本發(fā)明總體涉及用于凈化和液化氣體的系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及使用液氮凈化和液化氣體的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)氣體，例如天然氣或含有高水平甲烷的其他氣體，有利地以液態(tài)儲(chǔ)存或運(yùn)輸，因?yàn)樗鼈冋紦?jù)小得多的體積(例如液化天然氣是氣態(tài)的1/600)。液化氣體隨后被蒸發(fā)回氣態(tài)，以便在現(xiàn)場(chǎng)或系統(tǒng)中使用。

2、天然氣、沼氣和具有高甲烷含量的其他氣體通常與污染物或雜質(zhì)一起回收。這種污染物或雜質(zhì)可包括水和二氧化碳(co2)。其他污染物或雜質(zhì)可能包括硫化氫(h2s)或重?zé)N。這些污染物或雜質(zhì)會(huì)負(fù)面影響氣體的液化(例如導(dǎo)致液化熱交換器凍結(jié))和/或利用。因此，在液化和/或儲(chǔ)存氣體以供使用之前，盡可能多地去除這些污染物或雜質(zhì)是很重要的。

3、這些氣體在液化前的凈化通常包括多步驟過程，其可能具有高的設(shè)備及操作成本。提高效率是期望的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本主題的多個(gè)方面可以在下面描述和要求保護(hù)的方法、設(shè)備和系統(tǒng)中單獨(dú)或一起實(shí)施。這些方面可以單獨(dú)使用或與本文所述主題的其他方面結(jié)合使用，并且對(duì)這些方面一起的描述并不旨在排除這些方面的單獨(dú)使用或這些方面的單獨(dú)要求保護(hù)或所附權(quán)利要求中闡述的不同組合。

2、一方面，一種用于凈化和液化進(jìn)料氣流的系統(tǒng)包括水冷凝器，該水冷凝器具有冷卻通道，該冷卻通道接收進(jìn)料氣流并冷卻進(jìn)料氣流，從而形成冷卻氣流。水冷凝器還具有用于從水冷凝器去除液態(tài)水的水出口。第一冷卻器具有第一冷卻器冷卻通道，其進(jìn)一步冷卻冷卻氣流以分離第一污染物流。第一冷卻器具有第一污染物出口，用于從第一冷卻器去除第一污染物流，從而產(chǎn)生部分凈化的冷卻氣流。第一冷卻器還包括第一加溫通道，其接收氮流，加溫氮流以冷卻冷卻氣流，并通過第一冷卻器氮蒸氣流出口釋放氮蒸氣流。第二冷卻器具有第二冷卻器冷卻通道，其進(jìn)一步冷卻部分凈化的冷卻氣流以分離第二污染物流。第二冷卻器具有第二污染物出口，用于從第二冷卻器去除第二污染物流，從而產(chǎn)生凈化的冷卻氣流。第二冷卻器還包括第二加溫通道，該第二加溫通道配置成接收氮流、加溫氮流以進(jìn)一步冷卻部分凈化的冷卻氣流并通過第二冷卻器氮出口釋放加溫氮流。液化器具有液化器冷卻通道，其液化凈化的冷卻氣流并產(chǎn)生液體產(chǎn)物。液化器還包括液化器加溫通道，該液化器加溫通道接收氮流，加溫氮流，使得凈化的冷卻氣流被液化，并通過液化器氮出口釋放加溫氮流。

3、另一方面，一種用于凈化和液化進(jìn)料氣流的方法包括以下步驟：冷卻進(jìn)料氣流并去除液態(tài)水以形成冷卻氣流；在第一冷卻器中冷卻冷卻氣流，并從第一冷卻器中去除第一污染物流，形成部分凈化的冷卻氣流；在第二冷卻器中冷卻部分凈化的冷卻氣流，并從第二冷卻器中去除第二污染物流以形成凈化的冷卻氣流；液化凈化的冷卻氣流以形成液體產(chǎn)物，并引導(dǎo)液氮通過液化器以及第二和第一冷卻器以在其中提供制冷。

技術(shù)特征：

1.一種用于凈化和液化進(jìn)料氣流的系統(tǒng)，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述水冷凝器配置為接收用于冷卻的氮蒸氣流并排出加溫蒸氣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)，用于在進(jìn)入所述冷卻器之前增加所述進(jìn)料氣流的壓力。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括具有第一出口和第二出口的污染物分離器，所述污染物分離器配置為接收來自所述第一冷卻器的第一污染物流并產(chǎn)生通過第一出口離開污染物分離器的第一分離污染物產(chǎn)物和通過第二出口離開污染物分離器的第二分離污染物產(chǎn)物。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述污染物分離器進(jìn)一步配置為接收來自所述第二冷卻器的第二污染物流。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述第一冷卻器進(jìn)一步配置為接收來自所述第二冷卻器的第二污染物流的至少一部分。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述水冷凝器將所述進(jìn)料氣流冷卻至約-5℃至50℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一冷卻器是第一熱交換器。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述第一熱交換器是第一固體形成熱交換器，并且所述第一污染物流是固體污染物流，并且其中，所述第一熱交換器還包括用于從所述第一熱交換器的熱交換表面去除固體污染物的固體刮擦機(jī)構(gòu)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二冷卻器是第二熱交換器，所述第二熱交換器是第二固體形成熱交換器，并且所述第二污染物流是固體污染物流。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述第二熱交換器還包括用于從所述熱交換表面去除固體污染物的固體刮擦機(jī)構(gòu)。

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述第二冷卻器是第二液體冷凝熱交換器。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一冷卻器是第一液體冷凝熱交換器。

14.一種用于凈化和液化進(jìn)料氣流的方法，包括以下步驟：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括以下步驟：

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括以下步驟：

17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，使用水冷凝器執(zhí)行步驟a，并且還包括將氣態(tài)氮從所述第一冷卻器引導(dǎo)至水冷凝器并排出氮蒸氣的步驟。

18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在步驟a中冷卻所述進(jìn)料氣流之前壓縮或吹掃進(jìn)料氣流的步驟。

19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，進(jìn)料氣體包含甲烷。

20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第一污染物流包含水，并且其中第二污染物流包含水、二氧化碳、硫化氫和/或重?zé)N。

技術(shù)總結(jié)
用于冷卻、凈化和液化進(jìn)料氣流的系統(tǒng)和方法使用液氮來冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)后，加溫氮作為蒸氣排出。該系統(tǒng)和方法包括水冷凝器、第一和第二冷卻器以及液化器，并產(chǎn)生至少第一和第二污染物流?？蛇x地，該系統(tǒng)包括壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)和/或分離器。

技術(shù)研發(fā)人員：C·多爾西,M·諾奇,A·麥克雷利諾,F·加魯?shù)?br/>受保護(hù)的技術(shù)使用者：查特能源化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/17