专利名称：分馏烃流的方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明提供了一种用于分馏烃流的方法和设备，所述流包括至少第一烃组分，以提供至少第一烃组分贮存器流。该烃流可通过从烃供料流提取而获得。天然气是一种常见的烃供料流。第一烃组分可包括乙烷。
背景技术：
天然气是一种有用的燃料源，而且是各种烃化合物的来源。由于许多原因，通常期望在天然气流的来源处或附近的液化天然气(LNG)设备中将天然气液化。例如，天然气在 液态时比气态形式更加易于存储和长距离运输，这是因为其占据较小的体积且不需要高压储存。在离岸设备中对天然气进行离岸液化已经提出了很多年。该离岸设备可以是浮式结构(例如浮式平台)上的设备。这些构思是有益的，因为它们为岸上液化设备提供了离岸的替代设备。这些结构可远离海岸或者靠近气田或者在气田处锚固在足够深的水中，以允许将LNG产物卸载到载运船上。它们还代表可动资产，且在气田接近其开采期结束时，或者在经济、环境或者政治情况需要时，这些资产可重新设置到新的地点。美国专利US 4，504，296公开了一种利用两个闭路式多组分制冷剂循环对富甲烷的供料流(诸如天然气)进行预冷却、液化并且低温冷却的工艺。可在该过程期间进行制冷剂组分补给。乙烷、丙烷和更高烷基冷凝物可通过蒸馏分离从供料流中移出。乙烷、丙烷和丁烷可被存储，以便在第一预冷却和第二主要的多组分制冷剂合成物中使用。用于第二主要冷却制冷剂合成物的甲烷补给可从螺旋盘绕的主要液化换热器的暖管束(warm bundle)中抽取。制冷剂组分补给成分通常分别在高压(例如，在10_20bara压力范围内的压力)下、在周围环境温度下或接近周围环境温度而在现场存储在罐中。在需要时，制冷剂组分补给可从压力存储罐流到闭合的多组分制冷剂循环，以替代任何制冷剂的欠缺量。这些制冷剂组分补给成分可以是易燃的烃，以使得烃蒸汽的任何泄露可显现火灾和/或爆炸危险。由于空间的限制，通常在离岸设施中这些危险是特别相关的。
发明内容
在第一方面中，本发明提供了一种分馏包括至少第一烃组分的烃流以提供至少第一烃组分贮存器流的方法，所述方法包括至少以下步骤-提供包括至少第一烃组分的烃流；-在第一分馏装置中分离烃流，以提供顶部的第一烃组分流以及第一烃组分贫化的底部流；-冷却顶部的第一烃组分流，以提供液化的第一烃组分流；-抽取液化的第一烃组分流的一部分，以提供液化的第一烃组分贮存器供料流；
-依靠制冷剂流对液化的第一烃组分贮存器流进行冷却，以提供冷却且液化的第一烃组分贮存器流以及暖化的制冷剂流；-降低冷却且液化的第一烃组分贮存器流的压力，以提供降低压力的液态第一烃组分贮存器流；-在至多仅高于大气压力的第一烃组分存储压力下将降低压力的液态第一烃组分贮存器流存储在液态第一烃组分贮存器中，以用作至少一个制冷剂回路中的第一制冷剂组分补给成分。在另一个方面中，本发明提供了一种用于分馏包括至少第一烃组分的烃流以提供至少第一烃组分贮存器流的设备，所述设备至少包括-第一分馏装置，所述第一分馏装置用于从烃流中分离出第一烃组分，以提供顶部的第一烃组分流以及第一烃组分贫化的底部流；
-第一烃组分换热器，所述第一烃组分换热器用于冷却顶部的第一烃组分流，以提供至少部分液化的第一烃组分流；-第一分流装置，所述第一分流装置用于从至少部分液化的第一烃组分流中分流出液化的第一烃组分贮存器供料流；-第一烃组分贮存器换热器，所述第一烃组分贮存器换热器用于依靠制冷剂流来对液化的第一烃组分贮存器流进行冷却，以提供冷却且液化的第一烃组分贮存器流以及暖化的制冷剂流；-第一烃组分贮存器减压装置，所述第一烃组分贮存器减压装置用于降低冷却且液化的第一烃组分贮存器流的压力，以在至多仅高于大气压力的第一烃组分存储压力下提供降低压力的液态第一烃组分贮存器流；-液态第一烃组分贮存器，所述液态第一烃组分贮存器与液态第一烃组分贮存器流流体连通；-至少一个制冷剂回路；-补给系统，所述补给系统布置成允许至少一个制冷剂回路与液态第一烃组分贮存器之间流体连通。
现在将仅仅通过举例并参照所附的非限制性附图来描述本发明的实施例，附图中图I和2示意图示了一种用于分馏烃流的设备和方法；图3示意图示了用于使得冷却的第二部分主要制冷剂侧流流过第一烃组分贮存器换热器；以及图4示意图示了可用于图2的实施例的单个烃组分供应流换热器。图I和2可视为对于彼此进行补充图I强调了烃产品流的细节，而图2强调了制冷剂回路的细节。为了描述的目的，单个附图标记将被分配给管线以及在管线中传输的流。
具体实施方式
在此所描述的本发明实施例包括用于分馏烃流的方法和设备，其在至多仅高于大气压力的第一烃组分存储压力下提供至少液态的第一烃组分贮存器流，以用作第一制冷剂组分补给成分。在本说明书的上下文中，至多仅高于大气压力的含义取决于本申请的情况，但是在任何情形下，从大气压力到高于大气压力大约Ibar的压力(即从O到大约Ibarg)被认为是落入仅高于大气压力的含义范围内。鉴于以绝对压力值表示，其可表示小于大约2bara的压力或者小于2bara的压力。与烃蒸汽泄露相关的潜在危险通过下述方式被降低在至多仅高于大气压力的压力下将第一烃组分以及可选的任何其他烃组分以液态存储在贮存器中，所述压力例如是在小于2bara的压力下,优选地在从Ibara到高达2bara但并不包括2bara的范围中，更优选地在从I. Obara到I. 2bara的范围中，以及仍然更优选地在从I. Obara到I. Ibara的范围中。该方法和设备尤其适于在离岸烃加工设施上或在离岸烃加工设施中使用，所述离 岸烃加工设施诸如是浮式结构(诸如浮式平台)上的离岸天然气液化设备。在这种离岸设施中，空间通常是有限的，并且可能对由易燃烃蒸气的点燃所导致的火灾和/或爆炸需要额外的安全预防措施。在一个优选实施例中，其中烃流还包括第二烃组分，所述方法还可包括以下步骤-在第二分馏装置中分离第一烃组分贫化的底部流，以提供顶部的第二烃组分流以及第二烃组分贫化的底部流；-冷却顶部的第二烃组分流，以提供液化的第二烃组分流；-抽取液化的第二烃组分流的一部分，以提供液化的第二烃组分贮存器流；-依靠制冷剂流对液化的第二烃组分贮存器流进行冷却，以提供冷却且液化的第二烃组分贮存器流以及暖化的制冷剂流；-降低冷却且液化的第二烃组分贮存器流的压力，以提供降低压力的液态第二烃组分贮存器流；-在小于2bar的第二烃组分存储压力下，将降低压力的液态第二烃组分贮存器流存储在液态第二烃组分贮存器中，以用作第二制冷剂组分补给成分。以类似的方式，在烃流还包括第三烃组分的情况下，所述方法还可选择性地包括以下步骤-在第三分馏装置中分离第二烃组分贫化的底部流，以提供顶部的第三烃组分流以及第三烃组分贫化的底部流；-冷却顶部的第三烃组分流，以提供液化的第三烃组分流；-抽取液化的第三烃组分流的一部分，以提供液化的第三烃组分贮存器流；-依靠制冷剂流来对液化的第三烃组分贮存器流进行冷却，以提供冷却且液化的第三烃组分贮存器流以及暖化的制冷剂流；-降低冷却且液化的第三烃组分贮存器流的压力，以提供降低压力的液态第三烃组分贮存器流；-在小于2bara的第三烃组分存储压力下，将降低压力的液态第三烃组分贮存器流存储在液态第三烃组分贮存器中，用作第三制冷剂组分补给成分。在一个优选的方面，用于对液化的第一烃组分贮存器流和任何其他液化的烃组分贮存器流进行冷却的一股或多股制冷剂流从至少一个制冷剂回路中抽取。与至少一个制冷剂回路的这种集成根据需求进行分配，以提供用于冷却一种或多种烃组分贮存器流的专用制冷剂回路，这节省了基本建设费用(CAPEX)。例如，从用于液化烃流(例如天然气流)的预冷却或主制冷剂回路可为第一制冷剂组分贮存器流和任何其他制冷剂组分贮存器流提供冷却负荷(duty)以产生LNG。在一组实施例中，至少一个制冷剂回路包括预冷却制冷剂回路和/或主要冷却制冷剂回路。该主要的冷却剂回路可包括呈混合的主制冷剂形式的主冷却制冷剂。在一个实施例中，制冷剂流将冷却负荷(cooling duty)提供给第一烃组分贮存器换热器，以便对液化的第一烃组分贮存器流进行冷却，该制冷剂流源于混合的主制冷剂或其一部分。可在低于周围环境的温度下提供该冷却负荷，以便对液化的第一烃组分贮存器流进行冷却。
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在另一个实施例中，预冷却制冷剂回路可包括预冷却的制冷剂。当该预冷却的制冷剂是混合的制冷剂合成物时是特别有益的，因为该预冷却的混合的制冷剂可在不同的温度和压力下提供，以使得预冷却的混合的制冷剂的加热曲线与要冷却的烃组分的冷却曲线相匹配，从而增大处理效率。例如，如果在此公开的方法和设备还提供了具有比第一烃组分贮存器流更高比重的第二烃组分贮存器流和/或第三烃组分贮存器流，则它们可依靠预冷却的混合的制冷剂而被冷却，这对于在比冷却的主制冷剂更高的温度下提取热量来说通常更好地被优化。在另一方面，除了烃组分贮存器流之外的流的冷却可通过该至少一个制冷剂回路提供。在一个实施例中，至少一个制冷剂回路可包括预冷却的制冷剂回路，该预冷却的制冷剂回路包括预冷却的混合的制冷剂。顶部的第一烃组分流可通过在低于周围环境的温度下与预冷却的混合的制冷剂或其一部分进行热交换而被冷却，以提供液化的第一烃组分流。可在多个压力下获得预冷却的混合的制冷剂回路中的该预冷却的混合的制冷剂，在这种情况下，可根据冷却曲线选择用于该热交换的适当压力水平。该设备包括补给系统，该补给系统布置成允许至少一个制冷剂回路与液态第一烃组分贮存器之间流体连通。当所存储的降低压力的液态第一烃组分贮存器流需要被用作第一制冷剂组分补给成分时，其可以第一烃组分供应流的形式从液态第一烃组分贮存器经由补给系统流到至少一个制冷剂回路。该补给系统可包括一个或多个烃组分供应流换热器，优选地，每股烃组分供应流至少一个。使第一烃组分供应流从液态第一烃组分贮存器流到至少一个制冷剂回路包括以下步骤-在这种烃组分供应流换热器中加热第一烃组分流，以提供暖化的第一烃组分流；-使该暖化的第一烃组分流可选地经由暖化的第一烃组分流控制阀流到至少一个制冷剂回路。一种类似的方法可用于使得任何第二制冷剂组分补给流和/或第三制冷剂组分补给流流到至少一个制冷剂回路。在一个优选的实施例中，暖化的烃组分流是液体流。它们可被用作用于混合的制冷剂合成物的液态制冷剂组分补给物。诸如在制冷剂压缩机行程(trip)之后，由于制冷剂回路的一部分减压，可能需要大量的用于制冷剂合成物的液态烃组分。该制冷剂合成物的微调可通过使用来自第一烃组分气/液分离器和任何第二烃组分气/液分离器和/或第三烃组分气/液分离器的顶部的蒸汽来实现。图I是用于分馏烃流200的设备I的示意图。烃流200包括至少第一烃组分。优选地，烃流200包括第一烃组分、第二烃组分、第三烃组分、第四烃组分和其他烃组分。第四烃组分可具有比第三烃组分更高的分子量且因而具有更高的沸点，第三烃组分可具有比第二烃组分更高的分子量且因而具有更高的沸点，第二烃组分可具有比第一烃组分更高的分子量且因而具有更高的沸点。在一个优选的实施例中，烃流200可包括如下所限定的烃组分中的一种或多种 -第一组分乙烷；-第二组分丙烷；-第三组分丁烷；以及-第四组分冷凝物。烃流200优选地从天然气中提取，该天然气从天然气储层或石油储层获得，但是可替代地可从另一来源获得，该另一来源包括合成来源，例如费-托反应。如下面更加详细地描述的，烃流200可以是例如在预冷却和提取单元中预处理的结果。烃流200可以是加压流，该加压流具有大于2bara的压力。烃流200可流到第一分馏装置205，烃流在该第一分馏装置中被分离，以提供顶部的第一烃组分流210和第一烃组分贫化的底部流300。在一个实施例中，第一烃组分可以是乙烷，并且第一分馏装置205可以是脱乙烷塔，以使得该顶部的第一烃组分流210是富乙烷流，以及该第一烃组分贫化的底部流300是乙烷贫化的流。顶部的第一烃组分流210可流到第一烃组分换热器215，其在第一烃组分换热器中被冷却，以提供至少部分液化的第一烃组分流220。在一个优选的实施例中，顶部的第一烃组分流210依靠在预冷却的混合制冷剂的回路中循环的预冷却的混合的制冷剂流或其一部分而被冷却。为了简单起见，预冷却的混合的制冷剂回路并未在图I中示出，而是与图2的实施例相关地进行了更加详细的论述。 至少部分液化的第一烃组分流220可流到第一烃组分气/液分离器225，以提供作为底部流的液化的第一烃组分流230a以及提供顶部的第一烃组分蒸气流227。顶部的第一烃组分蒸气流227可被用作燃料气体，或者用作混合的制冷剂回路中的蒸气态的第一制冷剂组分补给物。显然的是，对第一烃组分换热器215的冷却负荷进行调整将改变所生产出的顶部的第一烃组分蒸气流227的量。例如，如果该冷却负荷被降低，则将生产较多的顶部的第一烃组分蒸气流227和较少的液化的第一烃组分流230a。后者可在需要蒸气态的第一制冷剂组分补给物时被实现。液化的第一烃组分流230a可流到可选的第一烃组分泵235，以将(被泵送的)液化的第一烃组分流230b提供给第一烃组分分流装置245。该第一烃组分分流装置245可将(被泵送的)液化的第一烃组分流230分成两部分液化的第一烃组分回流流240a和液化的第一烃组分贮存器流250。液化的第一烃组分回流流240a可流过第一烃组分回流减压装置255 (诸如焦耳-汤姆逊阀)，以提供膨胀的第一烃组分回流流240b。膨胀的第一烃组分回流流240b可流到第一分馏装置205，以改善第一分馏装置中的分离。优选地，膨胀的第一烃组分回流流240b在重力高度高于烃流200的位置处被添加到第一分馏装置205中。液化的第一烃组分贮存器流250然后流到第一烃组分贮存器换热器265，其在该第一烃组分贮存器换热器中与制冷剂流进行热交换。第一烃组分贮存器换热器265提供冷却且液化的第一烃组分贮存器流260和暖化的制冷剂流。在一个优选的实施例中，制冷剂流是来自主冷却制冷剂回路的混合的主制冷剂或其一部分。为了简单起见，该主冷却制冷剂回路并未在图I中示出，而是与图2的实施例相关地进行了更加详细的论述。冷却且液化的第一烃组分贮存器流260可以是具有大于2bara压力的加压流。在存储之前，该冷却且液化的第一烃组分贮存器流260可流到第一烃组分贮存器减压装置·275 (诸如焦耳-汤姆逊阀)，以提供降低压力的液态第一烃组分贮存器流270。该第一烃组分贮存器减压装置275优选地将该冷却且液化的第一烃组分贮存器流260的压力降低到接近小于2bara的存储压力。显然的是，对于将流250的温度降低到第一烃组分在第一烃组分贮存器减压装置275中膨胀时将保持基本上处于液态的程度来说，在第一烃组分贮存器换热器265中冷却该液化的第一烃组分贮存器流250是很重要的。实践中，这意味着该冷却且液化的第一烃组分贮存器流260处于过冷却的状态。降低压力的液态第一烃组分贮存器流270然后可流到液态第一烃贮存器285，用于在小于2bara的压力下存储。液态第一烃贮存器285可以是低温存储罐。优选地，存储压力处于大气压力以上30-70mbar的范围内(即在30_70mbarg的范围中)。在一个实例中，存储压力是大约50mbarg。当第一烃组分是乙烷时，存储温度将低于_89°C，以使液体的
气化最小。来自液态第一烃贮存器285的任何蒸发气可作为第一烃组分蒸发气流290而被移出。如果需要的话，在可选的加热之后，第一烃组分蒸发气流290可流到至少一个制冷剂回路中，用作用于混合的制冷剂合成物的蒸气态的第一制冷剂组分补给物。第一烃组分供应流280是液体流，其可从液态第一烃贮存器285中提取(可选地，由设置在第一烃贮存器285中的第一浸没泵协助)，并且优选地以液体形式流到至少一个制冷剂回路中，作为用于混合的制冷剂合成物的第一制冷剂组分补给物。可选的输送泵283可设置在第一烃组分供应流280中。这与图2的实施例相关地进行了更加详细的论述。回到该第一分馏装置205，第一烃贫化的底部流300可以是加压流，该加压流具有大于2bara的压力。第一烃贫化的底部流300贫化第一烃组分，而富含至少第二烃组分，以及优选地富含第三烃组分、第四烃组分以及其他烃组分。第一烃贫化的底部流300可流到第二分馏装置305，其在该第二分馏装置中被分离，以提供顶部的第二烃组分流310和第二烃组分贫化的底部流400。在一个实施例中，第二烃组分可以是丙烷，并且第二分馏装置305可以是脱丙烷器，以使得顶部的第二烃组分流310是富丙烷流，而第二烃组分贫化的底部流400是丙烷(以及乙烷)贫化的流。
顶部的第二烃组分流310可流到第二烃组分换热器315，其在该第二烃组分换热器中被冷却，以提供至少部分液化的第二烃组分流320。通过冷却水(诸如海水)将冷却负荷提供给第二烃组分换热器315。至少部分液化的第二烃组分流320可流到第二烃组分气/或液分离器325，以提供作为底部流的液化的第二烃组分流330a，以及提供顶部的第二烃组分蒸气流327。顶部的第二烃组分蒸气流327可用作燃料气体，或者用作混合的制冷剂回路中的第二烃组分的蒸气补给物。液化的第二烃组分流330a可流到可选的第二烃组分泵335，以将(被泵送的)液化的第二烃组分流330b提供到第二烃组分分流装置345。该第二烃组分分流装置345可将该(被泵送的)液化的第二烃组分流330b分成两部分液化的第二烃组分回流流340a和液化的第二烃组分贮存器流350。
液化的第二烃组分回流流340a可流过第二烃组分回流减压装置355 (诸如焦耳-汤姆逊阀)，以提供膨胀的第二烃组分回流流340b。该膨胀的第二烃组分回流流340b可流到该第二分馏装置305，以改善第二分馏装置中的分离。优选地，膨胀的第二烃组分回流流340b在比第一烃组分贫化的底部流300重力高度高的位置处被添加到第二分馏装置305 中。液化的第二烃组分贮存器流350然后流到第二烃组分贮存器换热器365，其在该第二烃组分贮存器换热器中与制冷剂流进行热交换。第二烃组分贮存器换热器365提供了冷却且液化的第二烃组分贮存器流360和暖化的制冷剂流。在一个优选的实施例中，制冷剂流是来自预冷却的制冷剂回路中的预冷却的混合的制冷剂或其一部分。优选地，第二烃组分贮存器流350在低于周围温度的温度下与预冷却的混合的制冷剂或其一部分进行热交换。为了简单起见，该预冷却的制冷剂回路并未在图I中示出，而是与图2的实施例相关地进行了更加详细的论述。冷却且液化的第二烃组分贮存器流360可以是加压流，该加压流具有大于2bara的压力。在存储之前，冷却且液化的第二烃组分贮存器流360可流到第二烃组分贮存器减压装置375 (诸如焦耳-汤姆逊阀)，以提供降低压力的液态第二烃组分贮存器流370。第二烃组分贮存器减压装置375优选地将冷却且液化的第二烃组分贮存器流360的压力降低到接近小于2bara的存储压力。显然的是，对于将流350的温度降低到使得第二烃组分在第二烃组分贮存器减压装置375中膨胀时将保持基本上处于液态的程度来说，在第二烃组分贮存器换热器365中对液化的第二烃组分贮存器流350进行冷却是很重要的。实际上，这意味着冷却且液化的第二烃组分贮存器流360处于过冷却状态。降低压力的液态第二烃组分贮存器流370然后可流到用于在小于2bara的压力下进行存储的液态第二烃贮存器385。液态第二烃贮存器385可以是低温存储罐。优选地，存储压力在大气压力以上30-70mbar的范围内。在一个实例中，存储压力是大约50mbarg。当第二烃组分是丙烷时，存储温度将低于_43°C，以使液体的气化最小。来自液态第二烃贮存器385的任何蒸发气可作为第二烃组分蒸发气流390而被移出。如果需要的话，在可选的加热之后，第二烃组分蒸发气流390可流到至少一个制冷剂回路，作为用于混合的制冷剂合成物的蒸气态的第二制冷剂组分补给物。
第二烃组分供应流380是液体流，并且可从液态第二烃贮存器385中提取(可选地，由设置在第二烃贮存器385中的第二浸没泵协助)，并且优选地以液态形式流到至少一个制冷剂回路，作为用于混合的制冷剂合成物的第二制冷剂组分补给物。可选的输送泵383可设置在第二烃组分供应流380中。这与图2的实施例相关地进行了更加详细的论述。回到第二分馏装置305，第二烃贫化的底部流400可以是加压流，该加压流具有大于2bara的压力。第二烃贫化的底部流400贫化第一烃组分和第二烃组分，而富含至少第三烃组分，以及优选地富含第四烃组分以及其他烃组分。第二烃贫化的底部流400可流到第三分馏装置405，其在该第三分馏装置中被分离，以提供顶部的第三烃组分流410和第三烃组分贫化的底部流500。在一个实施例中，该第三烃组分可以是丁烷，且该第三分馏装置405可以是脱丁烷器，以使得顶部的第三烃组分流410是富甲烷流，而第三烃组分贫化的底部流500是丁烷(丙烷和乙烷)贫化的流。第三烃组分贫化的底部流500可以是液体流，并流到第三烃组分底部热交换器 510，其在该第三烃组分底部热交换器中被冷却，以提供冷却且液态的第三烃组分贫化的流520。第三烃组分贫化的底部流500可以在第三烃组分底部热交换器510中依靠冷冻的冷却水流而被冷却。冷却且液态的第三烃组分贫化的流520然后可流到第三烃组分贫化的贮存器减压装置525 (诸如焦耳-汤姆逊阀)，以提供降低压力的液态第三烃组分贫化的贮存器流530。第三烃组分贫化的贮存器减压装置525优选地将冷却且液态的第三烃组分贫化的流520的压力降低到接近小于2bara的存储压力。降低压力的液态第三烃组分贫化的流530然后流到用于在小于2bara的压力下进行存储的液态第三烃组分贫化的贮存器535。该液态第三烃组分贫化的贮存器535可以是存储罐。优选地，存储压力在大气压力以上30-70mbar的范围内。该液态第三烃组分贫化的流可以是烃冷凝物，从而液态第三烃组分贫化的贮存器535可以是冷凝物贮存器。顶部的第三烃组分流410可流到第三烃组分换热器415，其在该第三烃组分换热器中被冷却，以提供至少部分液化的第三烃组分流420。通过冷却水(诸如海水)将冷却负荷提供给第三烃组分换热器415。至少部分液化的第三烃组分流420可流到第三烃组分气/或液分离器425，以提供作为底部流的液化的第三烃组分流430，以及提供顶部的第三烃组分蒸气流427。该顶部的第三烃组分蒸气流427可用作燃料气体。液化的第三烃组分流430a可流到可选的第三烃组分泵435，以将(被泵送的)液化的第三烃组分流430b提供给第三烃组分分流装置445。该第三烃组分分流装置445可将(被泵送的)液化的第三烃组分流430b分成两部分液化的第三烃组分回流流440a和液化的第三烃组分贮存器流450。液化的第三烃组分回流流440a可流到第三烃组分回流减压装置455 (诸如焦耳-汤姆逊阀)，以提供膨胀的第三烃组分回流流440b。该膨胀的第三烃组分回流流440b可流到第三分馏装置405，以改善第三分馏装置中的分离。优选地，膨胀的第三烃组分回流流440b在比第二烃组分贫化的底部流400重力高度高的位置处被添加到第三分馏装置405中。液化的第三烃组分贮存器流450然后流动到第三烃组分贮存器换热器465，其在该第三烃组分贮存器换热器中与制冷剂流进行热交换。第三烃组分贮存器换热器465提供了冷却且液化的第三烃组分贮存器流460和暖化的制冷剂流。在一个优选的实施例中，该制冷剂流是来自预冷却的制冷剂回路中的预冷却的混合的制冷剂或其一部分。优选地，第三烃组分贮存器流450在低于周围温度的温度下与预冷却的混合的制冷剂或其一部分进行热交换。为了简单起见，该预冷却的制冷剂回路并未在图I中示出，而是与图2的实施例相关地进行了更加详细的论述。冷却且液化的第三烃组分贮存器流460可以是加压流，该加压流具有大于2bara的压力。在存储之前，冷却且液化的第三烃组分贮存器流460可流到第三烃组分贮存器减压装置475 (诸如焦耳-汤姆逊阀)，以提供降低压力的液态第三烃组分贮存器流470。第三烃组分贮存器减压装置475优选地将冷却且液化的第三烃组分贮存器流460的压力降低到接近小于2bara的存储压力。显然的是，对于将流450的温度降低到使得第三烃组分在第三烃组分贮存器减压装置475中膨胀时将保持基本上处于液态的程度来说，在第三烃组分贮存器换热器465中对液化的第二烃组分贮存器流450进行冷却是很重要的。实际上，这意味着冷却且液化的 第三烃组分贮存器流460处于过冷状态下。降低压力的液态第三烃组分贮存器流470然后流到用于在小于2bara的压力下进行存储的液态第三烃贮存器485。液态第三烃贮存器485可以是低温存储罐。优选地，存储压力在大气压力以上30-70mbar的范围内。在一个实例中，存储压力是大约50mbarg。当第三烃组分是丁烷时，存储温度将低于0°C，以使液体的气化最小。第三烃组分供应流480可从液态第三烃组分贮存器485中提取(可选地，由设置在第三烃贮存器485中的第三浸没泵协助)，并且优选地以液态形式流到至少一个制冷剂回路(1000、2000)，作为第三制冷剂组分补给供应流。可选的输送泵483可设置在第三烃组分供应流480中。在一个优选的实施例中，在此所公开的方法和设备可用作用于烃供料流40的冷却处理(优选地液化处理)的一部分。图I还提供了用于处理和冷却(尤其是液化)烃供料流40的设备I的示意图。烃流200在预冷却和提取单元10中由烃供料流40制备。而且，预冷却和提取单元10由烃供料流40产生预冷却的富甲烷流170。该预冷却的富甲烷流170随后在至少一个主换热器175中被液化，以提供至少部分(优选全部)液化的烃流180。在现有技术中存在许多用于这种预冷却和提取单元10的已知结构，该预冷却和提取单元制备烃流200 (例如呈天然气液体流的形式)以及预冷却的富甲烷流，通常这种单元包括至少分离步骤和冷却步骤。举例来说，在图I中更详细地示出了一种这样的构造。这将在下文中进一步描述。烃供料流40可以是要被冷却和液化的任何适当的气体流，但是通常是天然气流。通常，天然气流是主要包含甲烷的烃合成物。优选地，烃供料流40包括至少50mol %的甲烷，更优选地包括至少80mol %的甲烷。烃合成物(诸如天然气)还可包含非烃类，诸如H20、N2、C02、Hg、H2S和其他硫化物等。如果期望的话，天然气可在进行冷却和任何液化之前进行预处理。这种预处理可包括降低和/或移除不期望的组分(诸如CO2和H2S)步骤或其他步骤(诸如早期冷却、预加压或类似步骤)。由于这些步骤对于本领域技术人员来说是公知的，它们的机构在此不再进一步论述。因而，术语“烃供料流”40还可包括在任何处理(这种处理包括净化)之前的合成物，以及已经被部分地、大体上或全部地处理过以便减少和/或移除至少一种化合物或物质(包括但不限于硫、硫化物、二氧化碳、水和汞)的任何合成物。根据来源，天然气可包含不同量的比甲烷重的烃，尤其是乙烷、丙烷和丁烷，以及可能更少量的戊烷和芳烃。该合成物根据气体的类型和场所而改变。通常地，由于多种理由，比甲烷重的这些烃在任何显著的冷却之前从烃供料流中被不同程度地移除，该多种理由例如是具有不同的冻结或液化温度，该不同的冻结或液化温度可使得它们阻塞甲烷液化设备的各部分或者为液化产品提供期望的规格。通过脱甲烷塔，C2+烃可从烃供料流中分离出，或者它们在烃供料流中的含量降低，这将提供顶部的富甲烷的烃流和底部的包含C2+烃的贫甲烷流。底部的包含C2+烃的贫甲烷流是在此所使用的优选的烃流200。底部的贫甲烷的·流流到上述的其他分离器，以提供单独的烃组分和冷凝物。在分离之后，富甲烷流被冷却。富甲烷流逆着至少一个制冷剂回路中的至少一个制冷剂流而流动。这种制冷剂回路可包括至少一个制冷剂压缩机，以压缩至少部分蒸发的制冷剂流，从而提供压缩的制冷剂流。压缩的制冷剂流然后可在冷却器(诸如空气冷却器或水冷却器)中被冷却，以提供制冷剂流。制冷剂压缩机可通过至少一个涡轮机或电动机被驱动。可在至少一个阶段中实现富甲烷流的冷却。初始冷却(也称为预冷却或辅助冷却)可通过使用预冷却制冷剂回路的预冷却制冷剂(例如单一制冷剂或混合的制冷剂)而在至少一个预冷却换热器中实现，以提供预冷却的富甲烷流。预冷却的富甲烷流优选地例如在低于o°c的温度下被部分液化。优选地，这些预冷却换热器可包括预冷却的阶段，其中任何随后的冷却在至少一个主换热器中进行，以便在至少一个主要的冷却阶段和/或次要冷却阶段中将预冷却的富甲烷流的一部分液化。由此，可包括两个或更多个冷却阶段，每个阶段具有至少一个步骤、部分等。例如，每个冷却阶段可包括一个到五个换热器。富含甲烷的烃和/或制冷剂或者它们的一部分可以不流过冷却阶段的所有换热器和/或所有相同的换热器。在一个实施例中，烃可在包括两个或三个冷却阶段的方法中被冷却和液化。预冷却阶段优选地趋于将富甲烷流的温度降低到低于0°c，通常处于-20°c到-70°c的范围中。用作两个或更多个预冷却换热器的换热器在现有技术中是公知的。这些预冷却换热器优选地是管壳式换热器。主要的冷却阶段优选地与该预冷却阶段分开。也就是说，主要的冷却阶段包括至少一个独立的主要换热器。该主要的冷却阶段优选地趋于将烃(通常是通过预冷却阶段冷却的富含甲烷的至少一部分)的温度降低到-100°C以下。任何主要的换热器中的至少一个优选地是绕管式换热器或者管壳式换热器。可选地，该主要的换热器在其壳体内部可包括超过两个冷却部段，并且每个冷却部段可被认为是一冷却阶段或者被认为是相对于另一冷却位置独立的“换热器”。
在另一个实施例中，预冷却的制冷剂流和任何主要制冷剂流中的一个或两个可流过至少一个换热器，优选地流过两个或更多个预冷却和主要的换热器，以提供冷却的制冷剂流。如果制冷剂是混合的制冷剂回路(诸如任何预冷却的制冷剂回路和任何主要制冷剂回路中的一个或两个)中的混合的制冷剂，则混合的制冷剂可由选自下述组中的两种或更多种组分的混合物形成，该组包括以下组分氮气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、戊烷等等。在单独的或重叠的制冷剂回路或其他冷却回路中可使用至少一个其他制冷剂。任何预冷却的制冷剂回路可包括混合的预冷却制冷剂。任何主要的冷却的制冷剂可包括混合的主要制冷剂。如在此所指出的混合的制冷剂或混合的制冷剂流包括至少5mol %的两种不同的组分。更优选地，混合的制冷剂包括下述组中的两种或更多种，该组包括氮气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷和戊烷。用于预冷却的混合制冷剂的常见合成物可以是
甲烷(Cl)0_20mol%；乙烷(C2)5_80mol%;丙烷(C3)5_80mol%;丁烷(C4)0_15mol% ；总成分包括100mol%。用于主要的冷却混合制冷剂的常见合成物可以是氮气0_25mol% ；甲烷(Cl)20_70mol%;乙烷(C2)30_70mol%;丙烷(C3)0_30mol%；丁烷(C4)0_15mol% ；总成分包括IOOmol %。优选地，在此所描述的冷却的(尤其是液化的)富甲烷流可存储在至少一个存储罐中。在另一个优选的实施例中，如果烃供料流40源于天然气，则冷却的(优选液化的)富甲烷流可以是液化天然气(LNG)流。用于处理和液化烃流的许多方法在现有技术中是已知的。图I提供了一种这样的示例性方法。现提供一种烃供料流40 (诸如源于天然气的流)。烃供料流40优选地包括甲烷和至少第一烃组分以及可选的第二烃组分和第三烃组分，(诸如乙烷、丙烷和丁烷)，如上所述。烃供料流40优选地呈适于冷却的形式，以使得其可被预处理从而减少和/或移除不期望的组分(诸如CO2和H2S)。烃供料流40优选地是加压流，其可流到预冷却和提取单元10。在图I中所示的实例中，烃供料流40首先流动到烃供料分离器75中，该烃供料分离器包括在预冷却和提取单元中。该烃供料分离器可以是任何类型的气/液分离器。该烃供料分离器75提供了顶部的烃供料蒸气流80以及烃供料液态底部流90。烃供料蒸气流80可以在顶部烃蒸气流膨胀装置95 (诸如透平式膨胀器)中被膨胀，以提供膨胀的顶部烃供料流100。该膨胀的顶部烃供料流100可流到供料分馏装置115 (诸如洗涤塔或脱甲烷塔)，以提供富甲烷的顶部流120以及烃流200。烃流200根据在此所公开且如上所述的方法而被进一步分馏。源于烃供料分离器75的烃供料液态底部流90可在底部供料流膨胀装置105 (诸如焦耳-汤姆逊阀)中被膨胀，以提供膨胀的底部烃供料流110。膨胀的底部烃供料流110可流到供料分馏装置115，以改善烃组分在供料分馏装置中的分离。优选的是，膨胀的底部烃供料流90在比膨胀的顶部烃供料流100重力高度低的位置处流到供料分馏装置115中。来自供料分馏装置115的富含甲烷的顶部流120可流到至少一个富甲烷流压缩机125、135。在图I中所示的实施例中，设置第一富甲烷流压缩机125，该第一富甲烷流压缩机由顶部烃蒸气流膨胀装置95经由轴97进行机械驱动。第一富甲烷流压缩机125提供了第一压缩的富甲烷的顶部流130。该第一压缩的富甲烷的顶部流130然后可通过第二富甲烷流压缩机135进行压缩，该第二富甲烷流压缩机由富甲烷流压缩机驱动器137进行机械驱动。富甲烷流压缩机驱动器137可选自气体涡轮机、汽轮机和电动机。·
第二富甲烷流压缩机135提供了富甲烷流140。富甲烷流140可流到至少一个预冷却换热器145、155、165，其中，富甲烷流依靠预冷却制冷剂被冷却。该预冷却制冷剂可以是混合的预冷却制冷剂。图I分别示出了第一预冷却换热器145、第二预冷却换热器155和第三预冷却换热器165，它们分别提供了第一冷却的富甲烷流150、第二冷却的富甲烷流160和预冷却的富甲烷流。优选的是，多个预冷却换热器145、155、165与混合的预冷却制冷剂一起使用，该混合的预冷却制冷剂可设置成在每个预冷却换热器145、155、165中处于不同的压力下(如与图2的实施例相关的描述)。至少一个预冷却换热器145、155、165最终提供了预冷却的富甲烷的烃流170。预冷却的富甲烷的烃流170可流到主要的换热器175中，用于冷却以及优选地用于液化。主要的换热器175可以是管壳式换热器或绕管式换热器。预冷却的富甲烷的烃流170可在主要的换热器175中依靠主要制冷剂回路中的主要制冷剂而被冷却以及优选地被液化，从而提供至少部分(优选全部)液化的烃流180，例如 LNG。在一个可替代的实施例中，在图I中并未详细描述的可替代的预冷却和提取单元中，在烃供料流流过洗涤塔中用于进行分离之前，烃供料流可依靠预冷却的制冷剂而被预冷却。洗涤塔提供了烃流和富甲烷的顶部流，该烃流可根据在此所公开的方法和设备进行分馏。富甲烷的顶部流可流到顶部流换热器，其在该顶部流换热器中被冷却，以提供冷却的富甲烷的顶部流。该冷却的富甲烷的顶部流然后流到顶部流聚集器，该顶部流聚集器提供了富甲烷的聚集器顶部流以及顶部流聚集器底部流，该顶部流聚集器底部流可作为回流返回到洗涤塔。富甲烷的聚集器顶部流可流到主要的换热器，用于依靠主要冷却制冷剂进行冷却以及优选地进行液化，以提供至少部分(优选全部)液化的烃流180。图I并未示例性示出可在在此所描述的设备和方法中使用的预冷却和主要冷却制冷剂回路。图2提供了用于液化和优选地液化富甲烷流140a的设备的图示性方案，示出了示例性的预冷却制冷剂回路1000 (包括混合的预冷却制冷剂)以及示例性的主要冷却制冷剂回路2000 (包括混合的主要冷却制冷剂)。富甲烷流140a可通过对来自如上所述的供料分馏装置的富甲烷的顶部流进行压缩来提供。富甲烷流140a可流到第一预冷却换热器145a。该第一预冷却换热器145a可以是高压预冷却换热器145a。富甲烷流140a被冷却，并且与混合的预冷却制冷剂进行间接热交换，该混合的预冷却制冷剂在高压预冷却换热器145a的壳侧中以高压蒸发。优选的是，富甲烷流140a在高压预冷却换热器145a中被部分冷凝。冷却(优选部分冷凝)的烃离开高压预冷却换热器145a，作为第一冷却的富甲烷流150a。下面将进一步详细描述预冷却制冷剂的操作，该预冷却制冷剂处于预冷却制冷剂回路1000中。第一冷却的富甲烷流150a可流到第二预冷却换热器155a。该第二预冷却换热器155a可以是中等压力的预冷却换热器155a。第一冷却的富甲烷流150a被冷却，并且与混合的预冷却制冷剂进行间接热交换，该混合的预冷却制冷剂在中等压力的预冷却换热器155a的壳侧中以中等压力操作。优选的是，如果富甲烷流140a没有在高压预冷却换热器145a中被部分冷凝，则第一冷却的富甲烷流150a在中等压力的预冷却换热器155a中被部分冷 凝。冷却的(优选部分冷凝的)烃离开中等压力换热器155a，作为第二冷却的富甲烷流160a。该第二冷却的富甲烷流160a可流到第三预冷却换热器165a。该第三预冷却换热器165a可以是低压预冷却换热器165a。该第二冷却的富甲烷流160a被冷却，且与混合的预冷却制冷剂进行间接热交换，该混合的预冷却制冷剂在低压预冷却换热器165a的壳侧中以低压操作。优选的是，如果第一冷却的富甲烷流150a没有在中等压力预冷却换热器155a中被部分冷凝，则第二冷却的富甲烷流160a在低压预冷却换热器165a中被部分冷凝。冷却的(优选部分冷凝的)烃离开低压预冷却换热器165a，作为预冷却的富甲烷流170a。描述预冷却换热器的术语“高压”、“中等压力”以及“低压”以相对含义使用。也就是说，低压预冷却换热器165a的壳侧压力小于中等压力预冷却换热器155a的壳侧压力。中等压力预冷却换热器155a的壳侧压力小于高压预冷却换热器145a的壳侧压力。这些压力可根据混合的预冷却制冷剂成分以及要被预冷却的流的成分而改变。适当的操作压力对于本领域技术人员来说是已知的。在这些图中未示出的一个可替代实施例中，可设置两个而并非三个预冷却换热器，以用于与混合的预冷却制冷剂一起使用。例如，可使用高压预冷却换热器和低压预冷却换热器，其中该高压预冷却换热器在比低压预冷却换热器更高的壳侧压力下操作。预冷却的富甲烷流170a可在通到主要的换热器175a之前流到可选的主要的换热器分离鼓(knock out drum) 1850该主要的换热器分离鼓185在顶部提供了预冷却的富甲烷的蒸气流190。预冷却的富甲烷的蒸气流190可流到主要的换热器175a，在该处，其依靠混合的主要制冷剂而被至少部分(优选地全部)液化，以提供至少部分(优选全部)液化的烃流180ao图2的设备还公开了在第一预冷却换热器145a、第二预冷却换热器155a和第三预冷却换热器165a中对流进行冷却。在此所公开的方法对于混合的主要制冷剂的冷却特别有益，该混合的主要制冷剂用于在主要的换热器175a中对预冷却的富甲烷的蒸气流190进行进一步冷却和至少部分液化。混合的主要制冷剂在四个阶段中被优选地冷却并且更优选地被部分冷凝。混合的主要制冷剂可流过一个或多个主要制冷剂冷却器2015，以及在预冷却阶段中流过高压预冷却换热器145a、中等压力预冷却换热器155a和低压预冷却换热器165a。主要制冷剂流2010可以是由至少一个主要冷却制冷剂压缩机2225所提供的压缩流，其流到一个或多个冷却器2015(诸如空气冷却器或水冷却器)，以提供第一冷却的混合的主要制冷剂流2020。该第一冷却的主要制冷剂流2020可流到高压预冷却制冷剂换热器145a。该混合的制冷剂通过与混合的预冷却制冷剂进行间接热交换而被冷却，该混合的预冷却制冷剂在高压预冷却换热器145a的壳侧中在高压下蒸发。冷却的混合的主要制冷剂离开高压预冷却换热器145a，作为第二冷却的主要制冷剂流2030。该第二冷却的主要制冷剂流2030可流到中等压力的预冷却制冷剂换热器155a。该混合的制冷剂可通过与混合的预冷却制冷剂进行间接热交换而被冷却，该混合的预冷却制冷剂在中等压力预冷却换热器155a的壳侧中在中等压力下蒸发。冷却的混合的主要制 冷剂离开中等压力预冷却换热器155a，作为第三冷却的主要制冷剂流2040。第三冷却的主要的制冷剂流2040可流到低压预冷却换热器165a。该混合的制冷剂通过与预冷却制冷剂进行间接热交换而被冷却以及优选地被部分冷凝，该预冷却制冷剂在低压预冷却换热器165a的壳侧中在低压下蒸发。该冷却的混合的主要制冷剂离开低压预冷却换热器165a，作为预冷却的混合的主要制冷剂流2050。该预冷却的混合的主要制冷剂流2050可流到主要制冷剂分离装置2055 (诸如气/液分离器)。该主要制冷剂分离装置2055提供了分别流到主要的换热器175a中的第一部分主要制冷剂流2060和第二部分主要制冷剂流2110。第一部分主要制冷剂流2060优选地是在顶部从主要制冷剂分离装置2055中取出的蒸气流。该第二部分主要制冷剂流2110优选地是从主要制冷剂分离装置2055的底部取出的液态流。该第一部分主要制冷剂流2060和第二部分主要制冷剂流2110在主要的换热器175a中被自动冷却、被膨胀且流到该换热器的壳侧，以提供冷却。尤其是，第一部分主要制冷剂流2060在主要的换热器175a中依靠混合的主要制冷剂而被冷却，优选地被至少部分液化，并且从换热器中排出，以提供冷却的第一部分主要制冷剂流2070。该冷却的第一部分主要制冷剂流2070然后可流到至少一个第一部分主要制冷剂膨胀装置(诸如焦耳-汤姆逊阀)，以提供膨胀的第一部分主要制冷剂流2080。该膨胀的第一部分主要制冷剂流2080然后可流到主要的换热器175a的壳侧，以提供冷却。该第二部分主要制冷剂流2110在主要的换热器175a中依靠混合的主要制冷剂而被冷却，并且从该换热器中排出，以提供冷却的第二部分主要制冷剂流2120。该冷却的第二部分主要制冷剂流2120可在冷却的第二部分分流装置2125中被分流，从而提供冷却的第二部分主要制冷剂持续流2130和冷却的第二部分主要制冷剂侧流2160，以作为制冷剂流。该冷却的第二部分主要制冷剂连续流2130可以在至少一个第二部分主要制冷剂膨胀装置2135(诸如焦耳-汤姆逊阀)中膨胀，以提供膨胀的第二部分主要制冷剂流2140。该膨胀的第二部分主要制冷剂流2140可如下所述与膨胀的第二部分主要制冷剂侧流2180在第二部分流的组合装置2145中相组合，以提供组合的膨胀的第二部分主要制冷剂流2150。该组合的膨胀的第二部分主要制冷剂流2080然后可流到主要的换热器175a的壳侧，以提供冷却。
冷却的第二部分主要制冷剂侧流2160可用于将冷却负荷提供给第一烃组分贮存器换热器265a。在这样的实施例中，冷却的第二部分主要制冷剂侧流2160与液化的第一烃组分贮存器流(图I中250)进行热交换，而提供暖化的第二部分主要制冷剂侧流2170(作为暖化的制冷剂流)以及冷却且液化的第一烃组分贮存器流(图I中260)。主要制冷剂与预冷却的富甲烷的蒸气流190以及第一部分主要制冷剂流2060和第二部分主要制冷剂流2110进行间接热交换，以冷却这些流并且暖化该主要制冷剂。该暖化的主要制冷剂在主要的换热器175a的底部处或其附近被排出，作为暖化的主要制冷剂流 2210。该暖化的主要制冷剂流2210流到主要制冷剂压缩机分离鼓2215。该主要制冷剂压缩机分离鼓2215提供了主要制冷剂压缩机供料流2220。该主要制冷剂压缩机供料流2220基本上是气态的。主要制冷剂压缩机供料流2220可流到主要冷却制冷剂压缩机2225，在其中，其被压缩以提供作为压缩流的主要制冷剂流2010。该主要冷却制冷剂压缩机2225通过主要制 冷剂压缩机驱动器2235 (诸如气体或蒸汽涡轮机或者电动机)经由主要制冷剂压缩机驱动轴2245被机械驱动。图2示出了一个便利的方式，其中暖化的第二部分主要制冷剂侧流2170可返回到主要冷却制冷剂回路2000。暖化的第二部分主要制冷剂侧流2170可流到至少一个暖化的第二部分主要制冷剂膨胀装置2175，以提供膨胀的第二部分主要制冷剂侧流2180。膨胀的第二部分主要制冷剂侧流2180可与膨胀的第二部分主要制冷剂流2140相组合，并且流到主要的换热器175a，作为组合且膨胀的第二部分主要制冷剂流2150(如上所述)。可替代地，如图3中所图示的，冷却的第二部分主要制冷剂侧流2160在被供给到第一烃组分贮存器换热器265a之前流过至少一个冷却的第二部分主要制冷剂膨胀装置2176 (优选地呈焦耳-汤姆逊阀的形式)。在这种情况下，暖化的第二部分主要制冷剂侧流2170可通过将其直接供给到主要制冷剂压缩机分离鼓2215中而返回到主要冷却制冷剂回路2000。因此，第一烃组分贮存器流260的温度可在第一烃组分贮存器换热器265a的出口处通过操纵冷却的第二部分主要制冷剂膨胀装置2176而被控制。可选地，暖化的第二部分主要制冷剂侧流2170还可流到暖化的第二部分主要制冷剂膨胀装置2175，以使得其压力与暖化的主要制冷剂流2210的压力相匹配。仍可替代地(未示出)，冷却的第二部分主要制冷剂侧流2160可从膨胀的第二部分主要制冷剂流2140中取出。回到如图2所示的预冷却的制冷剂回路1000，混合的预冷却制冷剂的预冷却的制冷剂流1010通过预冷却的制冷剂压缩机1505而被提供为压缩流。预冷却的制冷剂压缩机1505通过预冷却的制冷剂压缩机驱动器1515(诸如气体或蒸汽涡轮机或者电动机)经由预冷却的制冷剂压缩机驱动轴1525而被机械驱动。该预冷却的制冷剂流1010优选地在很高压力下提供。预冷却的制冷剂流1010可在一个或多个预冷却制冷剂冷却装置1015(诸如空气冷却器或水冷却器)中被冷却，以提供第一冷却的预冷却制冷剂流1020。该第一冷却的预冷却制冷剂流1020可流到第一冷却的预冷却组合装置1025，该组合装置连接到补给系统600，该补给系统布置用于建立预冷却制冷剂回路1000与第一烃组分贮存器285或较高烃组分贮存器385中的一个或多个之间的流体连通。在图2的实施例中，补给系统600提供了预冷却的制冷剂补给流630，其可在组合装置1025中与第一冷却的预冷却制冷剂流1020相组合，以提供预冷却的制冷剂存贮器供料流1030。预冷却的制冷剂补给流630可包括该第一烃组分和第二烃组分中的一种或两种。例如，第一烃组分供应流280是来自液态第一烃组分供应贮存器的液体流，并可流到第一烃组分供应流换热器605。第一烃组分供应流换热器605将第一烃组分流280暖化，以提供暖化的第一烃组分流610(其可以是液体流)。第一烃组分流280可通过与任何适当的加热介质606 (诸如水/乙二醇流，海水流或丙烷流)进行热交换而被暖化，这取决于设计喜好。可替代地，加热介质606在选定压力下以蒸气流的形式进行提供，以使得蒸气在暖化第一烃组分流280的影响下而冷凝。利用冷凝蒸气流作为加热介质的益处在于由于依靠冷的第一烃组分供应流280进行冷冻所导致的加热介质的固化危险比在使用液体或升华蒸气时更低。此外，如果允许蒸汽在其与冷的第一烃组分供应流280进行热交换期间而冷凝，则每单位质量的加热介质以潜热形式可增添较高的热量。适当的蒸气流的良好实例是水蒸汽流。水蒸汽可以任何已知的方式(诸如在燃烧·锅炉中或者在废热回收锅炉中)产生。这种废热回收锅炉可通过来自气体涡轮机的热气体涡轮机排气流而被加热。适当地，其可以是气体涡轮机，该气体涡轮机可用作在此所描述的方法和设备中的压缩机驱动器(例如预冷却的制冷剂压缩机驱动器1515、主要制冷剂压缩机驱动器2235或富甲烷流的压缩机驱动器137)，和/或用作用于产生供这些压缩机驱动器中的一个或多个使用的电能的发电机的驱动器。优选地,该水蒸汽流处于介于2bara到IObara的压力下。采用处于相当低的压力下的水蒸汽的优点在于水蒸气可源于使用高压水蒸气流的单元(诸如汽轮机)的废水蒸汽流。适当地，其可以是蒸汽涡轮机，蒸汽涡轮机可用作在此所描述的方法和设备中的压缩机驱动器(例如预冷却的制冷剂压缩机驱动器1515、主要制冷剂压缩机驱动器2235或富甲烷流的压缩机驱动器137)，和/或用作用于产生供这些压缩机驱动器中的一个或多个使用的电能的发电机的驱动器。而且，利用低压水蒸汽流(例如具有IObara的压力)比利用高压水蒸汽流，更易于满足用于第一烃组分供应流换热器605的压力容器规格。暖化的第一烃组分流610可流过暖化的第一烃流控制阀615，以提供受控制的第一烃组分流620。该受控制的第一烃组分流620可通过烃组分流组合装置625而流到预冷却的制冷剂补给流630。暖化的第一烃组分流610的压力可以在30bara以上，例如介于30bara与55bara之间，优选地稍微超过至少一个制冷剂回路中的制冷剂压力，在该制冷剂回路中，暖化的第一烃组分流610被注入。温度在从5°C到35°C范围内。在一个实例中，暖化的第一烃组分流610中的压力是41bara，并且其温度是25°C。在另一实例中，暖化的第一烃组分流610中的压力是41bara，并且其温度是10°C。第二烃组分供应流380是源于液态第二烃组分供应贮存器的液体流，可流到第二烃组分供应流换热器635。第二烃组分供应流换热器635暖化第二烃组分流380，以提供暖化的第二烃组分流640，该暖化的第二烃组分流是液体流。第二烃组分流380可依靠任何适当的加热介质636 (例如如上针对该第一烃组分供应流换热器605所述的，如水/乙二醇流、海水流、丙烷流或者水蒸汽流)而被暖化，这取决于设计喜好。暖化的第二烃组分流640可流过暖化的第二烃组分流控制阀645，以提供受控制的第二烃组分流650。受控制的第二烃组分流650可通过烃组分流组合装置625而流到预冷却的制冷剂补给流630。暖化的第二烃组分流640的压力可在30bara以上,例如介于30bara到55bara之间。温度可以处于5°C到35°C范围内。在一个实例中，暖化的第二烃组分流640中的压力是41bara，并且其温度是25°C。在另一实例中，暖化的第二烃组分流640中的压力是41bara，并且其温度是10°C。预冷却的制冷剂存贮器供料流1030可流到预冷却的制冷剂聚集器1035。该预冷却的制冷剂可从该预冷却的制冷剂聚集器1035中排出，作为预冷却的制冷剂供应流1040。该预冷却的制冷剂供应流1040可流到高压的预冷却换热器145a。该很高压力的混合的预冷却制冷剂通过与混合的预冷却制冷剂进行间接热交换而被自动冷却，该混合的预冷却制 冷剂在高压的预冷却换热器145a的壳侧中在高压下蒸发。冷却且混合的预冷却制冷剂离开高压的预冷却换热器145a，作为第一冷却的预冷却制冷剂流1050。第一冷却的预冷却制冷剂流1050可流到第一冷却的预冷却制冷剂分离装置1055，以提供连续的第一冷却的预冷却制冷剂流1110以及第一冷却的预冷却制冷剂分流流 1060。第一冷却的预冷却制冷剂分流流1060流到第一冷却的预冷却制冷剂膨胀装置1065(诸如焦耳-汤姆逊阀)，以提供高压预冷却制冷剂流1070。第一冷却的预冷却制冷剂分流流1060被膨胀到高压的预冷却换热器145a壳侧的操作压力。高压预冷却制冷剂流1070然后流到高压的预冷却换热器145a的壳侧，以对预冷却制冷剂供应流1040、富甲烷流140a和第一冷却的混合的主要制冷剂流2020提供冷却。高压预冷却制冷剂在高压预冷却换热器145a中被暖化并且被至少部分蒸发。该暖化且至少部分蒸发的高压预冷却制冷剂从高压预冷却制冷剂换热器145a中排出，作为高压预冷却制冷剂返回流1080。高压预冷却制冷剂返回流1080可流到高压预冷却制冷剂分离鼓1085，以在使高压预冷却制冷剂作为高压预冷却制冷剂蒸汽返回流1090流到预冷却制冷剂压缩机1505之前移除任何液相。由第一冷却的预冷却制冷剂分离装置1055所提供的连续的第一冷却的预冷却制冷剂流1110可流到中等压力的预冷却制冷剂换热器155a。高压混合的预冷却制冷剂通过与混合的预冷却制冷剂进行间接热交换而被自动冷却，该混合的预冷却制冷剂在中等压力的预冷却换热器155a的壳侧中在中等压力下蒸发。冷却的混合预冷却制冷剂离开中等压力的预冷却制冷剂换热器155a，作为第二冷却的预冷却制冷剂流1120。第二冷却的预冷却制冷剂流1120可流到第二冷却的预冷却制冷剂分离装置1125，以提供连续的第二冷却的预冷却制冷剂流1210以及第二冷却的预冷却制冷剂分流流 1130。第二冷却的预冷却制冷剂分流流1130可流到第二冷却的预冷却制冷剂膨胀装置1135(诸如焦耳-汤姆逊阀)，以提供中等压力的预冷却制冷剂流1140。第二冷却的预冷却制冷剂分流流1130被膨胀到中等压力的预冷却换热器155a壳侧的操作压力。
中等压力预冷却制冷剂流1140然后可流到中等压力的预冷却换热器155a的壳侦牝以对连续的第一冷却的预冷却制冷剂流1110、第一冷却的富甲烷流150a以及第二冷却的混合的主要制冷剂流2030提供冷却。中等压力预冷却制冷剂在中等压力预冷却换热器155a中被暖化并且被至少部分蒸发。暖化且至少部分蒸发的中等压力预冷却制冷剂从中等压力预冷却制冷剂换热器155a中排出，作为中等压力预冷却制冷剂返回流1150。中等压力预冷却制冷剂返回流1150可如下所述通过使用中等压力预冷却的制冷剂组合装置1155与组合的暖化的中等压力预冷却制冷剂侧流1260相组合，以提供组合的中等压力预冷却制冷剂返回流1160。组合的中等压力预冷却制冷剂返回流1160可流到中等压力预冷却制冷剂分离鼓1165，以在将中等压力预冷却制冷剂作为中等压力预冷却制冷剂蒸气返回流1170流到预冷却制冷剂压缩机1505之前移除任何液相。
由第二冷却的预冷却制冷剂分离装置1125所提供的连续的第二冷却的预冷却制冷剂流1210可流到连续的第二冷却的预冷却制冷剂分离装置1215。连续的第二冷却的预冷却制冷剂分离装置1215提供了另一连续的第二冷却的预冷却制冷剂流1310以及第二冷却的预冷却制冷剂侧流1220。第二冷却的预冷却制冷剂侧流1220流到第二冷却的预冷却制冷剂侧流分离装置1225，以分别提供第一部分第二冷却的预冷却制冷剂侧流1230a和第二部分第二冷却的预冷却制冷剂侧流1230b。第一部分第二冷却的预冷却制冷剂侧流1230a和第二部分第二冷却的预冷却制冷剂侧流1230b流到第一部分第二预冷却制冷剂膨胀装置1235a和第二部分第二预冷却制冷剂膨胀装置1235b，以分别提供第一部分中等压力预冷却制冷剂侧流1240a和第二部分中等压力预冷却制冷剂侧流1240b。第一部分第二冷却的预冷却制冷剂侧流1230a和第二部分第二冷却的预冷却制冷剂侧流1230b可被膨胀到中等压力预冷却换热器155a壳侧的中等压力。第一部分中等压力预冷却制冷剂侧流1240a可将冷却负荷提供给第一烃换热器215a。第一部分中等压力预冷却制冷剂侧流1240a可与顶部的第一烃组分流(图I中的210)进行热交换，以提供暖化的第一部分中等压力预冷却制冷剂侧流1250a以及至少部分液化的第一烃组分流(图I中的220)。第二部分中等压力预冷却制冷剂侧流1240b可将冷却负荷提供给第三烃组分贮存器换热器465a。第二部分中等压力预冷却制冷剂侧流1240b可与液化的第三烃组分贮存器流进行热交换(图I中的450)，以提供暖化的第二部分中等压力预冷却制冷剂侧流1250b以及冷却且液化的第三烃组分贮存器流(图I中的460)。暖化的第一部分中等压力预冷却制冷剂侧流1250a和第二部分中等压力预冷却制冷剂侧流1250b可在暖化的中等压力预冷却制冷剂侧流组合装置1255中被混合，以提供组合的暖化的中等压力预冷却制冷剂侧流1260。由连续的第二冷却的预冷却制冷剂分离装置1215所提供的另一连续的第二冷却的预冷却制冷剂流1310可流到低压预冷却制冷剂换热器165a。中等压力的混合预冷却制冷剂通过与混合的预冷却制冷剂进行间接热交换而被自动冷却，该混合的预冷却制冷剂在低压预冷却换热器165a的壳侧中在低压下蒸发。冷却的混合预冷却制冷剂离开低压预冷却制冷剂换热器165a，作为第三冷却的预冷却制冷剂流1320。
第三冷却的预冷却制冷剂流1320可流到第三冷却的预冷却制冷剂分离装置1325，以提供连续的第三冷却的预冷却制冷剂流1410以及第三冷却的预冷却制冷剂分流流 1330。第三冷却的预冷却制冷剂分流流1330可流到第三冷却的预冷却制冷剂膨胀装置1335 (诸如焦耳-汤姆逊阀)，以提供低压预冷却制冷剂流1340。第三冷却的预冷却制冷剂分流流1330被膨胀到低压预冷却换热器165a壳侧的操作压力。低压预冷却制冷剂流1340然后流到低压预冷却换热器165a的壳侧，以对另一连续的第二冷却的预冷却制冷剂流1310、第二冷却的富甲烷流160a以及第三冷却的混合主要制冷剂流2040提供冷却。低压预冷却制冷剂在低压预冷却换热器165a中被暖化并被至少部分蒸发。该暖化并至少部分蒸发的低压预冷却制冷剂从低压预冷却制冷剂换热器165a中排出，作为低压预冷却制冷剂返回流1350。低压预冷却制冷剂返回流1350可如下所述通过使用低压预冷却制冷剂组合装置1355与组合的暖化的低压预冷却制冷剂连续流1450相混合，以提供组合的低压预冷却制 冷剂返回流1360。组合的低压预冷却制冷剂返回流1360可流到低压预冷却制冷剂分离鼓1365,以在将低压预冷却制冷剂作为低压预冷却制冷剂蒸气返回流1370流到预冷却制冷剂压缩机1505之前移除任何液相。由第三冷却的预冷却制冷剂分离装置1325所提供的连续的第三冷却的预冷却制冷剂流1410可流到第三冷却的预冷却制冷剂连续流分离装置1415，以分别提供第一部分第三冷却的预冷却制冷剂连续流1420a和第二部分第三冷却的预冷却制冷剂连续流1420b。第一部分的第三冷却的预冷却制冷剂连续流1420a和第二部分第三冷却的预冷却制冷剂连续流1420b可流到第一部分第三预冷却制冷剂膨胀装置1425a和第二部分第三预冷却制冷剂膨胀装置1425b，以分别提供第一部分低压预冷却制冷剂连续流1430a和第二部分低压预冷却制冷剂连续流1430b。第一部分的第三冷却的预冷却制冷剂连续流1420a和第二部分第三冷却的预冷却制冷剂连续流1420b可被膨胀到低压预冷却换热器165a壳侧的低压。第一部分低压预冷却制冷剂连续流1430可向烃供料流换热器65a提供冷却负荷。第一部分低压预冷却制冷剂连续流1430a可与烃供料流(图I中的40)进行热交换，以提供暖化的第一部分低压预冷却制冷剂连续流1440a以及冷却的烃供料流。冷却的烃供料流可流到烃供料分离器(图I中的75)。第二部分低压预冷却制冷剂侧流1430b可向第二烃组分贮存器换热器365a提供冷却负荷。第二部分低压预冷却制冷剂连续流1430b可与液化的第二烃组分贮存器流(图I中的350)进行热交换，以提供暖化的第二部分低压预冷却制冷剂连续流1440b以及冷却且液化的第二烃组分贮存器流(图I中的360)。暖化的第一部分低压预冷却制冷剂连续流1440a和第二部分低压预冷却制冷剂连续流1440b可在暖化的低压预冷却制冷剂侧流组合装置1445中相混合，以提供组合的暖化的低压预冷却制冷剂连续流1450。在图2的实施例中，主要制冷剂压缩机1505被显示为多级压缩机。高压预冷却制冷剂蒸气返回流1090可流到预冷却制冷剂压缩机1505的高压段。中等压力预冷却制冷剂蒸气返回流1170可流到预冷却制冷剂压缩机1505的中等压力级。低压预冷却制冷剂蒸气返回流1370可流到预冷却制冷剂压缩机1505的低压级。这些流可被压缩，以提供处于很高压下的预冷却制冷剂流1010。可替代地，主要制冷剂压缩机可以是串联一个或多个主要制冷剂压缩机，它们具有高压抽吸等级、中等压力抽吸等级以及低压抽吸等级。在一个优选的实施例中，如图4中所示，图2的第二烃组分供应流换热器635以及第二烃组分供应流换热器635是以单个烃组分供应流换热器1600的形式提供的。单个烃供应流换热器1600布置在管线的歧管中，该管线设置有选择阀1601a、1601b、1601c、1601d，以便选择性将这些烃组分供应流中的仅一个流过单个烃供应流换热器1600。对于所属技术领域的技术人员来说应理解的是，该歧管可选地可延伸到能够选择性地使除了第一烃组分供应流和第二烃组分供应流之外的一股或多股其他流流过该单个烃供应流换热器1600。加热介质1606可以是上述类型中的任一种。 图4还图示了可用的第一浸没泵284和第二浸没泵384，它们可便于从相应液态第二烃贮存器中抽取出相应的烃组分供应流。这些浸没泵并未在图2中示出，尽管它们也可存在于那个实施例中。单个烃供应流换热器1600或者独立的第一烃供应流换热器605和第二烃供应流换热器635可以是任何适当类型的，包括板翅式换热器、印刷电路式换热器以及管壳式换热器。管壳式换热器是优选的，由此，优选地，烃供应流流过烃供应流换热器的管侧，而加热介质流过壳侧。典型地，烃供应流280、380的压力在所采用的烃供应流换热器的进口处可介于35bara到60bara。在一个实例中，该压力可以是大约43bara。当使用低压蒸气流作为加热介质时，在一个实例中，所采用的烃供应流换热器的进口处的压力是4bara，在另一实例中是5bara。所采用的烃供应流换热器的进口处的温度优选地在处于主要压力下的冷凝温度以上，例如在10°C到100°C之间以上。在4. 3bara的压力下，该水蒸汽的冷凝温度是接近146°C。在这种情况下，进口处的温度可以是大约198°C。本领域技术人员应理解的是，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，可以很多不同的方式实现本发明。例如，本发明适用于除了上述特定布置之外的很多方法。该方法可应用到例如美国专利US. 4，404, 008中所描述的AP-X液化法，如美国专利US4，404, 008中所描述的C3MR法，以及如美国专利US 6，370，910中所描述的双混合制冷剂(DMR)法。以与图2的布置类似的方式，第一烃组分和任何第二烃组分可作为对主要混合制冷剂的补给物而在这些液化法的压缩和冷却之后被添加到主要制冷剂流中。优选地，可在主要制冷剂聚集器或主要制冷剂本身之前添加制冷剂补给烃组分。
权利要求
1.一种分馏包括至少第一烃组分的烃流以提供至少第一烃组分贮存器流的方法，所述方法包括至少以下步骤 -提供包括至少第一烃组分的烃流； -在第一分馏装置中分离所述烃流，以提供顶部的第一烃组分流以及第一烃组分贫化的底部流； -冷却所述顶部的第一烃组分流，以提供液化的第一烃组分流； -抽取所述液化的第一烃组分流的一部分，以提供液化的第一烃组分贮存器流； -依靠制冷剂流来冷却所述液化的第一烃组分贮存器流，以提供冷却且液化的第一烃组分贮存器流以及暖化的制冷剂流； -降低所述冷却且液化的第一烃组分贮存器流的压力，以提供降低压力的液态第一烃组分贮存器流； -以至多恰好高于大气压力的第一烃组分存储压力将所述降低压力的液态第一烃组分贮存器流存储在液态第一烃组分贮存器中，以用作至少一个制冷剂回路中的第一制冷剂组分补给成分。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述方法还包括使第一烃组分供应流从所述液态第一烃组分贮存器流到所述至少一个制冷剂回路。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其中，用于冷却所述液化的第一烃组分贮存器流的所述制冷剂流从所述至少一个制冷剂回路中抽取。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述至少一个制冷剂回路包括预冷却的制冷剂回路，所述预冷却的制冷剂回路包括处于多个压力下的预冷却的混合制冷剂，其中，冷却所述顶部的第一烃组分流以提供液化的第一烃组分流的步骤包括使处于低于周围环境温度的温度下的预冷却的混合制冷剂或其一部分与所述顶部的第一烃组分流进行热交换。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个制冷剂回路包括主要冷却制冷剂回路，所述主要制冷剂回路包括主要冷却制冷剂，其中，在依靠制冷剂流来冷却所述液化的第一烃组分贮存器流以提供冷却的第一烃组分贮存器流以及暖化的制冷剂流的步骤中，制冷剂流源于主要的混合制冷剂或其一部分。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，使第一烃组分流从所述液态第一烃组分贮存器流到所述至少一个制冷剂回路的步骤包括 -加热第一烃组分流，以提供暖化的第一烃组分流； -将所述暖化的第一烃组分流可选地经由暖化的第一烃组分流控制阀流到所述至少一个制冷剂回路。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述烃流源于天然气，和/或第一烃组分是乙烧。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，冷却所述顶部的烃组分流以提供液化的第一烃组分流的步骤包括以下步骤 -冷却所述顶部的烃组分流，以提供至少部分液化的烃组分流； -在烃组分气/液分离器中分离所述至少部分液化的烃组分流，以提供液化的烃组分流。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤 -提供包括甲烷和至少第一烃组分的烃供料流； -从烃供料流中制备烃流和预冷却的富甲烷流包括分离步骤和冷却步骤； -在至少一个主要的换热器中至少部分地液化所述预冷却的富甲烷流，以提供至少部分液化的烃流。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述预冷却的富甲烷流的所述至少部分液化包括完全液化所述预冷却的富甲烷流，以提供完全液化的烃流，以及包括下述后续步骤对完全液化的烃流进行减压，以获得处于至多恰好高于大气压力的压力下的液化烃流。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述烃供料流源于天然气，并且所述至少部分液化的烃流是液化天然气流。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其中所述制备烃流和所述预冷却的富甲烧流包括 -分离所述烃供料流，以提供烃流和富甲烷流； -在至少一个预冷却换热器中依靠预冷却的制冷剂来冷却所述富甲烷流，以提供预冷却的富甲烧流。
13.—种分馏包括至少第一烃组分的烃流以用于提供至少第一烃组分贮存器流的设备，所述设备至少包括 -第一分馏装置，所述第一分馏装置用于从烃流中分离出第一烃组分，以提供顶部的第一烃组分流以及第一烃组分贫化的底部流； -第一烃组分换热器，所述第一烃组分换热器用于冷却所述顶部的第一烃组分流，以提供至少部分液化的第一烃组分流； -第一分流装置，所述第一分流装置用于从所述至少部分液化的第一烃组分流中分流出液化的第一烃组分贮存器供料流； -第一烃组分贮存器换热器，所述第一烃组分贮存器换热器用于依靠制冷剂流来冷却所述液化的第一烃组分贮存器流，以提供冷却且液化的第一烃组分贮存器流以及暖化的制冷剂流； -第一烃组分贮存器减压装置，所述第一烃组分贮存器减压装置用于降低所述冷却且液化的第一烃组分贮存器流的压力，以提供处于至多恰好高于大气压力的第一烃组分存储压力下的降低压力的液态第一烃组分贮存器流； -液态第一烃组分贮存器，所述液态第一烃组分贮存器与所述液态第一烃组分贮存器流流体连通； -至少一个制冷剂回路； -补给系统，所述补给系统布置成允许所述至少一个制冷剂回路与所述液态第一烃组分贮存器之间流体连通。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述第一分流装置包括烃组分气/液分离器和位于液化的第一烃组分流中的第一烃组分分流装置，所述烃组分气/液分离器用于分离出所述至少部分液化的第一烃组分流，以提供液化的第一烃组分流，所述第一烃组分分流装置用于从液化的第一烃组分流中抽取所述液化的第一烃组分贮存器供料流。
15.根据权利要求13或14所述的设备，其中，所述补给系统包括第一烃组分供应流换热器，所述第一烃组分供应流换热器布置在所述至少一个制冷剂回路与所述液态第一烃组分贮存器之间，布置用于将热量供应到 所述第一烃组分，以在所述至少一个制冷剂回路的上游提供暖化的第一烃组分流。
全文摘要
一种烃流(200)在第一分馏装置(205)中被分离，以提供顶部的第一烃组分流(210)以及第一烃组分贫化的底部流(300)。顶部的第一烃组分流(210)被液化，并且其至少一部分然后依靠制冷剂流(2160)而被冷却，以提供冷却且液化的第一烃组分贮存器流(260)以及暖化的制冷剂流(2170)。在降低该冷却且液化的第一烃组分贮存器流(260)的压力之后，将其以至多恰好高于大气压力的第一烃存储压力存储在液态第一烃组分贮存器(285)中，用作制冷剂组分贮存器补给成分。第一烃组分供应流(280)可从液态第一烃组分贮存器(285)中抽取并且流到至少一个制冷剂回路(1000、2000)。
文档编号F25J1/02GK102893108SQ201080043713
公开日2013年1月23日 申请日期2010年9月29日 优先权日2009年9月30日
发明者T·弗雷特, P·海克斯, D·B·伦巴尔克, P·M·鲍陆斯 申请人:国际壳牌研究有限公司