用于冷却气态烃流的方法和设备 【技术领域】
本发明涉及一种冷却气态烃流以生产出液化烃流的方法。背景技术 要被液化的常见烃流是天然气。可用来液化天然气的工艺有很多种。这些工艺中 的很多工艺包括通常是级联布置的两个或更多个相继的制冷剂循环， 以用于逐渐地降低天 然气的温度。这样的制冷循环典型地包括制冷剂压缩机， 以便在相应循环中的制冷剂已从 天然气吸收热量之后重新压缩该制冷剂。
制冷剂压缩机可被汽轮机驱动。这样的汽轮机包括空气压缩机， 以压缩入口空气 流。汽轮机的已知特性是它们可产生的动力随着环境温度的升高而降低。所产生动力的降 低可通过使进入汽轮机的入口空气变冷而至少部分减轻。
Exxon Mobil( 埃克森美孚 ) 的美国专利 6,324,867 公开了一种天然气液化系统和 工艺， 其中， 在典型的天然气液化系统中可得到的多余制冷被用来冷却进入系统的汽轮机
中的入口空气， 从而提高系统的整体效率。冷却剂 ( 例如， 水 ) 流过位于每个汽轮机的空气 入口前面的冷却器。冷却剂又被来自系统的制冷剂回路的丙烷冷却， 该制冷剂回路用来最 初地冷却要液化的天然气。冷却剂以平行的方式流过冷却器， 这是因为冷却过的冷却剂被 分流以流过每个冷却器并且在冷却器的下游重新组合。 控制阀设置在分流之后的每条管线 上， 并且通过相应汽轮机中的入口空气的非特定性质而被独立控制。
这种方法的缺点是它并未考虑哪个汽轮机对液化天然气生产的限制最严重。
本发明提供一种冷却气态烃流以生产出液化烃流的方法， 该方法包括 ：
- 在一个或多个热交换器中使用来自第一制冷剂回路的第一制冷剂来冷却气态烃 流， 其中所述第一制冷剂在由具有第一入口空气流的第一汽轮机驱动的第一压缩机中被压 缩， 所述冷却提供冷却过的烃流 ；
- 使用第二制冷剂来液化冷却过的烃流， 所述第二制冷剂在由具有第二入口空气 流的第二汽轮机驱动的第二压缩机中被压缩， 并且至少通过与来自第一制冷剂回路的所述 第一制冷剂进行热交换而被冷却， 所述液化提供液化的烃流 ；
- 提供变冷的冷却剂流 ；
- 依照共同输入参数， 将变冷的冷却剂中的可用冷却负荷分配成至少第一部分和 第二部分 ；
- 利用变冷的冷却剂来冷却所述第一入口空气流和第二入口空气流中的一个或两 个， 由此， 第一部分中的可用冷却负荷用来冷却第一入口空气流， 而第二部分中的可用冷却 负荷用来冷却第二入口空气流。
而且， 提供一种布置成用于实现这些工艺步骤的设备。
本发明还提供一种用于冷却气态烃流以生产出液化烃流的设备， 该设备包括 ：
- 第一制冷剂回路， 所述第一制冷剂回路包括 ： 第一制冷剂 ； 第一压缩机 ； 第一汽 轮机， 所述第一汽轮机与所述第一压缩机联接以驱动第一压缩机 ； 以及进入第一汽轮机的第一入口空气流 ； 所述第一压缩机布置用于压缩所述第一制冷剂 ；
- 第二制冷剂回路， 所述第二制冷剂回路包括 ： 第二制冷剂 ； 第二压缩机 ； 第二汽 轮机， 所述第二汽轮机与所述第二压缩机联接以驱动第二压缩机 ； 以及进入第二汽轮机的 第二入口空气流 ； 所述第二压缩机布置用于压缩所述第二制冷剂 ；
- 一个或多个第一热交换器， 所述一个或多个第一热交换器布置用于接收气态烃 流和第二制冷剂， 和使用来自所述冷却步骤所述第一制冷剂来冷却该气态烃流和第二制冷 剂， 从而提供冷却过的烃流和冷却过的第二制冷剂流 ；
- 一个或多个第二热交换器， 所述一个或多个第二热交换器布置用于接收冷却过 的烃流并且使用冷却过的第二制冷剂流来液化该冷却过的烃流， 以提供液化的烃流 ；
- 变冷的冷却剂流 ；
- 分配器， 所述分配器用于依照共同输入参数将变冷的冷却剂分配成至少第一部 分和第二部分 ；
- 第一入口空气冷却热交换器， 其布置在第一入口空气流中， 以便利用变冷的冷却 剂的第一部分来冷却第一入口空气流 ；
- 第二入口空气冷却热交换器， 其布置在第二入口空气流中， 以便利用变冷的冷却 剂的第二部分来冷却第二入口空气流。
图说明
现在将参照附图中的一幅或多幅图以举例的方式来进一步阐述本发明， 附图中 ：
图 1 示意性地示出了根据本发明一个实施例的用来冷却和液化烃流的设备和方 法；
图 2 示意性地示出了一个用来主动地使冷却剂流变冷的变冷制冷剂回路的实例 ；
图 3 示意性地示出了可用于本发明的可替代驱动方案 ；
图 4 示意性地示出了另一个可用于本发明的可替代驱动方案 ；
图 5 示意性地示出了再一个可用于本发明的可替代驱动方案。
在下文对这些图的描述中， 单个附图标记被分配给一条线路以及该线路所载运的 流。同样的附图标记表示相同的组分、 流或线路。 具体实施方式
目前提出了依照共同输入参数将变冷的冷却剂中的可用冷却负荷分配成至少第 一部分和第二部分， 利用变冷的冷却剂来冷却至少第一汽轮机入口空气流和第二汽轮机入 口空气流， 由此， 第一部分中的可用冷却负荷用来冷却第一入口空气流， 而第二部分中的可 用冷却负荷用来冷却第二入口空气流。
通过依照共同输入参数分配可用冷却负荷， 可实现将冷却负荷分配成至少两股入 口空气流的更优化分配。
例如， 如果共同输入参数是代表环境温度的参数时， 则可依照环境温度进行冷却 负荷的分配。根据环境温度， 烃冷却工艺中的第一压缩机和第二压缩机所需的压缩功率以 及第一汽轮机和第二汽轮机中的可用功率改变。在低的环境温度下， 第一制冷剂的冷凝压 力较低， 因此， 与第二压缩机相比， 第一压缩机所需的压缩功率较低， 使得主制冷剂回路中 的压缩功率成为生产出液化天然气量的限制因素。在此情况下， 冷却负荷的分配可倾向于(favoring) 向第二部分的冷却负荷倾斜， 以增加第二压缩机中的可用压缩功率。
然而， 随着环境温度升高， 由于第一压缩机的排放压力增加， 对生产量的限制开始 向第一压缩机转移。于是， 可进行不同分配， 从而较少地倾向于第二部分， 而使第一部分的 冷却负荷自由升高。由此， 可使液化天然气产量最大化， 和 / 或可使得对于液化天然气的固 定产率来说能量耗费最小。
变冷的冷却剂中的可用冷却负荷可在第一部分与第二部分之间以任意比例进行 分配， 该比例的范围从 0 ∶ 1 到 1 ∶ 0。例如， 在冷的环境条件下， 分给第一部分的负载可以 是 0， 以使得变冷的冷却剂中的全部可用冷却负荷可用来冷却第二空气入口流。
适当地， 所述依照共同输入参数分配冷却负荷包括基于共同输入参数得出分配的 最佳比例， 并控制该比例， 变冷的冷却剂中的可用冷却负荷实际上在第一部分与第二部分 之间以该比例进行分配， 由此使该比例改变或者保持所得出的最佳比例。
为了本说明的目的， “变冷的冷却剂” 应被理解为温度低于环境气温的流体。变冷 的冷却剂可通过使用来自任何制冷剂或冷流的制冷负荷来主动地使流体变冷而进行制备， 该制冷负荷包括从第一制冷剂回路得到的制冷负荷和 / 或从第二制冷剂回路得到的制冷 负荷， 和 / 或从任意类型的制冷剂回路得到的制冷负荷。 还有可从烃液化工艺中得到的其他冷流， 它们不在制冷剂回路中循环。实例包括 萃取塔和 / 或分馏塔的液态底部流， 和 / 或来自分馏塔的塔顶流， 在降低液化烃流的压力时 可产生的终端闪蒸气体流， 在存储时可从液化烃蒸发出的蒸发气流。用于烃液化线路中的 萃取塔的典型实例包括 ： 简单的气 / 液相分离器容器， 或者更先进的蒸馏塔， 诸如洗涤塔和 通常在比洗涤塔低的压力下工作的天然气液体萃取塔。 在天然气液分馏系统中使用的典型 天然气分馏塔是脱甲烷塔、 脱乙烷塔、 脱丙烷塔和脱丁烷塔。
代替表示环境温度的参数的是， 或者除了表示环境温度的参数之外， 可使用一个 或多个其他共同输入参数。合适的实例包括代表以下量的参数 ： 第一压缩机的排放压力 ； 在第一制冷剂循环和第二制冷剂循环之间的切流点温度 (cut point temperature) ； 第一 压缩机吸收动力 ； 第二压缩机吸收动力 ； 第一汽轮机输出能量与第二汽轮机输出能量的差 别； 液化烃的流动速率。
现在参照图 1， 示出了一种冷却气态烃流 10 以生产出液化烃流 20 的设备。 该设备 包括第一制冷剂回路 100 和第二制冷剂回路 200。
第一制冷剂回路 100 包括线路系统， 该线路系统容纳可循环通过回路的第一制冷 剂。第二制冷剂回路包括单独的线路系统， 该单独的线路系统容纳可循环通过第二制冷剂 回路 200 的第二制冷剂。
第一制冷剂回路 100 包括第一压缩机 110。第一汽轮机 120 经由第一驱动轴 115 联接至第一压缩机 110， 以直接驱动第一压缩机 110。第一汽轮机 120 与进入第一汽轮机 120 的第一入口空气流 125 相关联。第一压缩机 110 布置用于压缩线路 130 中的第一制冷 剂。作为预防措施， 线路 130 中的制冷剂可能已经通过可选的抽吸桶 132， 以确保没有液体 成分进入第一压缩机 110。
第二制冷剂回路 200 包括第二压缩机 210 和第二汽轮机 220。第二汽轮机 220 经 由第二驱动轴 215 联接至第二压缩机 210， 以驱动第二压缩机 210。第二汽轮机 220 与进入 第二汽轮机的第二入口空气流 225 相关联。第二压缩机 210 布置用于压缩线路 230 中的第
二制冷剂。作为预防措施， 线路 230 中的制冷剂可能已经穿过可选的抽吸桶 232， 以确保没 有液体成分进入第二压缩机 210。
相应的第一汽轮机 120 和第二汽轮机 220 均与用于冷却入口空气的热交换器相关 联， 用于冷却入口空气的热交换器分别呈第一入口空气冷却热交换器 127 和第二入口空气 冷却热交换器 227 的形式。这些用于冷却入口空气的热交换器被分别布置在第一入口空气 流 125 和第二入口空气流 225 中， 以冷却第一入口空气流和第二入口空气流。可选地， 过滤 器可设置在第一入口空气流 125 和第二入口空气流 225( 未示出 ) 中， 以便在空气在相应的 汽轮机 120、 220 中被压缩之前先过滤空气。分离器 ( 未示出 )( 诸如垂直叶片型分离器 ) 以及相关联的排放设施可设置在用于冷却入口空气的热交换器 127、 227 的下游， 以便移除 在一股或多股入口空气流的冷却过程中可能产生的湿气。 排放设施也可设置在用于冷却空 气的热交换器 127、 227 中， 以从这些热交换器中排放出湿气。
第二压缩机 210 的抽吸入口经由线路 230 和可选的抽吸桶 232 与第二热交换器 260 的第二制冷剂出口 262 连接。 第二热交换器 260 是一个或多个第二热交换器中的一个， 其布置用于接收并液化线路 80 中的冷却过的烃流， 以便提供液化的烃流 20。
第二压缩机 210 的出口与线路 119 连接， 该线路 119 设置有一个或多个环境冷却 器 217。 第一压缩机 110 的出口经由制冷剂线路 119 与一个或多个第一热交换器 140a、 140b 连接。在一个多个第一热交换器 140a、 140b 的上游， 一个或多个环境冷却器 117 设置 在制冷剂线路 119 中。减压装置 142a、 142b 设置在一个或多个第一热交换器 140a、 140b 的 上游， 用于调节这些热交换器中的压力。一个或多个第一热交换器 140a、 140b 具有经由线 路 134a、 134b 与第一制冷剂压缩机 110 连接的制冷剂出口。在图 1 所示的实施例中， 线路 134a 和 134b 经由可选的抽吸桶 132 与第一制冷剂压缩机 110 连接。
在所示的实施例中， 一个或多个第一热交换器 140a、 140b 中的两个以平行构型布 置， 并且每个第一热交换器具有单根加热管或加热管束 141a、 141b。可替代地， 可能在一个 热交换器中布置两根平行的加热管或加热管束。这可以是不同类型的热交换器， 诸如图 1 现在所示的釜式， 以及例如在美国专利 6,370,910 中所示的绕管式。
一个或多个第一热交换器中的一个布置成用于接收和冷却气态烃流 10。 这一个第 一热交换器将被指定为第一烃进料热交换器 140a。可选地， 有一个或多个其他第一热交换 器布置在第一烃进料热交换器 140a 上游的烃进料线路 10 中， 以便在比第一烃进料热交换 器 140a 高的压力下工作。
在第一烃进料热交换器下游的线路 40 可与线路 80 直接连接， 线路 80 与第二热交 换器 260 连接以向线路 80 提供冷却过的烃流。然而， 如图 1 的实施例所示出的， 线路 40 与 呈可选的气 / 液分离器 50 形式的回收装置连接， 该气 / 液分离器 50 设置用于在烃流 40 已 经经过第一烃进料热交换器 140a 之后接收处于大约烃进料气体压力下的烃流 40。可选的 气 / 液分离器可适当地是天然气液体萃取塔， 和 / 或用来达到天然气液体萃取的目的。在 用于萃取天然气液体的烃液化线路中使用的萃取塔的典型实例包括简单的气 / 液相分离 器容器， 或者更先进的蒸馏塔， 诸如洗涤塔和通常在比洗涤塔低的压力下工作的天然气液 体萃取塔。在图 1 所示的实施例中， 设置有呈洗涤塔形式的可选的气 / 液分离器。
可选的气 / 液分离器 50 具有用于排出气态顶部流 60 的顶部出口和用于排出液态
底部流 70 的底部出口。用于气态顶部流 60 的线路 60 可与线路 80 连接， 以在线路 80 中提 供冷却过的烃流。分流器 63 可设置在线路 60 或线路 80 中， 以从气态顶部流 60 中回收燃 气流 62。
液态底部流 70( 通常包括 C2 到 C4 组分， 以及 C5+ 组分 ) 可与可选的分馏系统 75 连 接， 以将至少一部分液态底部流 70 分馏成馏分产物流 76。底部流热交换器 73 可以可选地 设置用于给至少一部分底部流 70 增添热量。一部分底部流 70 可作为重热流 74 供回到可 选的气 / 液分离器 50 中， 优选地包括蒸汽， 更优选地由蒸汽组成， 以用作可选的气 / 液分离 器 50 中的汽提蒸气。热源可由流 320 形成， 例如通过使用底部流 70 作为冷流体 CF。这种 布置的优点在于， 需要供回到可选的气 / 液分离器 50 中的那部分底部流是冷的， 并且需要 接收热量以产生重蒸发流 74， 同时冷却剂流体是可用的并且需要被变冷。
一个或多个第一热交换器中的另一个在后文中将被称为第一个第二制冷剂热交 换器 140b， 其布置用于接收来自线路 219 的第二制冷剂。为此， 线路 219 与加热管 ( 或加热 管束 )141b 连接。可选地， 有一个或多个其他的第一热交换器布置在位于第一个第二制冷 剂热交换器 140b 上游的第二制冷剂线路 219 中， 以便在比第一个第二制冷剂热交换器 140b 高的压力下工作。在第一个第二制冷剂热交换器下游， 可选的制冷剂气 / 液分离器 250 设 置用于在第二制冷剂流体 240 通过第一个第二制冷剂热交换器 140b 之后接收冷却的第二 制冷剂流体 240， 并且将其分离， 其至少通过与所述来自第一制冷剂回路的第一制冷进行热 交换而被冷却。 冷却的烃流 80 和第二制冷剂流体 240( 或气态第二制冷剂流体 252 和液态第二制 冷剂流体 254) 与一个或多个第二热交换器 260 连接， 以进一步冷却和液化冷却过的烃流 80， 从而得到至少中间液化的烃流 90， 以及在出口 262 处得到至少部分或全部蒸发的制冷 剂流 265。
线路 90 可与减压装置连接， 该减压装置包括可选的相分离装置， 以用于将闪蒸蒸 气与剩余液体分离开。 这可被用作回收装置， 以从烃流中回收一部分， 该部分可被用作冷冻 器 325 中的流 CF， 以提供冷的冷却剂流体 320。有本领域已知的各种系统。例如， 减压装置 在此呈现为一个或多个膨胀装置 97， 以在相分离器 99 之前产生减压流 98。膨胀装置可呈 现为诸如可以涡轮机形式设置的做功膨胀器 95 的等熵膨胀器的形式， 和 / 或可呈现为诸如 焦耳 - 汤姆逊阀 96 的等熵膨胀器。在图 1 的实施例中， 等熵膨胀器 96 适当地设置在等熵 膨胀器 95 下游。
仍然参照图 1， 设备还包括冷却剂回路 300， 其中冷却剂流体可被循环， 以用于使 第一入口空气流 125 和 / 或第二入口空气流 225 变冷。在所示的实施例中， 设置有储存罐 310， 冷却剂流体可储存在该储存罐中。由于安全的原因， 冷却剂流体优选是液体和 / 或是 可燃的。适当的冷却剂包括水和盐水， 可能混有诸如乙二醇的防冻剂和 / 或腐蚀抑制剂。
冷却剂回路 300 还包括用于主动地使流体变冷以提供变冷的冷却剂 320 的装置。 在图 1 所示的实施例中， 冷冻器 325 设置用于实现该目的。冷冻器 325 布置用于接收冷流 体 CF， 该冷流体 CF 能够从冷却剂流体中回收热量， 从而提供线路 320 中的变冷的冷却剂。 冷流体 CF 可从下文将进一步阐述的很多来源获得。
冷流体 CF 可从单个来源获得， 或者它可包括来自两个或更多个来源的流体的混 合物。可替代地， 代替一种冷流体 CF 的是， 可以有两种或更多种冷流体， 每种冷流体都布置
用于从线路 320 中的冷却剂流体中移走热量。在这种情况下， 使用在线路 320 中并联或串 联布置的多个冷冻器可能是适当的设计选择。 适当地， 为每个冷流体源设置单独的冷冻器。
为帮助冷却剂回路中流体的流动， 设置了泵 305。 泵可以设置在回路中的任何位置 处。适当地， 如图 1 实施例所提供的， 泵 305 具有经由线路 315 与储存罐 310 连接的低压入 口和与冷冻器 325 连接的高压出口。
在冷冻器 325 下游， 设置有分配器 335， 用于将变冷的冷却剂 320 分配成至少第一 部分 340 和第二部分 350。将在下文更详细地论述分配器。
第一入口空气冷却热交换器 127 布置在线路 340 中， 以利用变冷的冷却剂的第一 部分来冷却第一入口空气流 125。第二入口空气冷却热交换器 227 布置在第二入口空气流 中， 以利用变冷的冷却剂的第二部分来冷却第二入口空气流。 图 1 所示的分配器包括 ： 汇流 部 337( 诸如 T 型件 )、 线路 340 中的第一流量控制阀 338 和线路 350 中的第二流量控制阀 339。两个控制阀都被图示成可调节阀， 以提供添加其他流的自由性。然而， 技术人员应理 解的是， 在如图 1 所示的设备中， 两个流量控制阀中只有一个需要是可控的， 这是因为在汇 流部 337 的下游只有两条线路。
图 1 所示的实施例中的设备还包括控制器 C。 在一个优选实施例中， 控制器布置用 于接收代表共同输入参数的信号。 控制器进一步布置用于基于共同输入参数来确定将变冷 的制冷剂中的可用冷却负荷分配成第一部分 340 和第二部分 350 的最佳分配。
如图 1 所示， 共同输入参数为表示环境温度的参数。 信号可由温度传感器 Ta 提供， 该温度传感 Ta 例如位于入口空气流 125、 225 中的一股或多股中。例如控制器 C 的装置设 置用于将控制信号发送给流量控制阀 338、 339 中的一个或多个。控制信号可用阀设定设置 点的形式提供。
可替代地， 可提供信号以代表表示另外的相关量的共同输入参数。 例如， 共同输入 参数可以是表示第一压缩机排放压力的参数。
设备如下地进行工作。汽轮机 120 和 220 均吸入入口空气流和燃料流， 并在相应 的驱动轴 115、 215 上提供机械动力。驱动轴与相应的第一压缩机 110 和第二压缩机 210 机 械联接， 因而驱动压缩机。
第一制冷剂回路 100 中的第一制冷剂在压缩机 110 中被压缩， 然后在一个或多个 冷却器 117 中被环境冷却， 以及被分配到一个或多个第一热交换器 140a 和 140b 中。典型 地， 第一制冷剂在冷却器 117 中的冷却使其部分地 ( 优选的是全部地 ) 被冷凝。在每个第 一热交换器的上游， 第一制冷剂的压力在减压装置 142a、 142b 中被减下来。然后， 使得第一 制冷剂通过从加热管或加热管束 141a、 141b 中吸取热量而在第一热交换器 140a、 140b 中蒸 发。蒸发的第一制冷剂被引回到第一压缩机 110 中。
如图 1 所示， 气态烃流 10 在一个或多个第一热交换器中通过使气态烃流通过第一 烃进料热交换器 140a 中的加热管 141a 而被冷却， 从而产生部分冷凝的烃流 40.
第二制冷剂回路 200 中的第二制冷剂在压缩机 210 中被压缩， 在一个或多个冷却 器 217 中被环境冷却， 接着在一个或多个第一热交换器中被进一步冷却。如图 1 所示， 第二 制冷剂的进一步冷却是通过使第二制冷剂穿过第一个第二制冷剂热交换器 140b 中的加热 管 141b 来实现的， 在该处， 第二制冷剂至少通过与所述第一制冷剂进行热交换而被冷却， 以产生部分冷凝的第二制冷剂流 240。部分冷凝的第二制冷剂流 240 被分离成气态第二制冷剂相 252 和液态第二制冷剂 相 254。这些流然后被分别冷凝和低温冷却 (sub-cooled)， 分别以本领域公知的方式在一 个或多个第二热交换器 260 中被低温冷却。
部分冷凝的烃流 40 被分离成气态顶部流 60 和液态底部流 70。可选地， 底部流 70 中的至少一部分在底部流热交换器 73 中被变暖， 而且变暖的底部流 74 中的至少一部分可 被供回到可选的气 / 液分离器 50 中， 作为重蒸发流。 剩余部分典型地被供给到分馏系统 75 中， 在该处， 它被分馏成一种或多种分馏产物流。 在天然气液体分馏系统中使用的典型分馏 塔为脱甲烷塔、 脱乙烷塔、 脱丙烷塔和脱丁烷塔。
气态顶部流 60 被供给到线路 80， 作为冷却过的烃流 80。冷却过的烃流 80 然后以 本领域已知的方式被供给到一个或多个第二热交换器 260， 在该处， 其利用第二制冷剂而被 液化。由此， 生产出中间液化的烃流 90。
中间液化的烃流 90 可在一个或多个膨胀装置 97 中被减压， 而且被减压的流 98 被 供给到相分离器 99 中， 在该处， 任何气态组分 ( 主要是闪蒸蒸气 ) 与流 98 中的液态烃分离。 液态烃从相分离器 99 中移出， 作为液化的烃产物流 20， 气态组分从相分离器 99 取出， 作为 终端闪蒸 (end flash) 流 92。 储存罐 310 中的冷却剂流体被泵送或者以其他方式被供给到冷冻器 325 中， 其中， 该冷却剂流体通过与冷流体 CF 进行热交换而被主动地变冷， 以提供变冷的冷却剂 320。变 冷的冷却剂 320 中的可用冷却负荷用来使至少一个汽轮机的入口空气流变冷。
可用的冷却负荷可被适当地分配成第一部分和第二部分。 冷却负荷例如通过将变 冷的冷却剂 320 物理地分流成两个或更多个部分流而进行分配， 诸如图 1 的实施例中的两 部分流 340、 350。第一部分流 340 用来冷却第一入口空气流 125， 而第二部分流 350 用来冷 却第二入口空气流 225。
冷却负荷的分配可依照共同输入参数进行。 这允许以最可能的方式来控制将可用 冷却负荷分配成至少两个入口空气流的分配。当然， 所有的冷却负荷都送给仅一个部分流 中的情况也是可能的， 这取决于共同输入参数。 优选地， 依照共同输入参数来控制冷却负荷 分配允许对各制冷剂循环之间的动力平衡进行控制。
适当地， 共同输入参数允许控制器 C 决定哪个制冷剂回路由于不能传送足够的冷 却负荷而使得另外的制冷剂回路中的一个或多个在较高 ( 或满 ) 负载下工作， 从而成为限 制性制冷剂回路。然后， 通过向驱动限制性制冷剂回路的汽轮机的入口空气流提供较多的 变冷负荷， 可能相对于驱动其他制冷剂回路的汽轮机而选择性地增加限制性汽轮机的汽轮 机效率 ( 导致增大的轴动力输出 )。这于是允许增加液化烃产物的产率 ( 或在较低的比能 量消耗下产生液化的烃产物流 )。
适当地， 共同输入参数是表示环境温度的参数， 诸如入口空气流 125、 225 中的一 个或两个的温度 Ta。图 1 的级联制冷布置的次序为 ： 随着环境温度的增加， 需要来自第一 制冷剂回路 100 的冷却负荷比来自第二制冷剂回路 200 的冷却负荷更多。控制器于是可 使得由变冷的冷却剂产生较多的冷却负荷， 以便可用于冷却第一入口空气流 125。根据工 艺的设计， 所有由变冷的冷却剂产生的冷却负荷都可用于对第一入口空气流 125 进行冷却 也是可能的， 特别是在第一汽轮机的动力输出对工艺有限制的情况下。然而， 尤其是当没 有 ( 或不足 ) 附加 ( 辅助的 ) 驱动动力被提供以补充第二压缩机 210 的汽轮机的驱动动力
时， 可能优选的是至少一些冷却负荷总是被用来冷却第二入口空气流 225( 甚至在第一汽 轮机的动力输出有限制性时 )， 以确保第二压缩机不会因为驱动动力太低而超出其运行窗 口 (operating window) 而喘振 (surge)。
在较低的环境温度下， 第二制冷剂回路 200 可能成为限制性回路， 并且控制器可 使得从变冷的冷却剂产生较多的冷却负荷， 以便可用于冷却第二入口空气流 225。 在非常冷 的环境温度下， 控制器可使得传送从变冷的冷却剂中产生的所有冷却负荷， 以便可用于冷 却第二入口空气流 225。
通过使用其他共同输入参数可产生类似的效果， 例如， 用来表示以下参数的组中 的一个参数的共同输入参数 ： 第一压缩机排放压力 ； 第一汽轮机负载 / 动力输出 ； 第二汽轮 机负载 / 动力输出 ； 第一汽轮机燃气阀的开启 ； 第二汽轮机燃气阀的开启 ； 在第一制冷剂 循环与第二制冷剂循环之间的切流点温度 Tc ； 第一压缩机吸收的能量 ； 第二压缩机吸收能 量； 第一汽轮机动力输出与第二汽轮机动力输出之间的差别 ； 液化烃流的流动速率。后者 在图 1 中用流量传感器 F 象征性地表示， 与传感器 Ta 类似地， 它可将其信号传送给控制器 C( 未显示 )。
在已经冷却第一入口空气流 125 和 / 或第二入口空气流 225 之后， 冷却剂可被重 新组合而供回到储存罐 310 中， 用于再次利用。 入口空气流 125、 225 最好不被冷却到低于大约 5℃， 以确保避免形成冰。
用来主动地使一个或多个冷冻器 325 中的冷却剂流变冷的冷却负荷可能从很多 来源获得。例如， 它可能使用由热驱动变冷过程所提供的变冷负荷。特别地， 一个或多个冷 冻器 325 可包括一个或多个热驱动的冷动器。热驱动的变冷过程和 / 或热驱动的冷冻器可 使用来自液化工艺的废热而工作， 例如， 来自第一汽轮机 120 和第二汽轮机 220 中的一个或 多个的废热。热驱动的冷冻器在本领域是已知的。相对常见的实例是由包括吸附冷冻器的 组形成的。 吸附冷冻器的一个实例基于在氢气体存在情况下使液氨蒸发， 从而提供冷却。 在 大的商业工厂中更常见的是所谓的锂 / 溴化物吸附冷冻器。锂 / 溴化物吸附冷冻器使用锂 / 溴化物盐和水的溶液。本领域已知的热驱动冷冻器的另一个实例是由包括吸附冷冻器的 组形成的。再一个实例是由包括吸附热泵的组形成的。它们的操作原理与吸附冷冻器的相 似。
可替代地， 或者除了热驱动冷冻之外， 冷却剂流体的主动变冷可使用来自专用的 机械驱动变冷制冷剂回路的变冷制冷剂。如图 2 所示， 专用的变冷制冷剂回路 380 设置有 其自身的压缩机 381 和用于将来自压缩的变冷制冷剂的热量拒绝到环境中的装置， 诸如冷 却器 382。压缩机 381 可被任何合适的驱动器 383 驱动， 适当地为电马达， 但是并不必然如 此。冷冻器 325 以釜形式表示。焦耳 - 汤姆逊阀 386 设置在釜 325 与冷却器 382 之间、 在 可选的蓄能器 385 下游。作为预防措施， 分离桶 384 可设置在压缩机 381 的抽吸入口与釜 325 之间。变冷制冷剂可包括适用于在大致环境温度的温度水平下移走热量的任何成分或 混合物。实例包括丁烷、 异丁烷、 丙烷、 氨。
可替代地或者除此之外的， 它可使用来自已经存在于液化线路中的流中的制冷负 荷。例如， 它可使用取自第一制冷剂回路和 / 或第二制冷剂回路的制冷负荷。
在这二者之中， 优选的是使用来自第一制冷剂回路 100 的制冷负荷， 因为第一制 冷剂回路 100 中的制冷剂在所期望的变冷冷却剂的温度水平下移走热量方面通常更有效
率。这例如可通过设置釜形式的冷冻器 325 来实现， 其中来自线路 119 的第一制冷剂在所 期望的适当压力水平下被蒸发。在冷冻器 325 下游， 第一制冷剂可例如经由专用的压缩机 被重新压缩， 而后与位于第一制冷剂压缩机 110 下游的第一制冷剂回路中的第一制冷剂重 新组合， 或者， 例如通过将冷冻器 325 下游的制冷剂供给到分离鼓 132 而经由第一制冷剂压 缩机 110 本身被重新压缩。
来自第二制冷剂回路的冷却负荷可通过下述方式来使用 ： 允许例如来自线路 240 的滑移流 (slip stream) 在期望的压力水平下作为冷流 CF 在冷冻器 325 中蒸发或者通过 冷冻器。滑移流也可能得自第二制冷剂回路 200 中的其他适当的地点， 比如， 如果可选的制 冷剂气 / 液分离器 250 存在的话， 来自线路 254 中的液态第二制冷剂流。不管滑移流的来 源如何， 在冷冻器下游， 滑移流可供回到第二压缩机 210 和 / 或使用专用压缩机而被重新压 缩。
可选地， 控制器 C 布置用于基于两条制冷回路中限制性较低的制冷回路来控制对 第一制冷回路和第二制冷回路之间的制冷负荷源的选择。
除了上述的一个或多个制冷剂流以外和 / 或代替上述的一个或多个制冷剂流的 是， 冷却剂可使用在工艺中可获得的任何其他冷流所提供的制冷负荷而变冷。 例如， 如果气 / 液相分离器 50 存在的话， 冷流体 CF 可源自液态底部流 70 或包含液态底部流 70。在这种 情况下， 可选的热交换器 73 可与流 320 连通， 或者可选的热交换器 73 可以是一个或多个冷 冻器 325 中的一个。 可用来提供用来主动地冷却冷却剂的部分或全部制冷负荷的冷流的其他实例包 括燃气流 62、 终端闪蒸流 92 和来自 ( 可选的 ) 分馏系统 75 的任何冷流。图 1 象征性地显 示出可选的冷冻器 61 和 91， 它们可被用作一个或多个冷冻器 325， 或者被定位成与线路 320 连通。蒸发气 ( 例如来自其中可储存液化烃流 20 的储存罐 ) 亦可用来提供用于主动地冷 却冷却剂的部分或全部制冷负荷。
在可替代的实施例中， 第二制冷剂可在其对第一制冷剂进行冷却之后而被完全冷 凝。在这些实施例中， 显然， 不必设置可选的制冷剂气 / 液分离器 250。还有可替代的实施 例， 其中第二制冷剂没有被完全冷凝， 而是， 其中不过不需要气 / 液相分离， 例如是因为完 全冷凝通过随后与另一制冷剂进行热交换来实现或者通过自动冷却来实现。
设备与图 1 所示的具体设备相比可具有很多种变型。在上文已经提到了一些变型 和替代形式。在另一可选的变型中， 例如， 第一压缩机 110 可以本领域已知的方式具有处于 不同压力水平的多个入口。第一压缩机 110 和 / 或第二压缩机 210 均可以本领域已知的方 式呈现为两个或更多个串联或并联布置的结构。
第一汽轮机 120 和 / 或第二汽轮机 220 可以是航改型的， 例如 Rolls Royce Trent TM 60 或 RB211， 以及通用电气的 LMS100 、 LM6000、 LM5000 和 LM2500。 当使用航改型涡轮机时， 当前提出的入口空气变冷是特别有利的， 因为这可取代对用于补偿能量损失的辅助驱动器 的需要 ( 典型的是蒸汽涡轮机或电马达 )。 可替代地， 第一汽轮机和 / 或第二汽轮机可以是 重工业结构型 ( 例如通用电气的 Frame 6、 Frame 7 或 Frame 9)， 以提高效率， 尽管在这种 情况下附加的驱动器可能仍需要设置用于启动该涡轮机。明显地， 也可以采用来自其他厂 商的等效汽轮机。
可选地， ( 未显示 )， 顶部热交换器可以本领域已知的方式设置在线路 60 中。这
样的顶部热交换器可形成一个或多个第一热交换器的一部分， 并且它可例如与线路 119 连 接， 以获得第一制冷剂的一部分。在这样的顶部热交换器设置在线路 60 中的情况下， 可选 的顶部气 / 液分离器被设置在顶部热交换器的下游， 以从热交换器下游的流中移走任何冷 凝部分。顶部气 / 液分离器的蒸气出口于是可与线路 80 连接， 以提供冷却过的烃流。顶部 气 / 液分离器的底部液体出口可与气 / 液分离器 50 连接， 以将冷凝部分中的至少一部分作 为回流供回。燃气流 62 可取自蒸气流。
在可替代的实施例中， 可选的气 / 液分离器 50 位于第一烃进料热交换器 140a 的 上游。在这样的可替代实施例中， 气 / 液分离器的顶部出口可与图 1 中的线路 10 连接， 而 且线路 40 可与线路 80 直接连接以给第二热交换器 260 提供冷却过的烃流。这样的实施例 可具有位于可选的气 / 液分离器 50 上游的膨胀器， 而且典型地在第一烃进料热交换器 140a 上游具有一个或多个再压缩压缩机和 / 或增压压缩机， 和 / 或具有用于预冷却进入可选的 气 / 液分离器 50 中的进料的其他热交换器。这样的实施例在本领域是已知的， 不需在此进 一步详述。
在图 1 所示的实施例中， 第一制冷剂是单一成分的制冷剂， 其主要包括丙烷， 而第 二制冷剂是混合制冷剂。在此所指的混合制冷剂或混合制冷剂流包括至少 5mol％ ( 摩尔 百分数 ) 的两种不同组分。混合制冷剂可包括选自包括下述组分的组中的两种或更多种组 分： 氮气、 甲烷、 乙烷、 乙烯、 丙烷、 丙烯、 丁烷。混合制冷剂的常见组成可以是 ：
然而， 在此所公开的方法和设备可进一步地包括在单独的或多重的制冷剂回路或 其他冷却回路中使用一种或多种其他制冷剂。并且， 第一制冷剂可以是混合制冷剂 ( 诸 如在美国专利 6,370,910 中描述的混合制冷剂 )， 和 / 或第二制冷剂可以是单一成分制冷 剂 ( 诸如主要包括乙烷、 乙烯、 甲烷或氮 )。本发明还可应用于所谓的 Axens LIQUEFIN 工 艺中， 诸如 2003 年在日本东京举行的第 22 届世界天然气会议上 P-Y Martin 等人的文章 “LIQUEFIN ： AN INNOVATIVE PROCESS TO REDUCE LNG COSTS( 用于降低液化天然气成本的 新工艺 )” 中所描述的工艺。
要被冷却和液化的气态烃流 10 可能来源于任何要被冷却和液化的合适气体流， 诸如从天然气或石油储层或煤层获得的天然气流。作为一种替代方案， 气态烃流 10 还可从 其他来源获得， 例如包括诸如 Fischer-Tropsch 工艺的合成气源。
在气态烃流 10 是天然气流时， 它通常主要包括甲烷。优选地， 气态烃流 10 包括至 少 50mol％的甲烷， 更优选地包括至少 80mol％的甲烷。
根据来源， 天然气可能包含比甲烷重的具有可变量的烃， 诸如尤其是乙烷、 丙烷和
丁烷， 以及可能有较少量的戊烷及芳香烃。成分随着天然气的类型和产地而改变。
传统上， 比甲烷重的烃根据需要尽可能去除以生产出符合期望规格的液化烃产物 流。由于若干理由， 比丁烷 (C4) 重的烃在任何重要的冷却之前被尽可能高效地从天然气中 去除， 该理由诸如是它们具有可导致甲烷液化设备的各部分堵塞的不同冷冻和液化温度。
天然气还可包括非烃成分， 诸如水、 氮、 二氧化碳、 汞、 硫化氢和其他硫化物等。因 此， 如果期望的话， 包括天然气的气态烃流 10 可在冷却和至少部分液化之前进行预处理。 这种预处理可包括减少和 / 或去除不需要成分 ( 诸如二氧化碳、 硫化氢 )， 或者包括诸如早 期冷却、 预加压等其他步骤。 由于这些步骤对本领域技术人员来说是公知的， 所以在此不再 讨论它们的机理。
应理解的是， 本发明不仅能应用于图 1 所具体示出的驱动方案， 而且能应用于其 他驱动方案。图 3 到 5( 并不旨在形成排他性列表 ) 也示出了一些可能的可替代选项。类 似的和 / 或各种其他选项在 2004 年 ( 论文 2.6) 由 Mark J.Roberts 等人发表的标题为 “REDUCING LNG CAPITAL COST IN TODAY’ S COMPETITIVE ENVIRONMENT( 在当今竞争环境 下降低液化天然气的资金成本 )” 的 LNG-14 文章中也有简要描述。
例如， 图 3 示出了线路 130 中的第一制冷剂被提供给第一压缩机 110 的多个入口， 每个入口处于不同压力下。用来压缩第二制冷剂的压缩机 210 呈现为串联布置的低压第二 制冷剂压缩机 210a 和高压第二制冷剂压缩机 210b， 二者都由第二汽轮机 220 在单根轴 215 上驱动。线路 230 中的第二制冷剂被供给到低压第二制冷剂压缩机 210a， 而高压第二制冷 剂压缩机 210b 排放到线路 219 中。
如 图 4 所 示， 本 发 明 可 应 用 于 空 气 产 品 与 化 学 制 品 公 司 (Air Products and Chemicals Inc) 所引入的所谓的 Split-MRTM 中， 而且在 2001 年 ( 论文 PS5-4) 由 Yu Nan Liu 博士等人发表的标题为 “REDUCING LNG COSTS BY BETTER CAPITAL UTILIZATION( 通过 更好的资本使用来降低液化天然气成本 )” 的 LNG-13 文章中有简要介绍。本质上， 由第二 汽轮机 220 驱动的第二压缩机 210 用作图 3 中的低压第二制冷剂压缩机 210a， 而第一汽轮 机 120 驱动第一压缩机 110 以及第二个第二压缩机 211 两者， 该第二个第二压缩机用作图 3 的高压第二制冷剂压缩机 210b。因此， 线路 230 中的第二制冷剂供给到第二压缩机 210， 第二个第二压缩机 211 排放到线路 219 中。
图 5 示出了一个使用由第三汽轮机 420 驱动的辅助第二压缩机 410 的实施例。与 图 4 类似， 第二压缩机 210 由第二汽轮机 220 驱动， 并且用作图 3 中的低压第二制冷剂压缩 机 210a。但是在这种情况下， 第三汽轮机 420 经由轴 415 驱动辅助第二压缩机 410， 该辅助 第二压缩机用作图 3 中的高压第二制冷剂压缩机 210b。因此， 线路 230 中的第二制冷剂被 供给到第二压缩机 210， 且辅助第二压缩机 410 排放到线路 219。
如图 5 所示， 只有第一汽轮机入口空气流 125 和第二汽轮机入口空气流 225 被冷 却， 而第三汽轮机入口空气流 425 以环境温度且未被冷却地提供给第三汽轮机。可替代的 实施例也冷却进入第三汽轮机 420 的第三入口空气流 425( 要么分享来自变冷的冷却剂 320 的冷却负荷， 要么用单独的冷却源 )， 或者冷却第三入口空气流 425 而不是第二入口空气流 22。
中间冷却器 ( 诸如空气冷或水冷的中间冷却器 ) 可设置在第二制冷剂回路的连续 压力阶段之间 ( 诸如图 3 到 5 的任一个实施例中的低压制冷剂压缩机与高压制冷剂压缩机之间 ) 的线路中。
本发明还可被应用于其它驱动方案中。典型的变型 ( 例如图 4 所示的 Split-MR 驱动方案 ) 是两个压力阶段 ( 例如， 低压和中等压力 ) 由第二汽轮机 220 在单根轴 215 上 驱动， 当然在此情况下， 中等压力的压缩机排放到第二个第二压缩机 211( 其用作高压压缩 机 ) 中。同样， 多个压缩阶段可在图 5 中的轴 215 上被驱动。
上文所述的发明不限于两个制冷剂回路， 它还可应用于将变冷的冷却剂分配给三 个或更多个部分， 以用于冷却其他制冷剂回路的第三或更多个入口空气流。
以上描述的实施例包括另一项发明， 它可与以下特征相结合或者单独地应用， 这 些特征与将变冷的冷却剂中的可用冷却负荷分配成至少第一部分和第二部分相关联， 而且 与利用变冷的冷却剂来冷却至少第一汽轮机入口空气流和第二汽轮机入口空气流相关联。 另外一项发明甚至可应用于基于单个制冷剂循环的冷却和 / 或液化工艺。这项发明涉及生 产液化烃流的方法及其设备， 其将在本说明书的剩余部分中描述。
Exxon Mobil( 埃克森美孚 ) 的美国专利 6,324,867 所描述的方法的另一缺点是， 它使用来自制冷剂回路的冷却负荷， 该冷却负荷因此不能用于冷却要被液化的天然气。
在一方面中， 在此所描述的另一项发明可被限定为提供了一种用于生产出液化烃 流的方法， 该方法包括 ： - 在一个或多个热交换器中使烃流与来自一个或多个制冷剂回路的一种或多种制 冷剂进行间接热交换， 制冷剂回路中的至少一个包括由汽轮机驱动的压缩机， 该制冷剂回 路中的制冷剂通过该压缩机被压缩 ；
- 在烃流在至少一个或多个热交换器中进行热交换之后， 从烃流中回收一部分 ；
- 通过使变冷的冷却剂与烃流回收部分中的至少一部分进行间接热交换而提供变 冷的冷却剂流 ；
- 使入口空气流变冷包括与变冷的冷却剂进行热交换从而产生变冷的入口空气 流， 并且将变冷的入口空气流供给到汽轮机 ；
其中所产生的液化烃流包括未曾被回收的烃流的至少一部分。
因此， 在另一项发明的实施例中， 在烃流在一个或多个热交换器中的至少一个中 已经进行热交换之后从烃流中回收一部分烃流， 由此， 适当地在一个或多个热交换器中的 至少一个的下游， 提供变冷的冷却剂流， 该变冷的冷却剂流又被用于至少通过将变冷的冷 却剂与入口空气流进行热交换而生产出变冷的入口空气流。 进入用于驱动制冷剂回路的汽 轮机中的变冷的入口空气流用来在一个或多个热交换器中冷却烃流， 并且由此生产出液化 的烃流。
由于各种用途或理由， 总之， 烃流的这些部分经常被从要液化的烃流中移走。 由于 此部分被从一个或多个热交换器中的至少一个的下游移走， 它有能力在其用作其他用途或 被丢弃掉之前使入口空气流变冷。
可从用于使汽轮机入口空气变冷的移走部分提供的任何冷却负荷不需要从制冷 剂循环中被移走， 其旨在冷却要液化的烃流。 以这种方式， 本发明有助于进一步提高液化烃 的产率， 而不需要设置附加的制冷动力。
可用来使汽轮机的入口空气流变冷的移走部分的实例包括 ：
- 已从烃流中萃取出以便达到液化烃流的组分要求的天然气液体流 ；
- 从烃流中移走的燃气流体， 例如在一个或多个汽轮机中用于燃烧目的 ；
- 在使加压的液化烃流减压时形成的终端闪蒸流 ；
- 在液化烃流在储存罐中的储存期间源自液化烃流的蒸发气流。
再者， 在另一项发明的上下文中， 术语 “变冷的冷却剂” 应被理解为温度低于环境 空气温度的流体。 但在这种情况下， 变冷的冷却剂可通过下述方式来制备 ： 使用来自在烃流 液化工艺中但不在制冷剂回路中循环的任何可用冷流中的制冷负荷而使流体主动地变冷。
有利的实例包括 ： 萃取塔和 / 或分馏塔中的液态底部流， 和 / 或来自分馏塔的顶 部流 ； 在液化烃流降压时可产生的终端闪蒸气体流 ； 在存储时可从液化烃中蒸发出的蒸发 气。
这些被移走部分中的一个或多个的可用冷却负荷可通过从在制冷剂回路中循环 的制冷剂中获得的冷却负荷进行补充。实例包括机械变冷或吸附变冷。冷却负荷可例如使 用外部冷冻组件而进行补充。
在一个或多个热交换器中使烃流与来自一个或多个制冷剂回路的一种或多种制 冷剂进行间接热交换可包括 ：
- 通过与来自第一制冷剂回路的第一制冷剂进行热交换来冷却烃流， 在第一制冷 剂回路中， 第一制冷剂在由具有第一入口空气流的第一汽轮机驱动的第一压缩机中被压 缩， 所述冷却提供冷却过的烃流 ； - 使用第二制冷剂来液化冷却过的烃流中的至少一部分， 该第二制冷剂在由具有 第二入口空气流的第二汽轮机驱动的第二压缩机中被压缩， 并且通过至少与来自第一制冷 剂回路的所述第一制冷剂进行热交换而被冷却， 所述液化提供液化的烃流 ； 其中所述入口 空气流的所述变冷包括使用变冷的冷却剂中的至少一部分来冷却所述第一入口空气流和 第二入口空气流中的一个或两个。
这些特征在本说明书的之前部分中已被详细地描述。 跟在说明书的之前部分后面 的是， 有利的实施例还可包括 ：
- 将变冷的冷却剂中的可用冷却负荷分配成至少第一部分和第二部分， 由此， 第一 部分中的可用冷却负荷用来冷却第一入口空气流， 而第二部分中的可用冷却负荷用来冷却 第二入口空气流。 所述冷却负荷依照已经在说明书的之前部分所提到的共同输入参数进行 分配， 优选地， 将变冷的冷却剂中的可用冷却负荷进行分配， 以便向驱动第一制冷剂回路和 第二制冷剂回路中的最有限制性的制冷剂回路的汽轮机的入口空气流提供较多的冷却负 荷。
然而， 应该强调的是， 现在描述的另一项发明并不限于两个制冷剂回路。 它可例如 应用于将变冷的冷却剂中的冷却负荷分配成三个或更多个部分， 以用于冷却其他制冷剂回 路的第三个或更多个入口空气流。并且， 该另一项发明在使用仅仅一个制冷剂回路的液化 工艺中也是有用的， 该仅仅一个制冷剂回路典型地包括所谓的单一混合制冷剂工艺。 另外， 在美国专利 5,832,745 中描述了由壳牌公司的单一混合制冷剂工艺所形成的一个实例。
在烃流已经在一个或多个热交换器中的至少一个中进行热交换之后， 从该烃流中 回收的那部分的回收可包括 ：
- 从气态烃流中生产出部分冷凝的烃流 ；
- 使部分冷凝的烃流通过气 / 液相分离器 ； 以及
- 从气 / 液相分离器中取出液态底部流和气态顶部流。 在这样的实施例中， 来自烃 流的所述部分可有利地包括液态底部流， 而且所述液态烃流从气态顶部流中生产出。可替 代地或者除此之外的， 这样的实施例可包括从气态顶部流中取出燃气流， 其中来自烃流的 所述部分包括燃气流。
在烃流已经在一个或多个热交换器中的至少一个中进行热交换之后， 从该烃流中 回收的那部分的回收可还包括 ：
- 从烃流中获得至少中间液化的烃流 ；
- 将中间液化的烃流降压 ；
- 使降压的流进入相分离器 ；
- 使降压的流中的气态成分与任何液态烃分离 ；
- 从相分离器中移走液态烃， 作为生产出的液化烃产物流 ；
- 从相分离器中移走气态成分。
其中来自烃流的所述部分包括从相分离器回收的气态组分。
在烃流已经在一个或多个热交换器中的至少一个中进行热交换之后， 从该烃流中 回收的那部分的回收还可包括或代替地包括 ：
- 将生产出的液化烃产物流储存在储存罐中 ； 以及
- 从储存罐中回收源自被储存的液化烃流的蒸发气 ；
其中来自烃流的所述部分包括蒸发气。
在另一方面， 另一项发明可被限定为提供了一种用于生产出液化烃流的设备， 该 设备包括 ：
- 一个或多个制冷剂回路， 每个制冷剂回路均包括制冷剂， 制冷剂回路中的至少一 个包括由汽轮机驱动的压缩机， 以用于压缩该制冷剂回路的制冷剂 ；
- 进入汽轮机的入口空气流 ；
- 一个或多个热交换器， 其用于使烃流与来自一个或多个制冷剂回路中的一种或 多种制冷剂进行间接热交换， 所述一个或多个制冷剂回路包括所述至少一个热交换器 ；
- 回收装置， 该回收装置用于在一个或多个热交换器中的至少一个的下游回收烃 流的一部分， 以及提供烃流的该部分已经从其中回收走的剩余烃流 ；
- 冷冻器， 该冷冻器与回收装置连接， 并且布置用于接收来自回收装置的回收部分 中的至少一部分， 并且还布置用于使冷却剂流体与回收部分中的至少一部分进行间接热交 换， 以由冷却剂流体产生变冷的冷却剂流 ；
- 用于冷却入口空气的热交换器， 其布置在入口空气流中， 以利用变冷的冷却剂来 冷却该入口空气流 ；
- 进料管， 该进料管用于将来自用于冷却入口空气的热交换器的冷却过的入口空 气流供给到汽轮机内 ；
- 管道装置， 该管道装置用于运输液化烃流， 该液化烃流包括剩余烃流的至少一部 分。
如在本说明书的之前部分所述的实施例中， 一个或多个制冷剂回路可包括 ：
- 第一制冷剂回路， 其包括 ： 第一制冷剂 ； 第一压缩机 ； 第一汽轮机， 该第一汽轮机 与第一压缩机联接以驱动第一压缩机 ； 以及进入第一汽轮机的第一入口空气流 ； 该第一压缩机布置用于压缩所述第一制冷剂 ；
- 第二制冷剂回路， 其包括 ： 第二制冷剂 ； 第二压缩机 ； 第二汽轮机， 所述第二汽轮 机与第二压缩机联接以驱动第二压缩机 ； 以及进入第二汽轮机的第二入口空气流 ； 该第二 压缩机布置用于压缩所述第二制冷剂 ；
并且其中一个或多个热交换器包括 ：
- 一个或多个第一热交换器， 其布置用于接收气态烃流和第二制冷剂， 并且用于使 用来自所述冷却步骤的所述第一制冷剂来冷却气态烃流和第二制冷剂， 从而提供冷却过的 烃流和冷却过的第二制冷剂流 ；
- 一个或多个第二热交换器， 其布置用于接收冷却过的烃流， 并且用于使用冷却过 的第二制冷剂流来液化冷却过的烃流， 以提供液化的烃流 ；
并且其中用于冷却入口空气的热交换器布置在第一入口空气流和第二入口空气 流中的至少一个内。
这样的实施例还可包括 ：
- 分配器， 其用于依照共同输入参数将变冷的冷却剂分配成至少第一部分和第二 部分 ；
其中用于冷却入口空气的热交换器包括 ：
- 第一入口空气冷却热交换器， 其布置在第一入口空气流中， 用于利用变冷的冷却 剂的第一部分来冷却第一入口空气流 ；
- 第二入口空气冷却热交换器， 其布置在第二入口空气流中， 用于利用变冷的冷却 剂的第二部分来冷却第二入口空气流。
在优选的实施例中， 回收装置可包括气 / 液分离器， 该气 / 液分离器具有用于排放 气态顶部流的顶部出口和用于排放液态底部流的底部出口。在这样的实施例中， 烃流的所 述部分可有利地包括液态底部流， 并且所述剩余流包括气态顶部流。可替代地或者除此之 外， 这样的实施例还可在气态顶部流中包括分流器， 该分流器用于从气态顶部流中取出燃 气流， 并且其中烃流的所述部分包括燃气流。
可替代地或者除此之外， 回收装置可包括 ：
- 降压装置， 其布置用于接收从烃流形成的中间液化的烃流， 以及形成由此所产生 的降压流 ；
- 相分离装置， 其布置在降压装置的下游， 以接收降压流， 并且将降压流中的任何 气态组分与任何液态烃分离 ；
- 与相分离装置连接的液体排放线路， 其用于从相分离器中移出液态烃， 作为生产 出的液化烃产物流 ；
- 与相分离装置连接的气体排放线路， 其用于回收来自相分离器的气态组分，
其中来自烃流的所述部分包括从相分离器移出的气态组分。
该设备可包括用于储存生产出的液化烃流的储存罐。在这种情况下， 回收装置可 包括 ：
- 与储存罐连接的蒸发气管道， 其用于从储存罐中回收源自所储存的液化烃流的 蒸发气。在这样的实施例中， 来自烃流的所述部分可包括蒸发气。
参照附图中的图并且通过举例的方式进一步详细阐释其他发明。参照图 1， 液化烃流 20 通过在一个或多个热交换器 140( 和 / 或 260) 中使烃流 10 与来自一个或多个制冷剂回路 100( 和 / 或 200) 中的一种或多种制冷剂进行间接热交换而 产生。 这些制冷剂回路中的至少一个包括由汽轮机 120( 和 / 或 220) 驱动的压缩机 110( 和 / 或 210)， 该制冷剂回路中的制冷剂被所述压缩机压缩。在烃流在一个或多个热交换器中 的至少一个中进行热交换之后从该烃流中回收一部分 70( 和 / 或 62 和 / 或 92)， 并且变冷 的冷却剂流 320 通过使冷却剂 315 与烃流的回收部分中的至少一部分 CF 进行间接热交换 来提供。入口空气流 125( 和 / 或 225) 利用变冷的冷却剂 320 变冷， 以生产出变冷的入口 空气流， 该变冷的入口空气流被供给到汽轮机中。生产出的液化烃流 20 包括未被回收的烃 流中的至少一部分。
在此提出使用由未在制冷剂回路中循环的工艺中可获得的任何冷流来提供冷却 负荷。更特别地， 冷却负荷可通过在烃流在一个或多个热交换器中的至少一个中进行热交 换之后从烃流回收的一部分来提供， 因而适当地位于一个或多个热交换器中的至少一个的 下游。 适当地， 该部分随后从工艺中被丢弃掉， 或随后在工艺中以需要其较热的方式进行使 用。 在这两种情况下， 该部分中的冷量有利地被用来使入口空气变冷， 并且从而提高液化天 然气产量。
例如， 参照图 1， 如果气 / 液相分离器 50 存在的话， 它可被包括在回收装置中， 在此 情况下， 冷流体 CF 可例如源自液态底部流 70， 或包括液态底部流 70。在这种情况下， 可选 的热交换器 73 可与流 320 连通， 或者可选的热交换器 73 可以是一个或多个冷冻器 325 之 一。
仍参照图 1， 可用来提供用于主动地冷却冷却剂的部分或全部冷却负荷的冷流体 的其他实例包括 ： 燃气流 62、 终端闪蒸汽流体 92 和来自 ( 可选的 ) 分馏系统 75 的任何冷 流。图 1 象征性示出了可选的冷冻器 61 和 91， 其可被用做一个或多个冷冻器 325， 或者被 定位成与线路 320 连通。蒸发气例如来自储存罐， 液化烃流 20 可存储在该储存罐中， 蒸发 气还可用来提供用来主动地冷却冷却剂的部分或全部冷却负荷。
除以上提到这些流中的任一个流以外， 所提供的其他来源的冷冻负荷可用来使入 口空气变冷， 包括在制冷剂回路中循环的任何制冷剂， 以及在回路中经历压缩和膨胀的任 何制冷剂 ( 如本领域所已知的 )， 或在热驱动的变冷过程中循环的制冷剂。 进一步的细节可 参照图 1 的前述描述。
如图 3-5 所示的可替代的驱动方案也可与正被描述的其他发明一起应用。
本领域技术人员应理解的是， 在不偏离所附权利要求的范围的情况下， 本发明中 的每一项发明均可以多种方式实施。