述富含氦氣的蒸氣流。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于還包括利用所述富含氮?dú)獾恼魵饬髯鳛槿細(xì)狻?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于還包括在一個(gè)或多個(gè)蒸氣膨脹機(jī)中對(duì)自所述一個(gè)或多個(gè)氦氣閃蒸罐或所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器的蒸氣流中的至少一個(gè)進(jìn)行動(dòng)態(tài)減壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于還包括使具有減小的氦氣濃度的LNG流在進(jìn)入所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器之前通過(guò)第二熱交換器進(jìn)行冷卻，其中自所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器的蒸氣或液體流中的至少一個(gè)、富含氦氣的蒸氣流、或自所述分餾塔的富含氮?dú)獾恼魵饬髟谶M(jìn)入所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器之前通過(guò)第二熱交換器以提供對(duì)該具有減小的氦氣濃度的LNG流的冷卻。
8.一種減少液化天然氣中具有低沸點(diǎn)的組分濃度的方法，包括提供在初始液化溫度和壓力的初始LNG流；提供第一熱交換器和與所述第一熱交換器流體連通的第一液體膨脹機(jī)；使所述初始LNG流通過(guò)所述第一熱交換器和所述第一液體膨脹機(jī)以降低溫度且使所述LNG流動(dòng)態(tài)地減壓從而獲得溫度和壓力小于或等于初始液化溫度和壓力的第一膨脹的 LNG 流；提供第二液體膨脹機(jī)，其與所述第一熱交換器和所述第一液體膨脹機(jī)流體連通且位于所述第一熱交換器與所述第一液體膨脹機(jī)之后，以及在所述第二液體膨脹機(jī)中使所述第一膨脹的LNG流減壓以獲得含蒸氣相的第二膨脹的LNG流；以及，提供第一預(yù)分餾容器，其與所述第二液體膨脹機(jī)流體連通且位于所述第二液體膨脹機(jī)之后，以及將所述第二膨脹的LNG流傳遞到所述第一預(yù)分餾容器進(jìn)行閃蒸平衡分離以獲得具有增加的低沸點(diǎn)組分濃度的第一蒸氣流和具有減小的低沸點(diǎn)組分濃度的第三液體流；提供分餾塔，其與所述第一預(yù)分餾容器流體連通且位于所述第一預(yù)分餾容器之后且將所述第一蒸氣流和第三液體流噴射到所述分餾塔；從所述分餾塔的上部抽提第二蒸氣流，其與所述初始LNG流相比具有增加的低沸點(diǎn)組分濃度；以及，從所述分餾塔的下部提取第四液體流，其與所述初始LNG流相比具有減小的低沸點(diǎn)組分濃度，其中自所述預(yù)分餾容器的第一蒸氣流或第三液體流之一的至少一部分通過(guò)所述第一熱交換器以提供對(duì)所述初始LNG流的冷卻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于還包括使所述第二蒸氣流的至少一部分通過(guò)所述第一熱交換器以向所述初始LNG流提供冷能。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于還包括使所述第四液體流的至少一部分通過(guò)所述第一熱交換器以向所述初始LNG流提供冷能且形成部分汽化的第四液體流；以及將所述部分汽化的第四液體流再噴射到所述分餾塔內(nèi)以向所述分餾塔提供熱負(fù)荷。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于還包括在進(jìn)入到所述分餾塔內(nèi)之前，將自所述第一熱交換器的第三液體流的部分傳遞到隨后的預(yù)分餾容器以進(jìn)行閃蒸平衡分離為隨后的蒸氣和液體流。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于還包括提供第一蒸氣膨脹機(jī)，其與所述第一預(yù)分餾容器和所述分餾塔流體連通，其中所述第一蒸氣膨脹機(jī)在所述第一蒸氣流噴射到所述分餾塔內(nèi)之前使之減壓。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于還包括提供第二預(yù)分餾容器，其與所述第一預(yù)分餾容器流體連通且位于所述第一預(yù)分餾容器之后；提供第三液體膨脹機(jī)，其與所述第一預(yù)分餾容器和所述第二預(yù)分餾容器流體連通且位于所述第一預(yù)分餾容器與所述第二預(yù)分餾容器之間，以及在所述第三靜態(tài)液體膨脹機(jī)中使所述第三液體流減壓以獲得含蒸氣相的第五液體流；使所述第五液體流流入到所述第二預(yù)分餾容器以進(jìn)行閃蒸平衡分離來(lái)形成與所述第五液體流相比具有增加的低沸點(diǎn)組分濃度的第三蒸氣流和與所述第五液體流相比具有降低的低沸點(diǎn)組分濃度的第六液體流；以及使所述第三蒸氣流和所述第六液體流流入到所述分餾塔內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于還包括提供第二蒸氣膨脹機(jī)，其與所述第二預(yù)分餾容器和所述分餾塔流體連通，其中所述第二蒸氣膨脹機(jī)在所述第三蒸氣流噴射到所述分餾塔內(nèi)之前使之動(dòng)態(tài)地減壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于還包括使所述第一蒸氣流的至少一部分在所述第一蒸氣膨脹機(jī)之后流經(jīng)所述第一熱交換器以向所述初始LNG流提供冷能且獲得溫?zé)岬牡谝徽魵饬?；以及在到所述第二蒸氣膨脹機(jī)之前，合并離開(kāi)所述第一熱交換器的所述溫?zé)岬牡谝徽魵饬髋c所述第三蒸氣流。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于還包括使所述第六液體流的至少一部分流經(jīng)所述第一熱交換器以向所述初始LNG流提供冷能且獲得比所述第六液體流具有更溫?zé)釡囟鹊牡谄咭后w流；以及使所述第七液體流流到所述分餾塔。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述第七液體流向所述分餾塔提供汽提低沸點(diǎn)組分所需的蒸氣。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于還包括 提供與所述第二預(yù)分餾容器流體連通的第三預(yù)分餾容器；使所述第七液體流流到所述第三預(yù)分餾容器以進(jìn)行閃蒸平衡分離來(lái)獲得與所述第六液體流相比具有增加的低沸點(diǎn)組分濃度的第四蒸氣流和與所述第六液體流相比具有降低的低沸點(diǎn)組分濃度的第八液體流；以及使所述第四蒸氣流和所述第八液體流流入到所述分餾塔內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于還包括提供第一氦氣閃蒸罐；其與所述第一預(yù)分餾容器流體連通且位于所述第一預(yù)分餾容器> . 、r -Z·刖，使所述第二膨脹的LNG流傳遞到所述第一氦氣閃蒸罐以進(jìn)行閃蒸平衡分離以獲得第一富含氦氣的蒸氣流和第一減少氦氣的液體流；以及提供第四液體膨脹機(jī)，其與所述第一氦氣閃蒸罐和所述第一預(yù)分餾容器流體連通且位于所述第一氦氣閃蒸罐與所述第一預(yù)分餾容器之間，以及在所述第一減少氦氣的液體流進(jìn)入所述第一預(yù)分餾容器之前使所述第一減少氦氣的液體流在第四液體膨脹機(jī)中減壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于還包括使所述第一富含氦氣的蒸氣流的至少一部分通過(guò)所述第一熱交換器以向所述初始LNG流提供冷能。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于還包括提供第三熱交換器，其與所述第二預(yù)分餾容器和所述分餾塔流體連通且位于所述第二預(yù)分餾容器與所述分餾塔之間，其能夠通過(guò)與所述第一富含氦氣的蒸氣流進(jìn)行熱交換而冷卻所述第三蒸氣流，以及在所述第三蒸氣流進(jìn)入所述分餾塔之前，使所述第一富含氦氣的蒸氣流的至少一部分通過(guò)所述第三熱交換器以向所述第三蒸氣流提供冷能。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于還包括提供第二熱交換器，其與所述第一氦氣閃蒸罐和所述第四液體膨脹機(jī)流體連通且位于所述第一氦氣閃蒸罐與所述第四液體膨脹機(jī)之間，其通過(guò)與所述第一富含氦氣的蒸氣流進(jìn)行熱交換來(lái)冷卻所述第一減少氦氣的液體流。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于還包括使所述第二蒸氣流的至少一部分流經(jīng)所述第二熱交換器以向所述第一減少氦氣的液體流提供冷能。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于還包括使所述第六液體流的至少一部分在流經(jīng)所述第一熱交換器之前流經(jīng)所述第二熱交換器以向所述第一減少氦氣的液體流提供冷能。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于還包括提供第二氦氣閃蒸罐，其與所述第一氦氣閃蒸罐和所述第四液體膨脹機(jī)流體連通且位于所述第一氦氣閃蒸罐與所述第四液體膨脹機(jī)之間，提供第五液體膨脹機(jī)，其與所述第一氦氣閃蒸罐和所述第二氦氣閃蒸罐流體連通且位于所述第一氦氣閃蒸罐與所述第二氦氣閃蒸罐之間，以及在所述第五液體膨脹機(jī)中使所述第一減少氦氣的液體流減壓以獲得包含蒸氣相的第二減少氦氣的液體流；使所述第二減少氦氣的液體流流入所述第二氦氣閃蒸罐以進(jìn)行閃蒸平衡分離從而形成與所述第一減少氦氣的液體流相比具有增加的氦氣濃度的第二富含氦氣的蒸氣流和與所述第一減少氦氣的液體流相比具有減少的氦氣濃度的第三減少氦氣的液體流；合并所述第二富含氦氣的蒸氣流與所述第一富含氦氣的蒸氣流；使所述第三減少氦氣的液體流在流入所述第一預(yù)分餾容器之前流經(jīng)所述第二熱交換器和所述第四液體膨脹機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了降低液化天然氣中低沸點(diǎn)組分濃度的方法。該方法涉及動(dòng)態(tài)減壓液化天然氣和一個(gè)或多個(gè)預(yù)分餾容器。特定實(shí)施例適合于從液化天然氣流回收富含氦氣和/或氮?dú)獾牧鳌?br> 文檔編號(hào)F25J3/00GK102272544SQ200980153364
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者阿南塔拉曼 B., A. 科伊爾 D., 克勞福德 D. 申請(qǐng)人:凱洛格·布朗及魯特有限責(zé)任公司