用于冷卻和液化流體的設(shè)備和方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種流體在其中冷卻和液化的設(shè)備，所述設(shè)備具有換熱器(5)，換熱器具有在其壁(85)內(nèi)的殼側(cè)(78)和延伸穿過殼側(cè)(78)的多個(gè)流動(dòng)通道。多個(gè)流動(dòng)通道包括兩個(gè)或更多個(gè)第一組(40a，40b)的一個(gè)或多個(gè)第一流動(dòng)通道，每一個(gè)第一組用于將流體流的一部分運(yùn)送通過換熱器(5)，并且由換熱器(5)的殼側(cè)(78)中的制冷劑間接冷卻所述部分，以提供液化的流體流(50，70)。第一入口集流管(6，6’)將兩個(gè)或更多個(gè)第一組(40a，40b)的第一流動(dòng)通道連接到流體源(10)，并且布置用于在兩個(gè)或更多個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道(40a，40b)之間將流體流分流。提供了用于選擇地阻塞兩個(gè)或更多個(gè)第一組(40a，40b)的第一流動(dòng)通道中的至少一個(gè)同時(shí)允許流體流流動(dòng)通過其余未阻塞的第一組的第一流動(dòng)通道的裝置(25a，25b)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)提供了一種用于冷卻和液化流體流來提供液化的流體流的設(shè)備，以及用于其的方法。
技術(shù)介紹
在本專利技術(shù)的上下文中，術(shù)語“液化的”通常意思是部分或完全液化的，除非另外說明。流體流可以液化的產(chǎn)品流的形式提供，例如用于銷售或運(yùn)輸?shù)狡渌恢茫蚱淇稍趹?yīng)用所述設(shè)備的方法中內(nèi)部地使用，例如作為制冷劑來向一個(gè)或多個(gè)換熱器提供冷卻負(fù)荷。流體流可以烴流的形式提供。在本專利技術(shù)的上下文中，這樣的烴流可得自天然氣，或得自 合成源。液化的烴流可用作產(chǎn)品流，例如以液化的天然氣(LNG)的形式，或其可在采用所述設(shè)備的方法中內(nèi)部地使用，例如作為制冷劑流來用于提供冷卻負(fù)荷。天然氣是有用的燃料源，并且是各種烴化合物的源。由于多個(gè)原因，通常期望在位于或靠近天然氣流源的LNG設(shè)備中液化天然氣。例如，天然氣以液態(tài)形式可比以氣態(tài)形式更易于存儲(chǔ)和長(zhǎng)距離運(yùn)輸，因?yàn)槠湔紦?jù)更小的體積，并且不需要在高壓下存儲(chǔ)。通常，主要包含甲烷的天然氣在升高的壓カ下進(jìn)入LNG設(shè)備，并且經(jīng)過預(yù)處理來生產(chǎn)適用于在低溫下液化的凈化給料流。凈化氣使用換熱器通過至少ー個(gè)冷卻階段處理，以漸進(jìn)地降低其溫度，直到實(shí)現(xiàn)液化。液態(tài)天然氣可然后進(jìn)ー步膨脹到適用于存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)淖罱K氣壓。至少ー個(gè)冷卻階段可包括預(yù)冷卻和主冷卻階段，其依次地降低天然氣的溫度。主冷卻階段可在至少ー個(gè)主換熱器中進(jìn)行，以提供液化的(部分或完全液化的)烴流，例如LNG。美國專利No. 6，272，882公開了ー種用于液化氣態(tài)富甲烷給料流來獲得LNG的方法。所述方法利用兩個(gè)冷卻階段，丙烷預(yù)冷卻制冷劑循環(huán)和混合制冷劑主冷卻循環(huán)。限定位于其壁內(nèi)的殼側(cè)和延伸穿過所述殼側(cè)的至少ー個(gè)管側(cè)的主換熱器用于在主冷卻階段中液化天然氣。天然氣在烴流流動(dòng)管中被傳送通過這些管側(cè)中的ー個(gè)，在所述烴流流動(dòng)管中，天然氣被換熱器殼側(cè)中的混合主制冷劑間接冷卻和液化。美國專利No. 6，272，882采用先進(jìn)的エ藝控制策略，尤其是利用主制冷劑餾分和待冷卻烴流的質(zhì)量流動(dòng)速率作為受操縱變量且尤其是利用主換熱器中的溫度差作為受控制變量，來優(yōu)化LNG的生產(chǎn)。美國專利No. 6，272，882的先進(jìn)的エ藝控制方法可能導(dǎo)致作為受操縱變量的待冷卻烴流的質(zhì)量流動(dòng)速率的改變。除了由于先進(jìn)的エ藝控制方法造成的烴流質(zhì)量流的改變，還可能由于液化設(shè)施為進(jìn)行修理和維護(hù)而局部停機(jī)(所謂的下調(diào)(turn down)運(yùn)行)或在LNG需求下降時(shí)期過程中發(fā)生這種質(zhì)量流的減少。由于設(shè)計(jì)的運(yùn)行條件造成的烴流質(zhì)量流的減少可能導(dǎo)致跨過ー個(gè)或多個(gè)主換熱器的烴流的摩擦壓降的降低，増大冷卻過程中不穩(wěn)定狀態(tài)的可能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在第一方面，本專利技術(shù)提供一種用于冷卻和液化流體流來提供液化的流體流的設(shè)備，所述設(shè)備至少包括換熱器，所述換熱器具有在其壁內(nèi)的殼側(cè)和延伸穿過所述換熱器的殼側(cè)的多個(gè)流動(dòng)通道，所述多個(gè)流動(dòng)通道包括兩個(gè)或更多個(gè)第一組的ー個(gè)或多個(gè)第一流動(dòng)通道，每ー個(gè)所述第一組用于運(yùn)送流體流的一部分通過所述換熱器，并且由所述換熱器的殼側(cè)中的制冷劑間接冷卻所述部分，以提供液化的流體流；第一入口集流管，所述第一入口集流管將兩個(gè)或更多個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道連接到流體源，并且布置用于在所述兩個(gè)或更多個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道之間將所述流體流分流；用于響應(yīng)于所述流體流的流動(dòng)速率選擇地阻塞所述兩個(gè)或更多個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道中的至少ー個(gè)第一組同時(shí)允許流體流流動(dòng)通過其余未阻塞的第一組的第一流動(dòng) 通道的裝置。在又一方面，本專利技術(shù)提供ー種冷卻和液化流體流來提供液化的流體流的方法，至少包括以下步驟將流體流和制冷劑傳送到第一方面中限定的設(shè)備，以提供液化的流體流。在一個(gè)優(yōu)選方面，將流體流傳送到所述設(shè)備的步驟包括允許所述流體流進(jìn)入所述第一入口集流管，并且響應(yīng)于所述流體流的流動(dòng)速率，選擇地阻塞兩個(gè)或更多個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道中的至少ー個(gè)，同時(shí)允許流體流流動(dòng)通過其余未阻塞的第一組的第一流動(dòng)通道。在另一方面，本專利技術(shù)提供ー種冷卻和液化流體流來提供液化的流體流的方法，至少包括以下步驟將制冷劑和在一流動(dòng)速率下的流體流傳送到一種設(shè)備，所述設(shè)備包括至少ー個(gè)換熱器，所述換熱器具有在其壁內(nèi)的殼側(cè)和延伸穿過所述換熱器的殼側(cè)的多個(gè)流動(dòng)通道，所述多個(gè)流動(dòng)通道包括兩個(gè)或更多個(gè)第一組的ー個(gè)或多個(gè)第一流動(dòng)通道，所述第一組中的每ー組用于將所述流體流的一部分運(yùn)送通過換熱器，并且由所述換熱器的殼側(cè)中的制冷劑間接冷卻所述部分，以提供液化的流體流；和第一入口集流管，所述第一入口集流管將兩個(gè)或更多個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道連接到流體源，并且布置用于在所述兩個(gè)或更多個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道之間將所述流體流分流；允許所述流體流進(jìn)入所述第一入口集流管中；和響應(yīng)于所述流體流的流動(dòng)速率，選擇地阻塞所述兩個(gè)或更多個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道中的至少ー個(gè)第一組，同時(shí)允許所述流體流流動(dòng)通過其余未阻塞的第一組的第一流動(dòng)通道，以提供液化的流體流。附圖說明現(xiàn)在將僅以示例方式，并且參照非限制性附圖描述本專利技術(shù)的實(shí)施例，附圖中圖I是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于液化烴流的設(shè)備的示意圖。圖2是根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的用于液化烴流的設(shè)備的示意圖。圖3是根據(jù)另ー個(gè)實(shí)施例的用于液化烴流的設(shè)備的示意圖。圖4是根據(jù)另ー個(gè)實(shí)施例的利用本專利技術(shù)的設(shè)備液化烴流的方法的示意圖。圖5是根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的利用本專利技術(shù)的設(shè)備液化烴制冷劑流的方法的示意圖。具體實(shí)施例方式對(duì)于本說明書而言，單個(gè)附圖標(biāo)記將標(biāo)示管路以及該管路中運(yùn)輸?shù)牧鳌Ｏ嗨频母綀D標(biāo)記表示相似的管路或組分。在本文中使用吋，術(shù)語“流動(dòng)”和“質(zhì)量流”指“質(zhì)量流動(dòng)速半 O本專利技術(shù)的設(shè)計(jì)構(gòu)思試圖更好地適應(yīng)待液化流體流的質(zhì)量流變化。 本專利技術(shù)提出一種設(shè)備和方法，其通過提供一種換熱器而可在流體流的質(zhì)量流減少過程中減輕不穩(wěn)定狀態(tài)，所述換熱器具有多個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道，所述流體流在其液化過程中流動(dòng)通過第一組的第一流動(dòng)通道，其中，所述第一組的第一流動(dòng)通道中的至少ー個(gè)可選擇地被阻塞，同時(shí)將流體引導(dǎo)流動(dòng)到其余第一流動(dòng)通道。以該方式，通過將流體流引導(dǎo)通過減少數(shù)量的第一流動(dòng)通道，可減輕由于較低的質(zhì)量流造成的跨過全部第一流動(dòng)通道的摩擦壓降的任何降低。提出了一種用于冷卻和液化流體流的方法，所述方法至少包括將所述流體流和制冷劑傳送通過這樣的設(shè)備的步驟。本文所述的方法和設(shè)備有利地能用于質(zhì)量流隨時(shí)間變化的流體流，提供由所述設(shè)備的熱設(shè)計(jì)產(chǎn)生的提高的下調(diào)特征。可響應(yīng)于流體流的流動(dòng)速率的減小進(jìn)行選擇地阻塞所述第一組的第一流體通道中的至少ー個(gè)。以該方式，如果液化設(shè)施包括以上根據(jù)第一方面的設(shè)備，則可提供一種適應(yīng)液化設(shè)施下調(diào)的方法。清楚的是，被選擇阻塞的第一組的流動(dòng)通道的選擇阻塞可響應(yīng)于導(dǎo)致流動(dòng)速率恢復(fù)或部分恢復(fù)的流動(dòng)速率的増大而結(jié)束，以恢復(fù)通過之前阻塞的第一組的流動(dòng)通道的流體流動(dòng)。冷卻和液化的流體流優(yōu)選從所述設(shè)備和/或方法輸出。所述冷卻和液化的流體流的大部分從所述設(shè)備和/或方法去除，并且不供回到所述設(shè)備和/或方法中。通常，輸出涉及使得可以從所述設(shè)備/方法輸送離開到另ー個(gè)位置。可任選地，其可在所述運(yùn)輸之前和/或過程中和/或之后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)te中。美國專利4，208，198公開了ー種方法，其中，根據(jù)熱蒸氣體積表示的換熱負(fù)荷的變化通過步進(jìn)式地完全閉合換熱器中的冷蒸氣通道的均勻間隔開的部分來補(bǔ)償。應(yīng)注意的是，該方法不解決上面描述的流體流經(jīng)受的與跨過換熱器的摩擦壓降減小相關(guān)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2009.10.27 EP 09174109.01.一種用于冷卻和液化流體流來提供液化的流體流的設(shè)備，所述設(shè)備至少包括 換熱器，所述換熱器具有在其壁內(nèi)的殼側(cè)和延伸穿過所述換熱器的殼側(cè)的多個(gè)流動(dòng)通道，所述多個(gè)流動(dòng)通道包括兩個(gè)或更多個(gè)第一組的ー個(gè)或多個(gè)第一流動(dòng)通道，每ー個(gè)所述第一組用于運(yùn)送流體流的一部分通過所述換熱器，并且由所述換熱器的殼側(cè)中的制冷劑間接冷卻所述部分，以提供液化的流體流； 第一入口集流管，所述第一入口集流管將兩個(gè)或更多個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道連接到流體源，并且布置用于在所述兩個(gè)或更多個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道之間將所述流體流分流； 用于響應(yīng)于所述流體流的流動(dòng)速率選擇地阻塞所述兩個(gè)或更多個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道中的至少ー個(gè)第一組同時(shí)允許流體流流動(dòng)通過其余未阻塞的第一組的第一流動(dòng)通道的裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中，所述第一入口集流管包括 兩個(gè)或更多個(gè)第一部分流入ロ集流管，所述第一部分流入ロ集流管每ー個(gè)唯一地連接到其中一個(gè)所述第一組的第一流動(dòng)通道中； 第一集流管分流裝置，所述第一集流管分流裝置用于將所述流體流分為兩個(gè)或更多個(gè)流體部分流，每ー個(gè)流體部分流位于ー個(gè)流體部分流管道中； 其中，用于選擇地阻塞所述第一組的第一流動(dòng)通道中的至少ー個(gè)第一組同時(shí)允許流動(dòng)到其余未阻塞的第一組的第一流動(dòng)通道的所述裝置包括在流體部分流管道的至少ー個(gè)中的第一部分流入ロ控制閥。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的設(shè)備，其中，所述換熱器選自包括繞管式換熱器和管殼式換熱器的組，其中，所述兩個(gè)或更多個(gè)第一組的ー個(gè)或多個(gè)第一流動(dòng)通道彼此相互纏繞布置。4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備，還包括 第一出口集流管，所述第一出口集流管連接到兩個(gè)或更多個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道，以將從所述兩個(gè)或更多個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道流出的液化的流體流混合。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述第一出口集流管包括兩個(gè)或更多個(gè)第一部分流出ロ集流管，所述第一部分流出ロ集流管每ー個(gè)提供液化的流體部分流，其中，所述第一部分流出ロ集流管中的每ー個(gè)唯一地連接到ー個(gè)第一組的第一流動(dòng)通道，所述設(shè)備還包括 液化的流體流混合裝置，所述液化的流體流混合裝置位于所述第一部分流出ロ集流管下游，用于將來自每ー個(gè)第一部分流出ロ集流管的液化的流體部分流混合，以提供混合的液化的流體流。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，用于選擇地阻塞第一組的第一流動(dòng)通道中的至少ー個(gè)第一組同時(shí)允許流動(dòng)到其余未阻塞的第一組的第一流動(dòng)通道的所述裝置包括 流體部分流出ロ控制閥，所述流體部分流出ロ控制閥位于第一部分流出ロ集流管中的至少ー個(gè)和所述液化的流體流混合裝置之間。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述第一流動(dòng)通道布置用于將所述流體流從位于所述換熱器底部處或所述換熱器底部附近的入口輸送到位于所述換熱器中重力方向上較高點(diǎn)處的出口。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述第一組的第一流動(dòng)通道包括換熱表面，所述換熱...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：K·J·溫克，L·J·A·佐特梅耶爾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國際殼牌研究有限公司，
類型：
國別省市：