本發(fā)明大體上涉及用于從含烴氣體回收液體天然氣(“LNG”)的工藝和系統(tǒng)。更確切地說，本發(fā)明大體上涉及用于從含烴氣體移除氮氣且產(chǎn)生LNG流的工藝和系統(tǒng)。
背景技術：
：由于對甲烷的增加的需求，非傳統(tǒng)的氣體源已經(jīng)越來越多地用作用來產(chǎn)生LNG的饋料流。然而，這些非傳統(tǒng)的氣體源含有高濃度的氮氣，這在氣體于LNG設施中受到液化時導致若干操作問題。舉例來說，氣體饋料流中存在高濃度氮氣會阻礙甲烷完全凝結(jié)，并且會不利地影響所產(chǎn)生LNG流的質(zhì)量。由于甲烷的商業(yè)價值，因此在某些情況下，想要在處理期間從氣體饋料流移除氮氣的至少一部分。然而，用于移除氮氣的一些常規(guī)過程可僅對于某些類型的饋料流取(決于其氮氣濃度)，才是商業(yè)上可行。此外，許多常規(guī)氮氣移除過程并不特別適合于在處理期間從氣體饋料流移除較小濃度的氮氣。此外，在許多這些常規(guī)氮氣移除過程期間可能難以調(diào)節(jié)溫度和其它操作條件，這會不利地影響從所得LNG流有效地移除氮氣且產(chǎn)生規(guī)范LNG產(chǎn)物的能力。因此，需要可以在產(chǎn)生LNG時從含烴氣體更有效地移除較低濃度氮氣的工藝和系統(tǒng)。技術實現(xiàn)要素：本文所描述的一個或多個實施例涉及用于從含烴氣體回收甲烷的工藝。所述工藝包括：(a)冷卻且至少部分地冷凝包括所述含烴氣體的饋料流以從而提供經(jīng)冷卻的饋料流，其中所述含烴氣體包括0.5到30摩爾百分比的范圍內(nèi)的氮氣；(b)在蒸餾柱中分餾所述經(jīng)冷卻的饋料流的至少一部分以從而形成貧氮氣底部流和富氮氣頂部流，其中所述分餾在1到8MPa的范圍內(nèi)的壓力下發(fā)生，且所述富氮氣頂部流包括最初存在于所述含烴氣體中的至少75％的氮氣；以及(c)回收所述貧氮氣底部流的至少一部分以從而形成富含LNG的流。本文所描述的一個或多個實施例涉及用于從含烴氣體回收甲烷的工藝。所述工藝包括：(a)冷卻且至少部分地冷凝包括所述含烴氣體的饋料流以從而提供經(jīng)冷卻的饋料流，其中所述含烴氣體包括0.5到30摩爾百分比的范圍內(nèi)的氮氣；(b)在蒸餾柱中分餾所述經(jīng)冷卻的饋料流的至少一部分以從而形成貧氮氣底部流和富氮氣頂部流，其中所述富氮氣頂部流包括最初存在于所述含烴氣體中的至少75％的氮氣；(c)冷卻所述富氮氣頂部流的至少一部分以從而形成經(jīng)冷卻的富氮氣頂部流；(d)將所述經(jīng)冷卻的富氮氣頂部流分離為液體回流和蒸氣副產(chǎn)物；(e)將所述液體回流的至少一部分引入到所述蒸餾柱中；以及(f)冷卻所述貧氮氣底部流的至少一部分以從而形成富含LNG的流。本文所描述的一個或多個實施例涉及用于從含烴氣體回收甲烷的設施。所述設施包括：(a)主要熱交換器，其具有安置于其中的第一冷卻通道，其中所述第一冷卻通道被配置為將所述含烴氣體冷卻為經(jīng)冷卻的含烴氣體；(b)蒸餾柱，其與所述第一冷卻通道流體連通，其中所述蒸餾柱包括用以接收所述經(jīng)冷卻的含烴氣體的第一入口，其中所述蒸餾柱被配置為將所述經(jīng)冷卻的含烴氣體分離為富氮氣頂部流和貧氮氣底部流；(c)安置于所述主要熱交換器內(nèi)的第二冷卻通道，其與所述蒸餾柱流體連通，其中所述第二冷卻通道被配置為將所述貧氮氣底部流冷卻為富含LNG的液體流；(d)安置于所述主要熱交換器內(nèi)的第三冷卻通道，其與所述蒸餾柱流體連通，其中所述第三冷卻通道被配置為將所述富氮氣頂部流冷卻為經(jīng)冷卻的富氮氣流；(e)回流系統(tǒng)，其在所述第三冷卻通道與所述蒸餾柱之間流體連通，其中所述回流系統(tǒng)被配置為將所述經(jīng)冷卻的富氮氣流分離為液體回流和蒸氣副產(chǎn)物；以及(f)單個閉環(huán)混合致冷循環(huán)，其至少部分地安置于所述主要熱交換器內(nèi)。附圖說明參考以下附圖在本文中描述了本發(fā)明的實施例，在附圖中：圖1提供根據(jù)本發(fā)明的一個實施例經(jīng)配置的LNG回收設施的示意性描繪，具體來說說明使用單個閉環(huán)混合致冷劑系統(tǒng)以從饋送氣體流回收甲烷。具體實施方式本發(fā)明的實施例的以下詳細描述參考附圖。所述實施例意圖以足夠的細節(jié)描述本發(fā)明的各種方面以使得所屬領域的技術人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。可以利用其它實施例并且可以在不脫離權利要求書的范圍的前提下進行改變。因此，不應將以下詳細描述視為具有限制意義。本發(fā)明的范圍僅由所附的權利要求書以及此權利要求書所授權的等效物的完整范圍來界定。本發(fā)明大體上針對用于從含烴氣體移除氮氣且回收包括甲烷的LNG流的過程和系統(tǒng)。如下所述，這些過程和系統(tǒng)可利用致冷劑系統(tǒng)來輔助氮氣的移除以及從含烴氣體的甲烷的回收。雖然圖1將此致冷劑系統(tǒng)描繪為包括單個閉環(huán)混合致冷循環(huán)，但所屬領域的技術人員將了解在下文描述的過程和系統(tǒng)中可使用另一致冷系統(tǒng)。舉例來說，所述致冷系統(tǒng)可包括處于閉環(huán)致冷循環(huán)、雙混合致冷劑循環(huán)或級聯(lián)致冷循環(huán)中的單個混合致冷劑流。這些致冷系統(tǒng)在第3,763,658號美國專利、第5,669,234號美國專利、第6,016,665號美國專利、第6,119,479號美國專利、第6,289,692號美國專利和第6,308,531號美國專利中描述，以上美國專利的公開內(nèi)容以全文引用的方式并入本文中?，F(xiàn)轉(zhuǎn)而參看圖1，提供了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例配置的LNG回收設施10的示意性描繪。通過藉以單個閉環(huán)致冷循環(huán)12來冷卻氣體且在LNG分離區(qū)14中分離所得冷凝的液體，LNG回收設施10可操作以移除或回收在傳入含烴氣體流中的甲烷總量的相當大部分。下面將參看圖1來描述根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的關于LNG回收設施10的配置和操作的額外細節(jié)。如圖1中所示，含烴氣體饋料流可以最初經(jīng)由管道110引入到LNG回收設施10中。含烴氣體可以是任何合適的含烴的流體流，舉例來說，例如，天然氣流、合成氣流、裂化氣流、來自石油生產(chǎn)的相關聯(lián)的氣體，或其組合。管道110中的含烴氣體流來源自多種氣體源(未示出)，包含(但不限于)天然氣管線配送網(wǎng)絡；石油生產(chǎn)井；精煉廠處理單元，例如流化催化裂化裝置(FCC)或石油煉焦器；或重油處理單元，例如油砂質(zhì)量改善器。在某些實施例中，管道110中的含烴氣體可以包括合成氣或由其組成。取決于其源，含烴氣體可包括變化量的甲烷、氮氣、氫氣、一氧化碳和其它烴。舉例來說，含烴氣體可以包括至少1摩爾百分比、5摩爾百分比、10摩爾百分比、15摩爾百分比或25摩爾百分比和/或不超過90摩爾百分比、80摩爾百分比、70摩爾百分比、60摩爾百分比、50摩爾百分比或40摩爾百分比的甲烷。更確切地說，含烴氣體可以包括1到90摩爾百分比、5到70摩爾百分比、10到60摩爾百分比、15到50摩爾百分比，或25到40摩爾百分比的甲烷。應注意所有的摩爾百分比都是基于含烴氣體的總摩爾的。此外，在各種實施例中，含烴氣體可包括至少0.5摩爾百分比、1摩爾百分比、2摩爾百分比、3摩爾百分比或5摩爾百分比和/或不超過40摩爾百分比、35摩爾百分比、30摩爾百分比、20摩爾百分比、或15摩爾百分比的氮氣。更確切地說，含烴氣體可包括0.5到40摩爾百分比、1到35摩爾百分比、2到30摩爾百分比、3到20摩爾百分比、或5到15摩爾百分比的氮氣。在某些實施例中，含烴氣體包括較低濃度的氮氣以便較好地促進下文描述的氮氣移除過程。另外或替代地，含烴氣體可包括至少25摩爾百分比、40摩爾百分比或50摩爾百分比和/或不超過99摩爾百分比、90摩爾百分比或75摩爾百分比的氫氣。更確切地說，含烴氣體可包括25到99摩爾百分比、40到90摩爾百分比或50到70摩爾百分比的氫氣。在某些實施例中，含烴氣體包括極少氫氣至不含氫氣。舉例來說，含烴氣體可以包括小于10摩爾百分比、5摩爾百分比、1摩爾百分比或0.5摩爾百分比的氫氣。在各種實施例中，含烴氣體可以包括極少一氧化碳到不含一氧化碳。舉例來說，含烴氣體可以包括不超過20摩爾百分比、10摩爾百分比、5摩爾百分比或1摩爾百分比的一氧化碳。此外，含烴氣體可以包括一些量的C2-C5組分，該含烴氣體包含C2-C5組分的烷烴和烯烴異構體。舉例來說，含烴氣體可以包括小于15摩爾百分比、10摩爾百分比、5摩爾百分比或2摩爾百分比的C2-C5組分。如圖1所示，管道110中的含烴氣體可初始地被路由到預處理區(qū)16，其中可在冷卻之前從氣體移除一個或多個不合意的組分。在一個或多個實施例中，預處理區(qū)16可以包含一個或多個蒸汽-液體分離容器(未示出)，以用于從饋送氣體中移除液態(tài)水或烴類組分。視情況，預處理區(qū)16可以包含一個或多個氣體移除區(qū)(未示出)，舉例來說例如胺單元或分子篩，用于從管道110中的氣流中移除二氧化碳和/或含硫化合物。經(jīng)由管道112離開預處理區(qū)16的經(jīng)處理氣體流可以隨后被路由到脫水單元18，其中可以從饋送氣體流中移除基本上所有的殘余水。脫水單元18可以利用任何已知的脫水系統(tǒng)，舉例來說例如分子篩床層。一旦被干燥，管道114中的氣體流就可以具有至少5℃、10℃或15℃和/或不超過100℃、75℃或40℃的溫度。更確切地說，管道114中的氣體流可以具有在5到100℃、10到75℃或15到40℃的范圍內(nèi)的溫度。另外或替代地，管道114中的氣體流可以具有至少1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa或4MPa和/或不超過9MPa、8MPa、7.5MPa或7MPa的壓力。更確切地說，管道114中的氣體流可以具有在1.5到9MPa、2.5到8MPa、3.5到7.5MPa或4到7MPa的范圍內(nèi)的壓力。如圖1所示，管道114中的含烴饋料流可被引入到主要熱交換器20的第一冷卻通道22中。主要熱交換器20可為可操作的任何熱交換器或熱交換器系列，以經(jīng)由與一個或多個冷卻流的間接熱交換來冷卻且至少部分冷凝管道114中的饋送氣體流。在一個或多個實施例中，主要熱交換器20可為釬焊鋁熱交換器，其包括安置于其中的單個冷卻和升溫通道(例如，核心)或多個冷卻和升溫通道(例如，核心)以用于促進一個或多個工藝流與一個或多個致冷劑流之間的間接熱交換。雖然在圖1中大體說明為包括單個核心或“殼體”，但可以理解到的是，在一些實施例中，主要熱交換器20可包括兩個或更多個單獨核心或殼體，可選地被“冷箱”包圍以使來自周圍環(huán)境的熱增益最小化。通過主要熱交換器20的冷卻通道22的含烴饋送氣體流，可以經(jīng)由相應通道26和42中的致冷劑和/或殘余氣體流的間接熱交換(下文將進一步詳細描述)而被冷卻且至少部分冷凝。在冷卻期間，饋送氣體流中的相當大部分的甲烷組分可從氣相冷凝，從而提供管道116中的經(jīng)冷卻的兩相氣體流。在一個或多個實施例中，經(jīng)由管道114被引入到主要交換器20中的甲烷總量的至少10％、25％、50％、60％、70％、80％或90％可在冷卻通道22內(nèi)被冷凝。管道116中的經(jīng)冷卻氣體流可具有-5℃、-10℃、-20℃或-30℃和/或不低于-200℃、-150℃、-100℃或-75℃的溫度。更確切地說，管道116中的經(jīng)冷卻氣體流可具有-5到-200℃、-10到-150℃、-20到-100℃或-30到-75℃的范圍內(nèi)的溫度。在某些實施例中，管道116中的經(jīng)冷卻氣體流可具有約-33℃的溫度。另外或替代地，管道116中的經(jīng)冷卻氣體流可具有至少1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa或4MPa和/或不超過9MPa、8MPa、7.5MPa或7MPa的壓力。更確切地說，管道116中的氣體流可以具有在1.5到9MPa、2.5到8MPa、3.5到7.5MPa或4到7MPa的范圍內(nèi)的壓力。如圖1中所示，管道116中的經(jīng)冷卻氣體流可被傳送到至少一個再沸器28以可選地作為用于蒸餾柱30的熱介質(zhì)。再沸器28可用來加熱且至少部分蒸發(fā)經(jīng)由管道118從蒸餾柱30收回的液體流。再沸器28可經(jīng)由與升溫流體流(例如管道116中的經(jīng)冷卻氣體流)的間接熱交換而加熱來自管道118的液體流。雖然一般說明為包含單個再沸器28，但應理解可采用任何合適數(shù)目的再沸器，其可操作以在蒸餾柱30內(nèi)的相同或不同質(zhì)量轉(zhuǎn)移階段收回流，以便維持其中的所需溫度和/或組成分布。而在再沸器28中，來自管道116的經(jīng)冷卻氣體流可通過來自管道118的液體流而進一步被冷卻。舉例來說，在再沸器28中，來自管道116的經(jīng)冷卻氣體流的溫度可降低至少10℃、20℃、30℃、40℃或50℃和/或不超過100℃、80℃、70℃或60℃。更確切地說，在再沸器28中，來自管道116的經(jīng)冷卻氣體流的溫度可降低20到100℃、30到80℃、40到70℃或50到60℃的范圍。在離開再沸器28后，管道120中的經(jīng)冷卻氣體流可具有至少-30℃、-50℃、-65℃或-80℃和/或不低于-200℃、-175℃、-150℃或-100℃的溫度。更確切地說，管道120中的經(jīng)冷卻氣體流可具有-30到-200℃、-50到-175℃、-65到-150℃或-80到-100℃的范圍內(nèi)的溫度。此外，在各種實施例中，管道120中的經(jīng)冷卻氣體流可具有至少1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa或4.5MPa和/或不超過9MPa、8MPa、7MPa或6MPa的壓力。更確切地說，管道120中的氣體流可以具有在1.5到9MPa、2.5到8MPa、3.5到7MPa或4.5到6MPa的范圍內(nèi)的壓力。應注意，系統(tǒng)中僅此刻的壓降可一般歸因于與管道、熱交換器和其它處理單元相關聯(lián)的低效率。再來看圖1，管道120中的經(jīng)冷卻氣體流的至少一部分可被路由到安置在主要熱交換器20內(nèi)的冷卻通道32，其中氣體流可經(jīng)由與相應通道26和42中的致冷劑和/或殘余氣體流的間接熱交換而被冷卻且至少部分冷凝。在冷卻期間，來自管道120的經(jīng)冷卻氣體流中的相當大部分的甲烷組分可從氣相冷凝，從而提供管道122中的另一經(jīng)冷卻的兩相氣體流。在一個或多個實施例中，處于蒸氣形式的經(jīng)由管道120引入到主要交換器20中的甲烷總量的至少50％、60％、70％、80％或90％可在冷卻通道32內(nèi)被冷凝。管道122中的經(jīng)冷卻氣體流可具有至少-30、-50、-80或-100和/或不低于-200、-175、-150或-120℃的溫度。更確切地說，管道122中的經(jīng)冷卻氣體流可具有-30到-200℃、-50到-175℃、-80到-150℃或-100到-120℃的范圍內(nèi)的溫度。在某些實施例中，管道122中的經(jīng)冷卻氣體流可具有約-110℃的溫度。另外或替代地，管道122中的經(jīng)冷卻氣體流可具有至少1.5、2.5、3.5或4.5和/或不超過9、8、7或6MPa的壓力。更確切地說，管道122中的氣體流可以具有在1.5到9、2.5到8、3.5到7或4.5到6MPa的范圍內(nèi)的壓力。如圖1中所示，管道122中的經(jīng)冷卻的優(yōu)選兩相流可被引入到蒸餾柱30中且經(jīng)受分餾。蒸餾柱30可為能夠進一步分離甲烷與氫氣、一氧化碳和氮氣的任何蒸氣-液體分離容器。在一個或多個實施例中，蒸餾柱30可為包括至少2個、5個、10個、或12個和/或不超過50個、40個、30個或20個實際或理論分離級的多級蒸餾柱。當蒸餾柱30包括多級柱時，可利用一種或多種類型的柱內(nèi)部構件以便促進蒸氣相與液體相之間的熱和/或質(zhì)量轉(zhuǎn)移。合適的柱內(nèi)部構件的實例可包含(但不限于)蒸氣-液體接觸塔盤、結(jié)構化填料、隨機填料和其任何組合。在各種實施例中，蒸餾柱30可操作以分離存在于被引入到其中的流體流中的至少65％、75％、85％、90％或99％的甲烷。蒸餾柱30可在至少1MPa、1.5MPa、2MPa或2.4MPa和/或不超過7MPa、6MPa、5MPa或4.2MPa的壓力下操作。更確切地說，蒸餾柱30可在1到7MPa、1.5到6MPa、2到5MPa或2.4到4.2MPa的范圍內(nèi)的壓力下操作。在某些實施例中，取決于用作饋料流的含烴氣體的氮氣含量，蒸餾柱30可在約2.6MPa的壓力下或在約4.2MPa的壓力下操作。蒸餾柱30的溫度可取決于被引入到系統(tǒng)中的含烴氣體的內(nèi)含物而變化。在各種實施例中，蒸餾柱30的上半部可在至少-75℃、-100℃、-120℃或-155℃和/或不低于-215℃、-200℃、-190℃或-180℃的溫度下操作。更確切地說，蒸餾柱30的上半部可在-75到-215℃、-100到-200℃、-120到-190℃或-155到-180℃的范圍內(nèi)的溫度下操作。此外，蒸餾柱30的下半部可在至少-35℃、-50℃、-65℃或-85℃和/或不低于-200℃、-175℃、-150℃或-110℃的溫度下操作。更確切地說，蒸餾柱30的下半部可在-35到-200℃、-50到-175℃、-65到-150℃或-85到-110℃的范圍內(nèi)的溫度下操作。如圖1中所描繪，貧氮氣底部流經(jīng)由管道124離開蒸餾柱30，且富氮氣頂部流經(jīng)由管道126離開蒸餾柱30。如本文所使用，“貧氮氣”和“富氮氣”指的是分離組分相對于衍生出分離組分的最初組分的氮氣含量的氮氣含量。因此，富氮氣組分含有與它所衍生自的組分相比較大摩爾百分比的氮氣，而貧氮氣組分含有與它所衍生自的組分相比較小摩爾百分比的氮氣。在本發(fā)明情況下，富氮氣頂部流含有與來自管道122的流相比較高摩爾百分比的氮氣，而貧氮氣底部流含有與來自管道122的流相比較低摩爾百分比的氮氣。富氮氣頂部流和貧氮氣底部流的量可取決于管道110中的含烴氣體的內(nèi)含物以及蒸餾柱30的操作條件而變化。管道124中的貧氮氣底部流可呈液體的形式且包括大量甲烷。舉例來說，管道124中的貧氮氣底部流可包括至少60、75、80、85、90、95、96或97.5摩爾百分比的甲烷。另外或替代地，管道124中的貧氮氣底部流可包括不超過99.9、99或98摩爾百分比的甲烷。由于蒸餾柱30中的分餾，管道124中的貧氮氣底部流會含有殘余量的氮氣。舉例來說，基于氮氣的摩爾百分比，管道124中的貧氮氣底部流含有的氮氣可以比含烴氣體少至少50、60、70、80、85、90或95百分比。在各種實施例中，管道124中的貧氮氣底部流包括的氮氣可以少于10、8、6、5、4、3、2或1摩爾百分比。管道124中的貧氮氣底部流也可包括一些殘余氫氣和一氧化碳。舉例來說，管道124中的貧氮氣底部流包括的氫氣可以少于1、0.5、0.1或0.01摩爾百分比。另外或替代地，管道124中的貧氮氣底部流包括的一氧化碳可以少于1、0.5、0.1或0.01摩爾百分比。在某些實施例中，管道124中的貧氮氣底部流大體上不包含氫氣和/或一氧化碳。此外，在各種實施例中，管道124中的貧氮氣底部流可包括至少0.5、1、1.5或2摩爾百分比和/或不超過20、10、8、6或4摩爾百分比的C2-C6烴。更確切地說，管道124中的貧氮氣底部流可包括0.5到20摩爾百分比、1到10摩爾百分比、1.5到6摩爾百分比或2到4摩爾百分比的C2-C6烴。如圖1中所示，管道124中的貧氮氣底部流可被路由到安置在主要熱交換器20內(nèi)的冷卻通道34，其中液體流可經(jīng)由與相應通道26和42中的致冷劑和/或殘余氣體流的間接熱交換而被冷卻且至少部分冷凝。經(jīng)由管道128離開冷卻通道34的經(jīng)冷卻流可為富含LNG的產(chǎn)物。如本文所使用，“富含LNG”意味著特定組合物包括至少50摩爾百分比的甲烷。應注意，此富含LNG的產(chǎn)物一般具有與上述管道124中的貧氮氣底部流相同的組成。因此，上文關于管道124中的貧氮氣底部流所論述的所有組成性質(zhì)和范圍也可適用于管道128中的富含LNG的產(chǎn)物。管道128中的富含LNG的產(chǎn)物可具有至少-120℃、-130℃、-140℃或-145℃和/或不低于-200℃、-190℃、-180℃或-165℃的溫度。更確切地說，管道128中的富含LNG的產(chǎn)物可以具有在-120到-200℃、-130到-190℃、-140到-180℃或-145到-165℃范圍內(nèi)的溫度。在某些實施例中，管道128中的富含LNG的產(chǎn)物可具有約-156℃的溫度。回頭來看管道126中的富氮氣頂部流，此流可呈蒸氣的形式且可含有最初存在于管道110中的含烴氣體中的大多數(shù)氮氣。舉例來說，管道126中的富氮氣頂部流可包括最初存在于含烴氣體中的至少60％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的氮氣。在各種實施例中，管道126中的富氮氣頂部流可包括至少5摩爾百分比、10摩爾百分比、25摩爾百分比、50摩爾百分比、75摩爾百分比、80摩爾百分比、85摩爾百分比、90摩爾百分比或95摩爾百分比的氮氣。此外，管道126中的富氮氣頂部流可包括最初存在于含烴氣體中的大多數(shù)氫氣和/或一氧化碳。舉例來說，管道126中的富氮氣頂部流可包括最初存在于含烴氣體中的氫氣和/或一氧化碳的至少40％、55％、75％、85％或99％。在各種實施例中，管道126中的富氮氣頂部流可包括至少5摩爾百分比、15摩爾百分比、25摩爾百分比或30摩爾百分比和/或不超過75摩爾百分比、65摩爾百分比、50摩爾百分比或40摩爾百分比的氫氣。替代地，管道126中的富氮氣頂部流可大體上不包括氫氣。舉例來說，管道126中的富氮氣頂部流可包括少于25摩爾百分比、15摩爾百分比、10摩爾百分比、5摩爾百分比或1摩爾百分比的氫氣。另外或替代地，管道126中的富氮氣頂部流可包括少于25、15、10、5或1摩爾百分比的一氧化碳。此外，管道126中的富氮氣頂部流可包括一些殘余甲烷。舉例來說，管道126中的富氮氣頂部流可包括少于10摩爾百分比、5摩爾百分比、4摩爾百分比、3摩爾百分比、2摩爾百分比或1摩爾百分比的甲烷。如圖1中所示，管道126中的富氮氣頂部流可被路由到安置在主要熱交換器20內(nèi)的冷卻通道36，其中流可經(jīng)由與相應通道26和42中的致冷劑和/或殘余氣體流的間接熱交換而被冷卻且至少部分冷凝。經(jīng)由管道130離開冷卻通道36的經(jīng)冷卻氣體流可具有至少-120℃、-130℃、-140℃或-145℃和/或不低于-200℃、-190℃、-180℃或-165℃的溫度。更確切地說，管道130中的經(jīng)冷卻流可具有-120到-200℃、-130到-190℃、-140到-180℃或-145到-165℃的范圍內(nèi)的溫度。在某些實施例中，管道130中的經(jīng)冷卻流可具有約-156℃的溫度。管道130中的經(jīng)冷卻流可隨后被路由到回流冷凝器鼓38，其中管道130中的經(jīng)冷卻流的至少一部分可劃分成貧氮氣液體回流和頂部富氮氣流。貧氮氣液體回流經(jīng)由管道132離開回流冷凝器鼓38，且頂部富氮氣流經(jīng)由管道134離開回流冷凝器鼓38?；亓骼淠鞴?8可在至少1MPa、1.5MPa、2MPa或2.4MPa和/或不超過8MPa、6MPa、5MPa或4.2MPa的壓力下分離管道130中的經(jīng)冷卻流。更確切地說，回流冷凝器鼓38可在1到8MPa、1.5到6MPa、2到5MPa或2.4到4.2MPa的范圍內(nèi)的壓力下操作。在某些實施例中，回流冷凝器鼓38中的壓力可與蒸餾柱30中的壓力相同或大體上相同。如本文所使用，“大體上相同”意味著壓力相差少于5％。管道132中的貧氮氣液體回流可包括管道130中的經(jīng)冷卻流中最初存在的大多數(shù)甲烷。舉例來說，管道132中的貧氮氣液體回流可包括管道130中的經(jīng)冷卻流中最初存在的甲烷的至少50％、65％、75％或95％。在各種實施例中，管道132中的貧氮氣液體回流可包括至少10摩爾百分比、25摩爾百分比、40摩爾百分比或65摩爾百分比和/或不超過99摩爾百分比、95摩爾百分比、85摩爾百分比或80摩爾百分比的甲烷。更確切地說，管道132中的貧氮氣液體回流可包括10到99摩爾百分比、25到95摩爾百分比、40到85摩爾百分比或65到80摩爾百分比的甲烷。另外或替代地，管道132中的貧氮氣液體回流可包括殘余量的氮氣。舉例來說，管道132中的貧氮氣液體回流可包括少于40摩爾百分比、25摩爾百分比、15摩爾百分比、5摩爾百分比或2摩爾百分比的氮氣。此外，在某些實施例中，管道132中的貧氮氣液體回流可包括氫氣(如果最初含烴氣體中存在的話)。舉例來說，管道132中的貧氮氣液體回流可包括至少0.1摩爾百分比、0.5摩爾百分比、1摩爾百分比或3摩爾百分比和/或不超過20摩爾百分比、15摩爾百分比、10摩爾百分比或5摩爾百分比的氫氣。更確切地說，管道132中的貧氮氣液體回流可包括0.1到20摩爾百分比、0.5到15摩爾百分比、1到10摩爾百分比或3到5摩爾百分比的氫氣。在某些實施例中，管道132中的貧氮氣液體回流可大體上不包括氫氣。管道132中的貧氮氣液體回流的至少一部分可經(jīng)由回流泵40泵送到管道136，其中其可被傳送到蒸餾柱30以用作回流。管道132中的貧氮氣液體回流用作回流有助于最小化設施10中的甲烷損耗。此外，管道132中的貧氮氣液體回流用作回流可允許對蒸餾柱30中的溫度條件的較大控制，其可增加在蒸餾柱30中分離氮氣和甲烷的效率。再來看圖1，管道134中的頂部富氮氣流可包括管道130中的經(jīng)冷卻流中最初存在的大多數(shù)氮氣。舉例來說，管道134中的頂部富氮氣流可包括管道130中經(jīng)冷卻流中最初存在的氮氣的至少50％、65％、75％或95％。在各種實施例中，管道134中的頂部富氮氣流可包括至少10摩爾百分比、25摩爾百分比、50摩爾百分比、65摩爾百分比、80摩爾百分比或95摩爾百分比的氮氣。此外，管道134中的頂部富氮氣流可包括殘余量的甲烷。舉例來說，管道134中的頂部富氮氣流可包括少于10摩爾百分比、6摩爾百分比、5摩爾百分比、3摩爾百分比、2摩爾百分比或1摩爾百分比的甲烷。另外或替代地，管道134中的頂部富氮氣流可包括氫氣(如果含烴氣體中存在氫氣的話)。舉例來說，管道134中的頂部富氮氣流可包括至少15摩爾百分比、25摩爾百分比、35摩爾百分比或50摩爾百分比和/或不超過99摩爾百分比、95摩爾百分比、85摩爾百分比或80摩爾百分比的氫氣。更確切地說，管道134中的頂部富氮氣流可包括15到99摩爾百分比、25到95摩爾百分比、35到85摩爾百分比或50到80摩爾百分比的氫氣。在某些實施例中，管道134中的頂部富氮氣流可大體上不包括氫氣。如圖1中所示，管道134中的頂部富氮氣流可被路由到主要熱交換器20的升溫通道42，其中所述流可經(jīng)由與通道22、24、32、34和36的間接熱交換而升溫。管道138中的所得升溫蒸氣流可任選地經(jīng)由殘余氣體壓縮機44而被壓縮，然后經(jīng)由管道140路由到LNG回收設施10外。管道140中的經(jīng)壓縮氣體流一旦被從LNG回收設施10移除，便可經(jīng)路由以進一步使用、處理和/或存儲?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1中所描繪的LNG回收設施10的致冷循環(huán)12，此致冷循環(huán)在以全文引用的方式并入本文的第5,657,643號美國專利中進一步描述。將閉環(huán)致冷循環(huán)12說明為大體上包括致冷劑壓縮機46、任選的級間冷卻器48和級間蓄壓器50、致冷劑冷凝器52、致冷劑蓄壓器54以及致冷劑吸鼓56。如圖1中所示，經(jīng)由管道142從吸鼓56取出的混合致冷劑流可被路由到致冷劑壓縮機46的吸入口，其中致冷劑流的壓力可增加。當致冷劑壓縮機46包括具有兩個或更多個壓縮級的多級壓縮機時，如圖1中所示，離開壓縮機46的第一(低壓力)級的經(jīng)部分壓縮的致冷劑流，可經(jīng)由管道144被路由到級間冷卻器48，其中所述流可經(jīng)由與冷卻介質(zhì)(例如，冷卻水或空氣)的間接熱交換而被冷卻且至少部分冷凝。管道146中的所得兩相流可被引入到級間蓄壓器50，其中可分離蒸氣部分和液體部分。經(jīng)由管道148從蓄壓器50取出的蒸氣流可被路由到致冷劑壓縮機46的第二(高壓力)級的入口，其中所述流可被進一步壓縮。所得經(jīng)壓縮致冷劑蒸氣流可與經(jīng)由管道150從級間蓄壓器50取出的液相致冷劑的一部分再組合且經(jīng)由致冷劑泵58泵送而被加壓，如圖1中所示。管道152中的經(jīng)組合致冷劑流可隨后路由到致冷劑冷凝器52，其中經(jīng)加壓致冷劑流可經(jīng)由與冷卻介質(zhì)(例如，冷卻水)的間接熱交換而被冷卻且至少部分冷凝，然后經(jīng)由管道154被引入到致冷劑蓄壓器54中。如圖1中所示，管道154中的兩相致冷劑流的蒸氣部分和液體部分可被分離，且經(jīng)由相應管道156和158而單獨地從致冷劑蓄壓器54被取出。任選地，經(jīng)由致冷劑泵60加壓的管道158中的液體流的一部分可與管道156中的蒸氣流在位于主要交換器20內(nèi)的致冷劑冷卻通道24剛好之前或其內(nèi)組合，如圖1中所示。在一個實施例中，以此方式再組合經(jīng)壓縮致冷劑的蒸氣和液體部分的一部分有助于確保致冷劑冷卻通道24內(nèi)的恰當流體分布。在經(jīng)壓縮致冷劑流流動通過致冷劑冷卻通道24時，所述流冷凝且過冷卻，以使得經(jīng)由管道160從主要熱交換器20取出的液體致冷劑流的溫度遠低于致冷劑混合物的起泡點。管道160中的過冷卻的致冷劑流可隨后經(jīng)由通過膨脹裝置62(此處說明為焦耳-湯普森閥62，但可使用其它類型的膨脹裝置)的通路而擴展，其中可減少流的壓力，從而冷卻且至少部分氣化致冷劑流。管道162中的經(jīng)冷卻的兩相致冷劑流可隨后路由通過致冷劑升溫通道26，其中經(jīng)由致冷劑的膨脹產(chǎn)生的相當大部分的致冷可在冷卻時回收以用于一個或多個工藝流，包含流動通過冷卻通道24的致冷劑流，如先前詳細論述。經(jīng)由管道164從主要熱交換器20取出的升溫致冷劑流可隨后路由到致冷劑吸鼓56，然后經(jīng)壓縮且再循環(huán)通過閉環(huán)致冷循環(huán)12，如先前論述。根據(jù)各種實施例，在上文論述的致冷循環(huán)的每一步驟期間，可維持致冷劑的溫度以使得饋送氣體流中最初存在的甲烷的至少一部分或相當大部分可在主要交換器20中被冷凝。舉例來說，在各種實施例中，引入到主要交換器20中的饋送氣體流中最初存在的總甲烷的至少50％、65％、75％、80％、85％、90％或95％可被冷凝。在一些實施例中，在升溫器溫度下操作致冷循環(huán)12可減小饋送氣體流內(nèi)的一個或多個不合意的副產(chǎn)物的形成，例如可在低于約-100℃的溫度下形成的氮氧化物樹膠(例如，NOx樹膠)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可使這些副產(chǎn)物的形成最少或幾乎消除。在一個實施例中，閉環(huán)致冷循環(huán)12中利用的致冷劑可為混合致冷劑。如本文中所使用，術語“混合致冷劑”是指包括兩種或兩種以上成分的致冷劑組合物。在一個實施例中，由致冷循環(huán)12利用的混合致冷劑可包括選自由以下各項組成的群組的兩個或更多個組成物：甲烷、乙烯、乙烷、丙二醇、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷，及其組合。在一些實施例中，致冷劑組成可包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷和異戊烷，且可大體上排除某些組分，包含例如氮氣或鹵代烴。根據(jù)一個或多個實施例，致冷劑組成可具有至少-80℃、-85℃或-90℃和/或不超過-50℃、-55℃或-60℃的初始沸點。根據(jù)本發(fā)明的實施例，預期各種具體致冷劑組成。下方表1概括了若干示范性致冷劑混合物的寬范圍、中間范圍和窄范圍。表1：示范性混合致冷劑組合物組分寬范圍，摩爾％中間范圍，摩爾％窄范圍，摩爾％甲烷0到505到4010到30乙烯0到505到4010到30乙烷0到505到4010到30丙烯0到505到405到30丙烷0到505到405到30異丁烷0到100到50到2正丁烷0到25l到205到15異戊烷0到30l到202到15正戊烷0到100到50到2在本發(fā)明的一些實施例中，可能需要調(diào)節(jié)混合致冷劑的組成以由此改變其冷卻曲線并且因此改變其制冷潛能。可以利用此類修改以適應例如引入到LNG回收設施10中的饋送氣流的組成和/或流速的改變。在一個實施例中，可調(diào)整混合致冷劑的組成以使得氣化致冷劑的加熱曲線更接近地匹配饋送氣體流的冷卻曲線。用于此類曲線匹配的一個方法在第4,033,735號美國專利中詳細地描述，所述專利的內(nèi)容以引用的方式全文并入本文中。因此，可利用上述過程和系統(tǒng)從含烴氣體移除氮氣，從而允許LNG流的回收。上文描述的本發(fā)明的優(yōu)選的僅用作圖示，并且不應以限制性意義使用以解釋本發(fā)明的范圍。在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，所屬領域的技術人員將容易獲得上文闡述的示例性實施例的修改。本發(fā)明人特此將他們的意圖陳述為依賴于等效物原則以確定和評估適當?shù)毓降谋景l(fā)明的范圍，因為它涉及實質(zhì)上未背離但是在如所附權利要求書中闡述的本發(fā)明的文字范圍之外。定義應理解以下內(nèi)容并非意圖是所定義術語的排它性列表。在上述描述中可以提供其它定義，舉例來說，，例如，當伴隨上下文中所定義術語的使用時。如本文中所使用，術語“一個”和“所述”意味著一個或多個。如本文中所使用，當用于兩種或更多種項目的列表中時，術語“和/或”意味著可采用所列項目中的任一者本身，或可采用所列項目中的兩者或更多者的任何組合。舉例來說，如果將組合物描述為含有組分A、B和/或C，則組合物可僅含有A；僅含有B；僅含有C；含有A與B的組合；含有A與C的組合；含有B與C的組合；或含有A、B及C的組合。如本文中使用，術語“包括”是開放式過渡術語，其用于從術語之前敘述的標的物過渡到術語之后敘述的一個或多個元件，其中過渡術語之后列舉的元件并不一定是組成標的物的唯一元件。如本文中所用，術語“具有”具有與上文提供的“包括”相同的開放式含義。如本文中所使用，術語“包含”具有與上文提供的“包括”相同的開放式含義。如本文所使用，對“一個實施例”、“一實施例”或“多個實施例”的參考意味著所參考的一個或多個特征包含在所述技術的至少一個實施例中。在本說明書中對“一個實施例”、“一實施例”或“多個實施例”的單獨參考并不一定參考同一實施例，并且同樣也不相互排除，除非如此陳述以及/或者除了通過本說明書對所屬領域的技術人員而言是顯而易見的。因此，本發(fā)明可以包含本文所描述的實施例的多種組合和/或整合。如本文所使用，術語“約”意味著相關聯(lián)值可與其所陳述值相差10％。數(shù)字范圍本實施方式使用數(shù)字范圍來量化與本發(fā)明相關的某些參數(shù)。應理解當提供數(shù)字范圍時，此類范圍應被解釋為提供對僅陳述所述范圍的下限值的權利要求限制以及僅陳述所述范圍的上限值的權利要求限制的文字支持。舉例來說，10到100的所揭示的數(shù)字范圍提供對陳述“大于10”(不具有上限范圍)的權利要求和陳述“小于100”(不具有下限范圍)的權利要求的文字支持。當前第1頁1 2 3