专利名称：用于生产冷却的烃流的方法和设备的利记博彩app
技术领域：
本发明提供了一种生产冷却的烃流的方法，所述方法包括对烃流进行冷却。本发明还提供了一种用于从烃流中生产出冷却的烃流的设备。
背景技术：
要冷却的普通烃流是天然气流。这样的天然气流可被冷却到其被液化的程度，在这种情况下，其通常被称为液化天然气(LNG)。有很多理由期望对天然气进行液化。作为一个实例，天然气作为液体可比气体形式更加容易进行存储以及长距离运输，因为其占据较小的体积并且不需要在高压下存储。 这种液化天然气如果被保持在低温温度(诸如处于-160°C或以下)下，可在大气压力下进行存储。美国专利US 6，370，910公开了一种用于对富甲烷的流进行液化的方法。天然气流流到洗涤塔，在该洗涤塔中，较重的烃被移除，以提供一种气态的塔顶流(overhead stream)。来自洗涤柱的气态塔顶流在辅助(预冷却)的换热器中被部分冷凝。冷凝流然后从部分冷凝的塔顶气态流中移除，以提供富甲烷的流。富甲烷的流然后通过在主换热器的壳侧中在低压下蒸发的多组分冷冻剂进行间接热交换而在布置在主换热器内的管中被液化。多组分冷冻剂可从主换热器的壳侧排出并且被压缩。压缩的多组分冷冻剂然后通过与在辅助换热器的壳侧中在低压下蒸发的辅助(预冷却)多组分冷冻剂进行间接热交换，而在布置于辅助(预冷却)换热器内的管中以升高的冷冻剂压力被部分地冷凝。部分冷凝的多组分冷冻剂然后返回到主换热器。美国专利US 6，370，910公开了一个实施例，其中，对压缩的多组分冷冻剂进行部分冷凝的步骤包括通过与在第一辅助换热器的壳侧中在中等压力下蒸发的辅助多组分冷冻剂进行间接热交换，而在布置于第一辅助换热器中的管中以升高的压力将其进行冷却。 然后通过与在第二辅助换热器的壳侧中在低压下蒸发的辅助多组分冷冻剂进行间接热交换，该多组分冷冻剂在布置于第二辅助换热器内的管中被进一步冷却。与美国专利US 6, 370,910的液化过程相关联的一个问题是，如何对其进行优化控制，尤其是关于提供在辅助多组分冷冻剂的不同压力下操作的两个辅助换热器的布局 (line-up)。存在所有类型的过程变量，该过程变量可被选择或操控，以控制辅助换热器中的冷却过程。
发明内容
本发明提供了一种生产冷却的烃流的方法，所述方法包括对烃流的冷却。该方法包括至少以下步骤(a)通过在第一压力水平下在第一换热器中依靠第一膨胀的第一冷冻剂流来冷却第一流和第一冷冻剂回路中的压缩的第一冷冻剂流，以提供冷却的第一流、第一冷却的第一冷冻剂流和第一暖化的第一冷冻剂流，该第一冷冻剂回路包括第一混合的冷冻剂；(b)在第一膨胀装置中对第一冷却的第一冷冻剂流的第一部分进行膨胀，以提供第一膨胀的第一冷冻剂流；(C)通过在第二换热器中依靠第二膨胀的第一冷冻剂流来冷却一股或多股第二流以及第一冷却的第一冷冻剂流的第二部分，以提供一股或多股冷却的第二流、进一步冷却的第一冷冻剂流以及第二暖化的第一冷冻剂流，其中，一股或多股第二流至少包括所述冷却的第一流和由所述冷却的第一流衍生的附属流，由此烃流被包含在所述一股或多股第二流中，以至少提供所述冷却的烃流；(d)在第二膨胀装置中对所述进一步冷却的第一冷冻剂流的至少第一部分进行膨胀，以提供第二膨胀的第一冷冻剂流，所述第二膨胀的第一冷冻剂流处于比所述第一膨胀的第一冷冻剂流低的压力下，以及(e)在第一压缩机中对所述第一暖化的第一冷冻剂流和所述第二暖化的第一冷冻剂流的气态部分进行压缩，然后对来自第一压缩机的压缩流进行冷却，以提供压缩的第一冷冻剂流；所述方法还包括下述步骤通过使用基于模型预测控制的先进过程控制器而对步骤(a)到(e)进行控制，以确定对于一组操控变量的同步控制行为，以便在控制一组控制变量中的至少一个的同时对要优化的一组参数中的至少一个参数进行优化，其中所述一组操控变量包括-第一冷冻剂回路中的第一混合的冷冻剂存量的组分，-第一膨胀装置的设定，和-第二膨胀装置的设定，其中所述一组控制变量包括-所述一股或多股冷却的第二流中的至少一股的温度，-所述第一暖化的第一冷冻剂流与下述流中的至少一种之间的温度差(i)所述压缩的第一冷冻剂流和(ii)所述第一流，-所述第二暖化的第一冷冻剂流与下述流中的至少一种之间的温度差(i)所述第一冷却的第一冷冻剂流的第二部分和(ii)呈所述冷却的第一流和/或从所述冷却的第一流衍生的附属流的形式的所述一股或多股第二流中的一股，-下述控制变量中的至少一个(i)第一冷却的第一冷冻剂流与第一膨胀的第一冷冻剂流之间的温度差和(ii)所述进一步冷却的第一冷冻剂流与所述第二膨胀的第一冷冻剂流之间的温度差，以及-由第一压缩机消耗的动力；以及，其中要优化的所述一组参数包括冷却的烃流的生产率和/或第一冷冻剂回路的冷却效率。在另一个方面，本发明提供了一种用于从烃流生产出冷却的烃流的设备，所述设备包括-第一冷冻剂回路，所述第一冷冻剂回路包括第一混合的冷冻剂存量；第一膨胀装置；第二膨胀装置；第一压缩机；和一个或多个第一冷却器，所述一个或多个第一冷却器对于来自第一压缩机的压缩流进行冷却，从而提供压缩的第一冷冻剂流；
-第一换热器，所述第一换热器布置用于在第一压力下依靠第一膨胀的第一冷冻剂流来对第一流和压缩的第一冷冻剂流进行冷却，以提供冷却的第一流、第一冷却的第一冷冻剂流和第一暖化的第一冷冻剂流，第一膨胀装置布置用于接收第一冷却的第一冷冻剂流的第一部分并且提供第一膨胀的第一冷冻剂流；-第二换热器，第二换热器布置用于依靠第二膨胀的第一冷冻剂流对一股或多股第二流和第一冷却的第一冷冻剂流的第二部分进行冷却，以提供一股或多股冷却的第二流、进一步冷却的第一冷冻剂流和第二暖化的第一冷冻剂流，第二膨胀装置布置用于接收进一步冷却的第一冷冻剂流的至少第一部分，以提供第二膨胀的第一冷冻剂流，所述第二膨胀的第一冷冻剂流处于比所述第一膨胀的第一冷冻剂流低的压力下，所述一股或多股第二流至少包括所述冷却的第一流或由所述冷却的第一流衍生出的附属流，由此烃流被包括在所述一股或多股第二流中，以便至少提供所述冷却的烃流；-第一压缩机，所述第一压缩机布置用于对所述第一暖化的第一冷冻剂流和所述第二暖化的第一冷冻剂流中的气态部分进行压缩；-先进的过程控制器，所述过程控制器包括基于模型预测控制的计算机可执行代码来确定对于一组操控变量的同步控制作用，以便在控制一组控制变量中的至少一个的同时对要优化的一组参数中的至少一个参数进行优化，其中，所述一组操控变量包括-第一冷冻剂回路中的第一混合的冷冻剂存量的组分，-第一膨胀装置的设定，和-第二膨胀装置的设定，其中所述一组控制变量包括-所述一股或多股冷却的第二流中的至少一股的温度，-第一暖化的第一冷冻剂流与下述流中的至少一种之间的温度差(i)压缩的第一冷冻剂流和(ii)第一流，-第二暖化的第一冷冻剂流与下述流中的至少一种之间的温度差(i)第一冷却的第一冷冻剂流的第二部分和(ii)呈冷却的第一流和/或由该冷却的第一流衍生的附属流的形式的一股或多股第二流中的一种，-下述控制变量中的至少一个(i)第一冷却的第一冷冻剂流与第一膨胀的第一冷冻剂流之间的温度差和(ii)进一步冷却的第一冷冻剂流与第二膨胀的第一冷冻剂流之间的温度差，以及-由第一压缩机消耗的动力；以及，其中要优化的一述组参数包括所述冷却的烃流的生产率和/或所述第一冷冻剂回路的冷却效率。所述冷却效率可反映随着时间的推移在第一压缩机中消耗的动力与所生产出的冷却烃流的量的关系。
现在将参照所附的非限制性附图仅仅通过举例来描述本发明的实施例，附图中图1是根据第一实施例的用于对烃流进行冷却的方法和设备的图示方案；以及图2是根据第二实施例的用于对烃流进行冷却和液化的方法和设备的图示方案；
具体实施例方式为了进行描述，单个附图标记将被分配给线路以及在该线路中运送的流。在不同附图中所使用的相同附图标记标识同一线路和流。每当参考“低压”、“中等压力”和“高压”时；这意味着涉及以该次序相对于第一冷冻剂回路中的其他压力水平的相对压力水平。如在此所使用，术语“设定”用来表示设备(诸如阀)的打开程度。术语“对控制变量进行控制”表示将控制变量保持在预定值(设定点)或者保持在预定范围(设定范围) 内。如在此所使用的，术语“对参数进行优化”用于指使参数最大化或最小化，以及使参数处于预定值。在此所公开的方法和设备优选地作为用于烃的液化过程的一部分而对烃流进行冷却。该冷却过程使用基于模型预测控制的先进过程控制器进行控制，以对冷却的烃流的生产率和/或制冷过程的效率进行优化。膨胀装置的设定是操控变量。对将第一混合制冷剂传送到第一换热器和第二换热器的膨胀装置的设定进行操控使得冷却方法最优化。通过改变膨胀装置的设定，可操纵第一混合的制冷剂在膨胀装置两侧间的压力变化。这进而调整第一冷冻剂在膨胀装置两侧间的温度变化，从而使得可操纵膨胀的第一冷冻剂流冷却第一流和第二流所处的温度。模型预测控制或基于模型预测控制的模型本身是一种已知的技术，如在Perry’ s Chemical Engineers'Handbook, 7th Edition, page 8-5to 8-27 (Perry ^^ΨΧ^ΜΨΜ, 第7版，第8-25页到第8-27页)所公开的。在美国专利US 6，272，882中，其已经被应用于液化工艺中，该工艺对气态富甲烷进料进行液化，以获得液化产品，并且冷冻剂部分的质量流率和要冷却的流的质量流率可被用作操控变量。在主换热器的暖化终端与中点之间的温度差作为控制变量，以用于优化液化产品的生产量。美国专利US 6，272，882主要涉及主换热器的操控，而不涉及预冷却换热器。在美国专利US 6，272，882中所公开的先进过程控制原理，在单一压力下利用了较轻的混合冷冻剂部分和较重的混合冷冻剂部分的不同组分和流速，该应用并不适合于如在本发明的情况那样在不同压力水平下对混合的冷冻剂进行控制。尤其是，美国专利US 6，272，882将混合冷冻剂的较轻部分和较重部分的质量流率作为操控变量。在当前情况下，将其用来对第一流和第二流进行冷却会导致对第一混合冷冻剂的质量流率进行操控。已经发现的是，第一混合冷冻剂的质量流率的操控并不使得对冷却的烃流的生产量进行可接受的最优化。本发明的方法利用了对第一膨胀装置和第二膨胀装置中至少一个的两侧间的温度差进行控制，而不是对冷冻剂流的质量流率进行控制。本发明的一个优点是，第一混合冷冻剂的冷却曲线易于与第一流和第二流的冷却曲线相匹配。美国专利US 6，272，882教导了使用两种混合冷冻剂组分(即较轻的气态部分和较重的液态部分)，这可通过在分离容器中对部分冷凝的冷冻剂流进行分离而被控制。 改变这样的混合冷冻剂的整体组分以更改较轻冷冻剂部分和较重冷冻剂部分的各自组分是很难并且费时的。相比之下，本发明使得第一混合冷冻剂的冷却曲线通过控制第一混合冷冻剂的温度差而改变。单个混合冷冻剂组分的冷却曲线可被优化，以与第一流和第二流的冷却曲线精密匹配。图1示出了设备1的第一实施例，该设备用于实施对烃流50进行冷却以提供呈冷却的烃流60形式的冷却的第二流的方法。该设备包括第一冷冻剂回路100，第一冷冻剂回路包含第一混合的冷冻剂存量。第一冷冻剂回路100包括第一压缩机105以及用于对来自第一压缩机105的压缩流出流(effluent stream) 110进行冷却的一个或多个第一冷却器 11 到115c。来自最后一个第一冷却器(在此为115c)的流出流是压缩的第一冷冻剂流 120。图1的设备还包括第一换热器125。第一换热器125布置用于对第一流(例如呈第二冷冻剂流220形式)以及压缩的第一冷冻剂流120进行冷却，每股流分别处于管侧221， 121中。冷却介质由第一换热器125的壳侧中的第一膨胀的第一冷冻剂流140形成。在第一换热器125的冷端部处，有用于提供至少一股冷却的第一流(例如呈冷却的第二冷冻剂流230)的出口，以及有用于第一冷却的第一冷冻剂流130的出口。在暖端部处或附近，有用于第一暖化的第一冷冻剂流150的出口。第一膨胀装置135布置用于接收第一冷却的第一冷冻流130的第一部分130a，以及将第一膨胀的第一冷冻剂流140提供给第一换热器125 的壳侧。该设备还包括第二换热器145，该第二换热器布置用于对冷却的第一流进行冷却， 该冷却的第一流可以是冷却的第二冷冻剂流230、烃流50以及第一冷却的第一冷冻剂流 130的第二部分130b，每股流分别处于管侧231、51、131中。冷却介质由第二换热器145的壳侧中的第二膨胀的第一冷冻剂流170形成。在第二换热器145的冷端部处，有用于至少提供冷却的烃流60的出口，有用于另一冷却的第一流(例如呈另一冷却的第二主冷冻剂流 240)的出口，以及有用于进一步冷却的第一冷冻剂流160的出口。在暖端部处或附近，有用于第二暖化的第一冷冻剂流180的出口。第一膨胀装置165布置用于至少接收进一步冷却的第一冷冻剂流160的第一部分，并且将第二膨胀的第一冷冻剂流170提供给第二换热器 145的壳侧。压缩机105布置用于对第一暖化的第一冷冻剂流150和第二暖化的第一冷冻剂流 180的气态部分进行压缩。其具有低压吸入口和中等压力吸入口，该低压吸入口布置用于接收第二暖化的第一冷冻剂流180的其他部分180'，该中等压力吸入口用于接收第一暖化的第一冷冻剂流150的气态部分150'。可替代地，可使用多个压缩机。烃流50是流到一个或多个第二换热器145的一股或多股第二流中的一股(第一股)。烃流50被供给到第二换热器145中的第二换热器烃流管51，在该处，其可通过与在第二换热器145的壳侧中的低压蒸发的第一混合的冷冻剂进行间接热交换而被冷却。优选的是，烃流50可在第二换热器145中被部分冷凝。冷却的(优选部分冷凝的)烃作为冷却的烃流60流出第二换热器145，该冷却的烃流是冷却的第二流。第一混合的冷冻剂可以是预冷却的冷冻剂回路中的预冷却冷冻剂， 下面更详细地描述对第一混合的冷冻剂的操作。图1的排布还公开了对另一第二流(例如，呈冷却的第二冷冻剂流230)以及一个或多个第一流(例如，包括第二冷冻剂流220)的冷却。在此所公开的方法对于第二混合的冷冻剂进行冷却是尤其有益的，该第二混合的冷冻剂可用于在第二冷却阶段(未显示)中对冷却的烃流60进一步冷却和优选液化。将结合图2的实施例更详细地描述这样的第二冷却阶段。第二混合的冷冻剂优选被冷却，并且更加优选地在两个阶段中进行部分冷凝。第二混合的冷冻剂可在第一冷却阶段中流过第一换热器125和第二换热器145中的一个或两个。第一混合的冷冻剂可流入第二换热器125中，作为呈第二冷冻剂流220形式的一股(第一)第一流。在第一换热器125的第二冷冻剂管221中，第二股第二混合的冷冻剂通过与在第一换热器125的壳侧中在中等压力下蒸发的第一混合的冷冻剂进行间接热交换而在升高的压力下被冷却。冷却的第二混合的冷冻剂作为呈冷却的第二冷冻剂流230形式的冷却的第一流离开第一换热器125。冷却的第二冷冻剂流230可作为(第二)第二流230而流到第二换热器145。在第二换热器145的第二个第二冷冻剂管231中，冷却的第二混合的冷冻剂流通过与在第二换热器145的壳侧中在低压下蒸发的第一冷冻剂进行间接热交换而在升高的压力下被进一步冷却，优选地被部分冷凝。另一冷却的第二冷冻剂作为(第二)冷却的第二流而离开第二换热器145，该冷却的第二流可呈现另一冷却的第二主冷冻剂流240的形式。另一冷却的第二冷冻剂流240然后可流到主换热器(未显示)，以提供冷却。回到第一冷冻剂回路，在第一换热器125的壳侧中在中等压力下蒸发的第一混合的冷冻剂作为第一暖化的冷冻剂流150而在大约中等压力水平下从该处移除。第一暖化的第一冷冻剂流150可流到第一挡板式气液分离罐(knock out drum) 155，以移除任何液相，之后，将第一暖化的第一冷冻剂流150的气态组分作为气态的第一暖化的第一冷冻剂流150'而流到第一压缩机105。第一压缩机105可以是两级压缩机。第一压缩机可设置成一个或多个第一压缩机的形式(例如，串联结构，其中一个或多个第一压缩机中的一个执行一个或多个压缩阶段， 而一个或多个第一压缩机中的随后一个进行一个或多个随后的压缩阶段；或者并联结构， 其中并行布置的压缩机中的每一个对所有气态的第一暖化的第一冷冻剂流150'中的一部分进行压缩)，共同用作第一压缩机。第一压缩机105可由第一驱动器Dl所驱动，该第一驱动器诸如是气体涡轮机、蒸汽涡轮机、电动机或者它们的组合。在第一压缩机105的第二阶段中，混合的气态第一暖化的第一冷冻剂流150'被压缩到升高的压力，以提供压缩流 110。压缩热连同从第一流和第二流(对于此，可使用120、50、130b、230中的任一个) 以及压缩的第一冷冻剂流120中吸收的热量中的至少一部分通过使用一个或多个第一冷却设备115(诸如环境空气冷却器115a、115b)而被移除，以分别提供(第一)和(第二) 冷却且压缩的第一冷冻剂流lHa、114b。存在于压缩流110中的热量的大部分从作为第一流的第二冷冻剂流220和作为第二流的冷却的第二冷冻剂流230中吸收。(第二)冷却且压缩的第一冷冻剂流114b示出为流到第一冷冻剂存储器117。第一冷冻剂存储器117还可由一个或多个冷冻剂组分组成流116进行供给。图1示出了第一个和第二个第一冷冻剂组分组成流116a、116b，其可补充从第一冷冻剂回路100中的第一冷冻剂存量中移除或泄露的组分。第一组分和第二组分的选择性添加则可改变第一混合冷冻剂的组分。为了保持第一冷冻剂回路中的第一混合的冷冻剂的稳定的质量平衡，可设置第一冷冻剂排出流。如在图1中所示的实施例中的实例，第一冷冻剂可从(第一)冷却且压缩的第一冷冻剂流IHa中经由第一冷冻剂排出流119而被移除。如果期望从第一冷冻剂回路100中的第一混合冷冻剂存量中移除较轻组分和较重组分，则这是优选的。在一个可替代实施例中(并未在图1中示出)，一个或多个第一冷冻剂排出流可从第一冷冻剂存储器117中移除。如果第一冷冻剂排出流来自存储器117的顶部，则可择优移除第一混合的冷冻剂的轻的气态组分。如果第一冷冻剂排出流处于存储器117的底部或附近，则可择优移除第一混合的冷冻剂的重的液态组分。由此，可能调节第一混合的冷冻剂的组分。第一混合的冷冻剂可从第一冷冻剂存储器117作为第一冷冻剂进料流118被排出，该第一冷冻剂进料流可在冷却设备(诸如环境冷却器)115c中被冷却，以提供压缩的第一冷冻剂流120。压缩的第一冷冻剂流120作为(第二)第一流而流到第一换热器125。压缩的第一冷冻剂流120流过第一换热器125中的(第二)第一流管121，在其中，该压缩的第一冷冻剂流被冷却，以提供第一冷却的第一冷冻剂流130。第一冷却的第一冷冻剂流130例如通过使用分流器(诸如T形管)被分成第一部分130a和第二部分130b，保持第一部分和第二部分的组分与第一冷却的第一冷冻剂流130 的组分相同。第一冷却的第一冷冻剂流130的第一部分130a流过第一膨胀装置(诸如呈焦耳-汤姆逊阀的形式)135，流到第一换热器125的壳侧的冷端部，在该处，使得其在中等压力水平下蒸发。蒸发的第一冷冻剂从流过管121和221的两个第一流(压缩的第一冷冻剂流120和第二冷冻剂流220)中提取热量。第一冷却的第一冷冻剂流130的剩余部分(即第一冷却的第一冷冻剂流130的第二部分130b)流到第二换热器145。第二部分130b流到布置在第二换热器145中的第二个第一冷冻剂管131中，在该处，该第二部分被冷却以提供进一步冷却的第一冷冻剂流160。进一步冷却的第一冷冻剂流160流到第二膨胀装置(诸如呈焦耳-汤姆逊阀的形式)165，以提供第二膨胀的第一冷冻剂流170。第二膨胀的第一冷冻剂流170处于比第一膨胀的第一冷冻剂流140低的压力下。第二膨胀的第一冷冻剂流170流到第二换热器145 的壳侧的冷端部，在该处，使得其在低压下蒸发。蒸发的第一冷冻剂从流过管51和231的第二流(例如，烃流50和/或冷却的第二冷冻剂流230)中提取热量，以及从管131中的第一冷却的第一冷冻剂流130的第二部分130b中提取热量。在低冷冻剂压力下蒸发的第一混合的冷冻剂作为第二暖化的第一冷冻剂流180 而从第二换热器145的壳侧中移除。第二暖化的第一冷冻剂流180可流动到第二挡板式气液分离罐185，以在使第二暖化的第一冷冻剂流180的气态组分以气态第二暖化的第一冷冻剂流180'的形式流到第一压缩机105之前移除任何液相。在两级压缩机105中，第一混合的冷冻剂可被压缩到升高的压力，以提供压缩流110。明显的是，一个或多个第一冷却器115可以是水冷却器而不是空气冷却器，如果需要的话，还可由设使用另一冷却剂的换热器进行补充。第一膨胀装置135和/或第二膨胀装置165可由膨胀涡轮替代或补充。第一换热器125和第二换热器145可独立选自于卷筒(spool wound)式换热器或翼板式换热器，尽管上述描述是具体参照卷筒式换热器进行描述的。
在一个可替代的实施例中，烃流可在第一换热器和第二换热器两者中进行冷却。 例如，图2公开了一种设备(line-up)，其包括两个都在中等压力下操作的(也就是第一个和第二个)第一换热器12fe、125b以及一个在低压下运行的第二换热器145。烃进料流20被提供并流到第二个第一换热器12 ，在该处，其被冷却。烃进料流 20优选已经被预处理，以便移除不期望的组分，例如酸性气体，下面将进行进一步描述。在一个优选的实施例中，第二个第一换热器12 可用于分离出存在于烃进料流20中的任何 (剩余的)水。烃进料流20可存在于第一换热器烃流管21中，并且依靠在中等压力下在第二个第一换热器12 的壳侧中的第一混合的冷冻剂被冷却。第二个第一换热器12 根据期望可以是釜式换热器，卷筒式换热器或翼板式换热器。使得第一混合的冷冻剂随着其冷却烃进料流20而蒸发，以提供第二股第一暖化的第一冷冻剂流150b以及作为冷却的第一流的冷却的烃进料流30。第二股第一暖化的第一冷冻剂流150b由第二股第一膨胀的第一冷冻剂流140b以及由第一冷却的第一冷冻剂流130的流过(第二个)第一膨胀装置13 的第三部分130c 来提供，该第一膨胀装置例如为焦耳-汤姆逊阀或涡轮膨胀器。第一股冷却的第一冷冻剂流130作为来自不同换热器的第一冷却流进行提供，在这种情况下，第一个第一换热器12 可以是盘管式换热器或翼板式换热器。第一个的第一换热器12 以与图1的实施例类似的方式对一股第一流(呈第二冷冻剂流220的形式)以及压缩的第一冷冻剂流120进行冷却。因而，在图2所述的设备中，提供两个第一流，烃进料流20和第二冷冻剂流220，这两个第一流在单独的第一换热器12fe、125b中进行冷却。在这种情况下，在冷却之后，第一股的第一暖化的第一冷冻剂流150a从第一个的第一换热器12 的壳侧提供。这可与来自第二个第一换热器的(第二股)第一暖化的第一冷冻剂流150b相组合，并且流到第一压缩机105的中等压力阶段的吸入口。第一压缩机105提供了压缩流110，该压缩流可流动到一个或多个第一冷却器(诸如环境空气或水冷却器)115，其移除了压缩热以及从第一流和第二流(例如由120、50、 130b,230标记的流)中所吸收的热量的至少一部分，以及提供了第一混合的冷冻剂的自身冷却。第一冷却器115提供了可流到第一存储器117的冷却的第一压缩机冷冻剂流114。 可在第一存储器117中以与图1的实施例类似的方式调整第一混合的冷冻剂存量的组分。 第一存储器117将压缩的第一冷冻剂流120提供给第一个第一换热器12fe。回到由第二个第一冷冻剂换热器12 所提供的冷却的烃进料流30，其可流动到天然气液体(NGL)回收塔45，例如分馏塔或洗涤塔，例如，呈脱甲烷塔的形式，其提供了液体底部流，例如来自塔底部处或附近的天然气液体流40，以及提供了塔顶气态流，该塔顶气态流为烃流50。在第二换热器145中以与图1的实施例类似的方式用第一冷却的第一冷冻剂流 130的第二部分130b对作为第二流的烃流50以及作为另一个第二流的冷却的第二冷冻剂流230进行冷却。冷却的烃流60是由第二换热器145所提供的冷却的第二流，其可流到第一分离器 65。第一分离器65提供了冷却的烃流60的呈富甲烷顶部流70的形式一部分和贫甲烷的底部流80。该贫甲烷的底部流80可作为回流流动到NGL回收塔45。贫甲烷的底部流80 可首先被输送到回流的挡板式气液分离器(未示出)，以移除气态部分。贫甲烷的底部流的液体部分然后由回流泵75进行加压，以提供(加压的)贫甲烷底部流80a，该(加压的) 贫甲烷底部流80a可在塔工作压力下或稍高于该压力的压力下供给到NGL回收塔45。贫甲烷的底部流80可返回到分馏塔45的上部部分。通过在第一分离器65进行分离之前在第二换热器145中冷却该冷却的烃流50，回流流可在与没有进行该预冷却的设备相比更低的温度下被提供。该回流的温度确定了供给到NGL回收塔45的冷却的烃流60 的温度上限。这允许提供更高效的工艺，因为从NGL回收塔45的顶部抽出的富甲烷流70 可在更加低的温度下被冷却，优选被部分冷凝。结果，第二换热器145的冷端部处的温度可以更加低。因而，第一混合的冷冻剂被冷却到的温度更加低，并且这导致了冷冻剂的较低循环率。富甲烷流70然后可流到一个或多个主换热器85，在该主换热器中，其可在主换热器的富甲烷流管71中依靠主换热器85的壳侧中的第二冷冻剂而被冷却并且至少部分地 (优选完全)被液化。第二冷冻剂可以是第二冷冻剂回路中的第二混合的冷冻剂，其操作对于本领域技术人员来说是已知的。操作第二冷冻剂的一个实例可在US专利6，370910中找到。主换热器85可以是低温主换热器。主换热器85提供了呈部分(优选完全)液化的烃流90形式的至少部分(优选完全)液化的流。该至少部分(优选完全)液化的烃流90的压力可在终端闪蒸膨胀装置(诸如焦耳-汤姆逊阀和/或膨胀器)87中被降低，以提供膨胀的烃流91。膨胀的烃流91可流到终端闪蒸分离器95，以提供终端闪蒸流97和液化烃产品流 99。在一个优选的实施例中，当烃进料流20是天然气流时，液化烃产品流99将是LNG流。在此所描述的用于冷却的方法和设备可使用先进的过程控制器进行控制。在控制器中所使用的模型基于预测控制来确定一组操控变量的同步控制行为，从而在控制至少一个控制变量或一组控制变量的同时优化要优化的一组参数中的至少一个参数。该一组操控变量包括-第一冷冻剂回路100中的第一混合的冷冻剂存量的组分，-第一膨胀装置1；35的设定，以及-第二膨胀装置165的设定。第一膨胀装置135和第二膨胀装置165中，先进的过程控制器可有益地赋予两侧间压力变化最低的设备更多权重，以使得其提供第一混合的冷冻剂的最小温度降低。对第一膨胀装置135和第二膨胀装置165的设定可通过由来自先进的过程控制器的控制信号所控制的致动器来改变。这种控制器还可将致动器构造在第一排出流和一个或多个第一冷冻剂组分构成流中一个或多个上，经由控制信号调整第一冷冻剂回路100中的第一混合的冷冻剂存量的组分。如上所论述的，第一混合的冷冻剂存量的组分的任何操控可经由第一冷冻剂存储器117来实现。然而，重要的是要注意到，尽管第一冷冻剂回路100中的第一混合的冷冻剂
13存量的组分可被改变，压缩的第一冷冻剂流120中以及第一个暖化的第一冷冻剂流150和第二个暖化的第一冷冻剂流180中的一个或优选两个中的第一混合的冷冻剂存量的组分是相同的。优选地，流过第一膨胀装置135的第一冷冻剂流的组分与流过第二膨胀装置165 的第一冷冻剂流的组分相同。该一组控制变量包括以下组中的一个或多个-一股或多股冷却的第二流(例如呈冷却的烃流60和/或另一冷却的第二主冷冻剂流MO的形式)中的至少一个的温度，优选地为冷却的烃流60的温度，-第一暖化的第一冷冻剂流150与下述流中的至少一种之间的温度差(i)压缩的第一冷冻剂流120和(ii)第一流(例如呈烃进料流20和/或第二冷冻剂流220的形式)，-第二暖化的第一冷冻剂流180与下述流中的至少一种之间的温度差(i)第一冷却的第一冷冻剂流130的第二部分130b和(ii) 一个或多个呈冷却的第一流(冷却的烃进料流30和/或冷却的第二冷冻剂流230)和/或衍生于冷却的第一流30的流(其被称为 “附属流”)的形式的第二流(例如呈流30、50、230中任一种的形式)中的一种，下述控制变量中的至少一个(i)第一冷却的第一冷冻剂流130与第一膨胀的第一冷冻剂流140之间的温度差以及(ii)进一步冷却的第一冷冻剂流160与第二膨胀的第一冷冻剂流170之间的温度差，以及-由一个或多个第一压缩机105消耗的动力。上述的第二控制变量和第三控制变量设法限定流出第一换热器和第二换热器的暖化的第一冷冻剂与进入该换热器的暖端部的流中的至少一股之间的温度变化。关于上述的第二控制变量，确定了第一暖化的第一冷冻剂流150与第一换热器 125暖端部处的流中的至少一股之间的温度差。第一换热器125的暖端部处的所述流可选自包括第一流和压缩的第一冷冻剂流120的组。第一流可优选地选自包括烃进料流20 (如图2中所论述的)和第二冷冻剂回路(未示出)中的第二冷冻剂流22的组。优选的是，导致最低温度差的这些流的结合被作为控制变量赋予了相对大的权重。关于上述的第三控制变量，确定了第二暖化的第一冷冻剂流180与第二换热器 145的暖端部处的这些流中的至少一股之间的温度差。第二换热器145的暖端部处的所述流可选自包括第一冷却的第一冷冻剂流130的第二部分130b以及呈冷却的第一流30、230 和/或从冷却的第一流衍生出的附属流的形式的一股或多股第二流(其可用于这些流30、 50、230中的一个或多个)中的一个的组。优选的是，导致最低温度差的这些流的结合的温度差作为控制变量而赋予相对大的权重。确定上述四个控制变量中的第一个所需要的温度和温度差可通过用于监测相关流中温度的温度传感器进行测量。温度传感器可将温度传感器信号传送到先进的过程控制器，该控制器执行在此所述的控制方法。响应于温度信号，控制信号可例如被传送到用于膨胀装置和/或第一冷冻剂排出以及组分补充流的致动器，以便改变操控变量中的一个或多个。类似地，一个或多个第一压缩机的动力需求可通过一个或多个压缩机或相应的一个或多个第一压缩机设备中的传感器进行测量，并且被传送到先进的过程控制器。要优化的一组参数包括冷却的烃流的生产率和/或第一冷冻剂回路的冷却效率。冷却的烃流的生产率可通过例如使用流量传感器测量质量流率或者相关特性而确定。第一冷冻剂回路的冷却效率可通过已知技术来计算，该已知技术基于随着时间的推移第一压缩机的动力需求与所生产出的冷却的烃流60的量的关系。模型预测控制的重要特征在于未来的行为通过使用模型和控制变量的有效测量而进行予页测° 如在 Perry’ s Chemical Engineers' Handbook, 7th Edition, page 8-5 to 8-27中进一步解释的，其通过引用合并于本文，计算控制器的输出以便对性能指标进行优化，该性能指标可以是预测误差和所计算的将来控制进展(moves)的线性或二次函数。在每个采样时刻，重复进行控制计算，并且基于当前测量而更新该预测。适当的模型是一种包括表示了在控制变量上的操控变量的阶跃响应作用的一组经验式阶跃响应模型。要优化的参数的最佳值可从单独的优化步骤获得，或者要优化的变量可包含在性能函数中。在可以应用模型预测控制之前，首先确定操控变量的阶跃变化对要优化的变量的影响以及对控制变量的影响。该操作提供了一组阶跃响应系数。该组阶跃响应系数形成了冷却过程的模型预测控制的基础。在正常运行期间，控制变量的预测值对于许多将来的控制进展来说进行有规则的计算。然后，可计算用于这些将来的控制进展的性能指标。该性能指标可包括两个项目，第一项目表示用于每个控制进展的预测误差的将来控制进展的总和，而第二项目表示用于每个控制进展的操控变量的变化的将来控制进展的总和。对于每个控制变量，预测误差是控制变量的预测值与控制变量的参考值之间的差值。预测误差乘以加权因子，并且用于控制进展的操控变量的变化乘以进展抑制因子。在这种情况下，性能指标将是线性的。可替代地，项目可以是项目平方和，在这种情况下，该性能指标是二次的。可对这些操控变量、操控变量的变化以及控制变量设置约束条件。这导致了独立的一组等式，这些等式通过使性能指标最小化而同时进行求解。当独立地执行最优化时，可包括要优化的参数，以作为用于每个控制进展的预测误差中的控制变量，并且该最优化给出控制变量的参考值。可替代地，在性能指标的计算范围内进行优化，并且这为性能指标中的第三项目给定了适当的加权因子。在这种情况下，控制变量的参考值是保持恒定的预定的稳态值。考虑约束条件使性能指标最小化，以为将来的控制进展赋予操控变量值。但是，仅仅执行接下来的控制进展。然后，重新开始对将来进展的性能指标的计算。具有阶跃响应系数的模型和用于模型预测控制的等式可以是计算机程序的一部分，该程序被执行以控制该冷却过程。装载有这种可处理模型预测控制的程序的计算机被称为先进的过程控制器。缺少在此公开的特定模型预测控制的基本程序包是可从市场上获得的并对于本领域技术人员来说是已知的。在此描述的方法和设备受益于对与操控变量和控制变量的设定的有益选择。例如，在一个实施例中，当第一混合的冷冻剂至少包括甲烷、乙烷和丙烷时，在第一冷冻剂回路100中包括第一混合的冷冻剂存量的组分的操控变量可包括操控第一冷冻剂存量中的甲烷、乙烷和丙烷内容物中一种或多种。在此描述的方法和设备可用于液化任一种烃流，但是期望在天然气液化中特别有用，以提供液化天然气(LNG)。因而，烃流可以是任一适当的要被冷却且可选地被液化的气流，但是适当地是由天然气或石油气储层中获得的天然气流。作为一种替代方案，天然气流还可从另外来源获得，还包括合成来源，诸如费-托工艺。通常，天然气流是主要包含甲烷的烃组分。优选地，烃进料流包括至少50mol% (摩尔百分比)的甲烷，更优选地包括至少SOmol %的甲烷。烃组分(诸如天然气)还可包含非烃类，诸如H20j2、C02、Hgd2S及其他硫化物等等。如果期望的话，天然气可在冷却和任何液化之前进行预处理。该预处理可包括降低和 /或移除不期望的组分，(诸如CO2和H2S)或其他步骤(例如早期冷却、预加压等)。由于这些步骤对于本领域技术人员来说是公知的，在此不再论述它们的机理。因此，术语“烃流”还可包括在任何处理之前的组分，所述处理包括清洗、脱水和/ 或除尘，以及为了降低和/或移除一种或多种混合物或物质而已经被部分、基本上或全部处理的任何组分，其包括但并不限于硫、硫化合物、二氧化碳、水、汞和一种或多种C2+烃。根据来源，天然气可包含比甲烷重的变化量的烃类，例如尤其是乙烷、丙烷和丁烷，以及可能较少量的戊烷和芳烃。该组分根据气体的类型和场合而变化。传统地，由于各种原因，例如具有可导致其阻塞甲烷液化设备的各部分的不同冷冻或液化温度，比丁烷重的烃在进行任何显著冷却之前被尽可能高效地移除。通过脱甲烷塔，C2+烃可从烃进料流中分离出，或者使它们在烃进料流中的含量降低，这将提供富甲烷的顶部烃流和包括大部分的C2+烃的底部贫甲烷流。底部贫甲烷的流然后可流到另一个分离器中，以提供液化石油气(LPG)和冷凝流。在分离之后，所产生的烃流可被冷却。这例如如上所述在图2中的线路50中示出。可通过本领域已知的很多方法提供该冷却，包括所谓的双混合冷冻剂(DMR)工艺，例如但并不限制于如上所述的工艺以及例如在下列专利中所描述的工艺US 5, 826, 444 ； US 6, 041, 619 ；US 6, 105,389 ；US 7, 096,688 ；US 6, 370,910 ；WO 2008/009721 ； W02008/019999 ；WO 2008/043806 ；WO 2009/007435,以及包括所谓单混合冷冻剂(SMR)工艺，例如但并不限于例如以下专利所说明的工艺:US6, 041,619 ；US 6658891 ；US 5832745。 烃流逆着一个或多个冷冻剂回路中的一个或多个冷冻剂流而流过。这种冷冻剂回路可包括一个或多个压缩机，以压缩至少部分蒸发的冷冻剂流，从而提供压缩的冷冻剂流。压缩的冷冻剂流然后可在冷却器(诸如空气或水冷却器)中被冷却，以提供冷冻剂流。该压缩机还可由一个或多个涡轮来驱动。烃流的冷却可在一个或多个阶段中实现。初始冷却，也称作预冷却或辅助冷却，可在两个或更多个预冷却换热器中通过预冷却的冷冻剂回路的预冷却混合冷冻剂来进行，以提供冷却的烃流。冷却的烃流优选例如在低于零。C的温度下被部分液化。优选地，这种预冷却的换热器可包括预冷却阶段，其中在一个或多个主换热器中进行任何随后的冷却，以在一个或多个主和/或副冷却的冷却阶段中对烃流的一部分进行液化。在上述实施例中所论述的第一换热器和第二换热器可以是在预冷却阶段中的这种预冷却换热器，并且第一混合冷冻剂可以是预冷却的混合冷冻剂。由此，在此所公开的方法可包括两个或更多个冷却阶段，每个阶段具有一个或多个步骤、部分等。例如，每个冷却阶段可包括一到五个换热器。烃流或烃流的一部分和/或混合的冷冻剂可并不流过冷却阶段的所有换热器和/或所有相同的换热器。
在一个实施例中，烃冷却过程可包括单个冷却阶段。在另一实施例中，烃可在包含两个或三个冷却阶段的方法中进行冷却和液化。预冷却阶段优选地用于将烃进料流的温度降低到低于0°c，通常在-20°c到-70°c的范围内。主冷却阶段优选地与预冷却阶段分开。也就是说，主冷却阶段包括一个或多个单独的主换热器。主冷却阶段可通过使用上述的第二冷冻剂流而被冷冻。主冷却阶段优选地用于将烃流(通常是通过预冷却阶段冷却的烃流的一部分)的温度降低到低于-100°c。用作两个或更多预冷却的换热器或者任何主换热器在本领域中是公知的。预冷却换热器优选地是管壳式换热器。所有这些主换热器中的至少一个优选地是本领域中公知的卷筒式低温换热器。可选地，换热器可包括处于其壳体内部的一个或多个冷却部段，并且每个冷却部段可被认为是一个冷却阶段或者被认为是相对于另一个冷却位置单独的“换热器”。在在此所述的另一实施例中，混合的预冷却冷冻剂流和任一混合的主冷冻剂流中的一个或两个可流过一个或多个换热器，优选地流过上述预冷却和主换热器中的两个或更多个，以提供冷却的混合的冷冻剂流。混合的冷冻剂回路(例如第一(例如预冷却)中的冷冻剂回路或者任一主冷冻剂回路)中的混合的冷冻剂，可由选自包括以下的组中的两种或更多种组分的混合物形成 氮气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、戊烷等等。本发明可包含在分离的或重叠的冷冻剂回路或其他冷却回路中使用一种或多种其他的冷冻剂。如在此所指出的混合的冷冻剂或混合的冷冻剂流包括至少5mol %的两种不同的组分。更优选地，混合的冷冻剂包括包含以下物质的组中的两个或更多甲烷、乙烷、乙烯、 丙烷、丙烯、丁烷和戊烷。对于混合的冷冻剂，共同的组分可以是甲烷(Cl) 0-20mol% ；乙烷(C2) 5-80mol% ；丙烷(C3)5-80mol% ；丁烷(C4) 0-15mol% ；总组分包括IOOmol %。在另一个实施例中，冷却的烃流(诸如冷却的天然气流)可被进一步冷却，以提供液化的烃流(诸如LNG流)。优选地，由在此所述的方法和设备提供的冷却的烃流可用于提供液化的烃流，该烃流可存储在一个或多个存储罐中。在液化之后，液化的烃流如果需要的话还可被进一步处理。作为一个实例，所获得的液化烃可借助于焦耳-汤姆逊阀或借助于低温涡轮膨胀机而减压。在此所公开的另一实施例中，液化的烃流流过终端气体/液体分离器(诸如终端闪蒸器)，以提供终端闪蒸顶部气流和液体底部流，该液体底部流可选地用于存储在存储罐中作为液化产品，诸如LNG。终端闪蒸气体可在终端闪蒸气体压缩机中被压缩以提供压缩的终端闪蒸气体流，以及可被冷却以提供冷却的终端闪蒸流，该冷却的终端闪蒸流可流到一个或多个燃气汇管或者作为可燃气输出。本领域技术人员应理解的是，本发明可以在不脱离所附权利要求的范围的情况下以很多不同的方式来实现。
权利要求
1. 一种生产冷却的烃流的方法，所述方法包括对烃流进行冷却，该方法至少包括以下步骤(a)通过在第一压力水平下在第一换热器中依靠第一膨胀的第一冷冻剂流来冷却第一流和第一冷冻剂回路中的压缩的第一冷冻剂流，以提供冷却的第一流、第一冷却的第一冷冻剂流和第一暖化的第一冷冻剂流，该第一冷冻剂回路包括第一压缩机和第一混合的冷冻剂；(b)在第一膨胀装置中对第一冷却的第一冷冻剂流的第一部分进行膨胀，以提供第一膨胀的第一冷冻剂流；(c)通过在第二换热器中依靠第二膨胀的第一冷冻剂流来冷却一股或多股第二流以及第一冷却的第一冷冻剂流的第二部分，以提供一股或多股冷却的第二流、进一步冷却的第一冷冻剂流以及第二暖化的第一冷冻剂流，其中，所述一股或多股第二流至少包括所述冷却的第一流和由所述冷却的第一流衍生的附属流，由此烃流被包含在所述一股或多股第二流中，以至少提供所述冷却的烃流；(d)在第二膨胀装置中对所述进一步冷却的第一冷冻剂流的至少第一部分进行膨胀， 以提供第二膨胀的第一冷冻剂流，所述第二膨胀的第一冷冻剂流处于比所述第一膨胀的第一冷冻剂流低的压力下，以及(e)在第一压缩机中对所述第一暖化的第一冷冻剂流和所述第二暖化的第一冷冻剂流的气态部分进行压缩，然后对来自第一压缩机的压缩流进行冷却，以提供压缩的第一冷冻剂流；所述方法还包括下述步骤通过使用基于模型预测控制的先进过程控制器而对步骤 (a)到(e)进行控制，以确定对于一组操控变量的同步控制行为，以便在控制一组控制变量中的至少一个的同时对要优化的一组参数中的至少一个参数进行优化，其中所述一组操控变量包括-第一冷冻剂回路中的第一混合的冷冻剂存量的组分，-第一膨胀装置的设定，和-第二膨胀装置的设定，其中所述一组控制变量包括-所述一股或多股冷却的第二流中的至少一股的温度，-所述第一暖化的第一冷冻剂流与下述流中的至少一种之间的温度差(i)所述压缩的第一冷冻剂流和(ii)所述第一流，-所述第二暖化的第一冷冻剂流与下述流中的至少一种之间的温度差(i)所述第一冷却的第一冷冻剂流的第二部分和(ii)呈所述冷却的第一流和/或从所述冷却的第一流衍生的附属流的形式的所述一股或多股第二流中的一股，-下述控制变量中的至少一个(i)第一冷却的第一冷冻剂流与第一膨胀的第一冷冻剂流之间的温度差和(ii)所述进一步冷却的第一冷冻剂流与所述第二膨胀的第一冷冻剂流之间的温度差，以及-由第一压缩机消耗的动力；以及，其中要优化的所述一组参数包括冷却的烃流的生产率和/或第一冷冻剂回路的冷却效率，所述冷却效率反映了随着时间的推移在第一压缩机中消耗的动力与所产生的冷却烃流的量的关系。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一混合的冷冻剂至少包括甲烷、乙烷和丙烷，对所述第一混合的冷冻剂的组分进行操控包括操控第一冷冻剂回路中的第一混合冷冻剂的甲烷、乙烷和丙烷存量中的一个或多个。
3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一流包括烃进料流，从而所述冷却的第一流包括冷却的烃进料流，所述一股或多股第二流包括冷却的烃进料流或者由所述冷却的第一流衍生的附属流。
4.如权利要求3所述的方法，还包括在步骤(c)之前，通过在天然气液体回收塔中对烃进料流进行分馏而从所述冷却的第一流中衍生出烃，以提供烃流和液体底部流。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一流包括第二冷冻剂回路中的第二混合的冷冻剂的第二冷冻剂流，由此所述冷却的第一流包括冷却的第二冷冻剂流，所述一股或多股第二流包括冷却的第二冷冻剂流以及烃流，而且所述一股或多股冷却的第二流包括另一冷却的第二冷冻剂流以及冷却的烃流。
6.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中对第一流进行冷却包括将两股或更多股第一流在相同的第一换热器中或者每股第一流在单独的高压第一换热器中进行冷却。
7.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中对所述一股或多股第二流进行冷却包括对两股或更多股第二流在相同的第二换热器或每股第二流在单独的第二换热器中进行冷却。
8.如上述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤(h)在主换热器中对所述冷却的烃流中的至少一部分进行至少部分液化，优选进行完全液化。
9.如权利要求8中所述的方法，还包括以下步骤(f)在第一分离器中分离出所述冷却的烃流，以提供呈富甲烷的顶部流和贫甲烷的底部流的形式的部分；以及可选地，(g)对贫甲烷的底部流进行加压，以提供(加压的)贫甲烷底部流，并且使得所述(加压的)贫甲烷的底部流作为回流流到天然气液体回收塔。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中，对所述冷却的烃流的一部分进行至少部分液化，优选完全液化，包括将富甲烷流与第二冷冻剂进行热交换，以提供至少部分优选完全液化的烃流。
11.如权利要求8或9所述的方法，其中，对所述冷却的烃流的一部分进行至少部分，优选完全液化，包括将所述冷却的烃流的所述一部分与进一步冷却的第一冷冻剂流的第二部分进行热交换，以提供至少部分液化，优选完全液化的烃流。
12.如权利要求8-11中任一项所述的方法，还包括以下步骤(i)减小所述至少部分液化，优选完全液化的烃流的压力，以提供液化的烃产品流和终端闪蒸气体流。
13.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述烃流是天然气流。
14.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤(b)中被膨胀的第一部分的组分基本上与在步骤(d)中被膨胀的进一步冷却的第一冷冻剂流的至少部分的组分相同。
15.一种用于从烃流生产出冷却的烃流的设备，所述设备包括-第一冷冻剂回路，所述第一冷冻剂回路包括第一混合的冷冻剂存量；第一膨胀装置； 第二膨胀装置；第一压缩机；和一个或多个第一冷却器，所述一个或多个第一冷却器对于来自第一压缩机的压缩流进行冷却，从而提供压缩的第一冷冻剂流；-第一换热器，所述第一换热器布置用于在第一压力下依靠第一膨胀的第一冷冻剂流来对第一流和压缩的第一冷冻剂流进行冷却，以提供冷却的第一流、第一冷却的第一冷冻剂流和第一暖化的第一冷冻剂流，第一膨胀装置布置用于接收第一冷却的第一冷冻剂流的第一部分并且提供第一膨胀的第一冷冻剂流；-第二换热器，第二换热器布置用于依靠第二膨胀的第一冷冻剂流对一股或多股第二流和第一冷却的第一冷冻剂流的第二部分进行冷却，以提供一股或多股冷却的第二流、进一步冷却的第一冷冻剂流和第二暖化的第一冷冻剂流，第二膨胀装置布置用于接收进一步冷却的第一冷冻剂流的至少第一部分，以提供第二膨胀的第一冷冻剂流，所述第二膨胀的第一冷冻剂流处于比所述第一膨胀的第一冷冻剂流低的压力下，所述一股或多股第二流至少包括所述冷却的第一流或由所述冷却的第一流衍生出的附属流，由此烃流被包括在所述一股或多股第二流中，以便至少提供所述冷却的烃流；-所述第一压缩机布置用于对所述第一暖化的第一冷冻剂流和所述第二暖化的第一冷冻剂流中的气态部分进行压缩；-先进的过程控制器，所述过程控制器包括基于模型预测控制的计算机可执行代码来确定对于一组操控变量的同步控制作用，以便在控制一组控制变量中的至少一个的同时对要优化的一组参数中的至少一个参数进行优化，其中，所述一组操控变量包括 -第一冷冻剂回路中的第一混合的冷冻剂存量的组分， -第一膨胀装置的设定，和 -第二膨胀装置的设定， 其中所述一组控制变量包括 -所述一股或多股冷却的第二流中的至少一股的温度，-第一暖化的第一冷冻剂流与下述流中的至少一种之间的温度差(i)压缩的第一冷冻剂流和(ii)第一流，-第二暖化的第一冷冻剂流与下述流中的至少一种之间的温度差(i)第一冷却的第一冷冻剂流的第二部分和(ii)呈冷却的第一流和/或由该冷却的第一流衍生的附属流的形式的一股或多股第二流中的一股，-下述控制变量中的至少一个(i)第一冷却的第一冷冻剂流与第一膨胀的第一冷冻剂流之间的温度差和(ii)进一步冷却的第一冷冻剂流与第二膨胀的第一冷冻剂流之间的温度差，以及-由第一压缩机消耗的动力；以及，其中要优化的一组参数包括所述冷却的烃流的生产率和/或所述第一冷冻剂回路的冷却效率，所述冷却效率反映了随着时间的推移在第一压缩机中消耗的动力与所生产出的冷却烃流的量的关系。
全文摘要
一种用于生产冷却的烃流(60)的方法和设备。该方法采用在至少两个连续的压力水平下通过在第一和第二换热器(125、145)中使用来自第一混合的冷冻剂流的第一混合冷冻剂的部分而对第一流和第一混合冷冻剂流进行冷却；第一和第二膨胀装置(135、165)；以及用于提供第一混合的冷冻剂流的第一压缩机(105)。冷却过程通过基于模型预测控制的先进的过程控制器而进行控制，从而确定对于一组操控变量的同步控制行为，以便在控制一组控制变量中的至少一个的同时对一组参数中的至少一个参数进行优化。该组操控变量包括混合的第一冷冻剂的组分；第一膨胀装置(135)的设定；和第二膨胀装置(165)的设定。
文档编号G05B13/04GK102472572SQ201080029190
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月1日 优先权日2009年7月3日
发明者F·尚丹, T·B·隆格 申请人:国际壳牌研究有限公司