用于ＬＮＧ汽化的蘭金循環／發電方法技術

在液化天然氣（１０２）的蘭金循環汽化中發電（２１６，２２６），其中將包含２－１１ｍｏｌ％氮氣的再循環性工作流體（２０２－２２８）至少部分地冷凝，提供熱交換負荷（１０６）來汽化該天然氣，并且進行再循環，而在與天然氣的熱交換過程中不改變它的摩爾組成。優選將該工作流體完全冷凝，同時提供熱交換負荷。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于LNG汽化的蘭金循環/發電方法安全和有效的傳送天然氣(NG)需要在運輸之前將天然氣液化。一旦該液化天然氣(LNG)達到目的地，則該天然氣在它能夠用作燃料源之前必須再氣化。液化天然氣的再氣化或者汽化(其需要輸入功或者熱)提供了二次發電的機會，其使用液化天然氣的初始冷溫度和用于汽化的輸入功或者熱。但是，先前已知的與液化天然氣的汽化有關的發電方法因為幾個原因而是不太理想的。例如，已知的是其中工作流體僅僅部分冷凝的方法導致了復雜性，包括需要相分離器，其又增加了成本和可能更重要地，使得所述方法更難以控制和對于故障(upsets)更敏感，這會對熱交換裝備產生過度的應力(stress)。此外，一些方法具有熱動力學低效的缺點，這歸因于當不同組成的流合并時的混合損失。最后，該已知的方法沒有公開使用天然氣作為工作流體的成分。與上述有關的，US-A-3479832公開了通過再循環的包含氮氣的工作流體的蒸氣相的膨脹來發電，該工作流體提供了用于汽化液化天然氣的間接熱交換。該熱交換是在一系列的模塊中進行的，在這些模塊的每個中，將工作流體蒸氣(或者餾分)進行部分冷凝，除去和相分離。將離開第一模塊的部分冷凝的工作流體的蒸氣相部分(在液化天然氣流動方向上)進行壓縮，將來自所述流體的液體相部分泵送和與壓縮的蒸氣相部分合并，并且將該混合物在第一和隨后的模塊中通過間接熱交換來連續加熱。離開每個隨后的模塊的部分冷凝的工作流體的蒸氣相部分為在前的模塊提供了熱負荷(heat duty)，將液體相部分泵送，在它來源的模塊中通過間接熱交換進行加熱，然后與所述模塊和在前的模塊中加熱的返回的工作流體部分進行混合，來在接下來的模塊中進一步加熱。將離開最后模塊的加熱的兩相混合物進行合并，加熱，作功膨脹(work expanded)來發電，并且再循環來為最后的模塊提供熱負荷。在該示例性方法中，這里有四個模塊，其中該液體相的氮氣含量連續地從 20. 6mol%降低到0. Imo 1%,并且該再循環的工作流體包含4. 8%的氮氣。離開第四模塊的合并的工作流體部分的流量O9200mol/h)接近于進入第一模塊的流量(6570mol/h)的4. 5 倍。本專利技術的實施方案通過提供系統和方法而滿足了本領域的需要，該系統和方法用于與液化天然氣汽化過程相關聯的發電，而沒有以往的缺點。具體的，在一方面，本專利技術提供在使用再循環的工作流體的液化天然氣工藝的汽化中發電的方法，該方法包含步驟(a)加壓該工作流體；(b)加熱和汽化該加壓的工作流體；(c)在一個或多個膨脹器中將該加熱的和汽化的工作流體進行膨脹，來發電，離開該一個或多個膨脹器的該工作流體包含(i)2-llmoW)氮氣，(ii)甲烷，(iii)第三成分，其沸點大于或等于丙烷的沸點，和(iv)包括乙烷或乙烯的第四成分；(d)通過與加壓的液化天然氣流間接熱交換使得該液化天然氣汽化，來冷卻該膨脹的工作流體，該冷卻的工作流體進行至少基本上(substantially)冷凝使得少于10%的該工作流體在該至少基本上冷凝后是蒸汽，和該膨脹的工作流體的摩爾組成在該工作流體和天然氣之間的熱交換過程中不發生變化；和(e)將該冷卻的工作流體再循環到步驟(a)中。優選的，離開該一個或多個膨脹器的工作流體包含6-10. 6mol%的氮氣。通常，被供給以與天然氣直接熱交換的膨脹的工作流體的流量等于在所述的熱交換結束時的膨脹的工作流體的流量。通常，該冷卻的工作流體優選是在所述的直接熱交換中完全冷凝的。但是，如果該冷卻的工作流體需要在熱交換中并未完全冷凝，則該工作流體可以被相分離，并且步驟(a) 包含壓縮所形成的蒸氣相和泵送所形成的液體相。該工作流體包含氮氣；甲烷；第三成分，通常是烷烴，它的沸點大于或者等于丙烷的沸點，優選小于己烷的沸點；和包含乙烷或者乙烯的第四成分。該工作流體可以包含天然氣。可以在膨脹器之間利用再加熱該膨脹的工作流體來在兩個或多個膨脹器中發電。該膨脹的工作流體可以分成第一流和第二流，其中該第一流是在步驟(d)中冷卻的，和其中將該第二流再加壓，然后在步驟(b)中加熱。通常，所述的第一流在與天然氣的熱交換中被冷卻之前被進一步膨脹。根據一個實施方案，公開了在液化天然氣工藝的汽化中發電的方法，該方法包含步驟(a)加壓工作流體；(b) 加熱和汽化該加壓的工作流體；(C)在一個或多個膨脹器中將該加熱的和汽化的工作流體膨脹以發電，離開該一個或多個膨脹器的工作流體包含 2-llmoW)的氮氣，甲烷，第三成分，它的沸點大于或者等于丙烷的沸點，和包含乙烷或者乙烯的第四成分；(d)冷卻該膨脹的工作流體，以使得該冷卻的工作流體至少基本上冷凝，優選完全冷凝；和(e)將該冷卻的工作流體再循環到步驟(a)中，其中該膨脹的工作流體的冷卻是通過在熱交換器中與加壓的液化天然氣流間接熱交換來發生的，和其中在該熱交換器入口處的膨脹的工作流體的流量等于在該熱交換器出口處的膨脹的工作流體的流量。根據另外一個實施方案，公開了在液化天然氣工藝的汽化中發電的方法，該方法包含步驟(a)加壓工作流體；(b) 加熱和汽化該加壓的工作流體；(c)在一個或多個膨脹器中將該加熱的和汽化的工作流體進行膨脹以發電，其中該工作流體包含2-llmoW)的氮氣，天然氣，第三成分，它的沸點大于或者等于丙烷的沸點，和包含乙烷或者乙烯的第四成分；(d)冷卻該膨脹的工作流體，以使得該冷卻的工作流體至少部分地冷凝；和(e)將該至少部分冷凝的工作流體再循環到步驟(a)中，其中該膨脹的工作流體的冷卻是通過在熱交換器中與加壓的液化天然氣流間接熱交換來發生的，和其中在該熱交換器入口處的膨脹的工作流體的流量等于在該熱交換器出口處的膨脹的工作流體的流量。通常，該工作流體包含超過在天然氣中自然存在的氮氣量的氮氣。通常，該冷卻的工作流體是在所述的直接熱交換中至少基本上冷凝的，優選是完全冷凝的。但是，該冷卻的工作流體需要在熱交換中僅僅部分冷凝，該部分冷凝的工作流體被是相分離，并且步驟(a)包含壓縮所形成的蒸氣相和泵送所形成的液體相。根據仍然的另外一種實施方案，公開了在液化天然氣工藝的汽化中發電的方法， 該方法包含步驟加壓工作流體；加熱和汽化該加壓的工作流體；在一個或多個膨脹器中將該加熱的和汽化的工作流體膨脹以發電；冷卻該膨脹的工作流體；和再循環該冷卻的工作流體，其中該膨脹的工作流體的冷卻是通過在熱交換器中與加壓的液化天然氣流進行間接熱交換來發生的，其中改進包括工作流體包含2-llmoW)的氮氣，和其中該冷卻的工作流體是至少基本上冷凝的，優選完全冷凝的。根據仍然的另外一種實施方案，公開了通過本專利技術的方法用于在液化天然氣的汽化系統中來發電的設備，該設備包含至少一個膨脹裝置；至少一個加熱裝置；至少一個冷凝器；和具有多種成分的工作液體(working liquid)，其中該工作液體包含2-llmoW)的氮氣，包含甲烷或者天然氣的第二成分，第三成分(它的沸點大于或者等于丙烷的沸點)， 和包含乙烷或者乙烯的第四成分。當結合附圖來閱讀時，能夠對前述的以及下面的示例性實施方案的詳細說明進行更好的理解。為了說明本專利技術的實施方案，在附圖中表示了本專利技術示例性的實施方案；但是，本專利技術不限于所公開的具體的方法和手段。在附圖中圖Ia是流程圖，表示本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．使用再循環的工作流體在液化天然氣工藝的汽化中發電的方法，該方法包含以下步驟：（ａ）加壓該工作流體；（ｂ）加熱和汽化該加壓的工作流體；（ｃ）在一個或多個膨脹器中將該加熱和汽化的工作流體膨脹以發電，離開該一個或多個膨脹器的該工作流體包含：（ｉ）２－１１ｍｏｌ％氮氣，（ｉｉ）甲烷，（ｉｉｉ）第三成分，其沸點大于或等于丙烷的沸點，和（ｉｖ）包括乙烷或乙烯的第四成分；（ｄ）通過與加壓的液化天然氣流間接熱交換使得該液化天然氣汽化來冷卻該膨脹的工作流體，該冷卻的工作流體至少基本上冷凝，使得少于１０％的該工作流體在該至少基本上冷凝后是蒸汽，和該膨脹的工作流體的摩爾組成在該工作流體和天然氣之間的熱交換過程中不發生變化；和（ｅ）將該冷卻的工作流體再循環到步驟（ａ）中。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐建國，
申請(專利權)人：氣體產品與化學公司，
類型：發明
國別省市：US