由天然气生产液化天然气的方法及相应的设施与流程

1.本发明涉及一种由天然气生产液化天然气(lng)的方法。
2.本发明还涉及一种相应的设施。


背景技术：

3.天然气通常位于远离消费区域的地理区域中。因此，这样的天然气被液化，使其体积减少至约六百分之一，并被装入液化天然气运输工具，以通过海运运往消费中心。
4.对于位于陆地上的大型液化设施，如何使用级联方法是已知的，其中使用分别基于丙烷、乙烯和甲烷的三个不同的嵌套的制冷循环。这种设施的能源消耗低，但占用空间大。
5.另一种已知的方法包括使用这样的制冷循环，其使用一个或多个混合制冷剂(mr)，因为它们包括多种轻质碳氢化合物(特别是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或戊烷)和氮的混合物。设施的紧凑性因此得到改善，同时保持良好的能源效率，甚至提高能源效率。在一个工业单元中，使用混合制冷剂的循环次数可以从一到三个不等。随着循环次数的增加，能源效率会得到提高。
6.lng生产设施中最常用的方法是"c3/mr"方法，其使用丙烷(c3)制冷循环和混合制冷剂(mr)循环。然而，这种方法需要大量的设备，因此保持相对较大的占用空间。
7.存在单一混合制冷剂(smr)方法，其与上述两类方法相比，需要的设备较少，但在能源效率方面是不利的。此外，主低温热交换器(mche)非常高(超过50米高)，涉及额外的建筑成本。
8.特别是对于年产量低于150万吨液化天然气的小容量设施来说，最好能减少总占用空间(在高度和地面方面)，而不会对能源性能或安全造成任何影响。


技术实现要素：

9.因此，本发明的一个目标是提出一种方法，以与"smr"方法相比，减少生产设施的占用空间，特别是高度。
10.为此，本发明涉及一种由天然气生产液化天然气的方法，包括以下步骤：
[0011]-通过与第一制冷剂流体的热交换，在第一热交换器中冷却天然气的至少第一部分，并获得液化天然气的第一流，所述第一制冷剂流体是混合制冷剂；
[0012]-在第一封闭式制冷循环中流转第一制冷剂流体；
[0013]-通过与不同于第一制冷剂流体的第二制冷剂流体进行热交换，在第二热交换器中对液化天然气的第一流进行过冷，并获得过冷的液化天然气的第二流；
[0014]-将过冷的液化天然气的第二流膨胀，以形成液化天然气的第三流，并将液化天然气的第三流输送到闪蒸气体分离器；
[0015]-在闪蒸气体分离器的底部抽出所产生的液化天然气；
[0016]-在第二制冷循环中流转所述第二制冷剂流体，所述流转至少包括：通过与第一制
冷剂流体的热交换，至少在第一热交换器中冷却第二制冷剂流体，以获得冷却的第二制冷剂流体的流；使冷却的第二制冷剂流体的流的至少一部分膨胀；获得冷却和膨胀的第二制冷剂流体的流；以及将冷却和膨胀的第二制冷剂流体的流接收到第二热交换器中，以冷却液化天然气的第一流，和
[0017]-在闪蒸气体分离器的头部处抽出气流，用所述气流的至少一部分供给至第二制冷循环。
[0018]
从热力学的角度来看，通过对天然气的液化和过冷的步骤的分离，进行液化的第一热交换器的尺寸被缩小。由于第二热交换器专门用于过冷步骤，这种分离使得设施更加灵活。
[0019]
减少第一热交换器的尺寸特别是减少了用于容纳lng生产单元所需的所有设备的模块化设施的高度，这就减少了相关结构的体积和重量、制造时间以及对lng生产现场的运输要求。
[0020]
根据本发明的方法减少了液化单元的整体尺寸，而不降低设施的性能或安全性。这种改进带来了非常令人感兴趣的节约，特别是当设施以模块化的方式在海上或陆地上建造时。
[0021]
该方法完全适用于浮式生产储存和卸载(fpso或flng)单元、固定的离岸单元(离岸平台、停泊的驳船等)和陆地上的模块化设施。
[0022]
该方法有利地也适用于对现有设施的改造，以增加产量，减少占用空间。
[0023]
根据特定的实施方案，根据本发明的方法包括以下一个或多个特征，这些特征被单独地或依照所有技术上可能的组合采用：
[0024]-将第二制冷剂流体的第一部分从第二制冷循环中分离出来，以用于生产可燃气体；
[0025]-通过与第二制冷剂流体和从闪蒸气体分离器的头部抽出的气流进行热交换，在第三热交换器中冷却天然气的第二部分，并获得液化天然气的第四流；膨胀液化天然气的第四流；和接收液化和膨胀的天然气的第四流进入闪蒸气体分离器；
[0026]-将第二制冷剂流体的第二部分从第二制冷循环中分离出来；通过与从闪蒸气体分离器的头部抽出的气流和来自第二热交换器的第二制冷剂流体的气流进行热交换，在一个热交换器或第三热交换器中冷却第二制冷剂流体的第二部分，并获得冷却的第二制冷剂液体的第二流；膨胀冷却的第二制冷剂液体的第二流，以获得冷却和膨胀的第二制冷剂液体的第二流；和将冷却和膨胀的第二制冷剂液体的第二流接收到第二热交换器中，以冷却液化天然气的第一流；
[0027]-对冷却的第二制冷剂流体的流的所述膨胀至少部分地在膨胀阀中进行；
[0028]-在第一热交换器的出口处，冷却的第二制冷剂流体的流是气态的；对冷却的第二制冷剂流体的流的所述膨胀至少部分地在涡轮机中进行；并且在第二制冷循环中对所述第二制冷剂流体的所述流转包括对第二制冷剂流体的至少一次压缩，所述至少一次压缩由与所述涡轮机机械连接的至少一个压缩机进行；
[0029]-对第二制冷剂流体的所述冷却进一步包括在对冷却的第二制冷剂流体的流的所述膨胀之前使第二制冷剂流体流过第二热交换器；
[0030]-冷却的第二制冷剂流体的流的至少另一部分被膨胀并被带入闪蒸气体分离器；
以及
[0031]-将液化天然气接收到储存部；从储存部抽取蒸发气体；以及将蒸发气体的至少一部分供给至第二制冷循环。
[0032]
本发明的另一个主题是一种由天然气生产液化天然气的设施，包括：
[0033]-第一热交换器，所述第一热交换器适于通过与第一制冷剂流体的热交换来冷却天然气的至少第一部分，并获得液化天然气的第一流，所述第一制冷剂流体是混合制冷剂；
[0034]-第一封闭式制冷循环，所述第一封闭式制冷循环适于流转第一制冷剂流体；
[0035]-第二热交换器，所述第二热交换器适于通过与不同于第一制冷剂流体的第二制冷剂流体进行热交换来使液化天然气的第一流过冷，并获得过冷的液化天然气的第二流；
[0036]-膨胀部件，所述膨胀部件适于膨胀过冷的液化天然气的第二流并形成液化天然气的第三流；
[0037]-闪蒸气体分离器，所述闪蒸气体分离器适于接收液化天然气的第三流；
[0038]-位于闪蒸气体分离器的底部的抽取系统，所述抽取系统适于抽取所产生的液化天然气；
[0039]-第二制冷循环，所述第二制冷循环适于流转第二制冷剂流体，并用于：通过与第一制冷剂流体的热交换，至少在第一热交换器中冷却第二制冷剂流体，并获得冷却的第二制冷剂流体的流；使冷却的第二制冷剂流体的流的至少一部分膨胀；获得冷却和膨胀的第二制冷剂流体的流；以及将冷却和膨胀的第二制冷剂流体的流送入到第二热交换器中，以冷却液化天然气的第一流；和
[0040]-位于闪蒸气体分离器的头部处的抽取系统，所述抽取系统适于抽出气流，并将所述气流的至少一部分供给至第二制冷循环。
附图说明
[0041]
在阅读以下仅作为示例给出的描述并参考所附的附图后，就能更好地理解本发明，其中：
[0042]
图1是实施根据本发明的方法的设施的框图；以及
[0043]
图2至图7是图1所示设施的变型、以及根据本发明的方法的实施变型的框图。
具体实施方式
[0044]
在下文中，相同的附图标记将表示流经管道的流和承载流的管道。术语"上游"和"下游"通常是相对于流体的正常流动方向而言延伸的。
[0045]
此外，除非另有说明，否则所提到的百分比是摩尔百分比，并且压力以绝对值为准。
[0046]
温度高于环境温度的流，被描述为由空气冷却器冷却。在一个变型中，可以使用水热交换器，例如淡水或海水热交换器。
[0047]
在下文的模拟计算(例如使用hysys软件进行的模拟计算)中，冷却空气或水的温度为15℃。
[0048]
在本发明的背景下，设施周围的环境温度并不重要，特别是可以包含在15℃和35℃之间。
[0049]
下面将假设所有压缩机的多变效率为82％，所有涡轮机的绝热效率为86％。
[0050]
参照图1，描述了根据本发明的设施10，其适于由天然气14生产液化天然气12。在这个示例中，设施10也生产可燃气体16，例如用于供应设施的燃气涡轮机或其他设备。
[0051]
在图1中，粗线条的流路与旨在进行液化的天然气有关，而较细的线条则与制冷剂流体的流路有关。
[0052]
在本例中，天然气14是经过预处理的气体，不含能够在设施10中的液化期间固化的化合物。这种预处理本身是已知的，将不作详细描述；特别是，预处理可以包括从原始天然气中去除水、二氧化碳和含硫化合物。
[0053]
根据一个变型(未示出)，天然气14没有被预处理。设施10则集成了用于进行预处理和供应天然气14的设备(未示出)，如氧化铝或分子筛床。
[0054]
天然气14主要由甲烷组成，例如，具有以下摩尔组分：
[0055]-甲烷：92.0％
[0056]-乙烷：5.00％
[0057]-丙烷：2.20％
[0058]-氮：0.80
[0059]-i-c4，n-c4，i-c5：0.00％。
[0060]
设施10包括：第一热交换器18，用于液化天然气14的至少第一部分19并产生液化天然气的第一流22；以及第二热交换器20，用于过冷液化天然气的第一流并产生过冷的液化天然气的第二流26。设施10还包括：膨胀部件28(阀或动态膨胀涡轮机)，用于生产第三股过冷和膨胀的液化天然气30；以及闪蒸气体分离器32(这里是筒)，用于接收第三股过冷和膨胀的液化天然气，并将其分离成气流34和液化天然气12。
[0061]
"过冷"是指冷却到严格低于液化温度的温度。
[0062]
设施10有利地包括：第三热交换器36，用于冷却、液化和过冷天然气14的第二部分38，并获得液化天然气的第四流39；以及膨胀部件40，用于膨胀液化天然气的第四流。
[0063]
第一热交换器18由第一制冷循环42进行冷却，该第一制冷循环适于流转与天然气14的第一部分20逆向流动的第一制冷剂流体44。
[0064]
第一制冷循环42是封闭的，也就是说，在正常运行期间，它不会与外界交换物质。另一方面，在被填充或清洗时，该第一制冷循环可以全部或部分地与外界交换物质。第一制冷循环42例如包括通过第一热交换器18的三个环路46a、46b、46c。
[0065]
第一制冷剂流体44是一种混合制冷剂。例如，第一制冷剂流体44包括氮气、甲烷、乙烷和/或乙烯、丙烷、丁烷和戊烷。
[0066]
例如，第一制冷剂流体44具有以下摩尔组分：
[0067]-甲烷：26.27％
[0068]-乙烷：39.22％
[0069]-丙烷：19.41％
[0070]-氮：0.00％。
[0071]-i-c4，n-c4：0.00％。
[0072]-i-c5：15.10％。
[0073]
第一制冷循环42包括例如两个压缩机48a、48b，两个冷却器50a、50b，两个分离筒
52a、52b，三个膨胀阀54a、54b、54c和位于第一热交换器18中的两个分配板56、58。
[0074]
冷却器50a、50b是例如空气冷却或水冷却的热交换器，其适用于将有关的流量冷却到接近环境空气温度或水温的温度。
[0075]
压缩机48a、48b可以与单个马达(或燃气涡轮机)集成在同一机器中。
[0076]
第一环路46a依次通过压缩机48a、冷却器50a、分离筒52a的底部、膨胀阀54a和分配板56。
[0077]
第二环路46b依次通过压缩机48a、冷却器50a、分离筒52a的顶部、压缩机48b、冷却器50b、分离筒52b的底部、膨胀阀54b和分配板56。
[0078]
第三环路46c依次通过压缩机48a、冷却器50a、分离筒52a的顶部、压缩机48b、冷却器50b、分离筒52b的顶部、膨胀阀54c和分配板58。
[0079]
第二热交换器20由第二制冷循环60来冷却，该第二制冷循环适于流转第二制冷剂流体62，该第二制冷剂流体与液化天然气的第一流22逆向流动。
[0080]
在所示的示例中，第三热交换器36也被第二制冷循环60冷却，并且有利地被来自闪蒸气体分离器32的气流34冷却。
[0081]
第二制冷循环60有利地是半开放的。在本例中，第二制冷循环60只包括一个环路64。第二制冷循环42适于由来自抽取系统66的气流34供给，该抽取系统位于闪蒸气体分离器32的头部处。在所示的示例中，支路68被用来从环路64中流转的第二制冷剂流体中产生可燃气体16。
[0082]
还是在所示的示例中，环路64依次通过压缩机70、冷却器72、第一热交换器18、膨胀阀74、第二热交换器20和第三热交换器36。
[0083]
第二制冷剂流体62的组分与第一制冷剂流体44不同。原则上，第二制冷剂流体62具有气流34的组分，即天然气液化后产生的闪蒸气体的组分。
[0084]
位于闪蒸气体分离器32的底部处的抽取系统76被设计用来供应由设施10生产的液化天然气12。
[0085]
现在将描述在设施10中实施的根据本发明的第一方法。
[0086]
天然气14的温度例如约为25℃，压力大于30巴，例如约70巴。天然气14的流速例如为3,015千摩尔/小时，即针对上述组分，为54,205公斤/小时。
[0087]
在所示的示例中，预处理过的天然气14被分成第一部分19和第二部分38。
[0088]
第一部分19在第一热交换器18中被冷却和冷凝，例如到-126℃，以形成液化天然气的第一流22。液化天然气的第一流22在第二热交换器20中过冷，例如到-150℃，以形成过冷的液化天然气的第二流26。过冷的液化天然气的第二流26在膨胀部件28中膨胀，例如膨胀到1.25巴，以形成第三股过冷和膨胀的液化天然气30。
[0089]
第三股过冷和膨胀的液化天然气30被带入闪蒸气体分离器32。液化天然气12通过抽取系统76从闪蒸气体分离器32的底部被抽出，例如，以49,588公斤/小时的生产流速被抽出。
[0090]
第一制冷剂流体44流转通过第一制冷循环42的环路46a、46b、46c。其组分可以根据在分离筒52a、52b中发生的分馏而改变。
[0091]
更确切地说，在第一热交换器18的底部回收第一制冷剂流体44的流78，其例如处于2.85巴和23℃。该流78被压缩机48a压缩，例如压缩到20巴，然后在冷却器50a中被冷却和
部分冷凝，例如冷却到25℃，并被带入分离筒52a，从中提取液体部分80和气态部分82。
[0092]
液体部分80(相对于要液化的天然气的第一部分19)以同向流动方式进入第一热交换器18进行过冷，然后在膨胀阀54a中膨胀以形成流84。该流84通过分配器56逆向流动地被带入第一热交换器18。
[0093]
气态部分82被压缩机48b压缩，例如压缩到40巴，然后在冷却器50b中被冷却并部分冷凝，例如冷却到25℃，并被送入分离筒52b，从中提取液体部分86和气态部分88。
[0094]
液体部分86在第一热交换器18中以同向流动方式通过，以进行过冷，然后在膨胀阀54b中膨胀，以形成流90。该流90被逆向流动地带入第一热交换器18，例如通过分配器56。有利的是，流90与流84的压力基本相同。根据一个特定的实施方案，流90和流84在进入第一热交换器18之前彼此相加。
[0095]
气态部分88以同向流动方式进入第一热交换器18中，以进行液化和过冷，然后在膨胀阀54c中膨胀，以形成流92。该流92通过分配器58被逆向流动地带入第一热交换器18。
[0096]
主要的液体流84、90、92在第一热交换器18中混合并汽化，然后大约在环境温度下被回收，以形成流78。流78的流速例如为5,115kmol/h。
[0097]
压缩机48a、48b所消耗的功率例如是11,669千瓦。
[0098]
气流34通过抽取系统66从闪蒸气体分离器32的头部被抽出，例如以4,617公斤/小时的流速被抽出。抽出的气流34有利地在第三热交换器36中被重新加热(例如，与天然气14的第二部分38逆向流动)，从而形成重新加热的流94，该流被带入(即被回收)至第二制冷循环60的环路64中。
[0099]
被加热的流94被并入流96，在压缩机70中被压缩，然后在冷却器72中被冷却。流96
·
的一部分98流经支路68，以形成可燃气体16。另一部分100继续流经环路64，并形成第二制冷剂流体62。
[0100]
该部分100在第一热交换器18中被冷却和液化(例如与天然气14的部分19同向流动)，以形成冷却的第二制冷剂流体的流102。
[0101]
冷却的第二制冷剂流体的流102在膨胀阀74中被膨胀，以形成冷却和膨胀的第二制冷剂流体的流104，例如达到2.7巴和-152℃。
[0102]
冷却和膨胀的第二制冷剂流体的流104被带入第二热交换器20(例如与液化天然气的第一流22逆向流动)，并通过对液化天然气的第一流的过冷而汽化。第二制冷剂流体的气流106在第二热交换器20的出口处被回收，并被送入第三热交换器36(例如与气流34同向流动)，以形成被加热的气流108。
[0103]
被加热的气流108和被加热的流94彼此相加，形成流96。
[0104]
天然气14的第二部分38在第三热交换器36中被冷却，以获得液化天然气的第四流39，这加热了气流34和106。液化天然气的第四流39在膨胀阀40中被膨胀，例如膨胀到1.25巴，以产生流110，该流被带入闪蒸气体分离器32。
[0105]
该方法的能量消耗例如如下：
[0106]-压缩机70：2.8mw
[0107]-压缩机48a：9.7mw
[0108]-压缩机48b：1.9mw
[0109]-总计：14.4mw
[0110]
通过上述特征，该方法可以减少设施10的占用空间，特别是与"smr"方法相比，在高度赢得了10至15米。第一热交换器18的尺寸被大大减少。由于第二热交换器20专门用于过冷步骤，设施10也更加灵活，由于在交换器18内实现了减少的温差，制冷剂42的组分将得到更好的优化。该方法减少了设施10的整体尺寸，而没有降低性能或安全性。
[0111]
第一热交换器18尺寸的减少，特别是降低了用于容纳lng生产单元所需所有设备的模块化设施的高度。
[0112]
参照图2，描述了一种为设施10的一个变型的设施120。该设施120与图1中所示的设施10相似。相同的元件具有相同的附图标记，将不再进行描述。下文只对不同之处进行详细描述。
[0113]
在设施120中，天然气14没有被分成第一部分19和第二部分38。所有的天然气14都被送到第一热交换器18进行液化。
[0114]
第二制冷循环60包括第二支路122，用于从环路64中抽取第二制冷剂流体的第二部分124。
[0115]
第二支路122例如位于冷却器72的下游和支路68的上游。在一个变型中(未示出)，第二支路122位于第一支路68的下游。
[0116]
在所示的示例中，流转通过环路64的流96被分为第二部分124和流126，形成可燃气体16的流98被从流126中抽取。剩下的部分100继续流动通过环路64。
[0117]
第二部分124在第三热交换器36中被冷却(例如与气流34和106逆向流动)，以形成冷却的第二制冷剂液体的第二流127。
[0118]
冷却的第二制冷剂液体的第二流127在膨胀部件128中膨胀，例如膨胀到2.7巴，以形成冷却和膨胀的第二制冷剂液体的第二流130。
[0119]
冷却和膨胀的第二制冷剂液体的第二流130被带入第二热交换器20中，以用于冷却液化天然气的第一流22。例如，冷却和膨胀的第二制冷剂液体的第二流130在被带入第二热交换器20之前与冷却和膨胀的第二制冷剂流体的流104混合。
[0120]
在设施120中，可以说第二制冷循环60包括：环路64，其中第二制冷剂流体的初始冷却发生在第一热交换器18中；以及新的环路132，其中第二制冷剂流体的初始冷却发生在第三热交换器36中。
[0121]
参照图3，描述了一种设施200，其为设施10的一个变型。该设施200与图1所示的设施10相似。相同的元件具有相同的附图标记，将不再进行描述。下文只对不同之处进行了详细描述。
[0122]
第一热交换器18被配置成使得在第一热交换器18的出口处，冷却的第二制冷剂流体的流102是气态的，而不是液态的。冷却的第二制冷剂流体的流102的膨胀不是在图1所示的膨胀阀74中进行，而是在涡轮机202中进行。
[0123]
第二制冷剂流体通过第二制冷循环60的流转进一步包括第二制冷剂流体的压缩，这由机械地与涡轮机202相连接的压缩机204进行。
[0124]
设施200有利地在环路64中包括位于压缩机204和第一热交换器18之间的冷却器206。
[0125]
参照图4，描述了一种设施300，其为设施10的一个变型。该设施300与图1所示的设施10相似。相同的元件具有相同的附图标记，将不再进行描述。下文只对不同之处进行了详
细描述。
[0126]
冷却的第二制冷剂流体的流102不仅由部分100流动通过第一热交换器18、而且还流动通过第二热交换器20获得。
[0127]
更确切地说，第二流体的部分100流经第一热交换器18，以形成冷却的流302。然后，冷却的流302在第二热交换器20中被过冷(例如与液化天然气的第一流22同向流动)，以获得冷却的第二制冷剂流体的流102。
[0128]
参照图5，描述了一种设施400，其为设施300的一个变型。该设施400与图4所示的设施300相似。相同的元件具有相同的附图标记，将不再进行描述。下文只对不同之处进行了详细描述。
[0129]
冷却的第二制冷剂流体的流102的仅一部分在阀74中膨胀，以形成冷却和膨胀的第二制冷剂流体的流104。
[0130]
冷却的第二制冷剂流体的流102的另一部分402在膨胀阀404中膨胀，并被带入闪蒸气体分离器32。
[0131]
设施400有利地包括接收来自闪蒸气体分离器32的液化天然气12的储存部406。
[0132]
蒸发气体408(沸腾气体或bog)从储存部406中被取出，并供给至第二制冷循环60。更准确地说，蒸发气体408被添加到加热的流94中，例如在压缩机72的上游。
[0133]
参照图6，描述了一种设施500，其为设施120的一个变型。该设施500与图2中所示的设施120相似。相同的元件具有相同的附图标记，将不再进行描述。下文只对不同之处进行了详细描述。
[0134]
与图5一样，冷却的第二制冷剂流体的流102的另一部分502在膨胀阀504中膨胀并被带入闪蒸气体分离器32。
[0135]
设施500有利地包括接收来自闪蒸气体分离器32的液化天然气12的储存部506。
[0136]
蒸发气体508(沸腾气体)从储存部506中被取出并供给至第二制冷循环60。更准确地说，蒸发气体508被添加到被加热的流94中，例如在压缩机72的上游，如图5所示。
[0137]
参照图7，描述了一种设施600，其为设施300的一个变型。该设施600与图4所示的设施300相似。相同的元件具有相同的附图标记，将不再进行描述。下文只对不同之处进行了详细描述。
[0138]
脱氮柱的再沸器被集成到第二热交换器20中。这有助于将液化天然气的第一流22过冷成过冷的液化天然气的第二流26。富含氮气的液流602从闪蒸气体分离器32被抽取，并被引入用作再沸器的第二热交换器20。液流602在第二热交换器20中部分汽化并形成两相流604，其返回到脱氮柱32。
[0139]
上面参照图2至图7描述的变型具有与设施10的优点类似的优点。如果适当的话，在技术上可行的情况下，这些变型可以相互结合以形成其他变型。
[0140]
不同变型与使用混合制冷剂的只有一个制冷循环的现有技术的比较
[0141]
表1
[0142]
[0143][0144]
上表说明了第一制冷剂流体的组成和消耗的功率。该表在最后两行示出了生产液化天然气流12所消耗的单位功率。
[0145]
可以看出，所消耗的单位功率与现有技术的单位功率基本相等。因此，设施10的占用空间的减少并不牺牲生产液化天然气所消耗的能源。

技术特征：
1.一种由天然气(14)生产液化天然气(12)的方法，包括以下步骤：-通过与第一制冷剂流体(44)的热交换，在第一热交换器(18)中冷却所述天然气(14)的至少第一部分(19)，并获得液化天然气的第一流(22)，所述第一制冷剂流体(44)是混合制冷剂；-在第一封闭式制冷循环(42)中流转所述第一制冷剂流体(44)；-通过与不同于所述第一制冷剂流体(44)的第二制冷剂流体(62)进行热交换，在第二热交换器(20)中对所述液化天然气的第一流(22)进行过冷，并获得过冷的液化天然气的第二流(26)；-将所述过冷的液化天然气的第二流(26)膨胀，以形成液化天然气的第三流(30)，并将所述液化天然气的第三流(30)输送到闪蒸气体分离器(32)；-在所述闪蒸气体分离器(32)的底部抽出所产生的液化天然气(12)；-在第二制冷循环(60)中流转所述第二制冷剂流体(62)，所述流转至少包括：通过与所述第一制冷剂流体(44)的热交换，至少在所述第一热交换器(18)中冷却所述第二制冷剂流体(62)，以获得冷却的第二制冷剂流体的流(102)；使冷却的第二制冷剂流体的流(102)的至少一部分膨胀；获得冷却和膨胀的第二制冷剂流体的流(104)；以及将冷却和膨胀的第二制冷剂流体的流(104)接收到所述第二热交换器(20)中，以冷却所述液化天然气的第一流(22)，和-在所述闪蒸气体分离器(32)的头部处抽出气流(34)，用所述气流(34)的至少一部分供给所述第二制冷循环(60)。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将第二制冷剂流体(62)的第一部分(98)从所述第二制冷循环(60)中分离出来，以用于生产可燃气体(16)。3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：-通过与第二制冷剂流体(62)和从所述闪蒸气体分离器(32)的头部抽出的气流(34)进行热交换，在第三热交换器(36)中冷却所述天然气(14)的第二部分(38)，并获得液化天然气的第四流(39)；-膨胀所述液化天然气的第四流(39)，和-接收液化和膨胀的天然气的第四流(110)进入所述闪蒸气体分离器(32)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，进一步包括：-将第二制冷剂流体(62)的第二部分(124)从所述第二制冷循环(60)中分离出来；-通过与从所述闪蒸气体分离器(32)的头部抽出的气流(34)和来自所述第二热交换器(20)的第二制冷剂流体(62)的气流(106)进行热交换，在一个热交换器或第三热交换器(36)中冷却第二制冷剂流体(62)的第二部分(124)，并获得冷却的第二制冷剂液体的第二流(126)；-使冷却的第二制冷剂液体的第二流(126)膨胀，以获得冷却和膨胀的第二制冷剂液体的第二流(130)，和-将冷却和膨胀的第二制冷剂液体的第二流(130)接收到所述第二热交换器(20)中，以冷却所述液化天然气的第一流(22)。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，对冷却的第二制冷剂流体的流(102)的所述膨胀至少部分地在膨胀阀(74)中进行。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中：-在所述第一热交换器(18)的出口处，冷却的第二制冷剂流体的流(102)是气态的；-对冷却的第二制冷剂流体的流(102)的所述膨胀至少部分地在涡轮机(202)中进行，以及在所述第二制冷循环(60)中对所述第二制冷剂流体(62)的所述流转包括对第二制冷剂流体(62)的至少一次压缩，所述至少一次压缩由与所述涡轮机(202)机械连接的至少一个压缩机(204)进行。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中对第二制冷剂流体(62)的所述冷却进一步包括在对冷却的第二制冷剂流体的流(102)的所述膨胀之前使第二制冷剂流体(62)流过所述第二热交换器(20)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，冷却的第二制冷剂流体的流(102)的至少另一部分(402；502)被膨胀并被带入所述闪蒸气体分离器(32)。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，进一步包括：-将液化天然气(12)接收到储存部(406；506)；-从储存部(406；506)抽取蒸发气体(408；508)，以及-将蒸发气体(408；508)的至少一部分供给至所述第二制冷循环(60)。10.一种由天然气(14)生产液化天然气(12)的设施(10；120；200；300；400)，包括：-第一热交换器(18)，所述第一热交换器适于通过与第一制冷剂流体(44)的热交换来冷却所述天然气(14)的至少第一部分(19)，并获得液化天然气的第一流(22)，所述第一制冷剂流体(44)是混合制冷剂；-第一封闭式制冷循环(42)，所述第一封闭式制冷循环适于流转所述第一制冷剂流体(44)；-第二热交换器(20)，所述第二热交换器适于通过与不同于所述第一制冷剂流体(44)的第二制冷剂流体(62)进行热交换来使所述液化天然气的第一流(22)过冷，并获得过冷的液化天然气的第二流(26)；-膨胀部件(28)，所述膨胀部件适于膨胀所述过冷的液化天然气的第二流(26)并形成液化天然气的第三流(30)；-闪蒸气体分离器(32)，所述闪蒸气体分离器适于接收所述液化天然气的第三流(30)；-位于所述闪蒸气体分离器(32)的底部的抽取系统(76)，所述抽取系统适于抽取所产生的液化天然气(12)；-第二制冷循环(60)，所述第二制冷循环适于流转第二制冷剂流体(62)，并用于：通过与所述第一制冷剂流体(44)的热交换，至少在所述第一热交换器(18)中冷却第二制冷剂流体(62)，并获得冷却的第二制冷剂流体的流(102)；使冷却的第二制冷剂流体的流(102)的至少一部分膨胀；获得冷却和膨胀的第二制冷剂流体的流(104)；以及将冷却和膨胀的第二制冷剂流体的流(104)送入到所述第二热交换器(20)中，以冷却所述液化天然气的第一流(22)；和-位于所述闪蒸气体分离器(32)的头部处的抽取系统(66)，所述抽取系统适于抽出气流(34)，并将所述气流(34)的至少一部分供给至所述第二制冷循环(60)。

技术总结
一种由天然气(14)生产液化天然气(12)的方法，包括以下步骤：-通过在封闭循环(42)中与混合的第一制冷剂流体(44)进行热交换，在第一热交换器(18)中使天然气(14)的至少第一部分(19)液化；-通过与第二制冷循环(60)的第二制冷剂流体(62)进行热交换，在第二热交换器(20)中对液化天然气(22)进行过冷；-膨胀过冷的液化天然气的流(26)并使其进入闪蒸气体分离器(32)；-在分离器的底部抽取液化天然气，并在头部抽取气流(34)，并将所述气流的至少一部分供应至第二制冷循环(60)。应至第二制冷循环(60)。应至第二制冷循环(60)。


技术研发人员：S
受保护的技术使用者：德希尼布能源法国公司
技术研发日：2021.11.09
技术公布日：2023/8/13