半开环液化工艺专利检索-通过加压和冷却处理使气体或气体混合物进行液化固化或分离（低温泵入F04B37/08气体贮藏容器贮气罐入F17压缩液化或固化气体向容器中装填或从容器中排出入F17C制冷机器设备或系统入F25B）专利检索查询-专利查询网

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半开环液化工艺
申请号	CN202311319226.3	申请日	2023-10-12	公开(公告)号	CN117889610A	公开(公告)日	2024-04-16
申请人	气体产品与化学公司;			发明人	M·J·罗伯茨; R·B·施尼策尔;
摘要	本文描述了用于通过以下步骤液化天然气的方法和系统：经由与至少第一冷制冷剂流间接热交换来冷却和液化天然气进料流，以形成第一液化天然气流和加热的气态制冷剂流；闪蒸和分离所述第一液化天然气流，以形成液化天然气产物流和至少第一闪蒸气流；合并和压缩所述第一闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流，以形成压缩制冷剂流；以及膨胀所述压缩制冷剂流的至少第一部分，以形成所述第一冷制冷剂流；其中所述天然气进料流保持与所述第一闪蒸气流或所述压缩制冷剂流分开，并且不与所述第一闪蒸气流或所述压缩制冷剂流合并。
权利要求	1.一种液化天然气的方法，所述方法包括以下步骤： (a)经由与至少第一冷制冷剂流间接热交换来使天然气进料流冷却和液化，以形成第一液化天然气流和加热的气态制冷剂流； (b)闪蒸和分离所述第一液化天然气流，以形成液化天然气产物流和至少第一闪蒸气流； (c)合并和压缩所述第一闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流，以形成压缩制冷剂流；以及 (d)使所述压缩制冷剂流的至少第一部分膨胀，以形成所述第一冷制冷剂流；其中所述天然气进料流保持与所述第一闪蒸气流或所述压缩制冷剂流分开，并且不与所述第一闪蒸气流或所述压缩制冷剂流合并。 2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)发生在主盘管热交换器单元或单元组的一个或多个盘管热交换器段中。 3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)包括在将所述第一闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流合并之前，在一个或多个闪蒸气体压缩级中压缩所述第一闪蒸气流，以及在一个或多个制冷剂压缩级中压缩所述合并的第一闪蒸气流和加热的气态制冷剂流，以形成所述压缩制冷剂流。 4.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤： (e)在所述天然气进料流在步骤(a)中被冷却和液化之前，从所述天然气进料流中抽出第一辅助天然气流；以及 (f)经由与所述第一闪蒸气流的间接热交换来使所述第一辅助天然气流冷却和液化，以形成第二液化天然气流；其中所述第一闪蒸气流在步骤(f)中被加热，然后在步骤(c)中被压缩并且与所述加热的气态制冷剂流合并，并且其中步骤(b)包括合并、闪蒸和分离所述第二液化天然气流和所述第一液化天然气流，以形成所述液化天然气产物流和至少所述第一闪蒸气流。 5.根据权利要求4所述的方法，其中步骤(f)发生在第一闪蒸气体热交换器单元或单元组的一个或多个盘管热交换器段中。 6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一闪蒸气体热交换器单元是包括壳体的集成的热交换器和相分离器，所述壳体包含位于相分离器段上方的一个或多个盘管热交换器段，并且其中所述相分离器段在步骤(b)中用于将所述第一闪蒸气流与所述第一液化天然气流和所述第二液化天然气流分离。 7.根据权利要求4所述的方法，其中步骤(f)包括经由与所述第一闪蒸气流的间接热交换来使所述第一辅助天然气流预冷却、冷却和液化，以形成第二液化天然气流，并且其中所述方法还包括在所述第一辅助天然气流的预冷却之后和在所述第一辅助天然气流的液化之前，从所述第一辅助天然气流中抽出第一天然气侧流，并且在步骤(a)中的所述天然气进料流的预冷却之后和在所述天然气进料流的液化之前，将所述第一天然气侧流引入所述天然气进料流中。 8.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)包括闪蒸和分离所述第一液化天然气流以形成所述液化天然气产物流和至少所述第一闪蒸气流和第二闪蒸气流，其中步骤(c)包括合并和压缩所述第二闪蒸气流、所述第一闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流，以形成压缩制冷剂流，并且其中所述天然气进料流也保持与所述第二闪蒸气流分开，并且不与所述第二闪蒸气流合并。 9.根据权利要求8所述的方法，其中步骤(c)包括在合并所述第二闪蒸气流和所述第一闪蒸气流之前在一个或多个闪蒸气体压缩级中压缩所述第二闪蒸气流，并且然后在将所述合并的第一闪蒸气流和第二闪蒸气流与所述加热的气态制冷剂流合并之前在一个或多个另外的闪蒸气体压缩级中压缩所述合并的第一闪蒸气流和第二闪蒸气流，并且在一个或多个制冷剂压缩级中压缩所述合并的第一闪蒸气流和第二闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流，以形成所述压缩制冷剂流。 10.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤： (e)在所述天然气进料流在步骤(a)中被冷却和液化之前，从所述天然气进料流中抽出第一辅助天然气流和第二辅助天然气流； (f)经由与所述第一闪蒸气流的间接热交换来使所述第一辅助天然气流冷却和液化，以形成第二液化天然气流；以及 (g)经由与所述第二闪蒸气流的间接热交换来使所述第二辅助天然气流冷却和液化，以形成第三液化天然气流，其中所述第一闪蒸气流在步骤(f)中被加热，然后在步骤(c)中被压缩并且与所述第二闪蒸气流和加热的气态制冷剂流合并，其中所述第二闪蒸气流在步骤(g)中被加热，然后在步骤(c)中被压缩并且与所述第一闪蒸气流和加热的气态制冷剂流合并，并且其中步骤(b)包括合并、闪蒸和分离所述第二液化天然气流和所述第一液化天然气流，以形成第四液化天然气流和所述第一闪蒸气流，并且然后合并、闪蒸和分离所述第四液化天然气流和所述第三液化天然气流，以形成所述液化天然气产物流和至少所述第二闪蒸气流。 11.根据权利要求10所述的方法，其中步骤(f)发生在第一闪蒸气体热交换器单元或单元组的一个或多个盘管热交换器段中，并且步骤(g)发生在第二闪蒸气体热交换器单元或单元组的一个或多个盘管热交换器段中。 12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一闪蒸气体热交换器单元是包括壳体的集成的热交换器和相分离器，所述壳体包含位于相分离器段上方的一个或多个盘管热交换器段，其中所述相分离器段在步骤(b)中用于将所述第一闪蒸气流与所述第一液化天然气流和所述第二液化天然气流分离，并且其中所述第二闪蒸气体热交换器单元是包括壳体的集成的热交换器和相分离器，所述壳体包含位于相分离器段上方的一个或多个盘管热交换器段，其中所述相分离器段在步骤(b)中用于将所述第二闪蒸气流与所述第三液化天然气流和所述第四液化天然气流分离。 13.根据权利要求10所述的方法，其中步骤(f)包括经由与所述第一闪蒸气流的间接热交换来使所述第一辅助天然气流预冷却、冷却和液化，以形成第二液化天然气流，其中步骤(g)包括经由与所述第二闪蒸气流的间接热交换来使所述第二辅助天然气流预冷却、冷却和液化，以形成第三液化天然气流，并且其中所述方法还包括在所述第一辅助天然气流的预冷却之后和在所述第一辅助天然气流的液化之前，从所述第一辅助天然气流中抽出第一天然气侧流，在所述第二辅助天然气流的预冷却之后和在所述第二辅助天然气流的液化之前从所述第二辅助天然气流中抽出第二天然气侧流，以及在步骤(a)中的所述天然气进料流的预冷却之后和在所述天然气进料流的液化之前，将所述第一天然气侧流和所述第二天然气侧流引入所述天然气进料流中。 14.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤： (h)将所述液化天然气产物流引入液化天然气储罐并且将所述液化天然气产物储存在所述液化天然气储罐中；以及 (i)从所述液化天然气储罐中抽出蒸发气体流；其中步骤(c)包括合并和压缩所述蒸发气体流、所述第一闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流，以形成所述压缩制冷剂流，并且其中所述天然气进料流也保持与所述蒸发气体流分离，并且不与所述蒸发气体流合并。 15.根据权利要求14所述的方法，其中步骤(c)包括在将所述蒸发气体流、所述第一闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流合并之前，在一个或多个蒸发气体压缩级中压缩所述蒸发气体流，并且在一个或多个制冷剂压缩级中压缩所述合并的蒸发气体流、第一闪蒸气流和加热的气态制冷剂流，以形成所述压缩制冷剂流。 16.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(d)包括使所述压缩制冷剂流的第一部分膨胀，以形成所述第一冷制冷剂流，其中步骤(b)包括合并、闪蒸和分离所述第一液化天然气流和第二冷制冷剂流，以形成所述液化天然气产物流和至少所述第一闪蒸气流，并且其中所述方法还包括以下步骤： (j)经由与所述第一冷制冷剂流的间接热交换来冷却所述压缩制冷剂流的第二部分，以形成所述第二冷制冷剂流。 17.根据权利要求16所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤： (k)使所述压缩制冷剂流的第三部分膨胀，以形成第三冷制冷剂流；并且其中步骤(a)包括经由与所述第一冷制冷剂流和所述第三冷制冷剂流的间接热交换来预冷却所述天然气进料流，并且经由与所述第一冷制冷剂流的间接热交换来进一步使天然气进料流冷却和液化，以从所述天然气进料流形成所述第一液化天然气流，并且从所述第一冷制冷剂流和所述第三冷制冷剂流形成所述加热的气态制冷剂流。 18.根据权利要求17所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤： (l)在所述压缩制冷剂流的所述第一部分在步骤(d)中膨胀之前和在所述压缩制冷剂流的所述第二部分在步骤(j)中被进一步冷却之前，经由与所述第一冷制冷剂流和所述第三冷制冷剂流的间接热交换来预冷却所述压缩制冷剂流的所述第一部分和所述第二部分。 19.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一冷制冷剂流是气态制冷剂流。 20.一种用于液化天然气的系统，所述系统包括：一个或多个热交换器段，其被布置和配置为接收天然气进料流和至少第一冷制冷剂流，并且经由与至少所述第一冷制冷剂流的间接热交换来使所述天然气进料流冷却和液化，以形成第一液化天然气流和加热的气态制冷剂流；一个或多个膨胀和分离设备，其被布置和配置为接收、闪蒸和分离所述第一液化天然气流，以形成液化天然气产物流和至少第一闪蒸气流；一个或多个导管和制冷剂压缩级，其被布置和配置为接收、合并和压缩所述第一闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流，以形成压缩制冷剂流；以及膨胀设备，其被布置和配置为接收所述压缩制冷剂流的至少第一部分和使其膨胀，以形成所述第一冷制冷剂流；其中所述系统被布置和配置为使得所述天然气进料流保持与所述第一闪蒸气流或所述压缩制冷剂流分开，并且不与所述第一闪蒸气流或所述压缩制冷剂流合并。
说明书全文	半开环液化工艺背景技术 [0001] 本发明涉及一种液化天然气的方法和系统，其中天然气进料流经由与一个或多个制冷剂流的间接热交换而被冷却和液化，并且然后所得到的液化天然气(LNG)流被闪蒸和分离以生产LNG产物。 [0002] 现有技术中已知多种液化天然气的方法和系统，其中一些在Roberts、Bukowski和Mitchell于2019年2月在《烃工程(Hydrocarbon Engineering)》发表的文章“演化方法(An Evolutionary Approach)”中有所描述。该文章的图5示出了空气产品公司(Air Products)TM开发的AP‑C1 液化工艺，该工艺也在Mark J.Roberts、 Sayg1‑Arslan博士、Fei Chen博士和Janet F.Mitchell的名称为“用于浮式LNG的创新液化技术(Innovative Liquefaction Technology for Floating LNG)”的论文中进行了描述，该论文与2017年4月6日上午9:40‑10:05的演讲相关，是2017年日本东京Gastech会议与展览(Gastech Conference&Exhibition)的浮式LNG：设计与技术会议(Floating LNG:Design and Technology Session)的一部分。 [0003] 为了利用甲烷作为布雷顿制冷循环工作流体的优势，空气产品公司开发了AP‑C1TMTM液化工艺。在AP‑C1 工艺中，在被闪蒸以产生最终的LNG产物之前，经由与在闭环逆布雷顿制冷循环中循环的基于甲烷的制冷剂的间接热交换，天然气进料流被液化。 [0004] 美国专利申请US2018/0180354 A1描述了一种使用开环循环液化天然气进料流的方法。在该方法中，离开制冷剂压缩器的压缩制冷剂流被分成第一部分和第二部分，第一部分在天然气进料流在膨胀器中膨胀之前与天然气进料流合并，并且在分离器中分离成蒸气馏分和液体馏分，蒸气馏分在被输送到制冷剂压缩器之前在第一热交换器中被加热。制冷剂流的第二部分在被进一步分成第三部分和第四部分之前在第一热交换器段中被冷却，第三部分在第二热交换器中被进一步冷却和液化以提供LNG产物，以及第四部分在膨胀器中膨胀并且在分离器中被分离成蒸气馏分和液体馏分，蒸气馏分在第二热交换器中被加热并且在第一热交换器中被进一步加热，然后被输送到制冷剂压缩器。发明内容 [0005] 本文公开了用于液化天然气的方法和系统(本文也称为“半开环”方法和系统)，其中天然气进料流经由与一个或多个冷制冷剂流的间接热交换而被冷却和液化，并且然后，所得到的LNG流被闪蒸和分离，以产生闪蒸气体和LNG产物。在所公开的方法和系统(该方法和系统在本文中也称为“半开环”方法和系统)中，闪蒸气体和加热的气态制冷剂合并并且压缩以形成压缩制冷剂，该压缩制冷剂提供制冷剂，然后该制冷剂膨胀，以提供一个或多个冷制冷剂流，天然气进料流保持与闪蒸气体和压缩制冷剂分离。 [0006] 下面概述了根据本发明的方法和系统的若干优选方面。 [0007] 方面1：一种液化天然气的方法，所述方法包括以下步骤： [0008] (a)经由与至少第一冷制冷剂流间接热交换来冷却和液化天然气进料流，以形成第一液化天然气流和加热的气态制冷剂流； [0009] (b)闪蒸和分离所述第一液化天然气流，以形成液化天然气产物流和至少第一闪蒸气流； [0010] (c)合并和压缩所述第一闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流，以形成压缩制冷剂流；以及 [0011] (d)膨胀所述压缩制冷剂流的至少第一部分，以形成所述第一冷制冷剂流； [0012] 其中所述天然气进料流保持与所述第一闪蒸气流或所述压缩制冷剂流分开，并且不与所述第一闪蒸气流或所述压缩制冷剂流合并。 [0013] 方面2：根据方面1所述的方法，其中步骤(a)发生在主盘管热交换器单元或单元组的一个或多个盘管热交换器段中。 [0014] 方面3：根据方面1或2所述的方法，其中步骤(c)包括在将所述第一闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流合并之前，在一个或多个闪蒸气体压缩级中压缩所述第一闪蒸气流，以及在一个或多个制冷剂压缩级中压缩所述合并的第一闪蒸气流和加热的气态制冷剂流，以形成所述压缩制冷剂流。 [0015] 方面4：根据方面1至3中任一方面所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤： [0016] (e)在所述天然气进料流在步骤(a)中被冷却和液化之前，从所述天然气进料流中抽出第一辅助天然气流；以及 [0017] (f)经由与所述第一闪蒸气流的间接热交换来冷却和液化所述第一辅助天然气流，以形成第二液化天然气流； [0018] 其中所述第一闪蒸气流在步骤(f)中被加热，然后在步骤(c)中被压缩并且与所述加热的气态制冷剂流合并，并且 [0019] 其中步骤(b)包括合并、闪蒸和分离所述第二液化天然气流和所述第一液化天然气流，以形成所述液化天然气产物流和至少所述第一闪蒸气流。 [0020] 方面5：根据方面4所述的方法，其中步骤(f)发生在第一闪蒸气体热交换器单元或单元组的一个或多个盘管热交换器段中。 [0021] 方面6：根据方面5所述的方法，其中所述第一闪蒸气体热交换器单元是包括壳体的集成的热交换器和相分离器，所述壳体包含位于相分离器段上方的一个或多个盘管热交换器段，并且其中所述相分离器段在步骤(b)中用于将所述第一闪蒸气流与所述第一液化天然气流和所述第二液化天然气流分离。 [0022] 方面7：根据方面4至6中任一方面所述的方法，其中步骤(f)包括经由与所述第一闪蒸气流的间接热交换来预冷却、冷却和液化所述第一辅助天然气流，以形成第二液化天然气流，并且 [0023] 其中所述方法还包括在预冷却之后和在液化所述第一辅助天然气流之前，从所述第一辅助天然气流中抽出第一天然气侧流，并且在预冷却所述天然气进料流之后和在液化步骤(a)中的所述天然气进料流之前，将所述第一天然气侧流引入所述天然气进料流中。 [0024] 方面8：根据方面1至7中任一方面所述的方法，其中步骤(b)包括闪蒸和分离所述第一液化天然气流以形成所述液化天然气产物流和至少所述第一闪蒸气流和第二闪蒸气流， [0025] 其中步骤(c)包括合并和压缩所述第二闪蒸气流、所述第一闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流，以形成压缩制冷剂流，并且 [0026] 其中所述天然气进料流也保持与所述第二闪蒸气流分开，并且不与所述第二闪蒸气流合并。 [0027] 方面9：根据方面8所述的方法，其中步骤(c)包括在合并所述第二闪蒸气流和所述第一闪蒸气流之前在一个或多个闪蒸气体压缩级中压缩所述第二闪蒸气流，并且然后在将所述合并的第一闪蒸气流和第二闪蒸气流与所述加热的气态制冷剂流合并之前在一个或多个另外的闪蒸气体压缩级中压缩所述合并的第一闪蒸气流和第二闪蒸气流，并且在一个或多个制冷剂压缩级中压缩所述合并的第一闪蒸气流和第二闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流，以形成所述压缩制冷剂流。 [0028] 方面10：根据方面8或9所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤： [0029] (e)在所述天然气进料流在步骤(a)中被冷却和液化之前，从所述天然气进料流中抽出第一辅助天然气流和第二辅助天然气流； [0030] (f)经由与所述第一闪蒸气流的间接热交换来冷却和液化所述第一辅助天然气流，以形成第二液化天然气流；以及 [0031] (g)经由与所述第二闪蒸气流的间接热交换来冷却和液化所述第二辅助天然气流，以形成第三液化天然气流， [0032] 其中所述第一闪蒸气流在步骤(f)中被加热，然后在步骤(c)中被压缩并且与所述第二闪蒸气流和加热的气态制冷剂流合并， [0033] 其中所述第二闪蒸气流在步骤(g)中被加热，然后在步骤(c)中被压缩并且与所述第一闪蒸气流和加热的气态制冷剂流合并，并且 [0034] 其中步骤(b)包括合并、闪蒸和分离所述第二液化天然气流和所述第一液化天然气流，以形成第四液化天然气流和所述第一闪蒸气流，并且然后合并、闪蒸和分离所述第四液化天然气流和所述第三液化天然气流，以形成所述液化天然气产物流和至少所述第二闪蒸气流。 [0035] 方面11：根据方面10所述的方法，其中步骤(f)发生在第一闪蒸气体热交换器单元或单元组的一个或多个盘管热交换器段中，并且步骤(g)发生在第二闪蒸气体热交换器单元或单元组的一个或多个盘管热交换器段中。 [0036] 方面12：根据方面11所述的方法，其中所述第一闪蒸气体热交换器单元是包括壳体的集成的热交换器和相分离器，所述壳体包含位于相分离器段上方的一个或多个盘管热交换器段，其中所述相分离器段在步骤(b)中用于将所述第一闪蒸气流与所述第一液化天然气流和所述第二液化天然气流分离，并且 [0037] 其中所述第二闪蒸气体热交换器单元是包括壳体的集成的热交换器和相分离器，所述壳体包含位于相分离器段上方的一个或多个盘管热交换器段，其中所述相分离器段在步骤(b)中用于将所述第二闪蒸气流与所述第三液化天然气流和所述第四液化天然气流分离。 [0038] 方面13：根据方面10至12中任一方面所述的方法，其中步骤(f)包括经由与所述第一闪蒸气流的间接热交换来预冷却、冷却和液化所述第一辅助天然气流，以形成第二液化天然气流， [0039] 其中步骤(g)包括经由与所述第二闪蒸气流的间接热交换来预冷却、冷却和液化所述第二辅助天然气流，以形成第三液化天然气流，并且 [0040] 其中所述方法还包括在预冷却之后和在液化所述第一辅助天然气流之前，从所述第一辅助天然气流中抽出第一天然气侧流，在预冷却之后和在液化所述第二辅助天然气流之前从所述第二辅助天然气流中抽出第二天然气侧流，以及在步骤(a)中预冷却所述天然气进料流之后和在液化所述天然气进料流之前，将所述第一天然气侧流和所述第二天然气侧流引入所述天然气进料流中。 [0041] 方面14：根据方面1至13中任一方面所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤： [0042] (h)将所述液化天然气产物流引入液化天然气储罐并且将所述液化天然气产物储存在所述液化天然气储罐中；以及 [0043] (i)从所述液化天然气储罐中抽出蒸发气体流； [0044] 其中步骤(c)包括合并和压缩所述蒸发气体流、所述第一闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流，以形成所述压缩制冷剂流，并且 [0045] 其中所述天然气进料流也保持与所述蒸发气体流分离，并且不与所述蒸发气体流合并。 [0046] 方面15：根据方面14所述的方法，其中步骤(c)包括在将所述蒸发气体流、所述第一闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流合并之前，在一个或多个蒸发气体压缩级中压缩蒸发气体流，并且在一个或多个制冷剂压缩级中压缩所述合并的蒸发气体流、第一闪蒸气流和加热的气态制冷剂流，以形成所述压缩制冷剂流。 [0047] 方面16：根据方面1至15中任一方面的方法，其中步骤(d)包括使压缩制冷剂流的第一部分膨胀，以形成第一冷制冷剂流， [0048] 其中步骤(b)包括合并、闪蒸和分离所述第一液化天然气流和第二冷制冷剂流，以形成所述液化天然气产物流和至少所述第一闪蒸气流，并且 [0049] 其中所述方法还包括以下步骤： [0050] (j)经由与所述第一冷制冷剂流的间接热交换来冷却所述压缩制冷剂流的第二部分，以形成所述第二冷制冷剂流。 [0051] 方面17：根据方面16所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤： [0052] (k)膨胀所述压缩制冷剂流的第三部分，以形成第三冷制冷剂流；并且[0053] 其中步骤(a)包括经由与所述第一冷制冷剂流和所述第三冷制冷剂流的间接热交换来预冷却所述天然气进料流，并且经由与所述第一冷制冷剂流的间接热交换来进一步冷却和液化天然气进料流，以从所述天然气进料流形成所述第一液化天然气流，并且从所述第一冷制冷剂流和所述第三冷制冷剂流形成所述加热的气态制冷剂流。 [0054] 方面18：根据方面17所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤： [0055] (l)在步骤(d)中所述压缩制冷剂流的所述第一部分膨胀之前和在步骤(j)中所述压缩制冷剂是流的所述第二部分被进一步冷却之前，经由与所述第一冷制冷剂流和所述第三冷制冷剂流的间接热交换来预冷却所述压缩制冷剂流的所述第一部分和所述第二部分。 [0056] 方面19：根据方面17或18所述的方法，其中所述第三冷制冷剂流是气态制冷剂流。 [0057] 方面20：根据方面1至19中任一方面所述的方法，其中所述第一冷制冷剂流是气态制冷剂流。 [0058] 方面21：根据方面1至20中任一方面所述的方法，其中在步骤(a)中冷却所述天然气进料流，以形成温度在90℃与115℃之间的第一液化天然气流。 [0059] 方面22：一种用于液化天然气的系统，所述系统包括： [0060] 一个或多个热交换器段，其被布置和配置为接收天然气费用流和至少第一冷制冷剂流，并且经由与至少所述第一冷制冷剂流的间接热交换来冷却和液化所述天然气进料流，以形成第一液化天然气流和加热的气态制冷剂流； [0061] 一个或多个膨胀和分离设备，其被布置和配置为接收、闪蒸和分离所述第一液化天然气流，以形成液化天然气产物流和至少第一闪蒸气流； [0062] 一个或多个导管和制冷剂压缩级，其被布置和配置为接收、合并和压缩所述第一闪蒸气流和所述加热的气态制冷剂流，以形成压缩制冷剂流；以及 [0063] 膨胀设备，其被布置和配置为接收和膨胀所述压缩制冷剂流的至少第一部分，以形成所述第一冷制冷剂流； [0064] 其中所述系统被布置和配置为使得所述天然气进料流保持与所述第一闪蒸气流或所述压缩制冷剂流分开，并且不与所述第一闪蒸气流或所述压缩制冷剂流合并。附图说明 [0065] 图1是描述不是根据本发明的用于冷却和液化天然气的对照方法和系统的示意流程图。 [0066] 图2是描述根据本发明第一实施例的用于冷却和液化天然气的方法和系统的示意流程图。 [0067] 图2A是描述可以用于图2的方法和系统中的集成热交换器和相分离器的示意流程图。具体实施方式 [0068] 本文描述了用于液化天然气的方法和系统，其中天然气进料流经由与一个或多个制冷剂流的间接热交换而被冷却和液化，并且然后所得到的LNG流被闪蒸和分离，以产生LNG产物。 [0069] 如本文所使用，除非另有说明，否则冠词“一(a)”和“一个(an)”在应用于说明书和权利要求书中描述的本发明实施例的任何特征时，表示一个或多个。“一”和“一个”的使用并不将含义限制到单个特征，除非特别声明了这种限制。单数或复数名词或名词短语前面的冠词“该”表示一个或多个特定的指定特征，并且根据其使用的上下文，可以具有单数或复数含义。 [0070] 在本文中使用字母来标识方法的叙述步骤(例如(a)、(b)和(c))的情况下，这些字母仅用于帮助指代方法步骤，而不旨在指示执行所要求保护的步骤的特定顺序，除非并且仅在具体叙述了这种顺序的范围内。 [0071] 在本文中用于标识方法或系统的叙述特征时，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于帮助指代和区分所讨论的特征，并且不旨在指示这些特征的任何特定顺序，除非且仅在具体叙述了这种顺序的范围内。 [0072] 如本文所使用，术语“天然气”还包括合成和/或替代天然气。天然气的主要成分是甲烷(其通常占进料流的至少85摩尔％，更通常至少90摩尔％，平均约95摩尔％)。可能以较少量存在的原天然气的其它典型组分包括一种或多种“轻组分”(即具有沸点低于甲烷的组分)，诸如氮、氦和氢，和/或一种或多种“重组分”(即具有沸点高于甲烷的组分)，诸如二氧化碳和其它酸性气体、水分、汞和较重的烃，诸如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等。然而，在液化之前，如果必要的话，原天然气进料流将被处理，以便将可能存在的任何重组分的水平降低到避免天然气将被冷却和液化的一个或多个热交换器段中的凝结或其它操作问题所需的水平。 [0073] 如本文所使用，术语“液化天然气”是指处于液相的天然气，或相对于温度和压力高于其临界点的天然气(即超临界流体)，是指密度大于其临界点密度的天然气。同样，提到“液化”天然气是指天然气从蒸气到液体(即从气相到液相)的转化(通常通过冷却)，或，相对于温度和压力高于其临界点的天然气，是指将天然气的密度增加(通常通过冷却)到大于其临界点密度的行为。 [0074] 如本文所使用，术语“间接热交换”是指两种流体之间的热交换，其中两种流体通过某种形式的物理屏障保持彼此分离。 [0075] 如本文所使用，术语“热交换器段”是指一个单元或单元的一部分，其中在流经热交换器段的冷侧的一个或多个流体流与流经热交换器段的热侧的一个或多个流体流之间发生间接热交换，流经冷侧的流体流因此被加热，并且流经热侧的流体流因此被冷却(术语“热侧”和“冷侧”完全是相对的)。除非另有说明，否则热交换器段可以是任何合适类型的热交换器段，诸如但不限于壳管式、盘管式或板翅式热交换器的热交换器段。 [0076] 如本文所使用，术语“盘管热交换器”和“盘管热交换器单元”是指本领域已知类型的热交换器，其包括一个或多个封装在壳体中的管束。“盘管热交换器段”包括一个或多个所述管束，所述管束的“管侧”，即管束中的管的内部，通常表示所述段的热侧，并且限定通过该段的一个或多个通道(也称为管回路)，以及所述管束的“壳侧”，即壳体的内部和管的外部之间并且由其限定的空间，通常表示所述段的冷侧，并且限定通过该段的单个通道。壳侧几乎总是被用作该段的冷侧，其中为该段提供冷却任务的制冷剂因此通过壳侧，因为壳侧提供了比管侧低得多的流动阻力，并且允许比管侧大得多的压降，这使得膨胀的冷制冷剂流通过壳侧更加有效和高效。盘管热交换器是一种紧凑设计的热交换器，以其坚固性、安全性和传热效率而闻名，并且因此具有相对于其占地面积提供高效热交换水平的优点。然而，由于壳侧仅限定了通过热交换器段的单一通道，所以不可能在盘管热交换器段的壳侧中使用多于一个的制冷剂流，而所述制冷剂流不会在所述热交换器段的壳侧中混合。 [0077] 如本文所使用，术语“闪蒸”(在本领域中也称为“蒸发”)是指降低液体(或超临界或两相)流的压力的工艺，以便冷却该流并且蒸发一些液体，从而产生更冷、更低压力的蒸气和液体两相混合物，存在于该混合物中的蒸气也称为“闪蒸气体”。如本文所使用，短语“闪蒸和分离”是指闪蒸流并且将闪蒸气体与剩余液体分离的工艺。 [0078] 如本文所使用，短语“制冷剂的气态流”和“气态制冷剂流”是指制冷剂流，其中基本上所有的、更优选所有的流是蒸气(即处于气相)。优选地，该流是至少80摩尔％的蒸气(即具有至少0.8的蒸气馏分)，更优选地，该流是至少90摩尔％、至少95摩尔％或至少99摩尔％的蒸气。 [0079] 如本文所使用，术语“膨胀设备”是指适于膨胀并且由此降低流体压力的任何设备或设备的集合。用于膨胀流体的合适类型的膨胀设备包括“等熵”膨胀设备，诸如膨胀器(即涡轮膨胀器或液压涡轮机)，其中流体膨胀，并且流体的压力和温度以基本等熵的方式(即以做功的方式)因此降低；以及“等焓”膨胀设备，诸如阀或其它节流设备，其中流体膨胀，并且流体的压力和温度因此降低，而不做功。 [0080] 如本文所使用，术语“分离设备”是指适于将两相(蒸气和液体)流或混合物分离成单独的蒸气(气体)流和液体流的任何设备或设备的集合。示例性的分离设备包括相分离器和蒸馏塔。术语“蒸馏塔”是指包含一个或多个分离级的塔，由诸如填料或塔盘的设备组成，其增加接触并且因此增强塔内向上上升的蒸气与向下流动的液体之间的传质，使得离开塔的液体流和蒸气流不处于平衡(较高挥发性组分的浓度在向上上升的蒸气中增加，并且较低挥发性组分的浓度在向下流动的液体中增加)。术语“相分离器”是指槽或其它形式的容器，其中两相流可以分离成其组成的蒸气相和液相，其中离开容器的液体流和蒸气流处于平衡(在相分离器内部没有分离级)。 [0081] 仅作为示例，现在将参考附图描述本发明的示例性实施例。在附图中，当一个特征为多于一个的附图所共有时，该特征被赋予相同的附图标记。除非特征被具体描述为不同于附图中示出的其它实施例，否则该特征可以被认为具有与描述该特征的实施例中的对应特征相同的结构和功能。此外，如果该特征在随后描述的实施例中不具有不同的结构或功能，则可能不会在说明书中具体提及。 [0082] 参考图1，示出了不是根据本发明的液化天然气的对照方法和系统。图1所示的方法和系统类似于Roberts等人在2017Gastech会议与展览的论文“用于浮式LNG的创新液化TM技术”以及Roberts等人在2019年2月的《烃工程》发表的文章“演化方法”中描述的AP‑C1 方法和系统。 [0083] 天然气进料流100、122被输送到包括预冷却热交换器段124和液化热交换器段130的主热交换器。在将天然气进料流122引入主热交换器之前，从天然气进料流100中抽出两个辅助天然气流102、112。天然气进料流122在预冷却热交换器段124中预冷却，并且然后所得到的预冷却天然气进料流126、128在液化热交换器段130中进一步冷却和液化，以形成第一LNG流132。 [0084] 第一辅助天然气流112被输送到包括预冷却热交换器段和液化热交换器段的第一闪蒸气体热交换器114。第一辅助天然气流112在第一闪蒸气体热交换器114的预冷却热交换器段中被预冷却，以形成预冷却的第一辅助天然气流，并且然后预冷却的第一辅助天然气流在第一闪蒸气体热交换器114的液化热交换器段中被进一步冷却和液化，以形成第二LNG流116。 [0085] 第二辅助天然气流102被输送到包括预冷却热交换器段和液化热交换器段的第二闪蒸气体热交换器104。第二辅助天然气流102在第二闪蒸气体热交换器104的预冷却热交换器段中被预冷却，以形成预冷却的第二辅助天然气流，并且然后预冷却的第二辅助天然气流在第二闪蒸气体热交换器104的液化热交换器段中被进一步冷却和液化，以形成第三LNG流106。 [0086] 在预冷却的第一辅助天然气流在第一闪蒸气体热交换器114的液化热交换器段中进一步冷却和液化之前，从预冷却的第一辅助天然气流中抽出第一天然气侧流119，并且在预冷却的第二辅助天然气流在第二闪蒸气体热交换器104的液化热交换器段中进一步冷却和液化之前，从预冷却的第二辅助天然气流中抽出第二天然气侧流109。在预冷却的天然气进料流128在主热交换器的液化热交换器段230中被进一步冷却和液化之前，第一天然气侧流119和第二天然气侧流109被引入预冷却的天然气进料流126并且与该预冷却的天然气进料流合并。 [0087] 第一LNG流132在被闪蒸通过J‑T阀135之前在LNG液压涡轮机133中膨胀，并且第二LNG流116被闪蒸通过J‑T阀117，然后两个流合并并且被引入高压(HP)闪蒸槽136，在HP闪蒸槽中它们被分离成液相和蒸气相。蒸气相和液相从HP闪蒸槽136中抽出，分别形成第一闪蒸气流137和第四LNG流141。 [0088] 第三LNG流106和第四LNG流141在合并并且被引入低压(LP)闪蒸槽144之前被闪蒸通过J‑T阀107、142，在LP闪蒸槽中它们被分离成液相和蒸气相。蒸气相和液相从LP闪蒸槽144中抽出，分别形成第二闪蒸气流147和LNG产物流145。LNG产物流145被输送到LNG储罐 193进行储存。 [0089] 第一闪蒸气流137被输送到第一闪蒸气体热交换器114的冷侧，在冷侧，它提供用于预冷却、冷却和液化第一辅助天然气流112的冷却任务。第一闪蒸气流137在第一闪蒸气体热交换器114的冷侧被加热，以形成加热的第一闪蒸气流139。 [0090] 第二闪蒸气流147被输送到第二闪蒸气体热交换器104的冷侧，在冷侧，它提供用于预冷却、冷却和液化第二辅助天然气流102的冷却任务。第二闪蒸气流147在第二闪蒸气体热交换器104的冷侧被加热，以形成加热的第二闪蒸气流148。 [0091] 然后，加热的第一闪蒸气流139和加热的第二闪蒸气流148在多级闪蒸气体压缩器149中压缩和合并，以形成压缩的闪蒸气流151，并且然后其在后冷却器153中被冷却。积聚在LNG储罐293的顶部空间中的蒸气作为蒸发气体(BOG)流194从LNG储罐193中抽出，该BOG流从LNG储罐193输送到BOG压缩器195。在BOG压缩器195中压缩之后，BOG流在BOG后冷却器 197中被冷却。离开后冷却器153的压缩闪蒸气流155与离开BOG后冷却器197的压缩BOG流 199合并，并且在天然气进料流122被引入主热交换器之前被引入天然气进料流100。 [0092] 主热交换器的制冷由基于甲烷的制冷剂(通常由天然气和少量氮组成)提供，该制冷剂在闭环逆布雷顿制冷循环中循环。简而言之，离开主热交换器的预冷却段124的冷侧的加热的气态制冷剂189在多级制冷剂压缩器中被压缩，该多级制冷剂压缩器包括具有中间冷却器161和后冷却器168的第一压缩级158和第二压缩级165。然后，离开后冷却器的压缩制冷剂流170分成两个流171和174。流171在热压缩膨胀器172的压缩器部分中被进一步压缩，以形成流173，并且流174在冷压缩膨胀器175的压缩器部分中被进一步压缩，以形成流176。然后，流173和176在后冷却器178中重新合并和冷却，以形成进一步压缩的制冷剂流 179。 [0093] 然后，进一步压缩的制冷剂流179被再次分成两个流，即由压缩的制冷剂的第一部分组成的流181和由压缩的制冷剂的第二部分组成的流180。流181在主热交换器的预冷却热交换器段124中被预冷却，然后所得到的预冷却流184在冷压缩膨胀器175的膨胀器部分中膨胀，以形成第一冷制冷剂流185。流180在热压缩膨胀器172的膨胀器部分中膨胀，以形成第二冷制冷剂流187。 [0094] 第一冷制冷剂流185被输送到液化段130的冷侧，在冷侧，它被加热以提供冷却任务，用于进一步冷却和液化预冷却的天然气进料气128。然后，离开液化段130的第一冷制冷剂流186和第二冷制冷剂流187合并并且被引入预冷却段124的冷侧，在冷侧，它们被加热以提供冷却任务，用于预冷却天然气进料气122和由压缩制冷剂流的第一部分组成的流181。然后，离开预冷却段124的合并的第一冷制冷剂流和第二冷制冷剂流形成加热的气态制冷剂流289，其在多级制冷剂压缩器158/165中被压缩，如以上所讨论。 [0095] 参考图2，示出了根据本发明的第一实施例的液化天然气的方法和系统。 [0096] 通常处于环境温度和高压(通常为20巴至100巴)下的天然气进料流200、222被输送到主热交换器，该主热交换器包括用于冷却和液化天然气进料流222的一个或多个热交换器段。优选地，天然气进料流200至少基本上不含天然气液体(C2‑C5+烃)、重质烃(C6+烃)和芳烃(例如苯、甲苯、乙苯和二甲苯)。通常，天然气进料流200将已经在预处理段(未示出)中进行了预处理。取决于天然气进料的组成，所述预处理可能已经包括在去除H2S和CO2杂质的酸性气体去除单元、去除水的脱水单元，和/或除汞单元中处理天然气进料流。 [0097] 在将天然气进料流222引入主热交换器之前，从天然气进料流200中抽出两个辅助天然气流202、212。更具体地，初始天然气进料流200被分成三部分。构成初始天然气进料流200的流量的5％至40％，优选15％至30％的第一部分被抽出，以形成第一辅助天然气流 212。构成初始天然气进料流200的流量的5％至30％，优选10％至20％的第二部分被抽出，以形成第二辅助天然气流202。最后，构成初始天然气进料流200的流量的剩余部分的第三部分(通常是主要部分)形成天然气流222，然后，该天然气流被输送并且被引入主热交换器用于冷却和液化。 [0098] 在所示实施例中，主热交换器由两个热交换器段224、230组成，即预冷却段224和液化段230。在所示实施例中，预冷却段224和液化段230都是容纳在分开的单元中的盘管热交换器段。然而，在其它实施例中，这两个段可以容纳在单个单元中(诸如，其中这两个段容纳在同一壳体中的盘管热交换器单元)，和/或可以是不同类型的热交换器段，诸如壳管式或板翅式热交换器段，但盘管热交换器段是优选的。代替仅有两个热交换器段，主热交换器也可以仅由一个热交换器段组成，或由串联和/或并联布置的三个或更多个热交换器段组成。例如，在一个实施例中，预冷却段224可以分成两个或更多个并联布置的预冷却段，并且都串联连接到液化段230，在预冷却段中被加热和冷却的流在重新合并之前在预冷却段之间被分开。 [0099] 经由与第一冷制冷剂流286和第三冷制冷剂流287的间接热交换，天然气进料流222在预冷却热交换器段224中被预冷却至‑45℃与‑25℃之间，更优选‑40℃与‑30℃之间，这将在下面更详细地描述。然后，所得到的预冷却的天然气进料流226、228在液化热交换器段230中经由与第一冷制冷剂流285的间接热交换被进一步冷却和液化，以形成第一LNG流 232，其在‑115℃与‑90℃之间，更优选在‑110℃与‑95℃之间的温度下从液化热交换器段 230抽出。 [0100] 第一辅助天然气流212被输送到第一闪蒸气体热交换器214用于冷却和液化，并且第二辅助天然气流202被输送到第二闪蒸气体热交换器204用于冷却和液化。 [0101] 在所示实施例中，第一闪蒸气体热交换器214和第二闪蒸气体热交换器204各自由预冷却段和液化段形式的两个热交换器段组成。在所示实施例中，第一闪蒸气体热交换器214的预冷却段和液化段是容纳在单个单元中(即在同一壳体内)的盘管热交换器段，并且第二闪蒸气体热交换器204的预冷却段和液化段是容纳在单个单元中(即在同一壳体内)的盘管热交换器段。然而，在其它实施例中，每个热交换器的两个段可以容纳在分开的单元中(诸如在分开的壳体中)，和/或可以是不同类型的热交换器段，诸如壳管式或板翅式热交换器段，但盘管热交换器段是优选的。每个闪蒸气体热交换器也可以由更多或更少的热交换器段组成。 [0102] 第一辅助天然气流212在第一闪蒸气体热交换器214的预冷却热交换器段中被预冷却至‑25℃与‑5℃之间，优选‑20℃与‑10℃之间，以形成预冷却的第一辅助天然气流。然后，预冷却的第一辅助天然气流在第一闪蒸气体热交换器214的液化热交换器段中被进一步冷却和液化，以形成第二LNG流216，该第二LNG流在‑135℃与‑115℃之间，更优选在‑130℃与‑120℃之间的温度下从液化热交换器段抽出。第一辅助天然气流212在第一闪蒸气体热交换器214中的预冷却、冷却和液化经由与第一闪蒸气流237的间接热交换来实现，这将在下文中更详细地描述。 [0103] 第二辅助天然气流202在第二闪蒸气体热交换器204的预冷却热交换器段中被预冷却至‑25℃与‑5℃之间，优选‑20℃与‑10℃之间，以形成预冷却的第二辅助天然气流。然后，预冷却的第二辅助天然气流在第二闪蒸气体热交换器204的液化热交换器段中被进一步冷却和液化，以形成第三LNG流206，该第三LNG流在‑155℃与‑135℃之间，更优选在‑150℃与‑140℃之间的温度下从液化热交换器段抽出。第二辅助天然气流202在第二闪蒸气体热交换器204中的预冷却、冷却和液化经由与第二闪蒸气流247的间接热交换来实现，这将在下文中更详细地描述。 [0104] 在所示实施例中，在预冷却的第一辅助天然气流在第一闪蒸气体热交换器214的液化热交换器段中进一步冷却和液化之前，从预冷却的第一辅助天然气流中抽出第一天然气侧流219，并且在预冷却的第二辅助天然气流在第二闪蒸气体热交换器204的液化热交换器段中进一步冷却和液化之前，从预冷却的第二辅助天然气流中抽出第二天然气侧流209。在预冷却的天然气进料流228在主热交换器的液化热交换器段230中被进一步冷却和液化之前，第一天然气侧流219和第二天然气侧流209被引入预冷却的天然气进料流226并且与预冷却的天然气进料流合并。这样做是为了更好地平衡各热交换器段之间的冷却任务。第一侧流219在‑25℃与‑5℃之间，更优选在‑20℃与‑10℃之间的温度下抽出，其流速为第一辅助天然气流212的流速的10％与50％之间，更优选20％与40％之间。第二侧流209在‑25℃与‑5℃之间，更优选在‑20℃与‑10℃之间的温度下抽出，其流速为第二辅助天然气流202的流速的10％与50％之间，更优选20％与40％之间。 [0105] 从主热交换器的液化段230抽出的第一LNG流232、从第一闪蒸气体热交换器214的液化热交换器段抽出的第二LNG流216和从主热交换器的液化段230抽出的第二冷制冷剂流290合并、闪蒸并且与第四LNG流241和第一闪蒸气流237分离，这将在下面更详细地描述。 [0106] 在所示实施例中，第一LNG流232在LNG液压涡轮机233中膨胀，其中在被闪蒸通过J‑T阀235之前，通过降低流的压力(从而增加液化效率)提取功。第二冷制冷剂流290通过(并且必要时膨胀通过)流量控制阀291并且与液压涡轮机233上游的第一LNG流232合并，或通过流量控制阀291A并且被闪蒸通过该流量控制阀以及与J‑T阀235下游的第一LNG流232合并，这取决于第二冷制冷剂流290的压力是否等于或大于第一LNG流232的压力(在这种情况下，这些流在液压涡轮机233的上游合并)或小于第一LNG流232的压力(在这种情况下，这些流在J‑T阀235的下游合并)。第二LNG流216被闪蒸通过J‑T阀217，并且与第一LNG流232和第二冷制冷剂流290(J‑T阀235的下游)合并，然后，合并的流被引入高压(HP)闪蒸槽236形式的相分离器中，在相分离器中，它们被分离成液相和蒸气相。HP闪蒸槽236在20巴至5巴的压力下运行。蒸气相和液相从HP闪蒸槽236中抽出，分别形成第一闪蒸气流237和第四LNG流241。 [0107] 然而，应当说明的是，可以使用用于合并、闪蒸和分离第一LNG流232、第二LNG流216和第二冷制冷剂流290的任何合适的布置。LNG液压涡轮机233可以省略。如果在基本相同的压力下获得，则第一LNG流232和第二LNG流216可以合并，并且然后一起被闪蒸。第一LNG流232、第二冷制冷剂流290和第二LNG流216中的一个或每个可以被单独引入HP闪蒸槽 236，然后，在HP闪蒸槽中，这些流合并；或第一LNG流232、第二冷制冷剂流290和第二LNG流 216中的一个或每个可以在它们自己的相分离器中被闪蒸和分离，然后，相分离器的蒸气相合并，以形成第一闪蒸气流237，并且然后，相分离器的液相合并，以形成第四LNG流241。 [0108] 然后，从第二闪蒸气体热交换器204的液化热交换器段抽出的第三LNG流206和第四LNG流241合并、闪蒸和分离，以形成LNG产物流245和第二闪蒸气流247。 [0109] 在所示实施例中，第三LNG流206和第四LNG流241在合并并且被引入低压(LP)闪蒸槽244形式的相分离器之前被闪蒸通过J‑T阀207、242，在相分离器中它们被分离成液相和蒸气相。LP闪蒸槽244在10巴至1巴的压力下运行。蒸气相和液相从LP闪蒸槽244中抽出，分别形成第二闪蒸气流247和LNG产物流245。 [0110] 然而，应当说明的是，可以使用用于合并、闪蒸和分离第三LNG流206和第四LNG流241的任何合适的布置。例如，第三LNG流206和第四LNG流241可以分别被引入LP闪蒸槽244中，然后，在LP闪蒸槽中，两个流合并；或第三LNG流206和第四LNG流241可以各自在它们自己的相分离器中被闪蒸分离，然后，相分离器的蒸气相合并，以形成第二闪蒸气流247，然后，相分离器的液相合并，以形成LNG产物流245。 [0111] 第一闪蒸气流237被输送到第一闪蒸气体热交换器214的冷侧，在冷侧，它提供用于预冷却、冷却和液化第一辅助天然气流212的冷却任务，如以上所描述。第一闪蒸气流237在第一闪蒸气体热交换器214的冷侧被加热至天然气进料流200的温度的几摄氏度内(经由与从天然气进料流200抽出的第一辅助天然气流212的间接热交换)，以形成加热的第一闪蒸气流239。 [0112] 第二闪蒸气流247被输送到第二闪蒸气体热交换器204的冷侧，在冷侧，它提供用于预冷却、冷却和液化第二辅助天然气流202的冷却任务，如以上所描述。第二闪蒸气流247在第二闪蒸气体热交换器204的冷侧被加热至天然气进料流200的温度的几摄氏度内(经由与从天然气进料流200抽出的第二辅助天然气流202的间接热交换)，以形成加热的第二闪蒸气流248。 [0113] 然后，加热的第一闪蒸气流239和加热的第二闪蒸气流248被压缩并且合并，以形成压缩的闪蒸气流255。在所示实施例中，加热的第一闪蒸气流239和第二闪蒸气流248在多级闪蒸气体压缩器249中合并和压缩，该多级闪蒸气体压缩器例如可以具有中间冷却(以一个或多个中间冷却器的形式)以提高效率，加热的第二闪蒸气流248被输送到闪蒸气体压缩器249的入口，并且加热的第一闪蒸气流239被输送到闪蒸气体压缩器249的中间级。在这种布置中，闪蒸气体压缩器249的总压头可以例如为25,000米至40,000米的压头。然后，离开闪蒸气体压缩器249的压缩闪蒸气流251在后冷却器253中被例如环境温度流体(诸如水)冷却，以形成例如环境温度下的压缩闪蒸气流255。在其它实施例中，多级闪蒸气体压缩器249可以例如由分开的压缩器代替，串联操作(例如以与多级闪蒸气体压缩器相似的方式)或并联操作(例如加热的第一闪蒸气流239和加热的第二闪蒸气流248分别被压缩，并且然后合并)。 [0114] 在所示实施例中，LNG产物流245被输送到LNG储罐293进行储存。积聚在LNG储罐293的顶部空间中的蒸气(例如由储罐闪蒸、蒸发气体和蒸气置换组成)作为蒸发气体(BOG)流294从LNG储罐293中抽出。BOG流294从LNG储罐293输送到BOG压缩器295。在BOG压缩器295中压缩之后，BOG流在BOG后冷却器297中被例如环境温度流体(诸如水)冷却，形成例如环境温度下的压缩BOG流299。替代地，根据优选的操作，LNG储罐293可以在泡点操作。在这种情况下，BOG流294和相关联的BOG压缩器295和BOG后冷却器297可以被取消，或BOG流294可以仅由蒸气置换组成，BOG压缩器295和BOG后冷却器297被相应地调整尺寸。 [0115] 压缩的闪蒸气流255与离开主热交换器的预冷却段224的冷侧的加热的气态制冷剂蒸气289合并，并且当存在时，与压缩的BOG流299合并，并且被压缩以形成压缩制冷剂流270。在所示实施例中，压缩的闪蒸气流255、加热的气态制冷剂蒸气289和压缩的BOG流299在具有中间冷却器和后冷却器的多级制冷剂压缩器中合并和压缩。压缩的闪蒸气体、加热的气态制冷剂和压缩的的合并流257在制冷剂压缩器的第一压缩级258中被压缩，形成制冷剂流260，然后，该制冷剂流在中间冷却器261中被冷却(例如被环境温度的流体(诸如水)冷却)。然后，离开中间冷却器261的制冷剂流263在制冷剂压缩器的第二压缩级265中被进一步压缩，并且在后冷却器268中被冷却(例如被环境温度的流体(诸如水)冷却)，形成压缩制冷剂流270。 [0116] 然后，压缩制冷剂流270被分成两个流271和274，以便在两个压缩膨胀器272和275的压缩级(压缩器部分)之间分配流量。流271(占压缩制冷剂流270的40％与80％之间，更优选50％与70％之间)在热压缩膨胀器272的压缩器部分中被进一步压缩，以形成流273，并且流274在冷压缩膨胀器275的压缩器部分中被进一步压缩，以形成流276。然后，流273和276在后冷却器278中重新合并和冷却(例如被环境温度的流体(诸如水)冷却)，以形成进一步压缩的制冷剂流279。在另一种布置中，流273和276可以在被重新合并之前在分开的后冷却器中被冷却。 [0117] 然后，进一步压缩制冷剂流279被再次分成两个流，即由压缩制冷剂流的第一部分和第二部分组成的流281(该流占压缩制冷剂流279的流量的40％与80％之间，更优选50％与70％之间)(将在下面进一步解释)和由压缩制冷剂流279的第三部分组成的流280。 [0118] 由压缩制冷剂流的第一部分和第二部分组成的流281在主热交换器的预冷却热交换器段224中经由与第一冷制冷剂流286和第三冷制冷剂流287的间接热交换被预冷却至‑45℃与‑25℃之间，更优选‑40℃与‑30℃之间，流281被输送通过预冷却热交换器段224的热侧中的分开的回路(即一个或多个通道)，而不是天然气进料流222通过的回路(即一个或多个通道)，并且被预冷却到与预冷却的天然气进料流226相似的温度。然后，所得到的预冷却流282被进一步分成由压缩制冷剂流的第一部分组成的流284和由压缩制冷剂流的第二部分组成的流283。 [0119] 然后，由压缩制冷剂流的第二部分组成的流283(占流282的流量的5％与35％之间，更优选10％与20％之间)在主热交换器的液化热交换器段230中经由与第一冷制冷剂流285的间接热交换而被进一步冷却(和液化)，以形成第二冷制冷剂流290，该第二冷制冷剂流在‑115℃与‑90℃之间，更优选在‑110℃与‑95℃之间的温度下从液化热交换器段230中抽出，然后，如以上所讨论与第一LNG流232合并、闪蒸和分离；流283被输送通过与预冷却的天然气进料流228通过的回路不同的液化热交换器段230热侧的分开的回路，并且被冷却到与第一LNG流232相似的温度。 [0120] 由压缩制冷剂流的第三部分组成的流280在热压缩膨胀器272的膨胀器部分中膨胀，以形成第三冷制冷剂流287，该第三冷制冷剂流被输送到主热交换器的预冷却段224的冷侧，在冷侧，它(与第一冷制冷剂流一起)提供冷却任务，用于预冷却天然气进料气222和由压缩制冷剂流的第一部分和第二部分组成的流281，如以上所描述。压缩制冷剂流的第三部分优选保持气态，因为它在热压缩膨胀器272的膨胀器部分中膨胀，使得第三冷制冷剂流287形成为气态制冷剂流。 [0121] 由压缩制冷剂流的第一部分组成的流284在冷压缩膨胀器275的膨胀器部分中膨胀，以形成第一冷制冷剂流285，该第一冷制冷剂流被输送到主热交换器的液化段230的冷侧，在冷侧，它提供冷却任务，用于进一步冷却和液化预冷却的天然气进料气228和由压缩制冷剂流的第二部分组成的流283，如以上所描述。压缩制冷剂流的第一部分优选保持气态，因为它在冷压缩膨胀器275的膨胀器部分中膨胀，使得第一冷制冷剂流285形成气态制冷剂流。 [0122] 更具体地，第一冷制冷剂流被引入液化段230的冷侧并且在其中被加热，在冷侧，第一冷制冷剂流经由与预冷却的天然气进料气228和由压缩制冷剂流的第二部分组成的流283的间接热交换而被加热。然后，离开液化段230的第一冷制冷剂流286(已经被加热到进入液化段230的预冷却的天然气进料流228的温度的几摄氏度内)与第三冷制冷剂流287一起通过预冷却段224的冷侧，在预冷却段，第一冷制冷剂流286被进一步加热，并且第三冷制冷剂流287经由与天然气进料气222和由压缩制冷剂流的第一部分和第二部分组成的流281的间接热交换而被加热。离开预冷却段224的合并的第一冷制冷剂流和第三冷制冷剂流(其已经被加热到进入预冷却段224的天然气进料流222的温度的几摄氏度内)形成加热的气态制冷剂流289，然后，其与压缩闪蒸气流255和压缩BOG流299(当存在时)合并，如以上所讨论。 [0123] 在所示实施例中，离开液化段230的第一冷制冷剂流286与第三冷制冷剂流287合并，然后合并流288被引入预冷却段224的冷侧并且在其中加热。然而，在替代实施例中，离开液化段230的第一冷制冷剂流285和第三冷制冷剂流287可以分别引入预冷却段224的冷侧并且在其中合并，或(特别是在预冷却段224是板翅式热交换器段的情况下)离开液化段230的第一冷制冷剂流285和第三冷制冷剂流287可以在预冷却段224的冷侧的分开的通道中通过并且被加热，并且然后在从预冷却段224抽出后合并。 [0124] 闪蒸气体压缩器249、制冷剂压缩器258、265和BOG压缩器295(当存在时)可以经由任何合适的方式被提供动力。在所示实施例中，压缩的闪蒸气流255的一部分作为燃料流256抽出(在压缩的闪蒸气流255与加热的气态制冷剂流289和压缩的BOG流299(当存在时)合并之前)，该燃料流可以用于为用于直接驱动所述压缩器的燃气轮机提供动力和/或用于产生用于驱动所述压缩器的电力。替代地，在可从场外(诸如例如从电网)获得动力的情况下，这可以用于为压缩器提供动力，在这种情况下，可能不需要附加的燃料，并且可以消除燃料流256。 [0125] 不使用如图2所示的分开的闪蒸气体热交换器214/204和相分离器236/244，可以用集成的热交换器和相分离器代替它们，如图2A所示。 [0126] 在这种布置中，第一闪蒸气体热交换器单元214和第二闪蒸气体热交换器单元204每个都是盘管热交换器单元，并且每个单元都包括壳体，该壳体包含预冷却段和液化段(即，在这种情况下，两个盘管热交换器段)以及位于预冷却段和液化段下方的相分离器段。 [0127] 离开LNG液压涡轮机233的第一LNG流234、第二冷制冷剂流290和第二LNG流216被闪蒸通过J‑T阀，并且合并和引入第一闪蒸气体热交换器单元214的相分离器段，在相分离器段中，它们被分离成液相和蒸气相，液相从第一闪蒸气体热交换器单元214的底部抽出，以形成第四LNG流241，并且气相形成第一闪蒸气流，其通过第一闪蒸气体热交换器单元214的液化段和预冷却段的壳侧上升，为预冷却、冷却和液化第一辅助天然气流212提供冷却任务。 [0128] 第三LNG流206和第四LNG流241被闪蒸通过J‑T阀，并且合并和引入第二闪蒸气体热交换器单元204的相分离器段，在相分离器段中，它们被分离成液相和蒸气相，液相从第二闪蒸气体热交换器单元204的底部抽出，以形成LNG产物流245，并且气相形成第二闪蒸气流，其通过第二闪蒸气体热交换器单元204的液化段和预冷却段的壳侧上升，为预冷却、冷却和液化第二辅助天然气流202提供冷却任务。 [0129] 与图1所示的闭环方法和系统以及现有技术中描述的闭环AP‑C1TM方法和系统相比，图2的“半开”环方法和系统提供了改进的可操作性和降低的设备复杂性。具体地，在图2的方法和系统中，闪蒸气体压缩器249的出口被连接到制冷剂压缩器258/265的入口，而不是连接至天然气进料流(为了液化效率，其需要处于相对高的压力)。这将制冷功率从闪蒸气体压缩器转移到制冷剂压缩器，通过减少压缩级数，使得闪蒸气体压缩器显著简化。例TM如，与需要五级闪蒸气体压缩器的闭环AP‑C1 方法和系统相比，图2的方法可能只需要三级压缩器，这也将导致少一个压缩器壳体。 [0130] 与US 2018/0180354 A1中描述和示出的开环方法和系统相比，图2的“半开”环方法和系统可以更高效地操作，尤其是在关闭期间。具体地，在US 2018/0180354 A1的方法和系统中，离开制冷剂压缩器的制冷剂的一部分被直接输送到天然气进料，并且因此制冷剂压缩器必须被操作成使得制冷剂压缩器的出口压力匹配天然气进料压力(如上所述，为了液化效率，天然气进料压力需要处于相对高的压力)。相反，在图2的方法和系统中，压缩的制冷剂保持与天然气进料流分离，并且不与天然气进料流合并，从而使制冷剂压缩器的出口压力与天然气进料压力分离。这又允许降低制冷剂回路中的制冷剂的压力，同时继续在更高、更高效的液化压力下操作天然气进料流，因此提供了更多的自由度，并且允许在不同操作条件下更大程度的工艺优化。 [0131] 示例1 [0132] 在该示例中，使用Aspen模拟软件(版本10，可从Aspen技术公司获得)模拟了如图2所示的冷却和液化天然气的方法和系统。 [0133] 表1示出了模拟示例的数据。在该示例中，两级制冷剂压缩器258/265具有约124.6MW的气体马力；多级闪蒸气体压缩器249(在该实例中包括2个中间冷却器)和BOG压缩器295分别具有约14.0MW和5.0MW的气体马力；并且第二冷制冷剂流290在液压涡轮机233的上游与第一LNG流232合并。 [0134] 表1： [0135] 流# 200 202 206 209 212 216温度 ℃ 40.0 40.0 ‑143.0 ‑15.4 40.0 ‑123.7 压力巴 86.0 86.0 84.5 85.2 86.0 82.5 蒸气馏分 ‑ 1.00 1.00 0.00 1.00 1.00 0.00 流量 kgmol/hr 24,563 3,034 2,045 990 4,642 3,114 组成 mol％ N2 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 C1 92.40 92.40 92.40 92.40 92.40 92.40 C2 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 C3 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 I4 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 C4 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 I5 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 CD 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 总计 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 [0136] [0137] [0138] 流# 237 239 241 245 247 248温度 ℃ ‑125.5 34.4 ‑125.5 ‑144.8 ‑144.8 34.4 压力巴 11.1 10.6 11.1 3.6 3.6 3.0 蒸气馏分 ‑ 1.00 1.00 0.00 0.00 1.00 1.00 流量 kgmol/hr 7,396 7,396 28,807 25,972 4,879 4,879 组成 mol％ N2 19.28 19.28 3.00 1.00 13.00 13.00 C1 80.66 80.66 92.23 93.23 86.98 86.98 C2 0.06 0.06 2.74 3.31 0.02 0.02 C3 0.00 0.00 1.17 1.42 0.00 0.00 I4 0.00 0.00 0.39 0.47 0.00 0.00 C4 0.00 0.00 0.39 0.47 0.00 0.00 I5 0.00 0.00 0.08 0.09 0.00 0.00 CD 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 总计 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 [0139] [0140] [0141] 流# 267 270 271 273 274 276温度 ℃ 74.7 40.0 40.0 88.8 40.0 90.1 压力巴 50.7 50.1 50.1 83.3 50.1 83.3 蒸气馏分 ‑ 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 流量 kgmol/hr 149,098149,09887,668 87,668 61,430 61,430 组成 mol％ N2 14.26 14.26 14.26 14.26 14.26 14.26 C1 85.70 85.70 85.70 85.70 85.70 85.70 C2 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 C3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 I4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 C4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 I5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 CD 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 总计 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 [0142] [0143] [0144] [0145] [0146] 将理解的是，本发明不限于上述参考优选实施例描述的细节，而是可以在不脱离所附权利要求中限定的本发明的精神或范围的情况下进行许多修改和变化。